高温浓硫酸压力管道应力分析及柔性设计优化研究
2021-11-17唐萍陈永贵颜孙挺金南辉凌张伟李锋
化工设备与管道 2021年3期
关键词:分析
唐萍,陈永贵,颜孙挺,金南辉,凌张伟,李锋
(1. 浙江省特种设备科学研究院,杭州 310020;2. 浙江省特种设备安全检测技术研究重点实验室,杭州 310020)
关键字:高温;浓硫酸;压力管道;应力校核;柔性设计;支吊架
我国是世界硫酸产能最大的国家,具有国际先进水平的大型装置能力已占比50%以上。浓硫酸压力管道作为装置的重要组成,其泄漏失效可能会造成严重生产后果,带来巨大经济损失,是硫酸工业重点关注的内容[1]。通常,管道系统的应力校核是避免其发生失效的有效途径。但对于浓硫酸压力管道而言,除结构的合理外,高温高压且具有强腐蚀性的介质条件也要求管道材料有优良的耐蚀表现。
碳钢、不锈钢、聚四氟乙烯及玻璃钢是硫酸管道最常用的耐蚀材料[2]。碳钢在浓硫酸作用下会形成硫酸盐钝化膜阻绝管道腐蚀,但膜易因硫酸冲刷破坏而引起管道局部腐蚀。Cr-Ni 和Cr-Ni-Mo 系奥氏体不锈钢在常温下也能形成钝化保护膜,因此近年来国内常温浓硫酸管道多采用304L 或者316L 等低碳不锈钢,但奥氏体不锈钢在高温下仍存在腐蚀的可能。聚四氟乙烯等塑料材料耐蚀性能强、但力学性能差,往往以衬里的形式应用,且法兰连接及热胀伸缩性的不同使管道存在很大泄漏风险。玻璃钢管道一般只用于低温、稀硫酸的应用场合。高温浓硫酸管道材料的成功应用对硫酸工业生产具有重要的参考价值。
管道承受压力、重力、附加外力载荷及自身的热胀变形,容易产生应力问题,设计管道时要使其具有足够的柔性[3]。……
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