基于有限元建模的润加氢压缩机排气阀螺栓断裂分析
氢气压缩机螺栓断裂原因分析
摘
要： 通过 金相 组 织检 查和 硬 度、 击韧 性 试验 ， 冲 以及 对微观 断 口形貌 和 断 口处成 分 的分 析 ， 定 确
Ｇ １２ Ｂ ０ Ａ压缩机 曲轴 箱 中体螺栓连 续断裂的原 因， 出延长螺栓寿命 的建议 。 提 关键词 ： 压缩机 ； 曲轴箱 中体 螺栓 ； 连续断裂 ； 方案
３ 分析 连续 断裂原 因
３ １ 着 色 探伤 和 宏观 断 口形貌 分析 ．
通 过对 多 次发 生 的 、 已断裂 的 曲轴 箱 中体 螺 栓 进 行 分 析 和相关 的试验 ， 出一 段 曲轴 箱 中体 螺 栓 连续 找 断裂 的根 源 ， 定 可靠 的解 决方 案并 实施 。 制
图 １ 已经发生断裂的螺栓照片。从照片 中可 是
维普资讯
２０ 年第 ３ 总 ２９ ０８ 期（ ０ 期）
压 缩机 技术
文章
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ｍ ｚ ｃ０ ８｝３０ ３ ２０ ０ － ７ ０
氢 气 压 缩 机 螺 栓 断 裂 原 因分 析
池 志 霞 ， 红 超 ． 毅 姜 卓 （ ．中石化扬子公司物装部 ， １ 江苏 南 京 ２ ０ ４ ；．沈 阳鼓风机 （ １０ ８ ２ 集团 ） 有限公司 ， 辽宁 沈 阳 １０ ４ ） １ １２
比较 光亮 清洁外 ， 他 断 口表 面 均有 不 同程 度 的腐 其
蚀现 象存 在 。第 一 种 断 口表 面 比较 光 滑 ， 见 完整 可 的贝壳状 疲劳 条 纹存 在 （ 图 ３ ， 见 ） 贝壳 状 疲 劳条 纹 向心倾 向明显 ， 显示 疲劳条 纹 连续发 展 ， 并没有受 到
台机组 每 年可 节约 维修 材料 费用 １ ０万元பைடு நூலகம்。
压缩机缸头螺栓断裂原因分析及解决方法
２ 螺栓断裂时操作参数 ． １
３４ 工艺 操 作原 因 ．
由于装置开 、 停工及负荷 的改变 ， 在调整的过 程 中，使入炉的氧油 比发生变化 ，当氧油 比变大 时， 炉温瞬间急剧增加 。 原料油与蒸汽混合形成的 两相流与氧气一起离开烧嘴 ，并于适 当处达到充 分混合 ， 剧烈发应 ， 释放 出大量 的热 ， 火焰 中心温 度可达到 １ ０ — ０ 。 ０ １ ０ｏ 由于瞬间过氧 ， ６ ７ Ｃ 火焰温
ｌ７ １ ２ ４
ｌ ９． 作 用形式 ９ ９ ５ ２９ 三级 活塞直 径／ｍ ７． ４ ｍ １８ ． ９ ４７ ． ２ ９５ ． ２ １． ７ ７８ ２ ４ ４ Ｏ
ｌ０ ． １６ ｌ ｌ ４
三列三级对称平衡式 ２３ ０． ２ ４ ． ４ ４６ ． ２ ８３ ． ７ １． ６４ ２ １１ ２ ２ ４
万方数据炼油与化工refiningandchemicalindustry第17卷表l机组技术参数项目参数项目数据项目参数型号143hhevg3轴功率kw19995作用形式三列三级对称平衡式一级活塞直径mm4191二级活塞直径mm2794三级活塞直径mm2032一级设计进气压力mpai98一级实际进气压力mpa198一级设计排气压力mpa44一级实际排气压力mpal二级设计进气压力mpa427二级实际进气压力mpa426二级设计排气压力mpa9o二级实际排气压力mpa925三级设计进气压力mpa873三级实际进气压力mpa913三级设计排气压力mpa1778三级实际排气压力mpa1624一级设计进气温度40一级实际进气温度24一级设计排气温度12l一级实际排气温度1173二级设计进气温度40二级实际进气温度代24二级设计排气温度117二级实际排气温度1106三级设计进气温度40三级实际进气温度24三级设计排气温度114三级实际排气温度985设计排气量m3h112l6485实际排气量m3h
螺栓断裂分析报告
螺栓断裂分析报告一、引言螺栓是一种常见的连接元件，在机械设备和结构工程中得到广泛应用。
然而，螺栓在使用中可能会发生断裂，给机械设备和结构的安全运行带来隐患。
本报告旨在对螺栓断裂进行分析，并提供解决方案，以确保设备和结构的安全性。
二、螺栓断裂原因分析1.质量问题：螺栓断裂可能是由于螺栓本身存在质量问题所致，如材料强度不符合标准、制造工艺不良等。
为此，应关注螺栓的采购渠道和制造工艺，并严格按照相关标准进行选择和检测。
3.腐蚀问题：腐蚀是导致螺栓断裂的常见原因之一、在潮湿、酸性或碱性环境中，螺栓易受到腐蚀，使其材料的强度降低。
因此，在腐蚀环境中应选择抗腐蚀性能良好的螺栓材料，并进行定期维护保养。
4.紧固力不均匀：不正确的紧固力分布可能导致螺栓在负载过程中承受不均匀的力，从而引发断裂。
在安装过程中，应根据设备或结构的要求，采用正确的紧固力分布方案，并进行定期检查和调整。
三、螺栓断裂的解决方案1.优化选材：根据设备或结构的负荷、工作环境等要求，选择合适的螺栓材料。
关注材料的强度、韧性、抗腐蚀性等指标，并遵循标准进行选材。
2.合理设计螺栓连接：根据实际负荷情况和工作要求，合理选用螺栓的规格、数量和布置方式，并确保紧固力的均匀分布。
在设计过程中，可以借助有限元分析等工具来验证螺栓连接的安全性。
3.定期检查和维护：对于暴露在恶劣环境中的螺栓，应定期进行检查和维护，特别是针对腐蚀环境。
清洁螺栓表面，涂覆抗腐蚀涂层，必要时更换受损螺栓，以延长其使用寿命。
4.强化管理和培训：通过建立规范的螺栓管理制度和培训机制，提高操作人员的专业水平，加强螺栓使用和维护的知识宣传，以减少螺栓断裂的发生。
四、结论螺栓断裂是机械设备和结构工程中常见的问题，但可以通过合理选材、优化设计、定期维护和加强管理来减少其发生。
对于已经断裂的螺栓，应及时进行更换，并对其断裂原因进行调查分析，以避免类似问题再次发生。
通过以上措施的综合应用，能够提高螺栓连接的安全性和可靠性，保证设备和结构的正常运行。
基于有限元的爆炸螺栓断裂特性研究
基于有限元的爆炸螺栓断裂特性研究进入新世纪以来,空间探索技术飞速发展,卫星的空间战略地位在每个以航天技术为重点发展的国家中逐步提高。
星箭分离技术是航天关键技术之一,直接关系到火箭成功发射、卫星正常入轨的问题,对卫星总体性能和航天任务的完成度有着重要影响。
爆炸螺栓是常用的火工品分离装置,具有重量轻,能可靠分离等优点,但其产生的火工冲击会对航天器结构产生影响,造成航天任务的失败。
所以,减缓火工分离装置对航天器结构的作用,增加星箭分离的可靠性,准确预示螺栓爆炸过程引起的冲击载荷,对航天器火工冲击环境进行系统研究和分析以及通过调整典型螺栓的结构和材料特征对分离解锁装置进行可靠性评估,在卫星发射任务中具有深远的意义。
本文主要研究了爆炸螺栓的断裂特性:首先,本文详细介绍了大变形动力学基本方程与数值计算方法,并对爆炸螺栓模型计算过程中涉及到爆轰波的经典传播理论和描述爆轰产物的状态方程进行了说明,为火工品爆炸螺栓的模型分析奠定了基础。
其次,通过实验方法获得爆炸螺栓结构中的PBX炸药爆轰性能和各材料的动态力学性能,确定用JWL方程作为炸药的状态方程,用弹塑性随动模型描述材料本构关系,利用ANSYS/LS-DYNA软件准确模拟了典型的无污染螺栓的爆炸断裂过程,为其他显式非线性动力学环境下有限元建模提供参考。
再次,利用LS-PREPOST软件分析了爆炸螺栓“V型”切口处的断裂方向和应力应变,爆炸单元的载荷特性以及螺栓体的整体响应,得到的切口处等效应力和等效塑性应变,炸药单元的压强以及螺栓壳体的速度和加速度均符合航天领域的指标。
最后,设计了不同角度和深度的切口结构方案,分别得到了各种情况下螺栓体的爆炸冲击特性,通过与原始螺栓的爆炸冲击力和爆炸冲量进行对比,得出了该类型爆炸螺栓体的最佳断裂结构,即切口角度为90°,切口深度为0.08cm。
基于ABAQUS对螺栓断裂问题仿真分析
Ｖｏ Ｉ ． ３１ Ｎｏ ． ２ Ｍａ ｌ ＂ ． ２ ０１ ３
文章编号 ： １ ０ ０ ８—１ ４ ０ ２ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２—０ ２ ２ ４— ０ ４
基于 Ａ Ｂ Ａ Ｑ Ｕ Ｓ对 螺 栓 断 裂 问题 仿 真 分 析①
史 宏 ， 刘金桥 ， 谢 国刚
（ 上海内燃机研究所， 上海 ２ ０ ０ ４ ３ ８ ）
理， 电动拧 紧枪输 出扭 力值 和角度 值拧 紧待 安装设 备 的螺栓 ； 每一把 电动 拧 紧枪 在 工作 的之前 都设定 了扭 力值与 角度值 ， 当系统 给 电动拧 紧枪传 输拧 紧 命令 时 ， 电动拧 紧枪 才 开 始 工作 ， 并 在 扭 力值 到 达 设定 值之后 ， 再 按照拧 紧枪 的设 定角度 值拧 紧一定 角度 ． 变距 双 轴 电 动拧 紧枪 悬 挂 系统 有 两根 电动 拧 紧枪 １ ， ２和机械 架构 部分 组成 ； 两根 电动拧 紧枪 借
摘 要： 针对电动拧 紧枪的固定螺栓断裂的问题， 运用大型有 限元仿真软件 Ａ Ｂ Ａ Ｑ Ｕ Ｓ ， 把 多因 素问题分解为两个单 因素分别进行讨论 ， 并建立三维模型， 进行有限元仿真分析 ， 找到引起螺栓
断裂的主要 因素 ． 研 究结果表 明 ： 电动拧 紧枪 的 固定螺 栓通过 滑块 连接 副与 电动拧 紧枪 悬挂 系统
可行性 ４ Ｊ ． 本文首先利用理论计算 ， 验证实例中螺
栓 断裂并 非 只是单 一 因素影 响 的结果 ， 而是 多因素 引起 的 ， 并运 用 Ａ Ｂ Ａ Ｑ Ｕ Ｓ ／ Ｓ Ｔ Ａ Ｎ Ｄ Ａ Ｒ Ｄ有 限元 仿 真 软件 ， 把多 因素细分 为两 个单 因素研 究 ， 分别建立模 型， 进行仿 真分析 ， 找 到两个单因素 中的主要 因素．
压缩机电动阀阀杆断裂原因分析_王勇
李 云龙 , 杨专钊 , 李记 科 , 等 高标准 钢管质 量控制 方
法研究 「 焊管 ,
国科学技术 出版社 ,
一
」 北京 中
一
廖永平 质量管理常用统计技术与方法
低 , 内外重合深度远远不足 , 最终形成未熔合缺陷 。 焊接工序完成后 , 应 加强焊缝外观检验和无损 检测等检验 。 检测完成后 , 合格 的焊 口进行 防腐补 口处理 , 不合格的焊 口进行返修处理 。返修方法是 按照 射线 检测 底 片缺 陷位 置 在焊 道 上 进 行 标 记 , 然 后采用角向磨光机将焊缝打开 , 找到缺陷后磨除 , 再 按照规范进行补焊 。
发生 马 氏体相 变 , 在形 成硬脆 的 马 氏体 相 时 , 还 产生 体积 膨胀形 成 内应 力 , 这 种 相 变 体积 效 应 产 生 的 内
应力往往高于这种脆性 材料 的断裂强度 , 导致材料 容易 产生 裂纹 。 由于热 处 理 工 艺 控 制 不严 格 , 导 致
相变 产生 的 内应 力无 法完 全 消除 。 还使 阀杆 材料 中
关键词 阀杆 碳化 物 韧 性 不足 脆性 断 裂
中图分类号 文献标 志码 文章编号 一 。一 。 一 。
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石
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某新 氢压 缩机 三级 出 口电 动阀 阀杆 随机组 备件 更换 仅两 个 月后就 发 生 断 裂 , 设 备 运 行 工 况 条 件正
氢氮气压缩机气缸连接螺栓断裂原因及其预防
年增刊6通用机械yjx 制造技术Manufacturing 一、前言合成氨生产系统的6L2K 型氮氢气压缩机机，其主电动机功率为5000kW ，主轴转速为125r/m i n ，排气量为19400m 3/h 。
机组结构如图1所示，一、二、三级为低压侧，四级前、四级后、五、六级为高压侧。
该机组虽然运转平衡、气量大，但安全隐患多，尤其是四级前气缸与机身连接螺栓的断裂问题。
据统计，3台6L2K 压缩机四级前气缸与机身连接螺栓共断裂51台次，其中最严重的一次是1#压缩机24套螺栓共断裂20套，此外，断裂17套2次，断裂13套1次，断裂12套2次，最少时断裂1套。
由于各级气缸被水夹套包住，螺栓断后不易发现，因此潜在危险大。
一旦连接螺栓全部断裂，高压侧活塞杆、气缸、机身、主轴等零部件均有被击坏的可能，甚至造成人员伤亡，后果不堪设想。
氢氮气压缩机气缸连接螺栓断裂原因及其预防 湖南金信化工有限公司陈兆兵孙斌曾明星二、气缸连接螺栓断裂的特征从连接螺栓的断裂情况看，断口均发生在螺纹的过渡区，断口的金相组织与疲劳断裂基本相同，故可以推断断裂缘于疲劳破坏。
从24套螺栓断裂的位置来看，大多数情况是先从处于法兰下半部最低处螺栓开始断裂，依次上移，偶尔也有断裂从法兰的上部方向螺栓开始再往下移动。
这说明位于法兰上下方向的螺栓所受的交变应力最大。
四级前气缸与机身连接螺栓、四级前气缸与五级缸头连接螺栓两者相比，螺栓的规格（M 39×3）、材质（35Cr M o ）、法兰中心圆直径、密封面、使用温度、预紧方法均一样，为什么前者极易断裂，而后者很少断裂?从以上现象入手，对螺栓的受力情况及其断裂原因进行了以下详细的分析。
200711www.t .ne t年增刊通用机械yjx 制造技术Manufacturing Technology 三、螺栓受力情况及断裂原因分析1.虚拟理论条件下的受力分析（1）虚拟理想条件气缸中心无偏斜、高压侧气缸组件及活塞组件重力刚好等于四级、五级气缸支承滚子的支承力，基础无振动，气缸无偏磨。
压缩机压阀罩断裂失效分析
在 失效后 的压 阀罩 上进 行 取 样 ， 因轴 向 和环
向裂纹在 圆周上均 匀分 布 ， 位 置和 长度基 本一致 ，
故取 典 型 的轴 向 （ １ ） 和环向（ ２ ） 裂纹 试 样各 一
处， 取 样 位 置 如 图 ｌ所 示 。
对两 处试 样断 面进 行 观察 发 现 ： 断 口友 而 无 明显塑性 变形 ， 有 明显 的人字或 ｔ ｌ Ｉ 形 条纹 ， 为典 型 的脆 性断 裂特征 ； 断 口表 面氧 化生锈 ， ｌ 试样 氧化 程度从 压 阀罩 下端 而沿 轴 向逐 渐 减 轻 ， 在 裂纹 术
法兰 上均 布 １ ２个规 格 为 Ｍ３ ０的螺 栓 ， 每 个 螺 栓
紧 固扭 矩 为 １ ２ ６ ０ Ｎ・ ｍ， 发生 变形 开裂后 ， 螺 栓扭
矩降 为 ９ ０ ０ Ｎ・ ｍ。
１ 宏 观 形 貌 分 析
端可 见新 鲜 的金 属 光泽 ， 说口 』 ｊ 其 启 裂位 置 为 压 阀
示为 ：
（ ）
在 压缩 机 中 ， 压 阀罩 上 端 面 被 法 兰 压 紧。该 法 兰 上均布 ｌ ２个 规 格 为 Ｍ ３ ０的螺 栓 ， 每 个 螺 栓 上 的拧 紧力 矩 为 ｌ ２ ６ ０ Ｎ・ Ｉ Ｔ Ｉ 。压 阀罩 失 效 后 ， 将 拧 紧力矩 降为 ９ ０ ０ Ｎ・ ｍ。 压 阀罩 横 截面 尺 寸 沿 轴 向 变化 ， 从 上 到下 选 取 压 阀罩上 不 同尺寸 的 ４个尺 寸变 化 的截 面进行
体的 ４ ％ 一７ ％， 珠光体为细片状 ， 二 元磷 共 晶 少
于 ２ ％。
对压 阀罩 上取得 的试 样进 行打 磨 、 抛光 ， 浸蚀
前、 后使 用 光学 显 微 镜 进行 观 察 。结 果 如 图 ３所
加氢压缩机气缸盖螺栓断裂原因分析及处理
上 ，前３ 个螺纹承受了全部载荷的７ ％以上，即螺纹的 ０
受力极不均匀。
在 压 缩 机 工作 过 程 中 ，螺 栓 的疲 劳 通 常 不 易发 现 ， 且一般都 是突然 断裂 ，具 有突然性 、不可预料 并 性 ，容易造 成重大火灾爆炸事故。
从 螺栓的 实际断 裂部位 来看 ，大多发生 在螺 栓承 力螺纹 的第一 圈处 ，说 明螺 纹上存在 载荷分 布不匀现
螺栓 刚度和应力幅的关系图
力不均系数Ｋ １ 。④尺寸 系数 Ｅ＝ ． 。 ：． ５ ０６ ４
螺栓 的最 大应 力 一 定时 ，应力幅越小 ，疲劳强度 越 高。在工作载荷研 Ⅱ 剩余预 紧力Ｆ 不变的情况 下 ，减 小螺栓刚度或增大被联接件刚度都能达到减 小应力幅的 Ｅ的。从上 图可以看 出，当螺栓 刚度为减 小一半时 ，螺 ｌ 栓应力幅仅为原来的 １ 。 ／ ３
为 四缸 水平对称 布置式结 构 。运行 两年后将 两台联合 机组所 有气缸盖螺 栓松开检 查 ，在 拆卸过程 中 ，先后
又发现有７ 螺栓 断裂 ，另有多根螺栓经磁粉探伤检查 个 内部有裂纹 。
小。螺纹螺距变化差以旋 合的第一 圈处为最大 ，以后各 圈递减 。相关 资料显示 ，有 １ 载荷集 中在 第一圈螺纹 ／ ３
螺栓最小应 力：Ｓ ｍ （ ＸＦ ｊ Ａ ＝ ３ ． ａ ｍ＝ Ｆ ＋ ｍ ）／ ２ ７５ ＭＰ 螺栓最大应 力 ：Ｓ Ｆ ＋ ＝ ／ 。２０７ ａ ． ＝ ５ ．ＭＰ ４
３疲劳强度核算 ．
１ ）根据 相关资料 ，相应取 下列 系数 ：①螺纹应 力 集中 系数 。 ４８ ＝ ．。②螺纹工艺 系数 ＝ 。③螺纹 牙受 １
象。同时压缩机螺栓断裂后的断 口有疲劳源区、疲劳扩
Ｇ Ｍ 西 用虮 麓 ｗ ．ｊ．ｅ ２１年 第７ ｔｘ ｔ ００ ｙｎ 期
加氢压缩机二级活塞杆断裂失效分析
ｈ ｎ，ｄ ｓ ｕ ｓ ｄ．Ｆ ｎ ｙ，ｉ ｔｅ ｉｃ ｓ ｅ ｉｎ ｔ
ｗａ ｏ ｃｕ ｅ ａ ｅｍａｎ ｃ ｕ ｅｔ ｋ ｅｐｓｏ ｏ ａ ｔｒ ａ ｏ ｐ ｍｉｒ ｒｃ ｒ ｅ ｎ ｔｒ ａ ａ ｒｃ ｔ ｎ，ｗｈｃ ｐｉ ｉ ｅｏ ｅａｉｎ ｐ ｒｏ ｓｃ ｎ ｌｄ ｄ ｔ ｔｔ ｉ ａ ｓ ｏ ｍａ ｅｔ ｉｔｎｒｄ ｒｐｕｅ Ｗ ｈ ｏ ｃｏ ｃａ ｋｆｍ ｄ ｉ ｈｅ ｄ ｆｂ ａｉ ｈ ｈ ｈ ｓ ｏ ｉ ｏ ｉｈｓ ｌ ｎｔ ｐ ｒｔ ｅ ｄ ｔ ｈ ｏ ｉ ｎ ｕ ｎ ｄ ｉｔ ａｉｕ ｏ ｒｅ ａ ｄｔｒ ｅ ｎｏｔｅ ｆｔｇ ｅｓｕ ｃ ． ｈ
满足材料强度和塑性要求 的， 该材料主要特点是高
Ｋｅ ｗｏ ｄ ｈ ｄ ｏ ｅ ａ ｏ ｏ ｐ ｅｓｒ ｉｔ ｏ ， ａ ｇ ｅｆ ｔｒ ，ｆ ｌｒ ａ ｓｓ ｙ ｒｓ ｙ ｒｇ ｎ ｔ ｎ ｃ ｍ ｒｓｏ ，ｐｓ ｎ ｒｄ ｆｔ ｕ ｃｕｅ ａ ｕ ａ ｌ ｉ ｉ ｏ ｉ ａ ｉｅ ｎ ｙ
某石化企业的加氢压缩机在投入运行一年后突 然发生 二 级活 塞杆 断裂 情 况 ， 成 非 正 常 紧 急 停 车 造 事故 。事 后 打开机 组 进 行 检 查 ， 现该 压 缩 机 的活 发 塞杆 断裂 的部 位是 在 十字 头法 兰与 十字 头螺母 联 接 处第二齿顶部位 ， 沿第二齿齿顶 处将整个活塞杆沿 垂直轴线方向断裂成两段。 由于 此事 故 发 生前 ， 年二 月 一 级 活 塞杆 也 曾 同
关键词 ： 加氢压缩机 ； 活塞杆 ； 疲劳断裂 ； 失效分析
中图分类号 ：Ｈ ９ Ｔ ４
文献标 识码 ： Ａ
文章编号 ：１０ －２ １ ２ ０ ） ３０ ５ －４ ０ ９３８ （ ０６ ０ － ２０ ０
基于模态分析的发动机排气歧管开裂问题研究
ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍｓ ｗ ｉ ｔ ｈ ｆ ｒ ｅ ｅ ｄ ｏ ｍ， ａ ｍｏ ｄ ａ ｌ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｉ ｓ ｃ ａ ｒ ｒ ｉ ｅ ｄ ｏ ｕ ｔ ｕ ｓ ｅ ｄ Ａ Ｂ Ａ Ｑ Ｕ Ｓ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗ ａ ｒ ｅ ． Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ
ｅ ｘ ｈ ａ ｕ ｓ ｔ ｍａ ｎ ｉ ｆ ｏ ｌ ｄ ｃ ｒ ａ ｃ ｋ ｉ ｎ ｇ ．Ｂ ｙ ａ ｐ ｐ ｌ ｙ ｉ ｎ ｇ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｉ ｆ ｘ ｅ ｄ ｂ ｏ ｕ ｎ ｄ ａ ｙ ｒ ｒ ｅ ｓ ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ ｒ ｅ ａ ｓ ｏ ｎ ａ ｂ ｌ ｅ ｓ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ，ｔ ｈ ｅ
ｍｏ ｄ ａ ｌ ｆ ｒ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｙ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ７ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｆ ｒ ｅ ｅ ｖ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｓ １ ４ ９ ． ８ ７ ， ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｆ ｕ ｎ ｄ ａ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ ￣ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｙ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｉ ｓ
Ｖｏ １ ． ４ ４ Ｎｏ ． ５
０ ｃ ｔ ． ２ ０ １ ５
基于模态分析的发动机排气歧管开裂问题研究
杨 超 ห้องสมุดไป่ตู้清平 张盼盼 刘佳 鑫 白 峰 ３ ０ ０ ４ ０ １ ） （ 河 北 工业 大学 能源 与环境 工程 学 院 天津
摘
要： 研 究某柴油机排 气歧 管在可靠性 实验 中出现开裂故障的原 因， 通过建立排 气歧 管有限元模
第４ ４卷 第 ５期 ２ ０ １ ５年 ｌ ０月
小 型 内 燃 机 与 车 辆 技 术 Ｓ Ｍ Ａ Ｌ Ｌ Ｉ Ｎ Ｔ Ｅ Ｒ Ｎ Ａ Ｌ Ｃ Ｏ Ｍ Ｂ Ｕ Ｓ Ｔ Ｉ Ｏ Ｎ Ｅ Ｎ Ｇ Ｉ Ｎ Ｅ Ａ Ｎ Ｄ Ｖ Ｅ Ｈ Ｉ Ｃ Ｌ Ｅ Ｔ Ｅ Ｃ Ｈ Ｎ Ｉ Ｑ Ｕ Ｅ
重整预加氢循环氢压缩机活塞杆断裂问题的解决
设备运维重整预加氢循环氢压缩机活塞杆断裂问题的解决王杰（中国石油呼和浩特石化公司，内蒙古呼和浩特010070）摘要：重整装置在生产中有着重要的作用，安全生产对于企业员工健康以及经济效益都是必不可少的，针对于生产中存在的压缩机部分的问题仍然是现如今研究的重点。
通过对重整预加氢循环氢压缩机活塞杆断裂问题的研究，以此解决现存在的问题，使得其可以安全生产，同时，进一步的节约资源，达到推广的目的。
关键词：重整装置；重整预加氢循环氢压缩机；活塞杆断裂问题1重整装置概述60万吨/年连续重整装置为大多数石化公司采用的装置，本装置的主要组分包含直馏石脑油、直柴加氢精制石脑油等，同时还副产含氢气体、液化气和少量燃料气。
其中在重整生成油中，将C6馏分当做了10万吨/年苯抽提装置的主要原料，而C5+重整生成油的辛烷值则按RONC102设计[1]。
重整装置的安全使用，对于石化企业的生产都是非常必要的。
2重整装置组成及特性重整预加氢循环装置是石化企业的主要装置，主要包含预处理、重整反应、催化剂再生和公用工程等部分。
其主要设计原则：本装置主要采用更为安全的工艺技术及控制方案，设计过程中，尽量使得装置的能耗和物耗水平降低。
同时，为了有效使得工程投资少，按照生产原则，尽量使得设备满足国内需要，因此对于设备只在技术和设备制造等有难度的方面进行了引进[2]。
并严格按照国家和环保部门的要求，力求对环境的污染降到最低，达到保护环境的效果。
3工艺流程3.1预处理部分预处理部分的目的是为了给重整反应部分提供合格进料。
本装置原料预处理部分采用全馏分加氢的流程，拔头油中不含硫氮。
混合石脑油在经过预加氢进料泵升压后从原料罐区流出，与此同时，混合了来自预加氢循环压缩机出来的氢气，之后当温度在预加氢产物换热和加热炉加热至反应所需的温度时，则进入预加氢反应器进行反应[3]。
加氢反应产物经过脱氯反应器脱除反应过程中生成的HCl之后再经与进料换热、冷却后，到达预加氢产物分离罐内进行气液分离。
氢气压缩机活塞杆断裂原因分析及对策
108研究与探索Research and Exploration ·监测与诊断中国设备工程 2018.08 (上)1 机组重要参数（表1）表1 机组重要参数参数一级二级三级四级汽缸内径1150710480330活塞材质碳钢活塞杆直径/mm 80活塞杆材质X20CrNi17.2活塞杆硬化段碳化钨/60HRC2 失效情况简介氢气往复式压缩机先后出现一级缸活塞、活塞杆失效断裂。
活塞失效位置在曲轴侧活塞壁上，活塞杆失效在与十字头连接处，如图1所示1-1处，断面为切向。
3 活塞杆疲劳强度校核（1）活塞杆在往复运动过程中主要受力可分两部分。
一是活塞安装是拉紧螺栓产生的预紧力；二是运动中气体压缩产生的活塞力。
根据应力集中特点，活塞杆应力集中分布，十字头侧集中在连接图1所示1-1处，活塞侧集中在螺纹退刀槽处，图1所示2-2处。
（2）活塞端活塞杆疲劳强度校核。
活塞端活塞杆锁紧螺母的预紧方法是：将M48的螺母紧固后对称使用27N.M 的力矩紧固12个M9的拉紧螺栓产生预紧力。
活塞杆连接长度为55mm，螺纹尾部退刀槽直径44mm、长度10mm。
退刀槽截面积：；截面积：，截面直径取8mm；活塞的柔度：，活氢气压缩机活塞杆断裂原因分析及对策宋波（中国石油独山子石化公司设备检修公司，新疆 独山子 833600）摘要：本文对氢气压缩机活塞杆断裂故障原因进行分析，并进行了活塞杆疲劳强度校核，提出改进措施及建议。
关键词：氢气压缩机；活塞杆；断裂；原因分析中图分类号：TH457 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2018）08（上）-0108-02塞为碳钢，弹性模量取；活塞杆柔度：，拉紧螺栓和活塞杆为合金钢，弹性模量取载荷系数：预紧力：式中：K 为拉紧系数，取3；P 为最大气体力，N；截面2-2所受最大力：；最小力：；最大应力：；最小应力：；应力幅：；平均应力：根据外商提供的资料，活塞杆材质为不锈钢X20CrNi17.2，活塞杆经过碳化钨处理表面硬度达到HRC60，经过查DIN 材料标准（德国标准化学会），材料机械性能：抗拉强度σb ≥1080MPa、屈服强度σs =726MPa（热处理：正火，1000～1020℃，淬火，1000～1020℃油冷或空冷；回火，540～600℃油冷或空冷），σ-1≥1080-726=354MPa；活塞杆在运行过程中，承受的是交变载荷，按活塞杆设计规范要求，应进行疲劳计算，并校核应力幅的安全系数n a 和最大应力安全系数n ，使n a ≥[n a ]=2.5-4，n ≥[n]=1.25-2.5。
新氢压缩机汽缸端盖螺栓断裂原因分析及建议措施
引用格式：赵玉柱．新氢压缩机汽缸端盖螺栓断裂原因分析及建议措施［Ｊ］．石油化工腐蚀与防护，２０２０，３７（６）：４９ ５２． ＺＨＡＯＹｕｚｈｕ．ＣａｕｓｅＡｎａｌｙｓｉｓａｎｄＣｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓｆｏｒＦｒａｃｔｕｒｅｏｆＣｙｌｉｎｄｅｒＣｏｖｅｒＢｏｌｔｉｎＭａｋｅ ｕｐＨｙｄｒｏｇｅｎＣｏｍｐｒｅｓｓｏｒ［Ｊ］．Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ＆ＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎｉｎＰｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙ，２０２０，３７（６）：４９ ５２．新氢压缩机汽缸端盖螺栓断裂原因分析及建议措施赵玉柱（中国石油抚顺石化公司，辽宁抚顺１１３００８）摘要：某石化公司加氢裂化装置新氢压缩机（Ｋ１０２Ｓ）一级汽缸端盖上的部分紧固螺栓发生断裂，为了查明断裂原因，利用宏观形貌观察、成分分析、金相检验及扫描电镜观察等手段对断裂部位进行了检测分析，结果表明，螺栓发生断裂的失效机理为疲劳断裂。
压缩机汽缸内的气流脉动及机器振动引起缸盖螺栓高频振动，使得气缸紧固螺栓受到循环交变应力作用，易在螺牙齿根等应力集中部位诱发微裂纹，疲劳裂纹在交变应力作用下会不断扩展，最终导致整个螺栓断裂。
为了避免疲劳断裂再次发生，建议采取调整管线等措施，降低管线振动，必要时对振动情况进行检测。
关键词：加氢裂化；压缩机气缸；螺栓；疲劳断裂收稿日期：２０２０ ０９ １０；修回日期：２０２０ １０ ０９。
作者简介：赵玉柱（１９７１—），高级工程师，工程硕士，现任该公司副总经理，主要负责设备管理工作。
Ｅ ｍａｉｌ：ｚｙｚ ｙｅ＠ｐｅｔｒｏｃｈｉｎａ．ｃｏｍ．ｃｎ ２０１９年１０月２７日，某石化公司２．０Ｍｔ／ａ加氢裂化装置新氢压缩机（Ｋ１０２Ｓ）一级汽缸端盖上的２０根紧固螺栓有６根发生了断裂，断裂位置均在汽缸端盖上螺栓与螺母配合的螺纹处。
２０１５年，同一区域曾经有２根紧固螺栓发生过类似断裂。
断裂螺栓的规格为Ｍ３４×２１５ｍｍ，螺栓材质不详，其强度等级为１２．９级。
某型汽车排气催化器开裂原因分析
0 引言
排气系统的受力状态非常复杂，系统长时间处于高温高压的 极端环境下，而且在外部道路条件、高温废气冲击和发动机的激 励下振动，所以非常容易发生疲劳开裂。大多数的疲劳开裂故障 发生在催化转化器和歧管连接部位，开裂的原因非常复杂，材料 性能、加载条件、焊接质量和结构应力等，都会对排气系统性能 产生重大影响 [1]。
某车型排气系统主要由排气歧管、催化转化装置、波纹管、 副消声器、主消声器、尾管以及排气系统悬挂装置等组成。其中 排气歧管与催化转化装置通过 10 mm 厚的法兰盘进行连接。这
图 1 路试中样件断裂部位
套排气系统在一次整车耐久路试过程中，当进行了 1.5 万 km 的 测试，被发现有端盖圆角部位发生了开裂 [2]，具体位置见如图 1 所示。通过对断口处进行观察，发现断口截面较为粗糙，有疲劳 纹路，符合疲劳断裂特征。
化器，由于截面宽度的变化导致气体流速发生变化，使得锥端的
图 3 有限元模型（部分）
对稳态导热问题的导热微分式为 ：
（2） （3）
式中 k——导热系数
——热流密度 t——温度 3.3 温度场仿真分析结果 通过流体分析计算可以得到排气系统的壁面温度云图（图 4）。 可以看出排气在通过排气歧管后，在催化器的进气口锥端（断裂 位置）到达最高温度 780℃以上。高温气体由狭窄的歧管通向催
Analysis of Cracking Causes of a Certain Automobile Exhaust Catalytic Converter
Xie Wenqi
[Faurecia（Liuzhou）Control Technology Co.,Ltd.，Liuzhou 545000，China] Absrtact ：Through metallographic analysis and simulation analysis of the material，this paper analyzes the cracking problem of the end cover of a certain type of automobile catalyst. It is found that the mechanical properties of the material decrease under the high temperature condition，which leads to the decrease of the thermal fatigue strength of the parts. The equivalent plastic strain increment of the parts exceeds the recommended value by 1%，and the main reason for the fracture of the components is found. Therefore，the influence of temperature on the exhaust system design can not be ignored. Thermal fatigue analysis can effectively improve the development efficiency of important parts. Key words ：exhaust system ；fluid-structure coupling ；thermal mechanical fatigue（TMF）；the equivalent plastic strain increments
某氢气管道阀门紧固螺柱断裂原因分析
某氢气管道阀门紧固螺柱断裂原因分析杨镇【摘要】针对一起由于阀门紧固螺柱断裂引发的氢气管道泄漏故障，首先通过多种理化检测手段对螺柱材质、断口形貌等进行了分析，判断认为螺柱断裂属于应力腐蚀开裂；随后对促成应力腐蚀开裂的材料因素、力学因素及环境因素逐一进行分析，辨识出螺柱断裂的根本原因在于选材不当；最后，对螺柱选材和管道阀门检查及建设管理等提出了建议。
%Leakage was found from a valve of one hydrogen pipeline because of the fracture of the stud bolt of thevalve .Based on material analysis ,fracture morphology analysis and other chemical or physical testing ,it is considered that stress corrosion cracking ( SCC ) is responsible for the fracture of the bolt . Then the influence of three factors of material ,stress and corrosive environment on the SCC is analyzed re-spectively in details .Improper selection of the material is identified as the root cause of the fracture of the bolt.At last,suggestions are given for how to choose the bolt material and how to examine and manage the pipe .【期刊名称】《压力容器》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】6页(P56-61)【关键词】紧固螺栓;不锈钢;应力腐蚀开裂;压力管道;断裂;失效分析【作者】杨镇【作者单位】宝山钢铁股份有限公司，上海 201900【正文语种】中文【中图分类】TH134;TG172.90 引言某企业氢气管道突发泄漏故障，经对泄漏源观察，发现泄漏系氢气管道吹扫管上一小型截止阀中分面紧固螺柱断裂所致。
新氢压缩机缸盖螺栓断裂机理及对策
新氢压缩机缸盖螺栓断裂机理及对策宋啸虹;蒋晓东;董雷云;施哲雄【摘要】某企业新氢压缩机组一级缸端盖螺栓发生断裂.结合螺纹加工工艺,对螺栓断口宏观形貌、材料化学成分、显微组织、微观形貌等展开分析.结果表明:螺栓材料内部和螺纹加工面夹杂较多,在冷滚压加工过程中导致螺纹加工表面产生开裂,齿根处微裂纹在交变作用力下引起疲劳裂纹扩展,最终导致整个螺栓断裂.%The cylinder cover bolt of a makeup hydrogen compressor in an enterprise suddenly bined with the thread processing technology,a series of analyses were conducted on the cracked bolt,including macro morphology observation,chemical composition analyses,microstructural examination and micro morphology observation.The results showed that,due to the large number of inclusions inside the bolt material and thread surface,microcracks on the thread surface were generated during the thread machining process.The bolt final fracture was due fatigue extension of microcracks in root to caused by alternate stress.【期刊名称】《腐蚀与防护》【年(卷),期】2017(038)011【总页数】4页(P894-897)【关键词】新氢压缩机;螺栓;断口;非金属夹杂;疲劳断裂【作者】宋啸虹;蒋晓东;董雷云;施哲雄【作者单位】华东理工大学,上海200237;华东理工大学,上海200237;华东理工大学,上海200237;华东理工大学,上海200237【正文语种】中文【中图分类】TG174某企业新氢压缩机组仅运行了七个月时间，发现机组一级缸端盖一根螺栓发生断裂。
氢气压缩机气阀断裂分析及试车方案改进
氢气压缩机气阀断裂分析及试车方案改进
李洪深;刘鹏;李十中
【期刊名称】《压缩机技术》
【年(卷),期】2022()3
【摘要】针对某往复氢气压缩机排气阀在空气试车过程中出现的气阀断裂失效的实际问题,初步分析了气阀断裂部位、结构和工作特性。
研究了发生断裂的气阀阀座危险截面在正常载荷和冲击载荷作用下的受力情况,重点分析了影响阀片冲击载荷变化的主要因素。
研究结果表明,试车过程中气阀失效主要受阀片密度和冲击速度变化影响。
结合现场试车时的实际操作工况,确定了气阀断裂的主要原因。
从工程设计角度,提出了往复式氢气压缩机试车方案的改进措施,研究结果可以为今后同类压缩机空气试车方案的制定提供参考。
【总页数】5页(P16-19)
【作者】李洪深;刘鹏;李十中
【作者单位】清华大学核能与新能源技术研究院;中国天辰工程有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TH457
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5.2HA/2往复式氢气压缩机气阀阀片断裂原因分析及改进
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氢气压缩机活塞杆断裂失效分析
氢气压缩机活塞杆断裂失效分析压缩机是石油化工等行业重要的生产设备之一，其运行周期长短直接影响到企业的安全及生产效益。
因此，业内对往压缩机检测及重视程度越来越高，而活塞杆断裂是往压缩机运行事故的主要原因之一，活塞杆发生突然断裂失效给石化企业安全生产带来很大的威胁。
基于此，本文主要对氢气压缩机活塞杆断裂失效进行分析探讨。
标签：氢气压缩机;活塞杆;断裂失效前言据不完全统计，活塞杆断裂在氢气压缩机的失效事故中十分普遍，由活塞杆断裂引起的氢气压缩机连锁破坏，甚至造成重大人员伤亡和经济损失的事故时有发生。
作者以某石化企业从国外进口的一台氢气压缩机断裂活塞杆作为研究对象，探讨活塞杆失效原因，并提出改进建议。
1 试样制备与试验方法对活塞杆断裂处进行取样、通过肉眼观察表面断口，线切割制取金相试验试样，通过金相显微镜观察活塞杆的微观组织，采用EDS分析仪分析试样中的合金元素含量以及腐蚀产物成分，线切割制取力学性能试样，并测试断裂处活塞杆的力学性能，用SEM扫描电镜分析活塞杆的断口微观形貌。
2 试验结果与分析2.1 宏观分析由图1可知，活塞杆断面与轴线方向垂直，断口由平整和粗糙两个区域部分，粗糙区所在断口面积比例约10%，表明断口基本属于脆性断口。
粗糙区为断口最终断裂区，处于断口边缘，断口表面可见断裂放射线并指向最终断裂区，由此可见，表明裂纹源位于活塞杆圆周外缘部位，具有多源性，属于轴向交变应力所导致的疲劳断裂。
2.2成分分析EDS能谱成分分析结果表明，活塞杆材料为42CrMo钢（表1）。
由表1可知，活塞杆材料中含有1.10%的Cr和0.32%的Mo元素，尽管钼含量偏高，可以判断活塞杆实际用钢为42CrMo。
42CrMo是一种典型的耐热低合金钢，有良好的高温耐氧化性和高温强度。
从表1中还可以看出，活塞杆中P元素含量与GB/T3077标准值相符，但是S元素含量达0.015%，硫元素会引起耐热钢的热脆性，硫元素含量超标对耐热钢的性能是十分有害的，降低活塞杆的高温持久强度和使用寿命。
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了应力强度 ， 利用 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ软件建立试件的三维非线性接触模 型并 进行 了应力强度 的校核 ， 结果与实 际情况接近。如果螺栓的疲劳强度在使用 中失效 ， Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ 软件的模 拟结果就会发现螺栓与排气 阀接
触 的第 一 牙根 处 有 明显 的应 力 集 中现 象 ， 可 知 排 气 阀 螺栓 失 效是 由 于螺 栓根 部 的应 力 集 中导 致 的。
第３ ｌ 卷
第 ２期
湖
北
理
工
学
院
学
报
Ｖ０ １ ． ３１ Ｎｏ． ２ Ａｐ ｒ ． ２０１ ５
２ ０ １ ５年 ４月
Ｊ Ｏ ＵＲＮＡＬ Ｏ Ｆ ＨＵ ＢＥ Ｉ Ｐ ０Ｌ Ｙ Ｔ ＥＣ ＨＮＩ Ｃ ＵＮＩ ＶＥ ＲＳ Ｉ Ｔ Ｙ
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． ２ ０ ９ ５— ４ ５ ６ ５ ． ２ ０ １ ５ ． ０ ２ ． ０ ０ ２
该 仿 真 结果 为 以后 的螺栓 设计 工 作 提供 了重要 理论 依 据 。
关键 词 ： 螺栓 ； 疲劳断裂 ； 失效 ； 应力集 中； 有限元分析
中图分 类 号 ： Ｔ Ｈ ４ ５
文献标 识码 ： Ａ
文章 编 号 ： ２ ０ ９ ５— ４ ５ ６ ５ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ２— ０ ０ ０ ４— ０ ４
Ｆａ ｉ ｌ ｕｒ ｅ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ Ｂｏ ｌ ｔ ｓ ｏ ｎ Ｈｙ ｄ ｒ ｏ ｇ ｅ ｎ Ｃｏ ｍｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｏ ｒ Ｂａ ｓ ｅ ｄ
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基 于 有 限 元 建 模 的 润 加 氢 压 缩 机 排 气 阀 螺 栓 断 裂 分 析
肖新 华 ， 蔡璐 阳
（ 湖北理工学院 机 电工程学院， 湖北 黄石 ４ ３ ５ ０ ０ ３ ； 武汉大学 土木建 筑工程学院， 湖北 武汉 ４ ３ （ ３ ０ ７ ２ ）
摘 要： 为了更好地处理某炼油厂润滑油加氢压缩机 １ ０ １ ／ ３ 排气阀盖紧固螺栓的疲劳断裂 问题 ， 计算
（ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｍ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ａ ｎ ｄ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｈ ｕ ｂ ｅ ｉ Ｐ ｏ ｌ ｙ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｃ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｈ ｕ ａ ｎ ｇ ｓ ｈ ｉ Ｈ ｕ ｂ ｅ ｉ ４ ３ ５ ０ ０ ３ ；
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