Разработка метода оценки технического состояния труб змеевиков реакционных печей
Возникновение большого числа разнообразных дефектов указывает на то, что реализуются несколько механизмов накопления повреждений в металле труб. В предыдущих работах, касающихся проблем печных змеевиков, представлены результаты анализа влияния различных факторов на формирование и изменение напряженно-деформированного состояния (НДС) змеевиков как цельных конструкций, даны характеристики отдельных… Читать ещё >
Содержание
- 1. Литературный обзор
- 1. 1. Особенности эксплуатации, классификация, конструкция и принцип работы трубчатых печей высокотемпературных процессов нефтепереработки и нефтехимии
- 1. 2. Материальное оформление змеевика и его эксплуатация при высокотемпературных процессах
- 1. 3. Основные дефекты и причины их возникновения
- 1. 3. 1. Сигматизация сталей труб
- 1. 3. 2. Хрупкое разрушение
- 1. 3. 3. Науглероживание металла
- 1. 3. 4. Ползучесть
- 1. 4. Отложение кокса по внутренней поверхности печных труб
- 1. 5. Старение основного металла и металла сварных соединений печных труб в процессе эксплуатации
- 1. 5. 1. Изменение физико-механических свойств основного металла и металла сварных соединений труб печей
- 1. 5. 2. Проявление магнитных свойств у аустенитной стали в процессе эксплуатации
- 1. 6. Оценка технического состояния труб печных змеевиков и методы их отбраковки
- 1. 7. Выводы
- 2. Материалы и методы исследований
- 2. 1. Объект исследований
- 2. 2. Испытания на растяжение (статические)
- 2. 2. 1. Условия эксперимента
- 2. 2. 2. Определение предела прочности (временного сопротивления)
- 2. 2. 3. Определение предела текучести
- 2. 2. 4. Определение относительного равномерного удлинения
- 2. 2. 5. Определение относительного сужения
- 2. 3. Испытания на ударный изгиб (динамические)
- 2. 4. Проведение качественного микроструктурного анализа
- 3. Проведение предварительных измерений и разрушающих испытаний
- 3. 1. Проведение ультразвуковой толщинометрии и ее результаты
- 3. 2. Проведение ультразвуковой твердометрии и ее результаты
- 3. 3. Применение феррозондового метода контроля для измерения магнитных характеристик и проведение разрушающих испытаний
- 3. 3. 1. Результаты измерения магнитных характеристик
- 3. 3. 2. Результаты разрушающих испытаний
- 3. 4. Выводы
4 Результаты микроструктурного анализа, испытаний на статическое растяжение при температуре эксплуатации металла 950 °C и нормальных условиях, испытаний на ударный изгиб образцов при нормальных условиях, расчет механических характеристик по твердости и сравнение его со значениями, полученными при испытании на растяжение
4.1 Результаты микроструктурного анализа
4.2 Результаты испытаний на статическое растяжение при температуре эксплуатации металла 950 °C и нормальных условиях
4.3 Расчет механических характеристик по значениям твердости, проведение статических испытаний на растяжение образцов и сравнение полученных результатов
4.4 Результаты испытаний на ударный изгиб при нормальных условиях
4.5 Выводы
5 Разработка метода оценки технического состояния труб змеевиков реакционных печей 140 Общие
выводы 143
Список литературы 144
ПРИЛОЖЕНИЯ 151
Приложение, А 152
Приложение Б
Список литературы
- Ентус Н.Р., Шарихин В. В. Трубчатые печи в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.- М.: Химия, 1987, — 304с.
- Ентус Н.Р. Техническое обслуживание и модернизация трубчатых печей. -М.: Машиностроение, 1968. 248 с.
- Ахметов С.А., Сериков Т. П., Кузеев И. Р., Баязитов М. И. технология и оборудование процессов переработки нефти и газа. СПб.: Недра, 2006.- С.146−191.
- Барабанов H. J1. Высокотемпературный пиролиз углеводородов.- М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1971.- С. 56.
- Свинухов А.Г. Высокотемпературные процессы пиролиза и гидропиролиза нефтяного сырья.- М.: Химия, 1985. С. 36.
- Степанов А.В. Производство низших олефинов.- Киев: Наукова думка, 1978.- С. 286.
- Мухина Т.Н., Барабанов H.JL, Бабаш С. Е. и др. Пиролиз углеводородного сырья.- М.: Химия, 1987.- С.95 136.
- Смидович Е.В. Технология переработки нефти и газа.- М.: Химия, 1968.1. С. 246.
- Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза.- М.: Химия, 1981.- С. 35−44.
- Гуревич И.Л. Технология переработки нефти и газа.- М.: Химия, 1972.- С. 187.
- Ланская К.А. Высокохромистые жаропрочные стали.- М.: Металлургия, 1976.- С. 238.
- Химушин Ф.Ф. Жаропрочные стали и сплавы.- М.: Металлургия, 1969.1. С. 672.
- Лахтин Ю.М., Леонтьева В. П. Материаловедение: Учебник для вузов.-М.Машиностроение, 1990.- С. 448.
- Гудерман Э. Специальные стали. Т.1.-М.: Металлургия, 1966.- С. 513.
- Паршин A.M., Тихонов А. Н., Бондаренко Г. Г., Криворук М. И. Предотвращение преждевременных разрушений формированием определенной структуры металла.- Металлы, № 5,1999.- С. 87 92.
- Закирничная М.М., Чиркова А. Г., Кузеев И. Р. Изменение структуры и свойств металла трубчатых змеевиков печей пиролиза в процессе эксплуата-ции//Нефть и газ, 1998, № 2- С. 87 92.
- Cinfreda R.//Hydrocarbon Processing, 1972. V. 59. N 5. P. 113 117.
- Nisbet D. F.//Hydrocarbon Processing, 1971. V. 59. N 5. P. 103 105.
- Мухина Т.Н., Меньшиков В. А., Барабанов Н.Л.//ЖВХО им. Менделеева, 1977. Т.22, № 1.С. 8−17.
- Хаерланамова Е.А. Совершенствование методов расчета и конструирования элементов печей пиролиза / Дисс. канд. техн. наук.- Уфа: УГНТУ, 2003 105 с.
- Кузеев И.Р., Баязитов М. И., Куликов Д. В., Чиркова А. Г., Высокотемпературные процессы и аппараты для переработки углеводородного сырья.- Уфа: Гилем, 1999.- 325с.
- Денисов В.Д. Изменение химического состава металла реактора для переработки остатков сернистых и высокосернистых нефтей и сернистых газовых конденсатов. Уфа, 1984. 183,184 с.
- Кузеев И.Р., Кретинин М. В., Грибанов А. В. и др. Старение металла реакторов установок замедленного коксования. Химическое и нефтяное машиностроение, 1984, № 1. 17−19 с.
- Кузеев И.Р. Вопросы прочности аппаратов для переработки нефтепродуктов. В сб.: Резервы повышения надежности оборудования нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. -Уфа, 1982. 69−73 с.
- Ромашкин Ю.П., Малыгин А. Ф., Игнатов В. А. Эффект ускорения диффузии углерода в стали при термоциклировании. В кн.: Проблемы прочности и пластичности твердых тел. — Д.: Наука, 1979. 256−262 с.
- Ибрагимов И.Г., Баязитов М. И., Хайрудинов И. Р., Кузеев И. Р. Влияние напряженного состояния на диффузию углерода в металл. В кн.: Перспективы развития исследований в области структуры и свойств углерода и материалов на его основе. — М.: НИИГрафит, 1985.
- Высекерси А.Г., Фишер Г., Шилмоллер К. М., Уменьшение коксообразова-ния в трубах печей олефиновых установок // Нефтегагазовые технологии.- 1999, № 3.-С. 82−84.
- Чадек Й. Ползучесть металлических материалов: Пер. с чешск./Под ред В. Р. Регеля. -М.: Мир, 1987. С. 304
- Пуарье Ж.П. Высокотемпературная пластичность кристаллических тел: Пер. с франц./ Под ред. А. С. Кагана и С. С. Рыжак .- М.: Металлургия, 1982.-С.272
- Полухин П.И., Горелик С. С., Воронцов В. К. Физические основы пластической деформации.- М.: Металлургия, 1982.-С.584
- Рыбин В.В. Больше пластические деформации и разрушение металлов,-М.: Металлургия, 1986.-С.224
- Хоникомб Р. Пластическая деформация металлов.- Пер с англ./ Под ред. Б. Я. Любова.-М.: Мир, 1972. С. 408.
- Золотаревский Р.С. Механические свойства металлов. Мир.: МИСИС, 1998.-С.286−287.
- Petrone S, Mandyam R., Wysiekiersri A., Tzatzov K. and Chen Y. A «CarbonLike» Coating for Improved Coking Resistence in Pyrolysis Furnances // http://preprint.chemweb.com/physchem/00090Q5
- Towfighi J., Niaei A., Karimzadeh R. Simulation Reactions and Coke Deposition in Industrial LPG Cracking Furnace. // http://www.modares.ac.ir
- Вольфсон С.И. Паро-воздушный способ удаления кокса из печей нефтеперерабатывающих заводов.- Мю: Гостехиздат, 1946.- 150с.
- Дьяков В.Г. и др. Эксплуатация материалов в углеводородных средах печей пиролиза.- М.: ЦНТИИЭнефтехим, 1983.- 53с.
- Дьяков В.Г., Ческис Х. И., Левтонова Н. М. Жаропрочные материалы для высокотемпературного оборудования нефтехимических и химических производств.-М.: ЦНТИИЭнефтехим, 1978.- 93 с.
- Дьяков В.Г., Левтонова Н. М., Медведев Ю.С.Эксплуатация жаростойких материалов в топочной атмосфере печей нефтехимических производств.- М.: ЦНТИИЭнефтехим, 1981.- 43 с.
- Кузеев И.Р., Анкобия И. А., Шарафиев Р. Г. и др. Высоко температурное науглероживание печных труб, — /В сб.: Проблемы нефти и газа.- Уфа, 1981, — С. 119 120
- Кузеев И.Р., Филимонов Е. А., Ибрагимов И. Г. Образование диффузионной зоны при контакте кокса с металлом, — /В сб.: Резервуары повышения надежности оборудования нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.- Уфа, 1982.- 23−25с.
- Кузеев И.Р., Ибрагимов И. Г., Хайрудинов И.Р, Баязитов М. И. Особенности диффузии углерода из нефтяного кокса в металл // Химия и технология топлив и масел, 1986.- 13−14с.
- Ибрагимов И.Г., Кузеев И. Р., Филимонов Е. А., Баязитов М. И. Остаточная толщина стенки труб конвекционных и радиантных экранов нагревательных печей // Повышение эффективности и надежности машин и аппаратов в основной химии.-Сумы, 1986.- 217−218с.
- Закирничная М.М., Чиркова А. Г., Кузеев И. Р. Изменение структуры к свойств металла труб змеевика печей пиролиза в процессе эксплуатации // Нефть и газ. 1998.- 87−92с.
- Печи химической промышленности: Тр. № 6 Д.: Машиностроение, 1971.136с.
- Берлин М.А. Износ основных элементов трубчатых печей. М.: Недра, 1978.-325с.
- Баязитов М.И., Ибрагимов И. Г., Газиев P.P. и др. Анализ напряженно-деформированного состояния печных труб // Научно-техническое творчество молодежи в помощь производству.- Уфа, 1986.- 67с.
- Баязитов М.И., Кузеев И. Р. О механизме коксообразования на внутренней поверхности печных труб // Нефть и газ.- Уфа, 1996.
- Лысюк А.В., Баязитов М. И. О коллективных эффектах в змеевиках трубчатых печей: Мат-лы 49 конф. Молодых ученых, аспирантов и студентов, — Уфа, 1998.-С.128
- Баязитов М.И. Долговечность печных труб нагревательных печей // десять лет эксплуатации на кафедре МАХП. Некоторые результаты.- Уфа: УГНТУ, 1997.-63−65с.
- Баязитов М.И. Оценка поврежденности печных труб в процессе эксплуатации // Проблемы машиноведения, конструкционных металлов и технологий. Уфа, 1997.-230−2 Юс.
- Авдеева Л.Г. Изменение структуры и механических свойств аустенитной стали 20Х23Н18 в условия пиролиза углеводородов. Уфа: УГНТУ, 2003.- 96с
- Чиркова А.Г. Снижение повреждений в металле труб печей пиролиза в процессе паро-воздушного выжига/Диссертация на соиск. уч. ст. к.т.н, — Уфа: УГНТУ, 1998.
- Кинев С.А. Обеспечение безопасной эксплуатации змеевика печи пиролиза углеводородов как сварной конструкции/Диссертация на соиск. уч. ст. к. т. н.- Уфа: УГНТУ, 2003.
- Закирничная М.М., Чиркова А. Г., Кузеев И. Р. Изменение структуры и свойств металла труб змеевиков печей пиролиза в процессе эксплуатации. Нефть и газ.- Тюмень, 1998.- № 2.- С. 87−92.
- Симарчук А.С. Совершенствование метода расчета змеевика печи пиролиза с учетом локальных концентраторов напряжений/Диссертация на соиск. уч. ст. кан. тех. наук.- Уфа: УГНТУ, 2004.
- Закономерности ползучести и длительной прочности: Справочник. Под общ. ред. С. А. Шестерникова. М.: Машиностроение, 1983. 101 с.
- Полухин П.И., Гунн Г. Я., Галкин A.M. Сопротивление пластической деформации металлов и сплавов: Справочник. 2-е изд. М.: Металлургия, 1983. 352 с.
- Химушин Ф.Ф. Нержавеющие стали. М.: Металлургия, 1967. С. 291−323.
- Паршин A.M. Структура, прочность и радиационная повреждаемость коррозионно-стойких сталей и сплавов.- Челябинск: Металлургия, 1998.- С. 14−30, 132 140, 164−176, 254−264, 356−368, 593−643.
- Чиркова А.Г., Авдеева Л. Г., Симарчук А. С. Фрактальный анализ эволюции адаптации стали 20Х23Н18 к условиям эксплуатации в печах пиролиза углеводоро-дов.-СПб: ООО «Недра», 2004. -88 с.
- Паршин A.M. Структура, прочность и радиационная повреждаемость коррозионно-стойких сталей и сплавов, — Челябинск: Металлургия, 1998.- С. 816.
- Паршин A.M. Структура, прочность и радиационная повреждаемость ор-розионностойких сталей и сплавов. Челябинск: Металлургия, 1988. — 656 с.
- Н. Riedel. Cavity nucleation at particles on sliding grain boundaries. A sear crack model for grain boundaries sliding in creeping polycrystals / Acta Met. 1984. V.32. № 3. P. 313−321.
- Паршин A.M., Неклюдов И. М., Камышанченко H., Пряхин Е. Н. Структура и свойства сплавов. М.: Металлургия, 1993. — 318 с.
- Крике P. X., Хобинг Д., Смит К // Переработка углеводородов.-1976. № 8.С. 47−49.
- Ашбах В.Г. //Переработка углеводородов, 1976. № 8. С. 49.
- Миловидова Л.Н.// Хим. Пром. За рубежом. М.: НИИТЭхим, 1978. № 183. С. 53−77.
- РД РТМ 38.14.006−86. «Методика определения сроков эксплуатации змеевиков печей установок каталитического риформинга, отработавших проектный ресурс». Волгоград, ВНИКТИнефтехимоборудование, 1986 г.-
- Инструкция по техническому надзору, методам ревизии, отбраковке и ремонту печей установок пиролиза производства этилена. Волгоград, 1986. 65 с.
- ГОСТ 1497–84 Металлы. Метод испытания на растяжение.
- ГОСТ 9651–84 Металлы. Метод испытания на растяжение при повышенных температурах.
- ГОСТ 6996–66 Сварные соединения. Методы определения механических свойств.
- ГОСТ 9454–78 Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при пониженной, комнатной и повышенной температурах.
- ГОСТ 10 708–82 Копры маятниковые. Технические условия.
- Баранов JI.B., Демин Э. Л. Металлографическое травление металлов и сплавов.- Москва: Металлургия, 1986 г., 256 с.
- Беккерт М., Клемм X. Способы металлографического травления,— М.: «Металлургия», 1998.- С. 119−126.
- Вашуль X. Практическая металлография.- М.: Металлургия, 1988, — С. 2i 5.
- Электронная микроскопия. Справочное издание / Смирнов А. В., Кокорин А. П., Полонский С. М. М.: Металлургия, 1985. — 192 с.
- ГОСТ 8233–56 Сталь. Эталоны микроструктуры.
- ГОСТ 25 536–82 Металлы. Масштабы изображений на фотоснимках при металлографических методах исследования.
- ГОСТ 5639–82 Стали и сплавы. Методы выявления и определения величины зерна.
- ГОСТ 21 104–75. Контроль неразрушающий. Магнитоферрозондовый метод- М.: Изд-во стандартов, 1975.- 17с.
- Дубов А.А. Диагностика усталостных повреждений рельс с использованием магнитной памяти металла // В мире неразрушающего контроля1999, № 5.
- Дубов А.А. Проблемы оценки ресурса стареющего оборудования // Безопасность труда в промышленности -2002, № 12 С.30−38.
- Дубов А.А. Экспресс-метод контроля сварных соединений с использованием магнитной памяти металла //Сварочное производство.-1996, № 11.-C.33−36.
- Кулеев В.Г., Атангулова Л. В., Бида Г. В. О возможности использования зависимости остаточной намагниченности от упругих напряжений для их нераз-рушающего контроля в стальных ферромагнитных конструкциях. //Дефектоскопия-2000,№ 12.-С.7−19.
- Кулеев В.Г., Атангулова J1.B., Лопатин В. В. Экспериментальное изучение полей рассеяния упруго- и пластически изогнутых стальных труб в поле земли. // Дефектоскопия-2003, № 5.-62 с.
- Кулеев В. Г, Ригмант М. Б. Магнитоупругие явления в ферромагнитных сталях в малых магнитных полях, перпендикулярных направлению действия циклических растягивающих и сжимаемых напряжений. ФММ, 1995, 79, вып. 1.
- Кулеев В.Г. Распределение намагниченности в длинных ферромагнитных стальных трубах, помещенных в слабое внешнее магнитное поле, при их упругом и пластических изгибах .// Дефектоскопия -2002, № 6.-С.65−80.
- Кондрашова О.Г. Определение ресурса безопасной эксплуатации нефтегазового оборудования путем оценки адаптивных свойств металла по изменению его магнитных характеристик/Диссертация на соиск. уч. ст. кан. тех. наук.- Уфа: УГНТУ, 2006.
- Чиркова А.Г., Рубцов А. В. Механические свойства сварных соединений с различным уровнем накопленных повреждений //Мировое сообщество, проблемы и пути решения: сб. науч. ст.- Уфа: Изд-во УГНТУ, 2003.- № 13.- С. 12−22.
- Данилин В.И., Дроздов М. С., Славский Ю. И. Применение безобразцогого метода контроля механических свойств сталей в условиях металлургического производства // Заводская лаборатория, 1972, т. 38, № 2.- С. 217−221
- Дрозд М.С., Славский Ю. И. О выборе угла конуса при контроле механических свойств стали по твердости // Заводская лаборатория, 1970, т. 36, № 1.- С. 80−84
- Гудков А.А., Славский Ю. И. Методы измерения твердости металлов и сплавов.- М.: Металлургия, 1982, — С.168