浅谈化工单元设备的疲劳分析

对于化工工业来说, 设备能够是否能够正常的工作是至关重要的, 因为化工行业的生产不比其它的行业, 这个行业对设备的要求相当之高。所以, 化工行业的设备的疲劳问题是目前最需要解决的问题之一。

一、化工单元设备疲劳发生的原因

现今, 化工单元生产设备经历过春夏两季的繁重且高速的工作, 开始进入了“乏力”的疲劳工作状态, 从而安全隐患问题急剧增多, 对于这一个问题, 化工企业需要给予高度的重视以及留意。

我们都清楚的知道, 机器设备和人类是差不多, 一样有生病和疲劳的时候。所以, 在这个关键的时候, 就得让化工企业的工作人员对设备进行正确的科学的给水、给油等养护, 在设备损坏时时还要做全面的检查, 同时进行全面的包养, 要劳逸结合的使用化工设备。

可是, 有相当多的企业管理者, 他们的目的就是为了达到全年的生产经营标准或者获得更多的经济利益, 从而让化工设备开足马力日夜不停高速的进行生产, 根本在意设备的运行情况, 更没有说对于设备的维修保养要实时更进, 只是会追求稿速度的生产, 挑战化工设备的生产极限。使得化工设备极其容易受到损害, 严重的话还有可能对人身安全造成一定的隐患。离谱的是, 有某一些企业居然让化工设备带着故障就进行高强度的工作、使得设备超负荷运转, 直接损坏。

二、疲劳腐蚀的特点

化工设备在顶着循环机械载荷的压力时, 还必须接受介质对其进行的疲劳腐蚀, 和独自接受机械载荷的问题进行对比, 我们会发现材料会出现一些特殊的性能, 比如:

1.材料的疲劳腐蚀寿命程度将伴随载荷循环次数的不断增多, 从而不断的下降它的使用寿命。这也就是说, 在化工设备疲劳腐蚀的情况下, 不应该有着这样一个载荷的循环次数 (比如N≥107) , 可是在这个标准之后, 试件在疲劳强度下, 将不会出现疲劳破坏的问题。而图1则很好的表现出疲劳腐蚀的这一个特性。从图中, 我们可以得知曲线1为18%Cr一10%NINOT i奥氏不锈钢在空气中的疲劳曲线, 曲线2是奥氏不锈钢在96%的硫酸溶液 (80℃) 中的疲劳腐蚀寿命程度曲线。所以, 在疲劳腐蚀情况下, 材料的疲劳情况唯有在特定的载荷循环次数之下才能够具有意义。

2.材料的疲劳腐蚀寿命程度和载荷循环的频率是息息相关的, 表 (1) 表现出的是碳钢试件在特定的应力水平 (α=620N/m2) 各种载荷循环的频率之下, 试件能够接受的载荷循环次数的数据。我们可以从图中看出, 伴随着载荷循环频率的降低, 试件能够承担的载荷次数将会不停的下降, 这是由于在比较低频率的循环载荷之下, 载荷的每一次循环都可以提供更长的时间, 使得试件被介质侵蚀的程度不断加重, 从而增强了疲劳腐蚀的效果, 可是这却不意味着载荷循环频率的加多以及试件寿命程度的增加。与此相反, 它是伴随载荷循环频率的增强而降低。因为疲劳腐蚀的这种时间依赖性较强, 所以在对相关疲劳腐蚀数据进行应用时, 一定要同时对实验所采取的载荷循环频率加大留意的程度。

3.材料在腐蚀疲劳时腐蚀行为是十分难经过正常情况下的腐蚀性能来进行猜测。比如:碳钢在自来水中, 也一样会发生疲劳腐蚀的问题。18%Cr一10%NINOTI不锈钢, 当载荷循环次数等于5 x 107时, 在自来水中的寿命程度将比它在空气中的疲劳程度大大的了减少了约30%。

三、疲劳损坏的基本规律

产生的条件

1.应力条件。金属构件在工作过程中起到承担着交变应力的角色, 同时还要达到一定的标准 (比金属材料的抗拉极限以及屈服极限还要低得多) 。

2.时间条件。金属构件可以承受交变应力的循环数数大多都是10-100次。

四、防腐措施

1.合理选材

在硫化氢质量浓度大于或者等于50 mg/L的腐蚀环境中, 外壳材料应该选用质量较好的, 并且抗拉强度还要低于414M Pa的碳钢或者碳锰钢。而硫化氢浓度质量大于50mg/L以及氰化物质量浓度大于20 mg/L的腐蚀环境中, 外壳材料要选用碳钢或者碳锰钢的复合钢板, 从而增强钢材的纯度和刚度, 减少钢中Mn、S、P的含量也是一个相当有效防腐措施。

2.制造环节安装时应当注意:

() 要对焊缝硬度进行精确的控制, 让它不能够大于200HB

() 防止焊缝合金成分比较高

() 对设备进行焊后要及时进行热处理, 同时消除焊接残余的应力

() 在制作过程中要对焊缝开展超声波以及放射线的检查

() 要确保化工设备的几何尺寸能够按照有关规定制造

() 要避免强力组装机械

3.在进行检验环节时, 要对压力容器进行检查, 还要仔细的观察化工设备表面的情况和结构, 如果在检验以及检测的过程中发现了问题, 就必须依据问题的原因、发生的部件、损坏零件的数量, 同时还要对检测结果进行分析和判断, 还可以增加厚度、刚度的检测, 更可以由金相检验和别的检测试验方法对发生问题的原因, 进行仔细的查明, 并且要实时了解设备的质量情况, 从而消除化工设备的安全隐患, 确保化工设备能够在安全的前提下工作。结束语

通过以上的分析, 笔者得到如下结论, 化工单元设备的疲劳对于一个化工企业的发展以及存在是至关重要的, 任何一个化工企业都应该加大科研力量的投入, 尽早的解决好化工单元设备中的问题, 才能使得设备更好的工作, 从而创造出更大的经济利益。

摘要：随着经济的不断发展和科学技术的不断提高, 化工工业也跟随着发展了起来。可是随着化工工业发展规模的壮大, 人们也逐渐的发现了一些问题, 例如:化工设备的疲劳等问题。所以, 本文从多个方面对化工设备的疲劳问题进行了详细的探讨和分析, 并且提出了一些相对应的防护措施。

关键词：化工单元设备,疲劳分析

参考文献

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[2] 刘慧杰化工设备的疲劳腐蚀及防护措施化工设计通讯—2014年7期第23页.

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