煤气发生炉水夹套失效分析

【摘要】：某陶瓷厂在煤气发生炉检修时发现水夹套存在严重的鼓包，严重影响了整个系统的安全生产，为此立项对水夹套进行失效分析，作者通过理化检验、结构应力有限元分析的方法分析设备失效的主要原因，并提出相应的预防措施。 样品的宏观观察表明，鼓包变形的形貌符合塑性变形的基本特征。样品的理化检验显示，拉伸试验强度达不到要求，塑性性能达标；冲击试验韧性有不同程度的下降，甚至低于标准的要求；硬度测试数据显示无异常；金相显示沿铁素体晶界生成了大量的渗碳体，甚至观察到微裂纹，且有扩展的迹象；冲击样品断口的扫描电镜呈现韧窝和准解理混合花样，甚至二次裂纹；样品能谱测试C、N元素含量大量增加，超过标准值，P、Si元素含量也超过标准值，Mn元素含量低于标准值；试样边缘的纤维区和剪切唇区检测出含量较高的Mg元素；荧光光谱及金属面分析表明C、Si、P、S含量严重超标，Mn含量低于标准值，出现了很多杂质元素，比如Mg、Ca、K、Na等，这些元素多以氧化物形式存在。 同时，利用ANSYS分析软件对水夹套进行了结构应力分析，在结构、边界简化的基础上，获得水夹套的应力分布。分析结果显示：水夹套的结构应力分布较低，水夹套在人孔附近产生的应力较高。 综合分析表明：本次水夹套内筒失效属于金属构件过热导致屈服强度降低和蒸汽内压力作用下，发生的鼓包失效。 【关键词】：煤气发生炉 水夹套 鼓包 失效分析
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TQ545
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 课题背景及意义9-13
• 1.1.1 煤气发生炉装置的特点9-11
• 1.1.2 水夹套在煤气发生炉装置中重要作用11-13
• 1.2 失效分析研究状况13-17
• 1.2.1 国外失效分析的发展状况13-14
• 1.2.2 我国失效分析现状14
• 1.2.3 失效分析技术及理论14-15
• 1.2.4 失效分析的有限元模拟15-16
• 1.2.5 相关失效分析案例16-17
• 1.3 研究内容及方法17-19
• 第二章 变形失效的基本理论19-26
• 2.1 变形定义19
• 2.2 变形失效的原因和特征19-21
• 2.3 变形失效的机理和过程21-24
• 2.4 变形失效的预防措施24-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第三章 水夹套材料的理化检验分析26-48
• 3.1 基本情况26-27
• 3.2 宏观形貌分析27-29
• 3.3 拉伸性能试验29-30
• 3.4 冲击性能试验30-32
• 3.5 硬度测定32-34
• 3.6 金相分析34-41
• 3.7 扫描电镜分析41-43
• 3.8 能谱分析43-45
• 3.9 荧光光谱分析及 C、S 元素分析45-47
• 3.10 本章小结47-48
• 第四章 基于 ANSYS 的水夹套结构应力分析48-54
• 4.1 有限元方法概述48
• 4.2 单元类型选择48
• 4.3 分析模型及网格48-50
• 4.4 材料参数50
• 4.5 边界条件50-51
• 4.6 工况下的应力分析51-53
• 4.7 本章小结53-54
• 第五章 水夹套鼓包失效原因综合分析54-58
• 5.1 鼓包失效分析54-57
• 5.1.1 介质因素54-55
• 5.1.2 材料因素55-56
• 5.1.3 结构因素56
• 5.1.4 应力因素56-57
• 5.1.5 温度因素57
• 5.2 失效机理分析57
• 5.3 本章小结57-58
• 结论58-60
• 1 结论58-59
• 2 建议59-60
• 参考文献60-64
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果64-65
• 致谢65-66
• 附件66

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