超高压聚乙烯反应管的安全评定

【摘要】： 经自增强处理的超高压聚乙烯反应管在服役期间，要受到停工循环载荷、正常操作时的压力与温度波动、脉冲阀动作的脉冲压力和管内介质发生超温分解反应时的热冲击等因素的作用。在这些因素作用下的反应管裂纹萌生寿命、自增强残余应力衰减规律及内壁残余应力无损测量，是当前残余应力学、疲劳学和超高压容器研究领域的难点问题。对这些问题进行研究有重要的理论与工程意义，也是工程实际的迫切需要。 本文对大庆石油化工总厂已运行十一年的超高压自增强反应器R401进行了较全面的试验和理论研究，发现对反应管在疲劳载荷作用下的裂纹扩展已有较多研究，但对疲劳裂纹萌生寿命和高低周复合疲劳问题研究不够，本人根据反应器材料30CrNiMo8性能、服役条件和损伤力学有关理论，建立了反应管裂纹萌生寿命的损伤理论公式。此公式同时考虑了反应管材料性能、结构尺寸和载荷条件的影响，物理意义明确，且简单实用，经过与试验结果比较，表明理论值与实验值是吻合的，满足工程要求；同时通过高低周复合试验，证明了高频载荷对疲劳寿命的影响。 本文在自增强残余应力衰减规律研究方面，找到了残余应力衰减的原因，根据试验结果并经数学处理，建立了计算公式。在内壁残余应力无损检测技术方面，本人根据实际需要，开发出检测方便且精度高的检测方法。成功地实现了在反应管内壁进行的无损检测，推导出计算管内壁残余应力公式，试验表明具有较高的精度和可靠性。所采用的复合式自紧密封结构，达到超高压(560MPa)引线密封的要求，具有国内首创。反应管安全分析与评定软件系统(UPRSA)有较全面和系统的数据库，它可以动态地反映反应管的服役状况，应用它可以实现系统科学化，检修科学化，使装置安全平稳运行。 本文最后通过对一反应管的综合分析与评定，证明了反应管安全分析与评定软件方便、可靠。