润加氢压缩机排气阀螺栓失效分析

摘要

压缩机是炼油化工生产中的重要装置,中石化荆门分公司的润加氢压缩机的排气阀与汽缸为常用螺纹连接,且在正常工作状态下承受周期性的交变载荷,故在工作过程中必须保证其连接强度。由于螺栓强度受到多方面因素的影响,加上实际工作过程中螺栓可能会出现短时的过载、润滑不良及材料内部的加工缺陷等影响因素。润加氢压缩机排气阀螺栓在工作过程中出现了断裂。
　　本文以失效螺栓为研究对象,系统研究了润加氢压缩机螺栓失效模式,通过对其进行宏观形貌和微观组织检查分析、材料金相检验、材料力学性能检验、机械设计分析(应力分析)、材料化学成分分析、螺栓结构分析等方面研究了润加氢压缩机螺栓失效模式。及时有效地对失效螺栓进行分析研究,寻求失效原因,提出修复方案和安全运行措施,不仅能够帮助工厂尽快恢复正常生产,减少由于机械故障引起的经济损失,准确的失效分析还有助于分清事故责任。同时,分析研究结果将对国内外同类的反应器系统设备的运行管理、对设备的失效进行事先预防与失效修复有重要的参考作用。通过研究发现螺栓断面有明显的疲劳辉纹,螺栓为疲劳断裂,且疲劳裂纹源于螺纹根部的制造或安装缺陷以及硫化物腐蚀坑。另外,不合理的热处理造成了材料硬度从表面到心部逐渐增大,且条状铁素体晶粒较宽,这也是导致螺栓断裂失效的重要原因。通过强度校核得到螺栓疲劳强度不够,从 ANSYS的数值模拟中可以看出螺栓存在应力集中。可以确定螺栓失效是由于螺栓材料的缺陷导致局部存在应力集中而造成疲劳失效。本文针对螺栓的失效原因,从以下六个方面提出了相应的改进措施:严格控制预紧力、采取可靠的防松措施、改善螺纹牙上载荷分布不均现象、改善螺栓材料热处理工艺、更换螺栓材质、减小应力集中。

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第1章 绪论

1.1引言

1.2课题来源及研究意义和目的

1.3失效分析

1.4研究内容及方案

第2章 螺栓材料的理化性能检验

2.1化学成分分析

2.2金属硬度试验

第3章 失效螺栓形貌分析

3.1失效螺栓概述

3.3螺栓微观形貌分析

3.4本章小结

第4章 材料金相检验与分析

4.1实验仪器

4.2试样制作过程

4.3金相组织分析

4.4本章小结

第5章 螺栓强度校核分析

5.1螺栓受力分析

5.2强度校核

5.3螺栓联接结构接触有限元计算及分析

5.4本章小结

第6章 全文总结

6.1结论

6.2改进措施

6.3展望

参考文献

攻读硕士期间已发表的论文

致谢