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高溫壓力容器簡介,我收藏了!

來源:濮陽市安諾能源科技有限公司    發布時間:2020-01-17

高溫的定義
溫度是表征物體冷熱程度的物理量,是分子熱運動平均功能的標志。和溫度直接相關聯的物理概念是能量的概念。分子運動論的建立,加劇了溫度和能量問的聯系。
工業革命使化石能源的使用量加劇,也同時密切了能源和機械動力間的關系,其中溫度就在這期間擔當了一個非常重要的角色:即能源和動力間的轉換。在能源和石油化工等領域,為了提高能源轉換和物質化學轉化效率,工業裝置的工作溫度不斷提高。
從瓦特時代(1765 年)略高于100℃的蒸汽溫度,發展到現代超臨界參數發電的600.℃ 、乙烯裂解的1100℃ 、軍用航空發動機的渦輪前溫度1800℃ 等。對工業裝備的設計制造與運行維護提出了越來越高的要求。
對于高溫壓力容器,其高溫的定義來源于材料的高溫特性。在線彈性變形階段,給定一個載荷總可以得到一個固定的變形值,但若材料在較高溫度下拉伸,則將發生蠕變變形,即使該載荷維持不變,變形仍將繼續增加。這樣一個溫度稱為蠕變溫度。
蠕變是材料溫度激化的結果,因此蠕變強度對溫度的依賴性是不言而喻的。一般認為蠕變發生與否,與金屬的熔點Tm有關,粗略地可根據工作溫度是否大于0 . 5 Tm進行判斷,實際合金則多在(0.4~ 0.6)Tm 之間。
當工作溫度大于0.5Tm 時,即使應力小于材料屈服限,蠕變也會發生。而當工作溫度小于0.5Tm 時,若要產生蠕變變形,應力必須接近或者大于材料的屈服限。不同的材料有不同的蠕變溫度,見下表:.
金屬的熔點與蠕變溫度:
由于材料的短時拉伸特性、疲勞特性等均隨溫度的升高而逐漸降低,因此對于何種溫度下的壓力容器為高溫壓力容器并無嚴格的界限。但是, 是否考慮蠕變因素,對結構設計方法的要求則不同,因此大多設計規范以是否進入蠕變溫度為界限。
高溫結構設計的重要性
目前已有許多成熟的和正在發展中的高溫過程工藝,無論是在役高溫設備的安全可靠運行,還是新工藝的實現,均有賴于科學的高溫結構設計理論。各種工藝過程的溫度與壓力如下圖所示。
各種工藝過程的溫度與壓力
可以看出,技術的進步也體現在溫度與壓力的突破。由于現代強度理論和先進計算工具的出現,針對高壓的設計知識已相對完備,人們已可以較少地擔憂高壓所帶來的威脅。
然而在高溫下構件的變形與損傷是依賴于時間以及空間多軸應力狀態的復雜現象。在科學上,必須解決這樣的命題:利用較短時間內(實驗時間<10000h) 獲得的知識去預測長時間下的效應(> 100000h) ,利用較小空間內(實驗室試樣)獲得的知識去推斷大空間尺度下的行為(復雜結構) ,這種雙重的復雜性大大地增加了人們進行破壞控制的難度。
在工程實際中,一方面要為新的高溫設備設計提供理論方法,確保設計是可靠和經濟的,使高溫技術過程能夠得以實現;另一方面要為在役設備可靠和經濟的運行提供保障技術。
在世界范圍內,目前有大量的石油化工廠、發電廠是在20 世紀70~80 年代建造的,許多關鍵設備已超過了30 年的設計壽命。
由于經濟、政治、環境等因素的限制,新廠的建設漸少,進入設計壽命期的工廠在今后將不斷增加。但簡單地淘汰老廠的做法已無法做到,因此各國政府和企業都希望能采用高新技術方法挖掘工廠的潛力,使之能繼續運行20 ~40 年。
近20 年來,工業發達國家投入了大量的人力物力,致力于高溫設備壽命預測技術的研究。這些研究進而又促進了高溫結構設計理論的發展。



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