Совершенствование методов проектирования и расчета змеевиков трубчатых печей установок висбрекинга

• Автор: Гилимьянов, Рустем Маратович
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 93 с. : ил.

1 Литературный обзор

1.1 Конструкция, материальное оформление и особенности

эксплуатации нагревательных и реакционных трубчатых печей

1.2 Структура и свойства жаропрочных сталей аустенитного класса

1.3 Старение металла печных труб в процессе эксплуатации

1.3.1 Изменение физико-механических свойств металла труб печей

1.3.2 Науглероживание конструкционных сталей при переработке

углеводородного сырья

1.4 Выводы

2 Исследование изменения структуры и свойств стали печных

труб в процессе эксплуатации

2.1 Объект исследования
2.2 Проведение микроструктурного анализа
2.3 Измерение микротвердости
2.4 Измерение твердости
2.5 Испытания на растяжение (статические)
2.5.1 Условия эксперимента
2.5.2 Определение предела прочности (временного сопротивления)
2.5.3 Определение предела текучести
2.5.4 Определение относительного равномерного удлинения
2.5.5 Определение относительного сужения
2.5.6 Результаты испытаний
2.6 Испытания на ударный изгиб (динамические)
2.7 Выводы
3 Оценка напряженно-деформированного состояния науглероженного участка змеевика нагревательной печи методом конечных элементов
3.1 Исходные данные
3.2 Моделирование потери устойчивости формы
3.3 Результаты расчетов
3.3 Выводы
4 Методика проектного расчета змеевиков трубчатых печей уста-
новок висбрекинга
Основные выводы
Список литературы

Актуальность работы. Трубчатые печи являются одной из основных групп энергетических агрегатов на установках нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий. Эксплуатационная надежность и долговечность трубчатых печей влияет на технико-экономические показатели работы всей установки. В свою очередь работоспособность печи зависит от состояния её конструкционных элементов. Одним из основных узлов, лимитирующих безремонтный пробег печных трубчатых печей, а следовательно, и установок в целом, является трубчатый змеевик.
Анализ дефектов змеевиков позволяет сделать вывод, что для металла труб наиболее характерно образование трещин и развитие остаточных пластических деформаций. Появление дефектов подобного рода вызвано эксплуатационным температурным режимом и конструктивными особенностями печей. Наиболее жесткими рабочими условиями характеризуются печи установок вторичных термодеструктивных процессов нефтепереработки (термический крекинг, висбрекинг, замедленное коксование). Применение в качестве сырья тяжелых остатков прямой перегонки в сочетании с высокими температурами обуславливает значительную интенсивность коксоотложения, ведущего к локальным перегревам труб змеевика и изменению физико-механических свойств трубной стали вследствие диффузии углерода. Из указанных выше технологических процессов наибольшее распространение на отечественных нефтеперерабатывающих предприятиях получил процесс висбрекинга.
Для снижения количества отказов змеевиков необходимо выявить основные факторы, инициирующие развитие указанных дефектов, и дать рекомендации по их предупреждению или снижению воздействия на стадии разработки рабочего проекта.
Поэтому исследования по оценке напряженно-деформированного состояния змеевиков трубчатых печей установок висбрекинга, изготовленных из стали 12Х18Н10Т, структура которой претерпевает изменения в процессе экс-

лия и в определении глубины внедрения наконечника после снятия основного усилия /64/.
Для измерения твердости был выбран прибор - твердомер «Точприбор», приведенный на рисунке 2.10. При измерении твердости применялся шариковый стальной наконечник диаметром 1,588 мм.
Рисунок 2.10 - Твердомер «Точприбор»
Испытания проводились при температуре (20^) °С. Опорные поверхности столика и рабочие поверхности образца были очищены от посторонних веществ. Образец был устойчиво установлен на столике во избежание его смещения и прогиба во время измерения твердости. При измерении твердости соблюдались следующие условия: плавное приведение наконечника в контакт с рабочей поверхностью образца; плавное приложение предварительного и основного усилия в течение 2-8 с; плавное снятие основного усилия через 1-3 с после остановки стрелки индикатора.
Расстояние между центрами двух соседних отпечатков составляло 3 мм. Расстояние от центра отпечатка до края образца составляло 2 мм. Число твердости по Роквеллу было определено по шкале индикатора с округлением до 0,5 единицы твердости. Количество отпечатков при измерении твердости составило 6 штук (3 замера в науглероженной зоне и 3 замера в основном металле). Погрешность измерения составляла не более ±0,5%.