新旧HP.Nb炉管焊接后剩余寿命评价

制氢转化炉在石化行业中应用广泛,作为关键设备的转化炉炉管,由于服役温度高,一般采用离心铸造的HK40或HP.Nb高温合金.当制氢转化炉炉管发生局部失效时,采用局部更换炉管方法可延长整根炉管的使用寿命.文中分别采用微观组织分级法、基于硬度测量的寿命预测方法以及Larson-Miller参数法对新旧HP.Nb炉管焊接后的寿命进行综合评价,研究结果表明新旧炉管焊接后的剩余寿命约为4.5×104 h,蠕变断裂发生在旧母材处.     

Cr25Ni35Nb和Cr35Ni45Nb裂解炉管的抗高温渗碳能力

以Cr25Ni35Nb和Cr35Ni45Nb合金为炉管材料对象,通过渗碳试验研究了高温(1 000和1 100 °C)下2种合金的渗碳动力学规律,采用金相和扫描电子显微镜观察分析其中Fe、Cr、Ni与Nb元素含量和渗碳层变化、组织结构及微区成分转变的情况,并对其抗渗碳能力进行分析.结果表明：Cr35Ni45Nb的抗渗碳能力比Cr25Ni35Nb更强;经2次渗碳后,2种合金试样出现了表面渗碳层剥落的现象,且Cr25Ni35Nb较为严重,并使得裂解炉管结焦而管壁变薄,从而降低了炉管的承载能力和服役寿命;合金的非渗碳层区域析出了大量弥散的碳化物,碳化物的密度随渗碳层与试样表面距离的增加而降低;在1 100 °C下,2种合金的骨架状组织形态消失,且晶界处碳化物出现了剥离.     

长期高温服役CO转化炉炉管的损伤

采用光学显微镜和扫描电子显微镜,对长期高温服役CO转化炉炉管材料HP40Nb合金进行微观组织的观察和相组成的能谱分析,并在900℃条件下对炉管材料的高温力学性能进行测试。结果表明:在长期高温服役过程中,炉管已受到一定程度的损伤。HP40Nb合金晶界上存在单个和链状的蠕变孔洞及微裂纹,沿晶分布的骨架状共晶碳化物逐渐发生分解,形成蠕虫状和块状碳化物,基体中弥散析出二次碳化物。在相演变过程中,部分碳化铌(NbC)转变成富含Ni、Nb、Si的脆性G相(Ni_(16)Nb_6Si_7),G相转变过程中释放出的C元素与Cr元素结合,使得晶界处的富Cr碳化物(M_(23)C_6)数量不断增加并粗化长大。微观组织的改变、G相的形成和晶界处新析出M_(23)C_6碳化物的增加,导致材料的高温力学性能发生变化。     

离心铸造HP45NbTi炉管的对接焊接

分析了离心铸造HP45NbTi耐热合金的焊接性,采用NiR82镍基焊丝手工钨极氩弧焊打底、25-35Nb焊丝填充并盖面的焊接工艺,焊接了外径125 mm、壁厚11 mm的离心铸造HP45NbTi高温合金炉管对接接头,获得了常温和高温机械性能符合要求的焊接接头,同时观察了焊缝的微观组织,未发现任何焊接缺陷.     

未服役Cr35Ni45Nb合金真空渗碳行为及相演化机理

采用乙炔真空渗碳工艺对未服役的Cr35Ni45Nb乙烯裂解炉管进行了加速渗碳处理,并采用X射线衍射、扫描电镜、定量电子探针等手段对渗碳前后炉管内壁的渗碳行为及相演化机理进行了系统分析.结果表明:炉管高温渗碳过程的主要控制因素由初期的扩散控制逐渐变为扩散-表面反应综合控制;渗碳过程属多元多相反应扩散范畴,炉管内侧横截面随渗碳深度的不同依次出现了表面碳化物层、亚表层贫碳化物区、片层状碳化物层、规则几何碳化物区、扩散区、弱影响区等六个区域,这六个区域共同组成了M7C3、M7C3-M23C6混合区和M23C6的三级垂直层状分布.贫碳化物区的形成原因是表面碳化物层的形成造成亚表层贫Cr;片层状碳化物的形成源于碳在高镍铬合金中的低渗透性以及析出物进一步的阻碍效应.     

以NiFeNb为新种子层的纳米级坡莫合金薄膜的零场电阻率

以NiFeNb为新种子层,采用直流磁控溅射法制备了具有不同Nb含量(x)、种子层厚度(d)和NiFe厚度(t)的(Ni82Fe18)(1-x)Nbx(d A)/Ni82Fe18(t A)/Ta(30 A)纳米级坡莫合金系列膜,并对部分样品进行了中温退火.测量了样品的磁电阻曲线和微结构.从实验角度研究了零场电阻率(ρ)随x、d、t及退火的变化.结果表明,NiFeNb作为种子层能较大地提高坡莫合金薄膜的ρ;一定厚度坡莫合金薄膜的ρ极大的最佳工艺条件是x约为27.5%,d约为27.5 A;不同Nb含量、种子层厚度等工艺条件引起坡莫合金薄膜具有不同颗粒粒径分布,从而引起4s↓电子受到的内禀散射、颗粒表面和边界散射及其关系的不同,再加上织构、4s↓电子球对称性受破坏程度和薄膜均匀程度的不同导致了零场电阻率随工艺条件的变化.     

NiFeNb种子层对坡莫合金磁滞回线的影响

采用NiFeNb为种子层,制备(Ni82Fe18)1-xNbx(35 )/(Ni82Fe18)(150 )/Ta(30 )系列膜,并对其颗粒大小和磁滞回线等进行测量,探讨种子层中Nb含量x对坡莫合金磁滞回线的影响.结果表明:以NiFeNb作种子层能更好地改善坡莫合金的微结构.种子层厚度为20 ,Nb含量为24 4%时,磁滞回线有最小的回线面积、矫顽力和较小的不对称性.种子层影响坡莫合金磁滞回线的一个重要原因是脱附激活能等因素造成种子层具有不同的表面粗糙度,进而使坡莫合金具有不同的微结构.     

Cr35Ni45钢高温长期服役过程的氧化与渗碳机理

采用扫描电镜、电子探针和X射线衍射等手段对不同服役时间(原始态、1.5a和6a)Cr35Ni45乙烯裂解炉管内壁的氧化与渗碳机理进行了系统分析.结果表明:高温长时服役后炉管内壁出现了氧化层、碳化物贫化区和碳化物富集区三个区域,其氧化行为包括Cr2O3外氧化和SiO2内氧化,且服役过程中外氧化膜发生反复破坏和重建;炉管服役过程的渗碳行为主要由内表面结焦引起,外氧化膜的反复破坏可以加重渗碳,但外氧化膜在破坏后能自动修复,所以服役态两个炉管的渗碳程度较轻;外氧化膜的反复破坏和重建使亚表层贫铬,导致形成碳化物的临界碳浓度增加,在内壁亚表层形成贫碳化物区,多余的碳原子在其内侧析出,形成碳化物富集区.     

一种基于Stacking算法的乙烯裂解炉炉管结焦智能诊断方法

为提高炉管结焦诊断的准确度,提出一种基于Stacking算法的炉管结焦智能诊断方法。该方法首先利用多重层次聚类算法实现了对炉管外表面温度的精准计量;然后融合相关性度量和网格搜索算法,实现了基学习器和次级学习器的最优组合;最后构建了基于支持向量机、朴素贝叶斯、径向基函数神经网络、逻辑回归和随机森林的炉管结焦诊断模型。对比实验表明,基于Stacking算法的炉管结焦诊断模型的准确率(99.82%)、有效性和稳定性比使用单一的基于学习器SVM、朴素贝叶斯、RBF和LR算法训练的结焦诊断模型均有一定程度的提高。因此,本文方法可为乙烯生产过程中裂解炉炉管结焦程度的判断提供可靠依据。     

含表面梯度强化层的缺口样品疲劳起源寿命数值分析

以Tanaka和Mura的疲劳模型为基础,引入弹性应变能释放项,构建了新的适用于复杂载荷的疲劳模型.利用这一模型,结合表面梯度强化层的强度、模量和残余应力的梯度分布特征,对含表面梯度强化层的缺口样品的疲劳形核寿命分布及裂纹起源位置进行数值分析.分析结果表明:表面强化会增加样品的疲劳形核寿命,强化层厚度变化会改变裂纹形核位置.存在临界厚度,当强化层厚度小于临界厚度,裂纹形核于强化层与基体的界面;反之,形核于强化亚表层或表面.硬度比增加会导致临界厚度增加,过大的残余压应力会降低疲劳裂纹形核寿命.相同名义应力集中系数值(Kt)的样品在同一强化工艺处理后,其疲劳形核寿命和裂纹起源位置随样品缺口尺寸而改变.     

减振器活塞杆高频感应淬火的有限元分析

通过理论分析建立了活塞杆高频感应淬火的计算模型，并用有限元法进行了电磁场、热场与残余应力场的耦合计算．由于活塞杆表面淬火采用的是移动式高频感应淬火，计算模型中采用了移动坐标系来处理热场的分布；残余应力场的求解考虑了相变组织的体积效应，通过弹塑性场本构方程来求解．对感应淬火处理的活塞杆进行了沿深度方向的显微硬度试验和残余应力测试，温度与残余应力的计算结果与测试结果相吻合．     

电站锅炉膜式水冷壁鳍片管温度场,热应力场分析

研究了膜式水冷壁鳍片管的管壁温度分布和热应力状态，提出了附加热应力的概念，得到了鳍片管温度场、局部热应力及附加热应力的计算表达式，适用于工程实际．     

纤维增强陶瓷中界面层和热应力对基体开裂的影响

基于可以考虑界面层效应和界面剪应力作用的三层组合圆筒模型,对纤维增强陶瓷材料分别得到沿纤维方向承受拉伸载荷和热降落引起的应力表达式,包括界面出现剪切滑移和裂纹在基体中扩展后的应力再分配及应力集中。在此基础上建立了可以考虑界面层和热应力影响的基体开裂临界应力求解方程。在不考虑界面层和热应力的条件下其可退化为著名的ＡＣＫ解。最后以材料ＳｉＣｆ／ＳｉＣｍ为例,计算并讨论了界面层和热应力对该临界载荷的影响,得到的理论预估值与实测值有较好的一致。     

用多元回归分析方法确定渗碳层厚度的数学公式

利用多元回归分析方法，得出了２０ＣｒＭｎＴｉ渗碳钢渗碳层厚度与渗碳温度和保温时间之间的关系式，将理论计算结果与试验测定值进行了对比，两者比较吻合，最大相对误差为４．１％．研究表明，在工艺参数已知的情况下．就可以用该计算公式预测渗碳层的厚度．     

激光熔覆沉积TC11钛合金基板应力预测和微观组织研究

对损伤的TC11钛合金零部件进行激光熔覆沉积修复,可在不影响零件使用性能的前提下,节约贵重钛合金资源,提高零件利用率。分析修复后熔覆层和基材组织性能和开裂倾向是激光熔覆沉积修复工艺的基础研究工作。采用高斯热源,建立了单道单层激光熔覆应力预测三维数值模型,研究了激光熔覆基板的应力分布规律。随后,进一步实验研究了TC11激光熔覆区的显微组织结构。结果表明,激光熔覆区可分为熔覆层、热影响区和热应力层3部分。基板热应力层的晶粒受到应力的作用变形显著。激光熔覆后基板应力仿真和实验结果分布趋势一致,且最大热应力深度随激光功率的增大而增大。     

基于等效龄期的钢管拱内混凝土硬化过程热应力

为揭示大直径钢管拱内混凝土硬化过程中力学性能增长的温度依赖性因素对组合结构热力作用效应的影响机理,采用有限元程序模拟钢管拱内混凝土的水化热传导过程,并与实测温度场数据进行对比,随后基于等效龄期法考虑其对管内混凝土弹性模量增长的影响,在此基础上结合热弹性力学理论得到了硬化过程中组合结构热应力的变化规律,并与未考虑温度依赖性影响的计算结果进行比较分析.结果表明,水化热温度场加快了管内混凝土硬化过程中弹性模量的增长速度,进而导致混凝土温度应力明显增大,截面径向、环向以及纵向温度应力增幅分别可达1.3倍、1.3倍和1.4倍,但对钢管应力的影响可忽略不计.因此,在分析大直径钢管拱内混凝土硬化过程中的热力作用效应时,必须考虑水化热温度场对管内混凝土弹性模量增长的影响.     

油藏物理模型中温度、压力场的测量及其在线图像显示

利用１００多个高精度热电偶和２０多个压力传感器，并利用ＨＰ３８５２Ａ数据采集器和ＨＰ－９０００计算机系统和相关的程序，实现了油藏物理模型本体内温度场和压力场的测量及其在电子计算机屏幕上的两维图像在线动态显示。实验结果及动态图像可以用多种方式保存。该方法为石油热采物理模拟提供了实时可视化研究的手段，并可以用于其他方面。     

国产200MW汽轮机冷态启动的研究

用有限元法计算了国产200MW汽轮机高、中压转子的温度场、应力、临界裂纹尺寸、寿命消耗等。分析计算了重庆电厂8次典型的冷态启动以及多条自拟启动曲线,详细讨论了升速过程中的几个主要问题,提出了在转子温度较低阶段还应该用断裂力学法来评价启动过程。     

含稀土的Ni—催化剂上水蒸汽消碳动力学

用热重天平法研究了天津大学研制的含稀土的Ni—催化剂—REN上水蒸汽消碳动力学,并与丹麦研制的不含稀土的Ni—催化剂—RKN作了比较。得到了450～550℃及P=1atm条件下的消碳速率方程式。发现,稀土的存在使消碳活化能有所下降,但消碳的机理并末改变;水蒸汽分压对消碳速率基本上无影响。     

型煤炼焦热应力计算机仿真分析

建立了型煤炼信热应力的数学模型，利用计算机编程进行仿真，分析各参数对热应力的影响，进而就去除裂纹提供了一些建议。