大型石油儲(chǔ)罐的腐蝕疲勞壽命研究.pdf

1、腐蝕疲勞是材料受腐蝕介質(zhì)與疲勞載荷共同作用而破壞。腐蝕疲勞是一種很危險(xiǎn)的破壞形式，它出現(xiàn)的時(shí)間和位置都很難事先預(yù)計(jì)。影響其行為的因素包括環(huán)境因素、冶金因素和力學(xué)因素等多方面，其行為錯(cuò)綜復(fù)雜，腐蝕疲勞的機(jī)制與具體的材料-環(huán)境-載荷系統(tǒng)有關(guān)，目前，還沒(méi)有任何一個(gè)模型能夠針對(duì)各種材料和多種環(huán)境。
　　 目前大型儲(chǔ)罐和罐區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)分析技術(shù)在我國(guó)處于起步階段，現(xiàn)有的石油庫(kù)安全管理規(guī)范與安全保障體系遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足要求，大型罐區(qū)風(fēng)險(xiǎn)分析技術(shù)的研究與

2、開(kāi)發(fā)迫在眉睫。本課題系中國(guó)石油化工股份有限公司科技項(xiàng)目“大型罐區(qū)風(fēng)險(xiǎn)分析技術(shù)體系的研究與開(kāi)發(fā)”的一部分，開(kāi)展大型石油儲(chǔ)罐材料的腐蝕疲勞研究將為大型石油儲(chǔ)罐的疲勞壽命預(yù)測(cè)以及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)提供依據(jù)，具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。
　　 論文以12MnNiVR鋼為典型工程應(yīng)用材料，研究其在儲(chǔ)罐污水溶液中的疲勞裂紋擴(kuò)展特性。通過(guò)12MnNiVR鋼腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)研究，得到了12MnNiVR鋼在儲(chǔ)罐污水溶液中的腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展速率。對(duì)大型石油儲(chǔ)

3、罐在靜力(水壓試驗(yàn))和風(fēng)載作用下應(yīng)力狀況進(jìn)行了有限元模擬，并據(jù)此結(jié)果進(jìn)行了水壓試驗(yàn)下儲(chǔ)罐的應(yīng)力強(qiáng)度分析和風(fēng)載情況下的疲勞分析。針對(duì)射線探傷Ⅲ級(jí)的平面缺陷和氣孔率5％的體積型缺陷，依據(jù)《在用含缺陷壓力容器安全評(píng)定》對(duì)大型石油儲(chǔ)罐高應(yīng)力強(qiáng)度部位進(jìn)行缺陷評(píng)定，疲勞評(píng)定和腐蝕環(huán)境下的疲勞壽命預(yù)測(cè)。
　　 主要研究結(jié)論如下：
　　 (1)在空氣和原油儲(chǔ)罐的污水溶液環(huán)境下，12MnNiVR鋼焊接接頭的疲勞裂紋擴(kuò)展速率基本一致。在加載

4、頻率為10Hz，應(yīng)力比為0.1的條件下，原油儲(chǔ)罐的污水溶液對(duì)12MnNiVR鋼焊接接頭疲勞裂紋擴(kuò)展速率沒(méi)有顯著影響。
　　 (2)石油儲(chǔ)罐大角焊縫處的有限元應(yīng)力計(jì)算結(jié)果表明，罐底板與底層罐壁連接處是整個(gè)石油儲(chǔ)罐受力最復(fù)雜，最危險(xiǎn)之處，設(shè)計(jì)與制造時(shí)應(yīng)采取措施降低大角焊縫處應(yīng)力，使整個(gè)石油儲(chǔ)罐的應(yīng)力分布更均勻；有限元模擬分析得到的水壓試驗(yàn)下石油儲(chǔ)罐各壁板的應(yīng)力強(qiáng)度均能滿(mǎn)足應(yīng)力強(qiáng)度評(píng)定要求。
　　 (3)原油周轉(zhuǎn)和風(fēng)載作用情況