Обеспечение безопасной эксплуатации змеевика печи для пиролиза углеводородов как сварной конструкции

• Автор: Кинев, Сергей Анатольевич
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 123 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение
1. Особенности эксплуатации змеевиков печей для пиролиза углеводородов
1.1. Процесс пиролиза углеводородов
1.2. Особенности эксплуатации печей
1.3. Характер накопления повреждений в трубах змеевика
2. Объекты и методы исследования
2.1. Схема отбора проб металла
2.2. Механические испытания
2.3. Методика металлографических исследований
3. Изучение металла сварных соединений
3.1. Механические свойства
3.2. Металлографические исследования
4. Конечно-элементное моделирование деформирование цилиндрических обечаек с дефектами в
зоне сварных соединений
4.1. Описание расчетной процедуры упругого деформирования цилиндрических обечаек с геометрической неоднородностью в об-
ласти сварных соединений
4.2. Исследование влияния характера геометрической неоднородности в области сварных соединений на напряженно деформированное состояние труб змеевика
5. Совершенствование методов проведения паровы-жига кокса и ремонта змеевика
5.1. Снижение пиковых напряжений в сварных соединениях в процессе паровыжига
5.2. Разработка устройства для центрирования труб при сварке
Общие выводы
Список использованных источников Приложение
Введение
Нагрев или разложение сырья в процессах нефтепереработки и нефтехимии происходит в трубчатых печах различной конструкции. Поэтому практически каждая технологическая установка имеет в своем составе хотя бы одну печь, которые подразделяются на нагревательные и крекинговые. Одной из разновидностей крекинговых печей является пиролизная печь, которая эксплуатируется в наиболее жестких температурных условиях. Наибольшее распространение пиролиз получил для подготовки сырья при получении полиэтилена, полипропилена и некоторых других полимеров. В зависимости от используемого сырья процесс пиролиза может протекать при температурах 600 -950 °С. Верхний предел температур создает сложные условия для
функционирования трубчатого змеевика в связи с тем, что реальные условия эксплуатации отдельных труб могут различаться в связи с их расположением относительно горелок, с неравномерностью отложений кокса как по периметру так и по длине трубы.
Изучение в течение длительного времени характера деформирования труб змеевиков пиролизных печей показывает, что на начальном этапе функционирования имеют место общая и локальная потеря устойчивости формы оболочки. Дефектные места во время ремонтных работ удаляются и вместо них вставляются катушки из новой трубы. Постепенно удельный вес дефектов типа трещин возрастает и как правило эти дефекты возникают в сварных швах. Отмечено, что, поскольку основным видом ремонта дефектных участков является вырезка части труб и замена их на новую с помощью сварки, количество сварных соединений растет по параболической зависимости. Механизм появления трещин до конца не ясен. В качестве гипотез рассматриваются следующие причины: концентрация напряжений в зоне соединения труб с различной толщиной стенки вследствие высокотемпературного утонения и геометрической неоднородности соединения; деформации при паровыжиге кокса, отложившегося на внутренней поверхности труб; внутренние напряжения вследствие различия структуры
Продолжение таблицы 3.
1 2 3 4
№ 20, 5605 1 3,4 0,
(сварной шов) 2 0,5 0,03 0,
3 1,2 0,
№21,7929 1 10,8 0,54 0,
(основной металл)* 2 10,6 0,
3 10,5 0,
№21,7929 1 1,2 0,
(сварной шов) 2 1,0 0,05 0,
3 1,0 0,
№ 1, 11082 1 11,8 0,59 0,
(основной металл)* 2 10,3 0,
3 11,8 0,
№ 1, 11082 (сварной шов) 1-3 _** - -
Примечание. * Результаты получены Авдеевой Л.Г.
** образцы разрушились при изготовлении
Из рисунка видно, что характер температурной зависимости предела прочности, относительного удлинения и ударной вязкости для основного металла и сварного соединения отличаются. Относительное удлинение и ударная вязкость устойчиво снижаются для металла шва, а для основного металла происходит существенное увеличение значений 800 °С.
Относительное удлинение металла шва на порядок меньше чем у основного металла в идентичные сроки эксплуатации

Рисунок 3.2 - Зависимость изменения условного предела текучести от наработки (а - основной металл, б - сварной шов)