Page 69 - 理化检验-物理分册2022年第八期
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寇 国, 等: 分离器液位计安装短管开裂原因
因素作用下, 在 B 区萌生裂纹, 并在交变振动应力 从设备制造和安装工艺看, 失效液位计垂直于分离
及弯矩应力的作用下, 疲劳裂纹不断扩展 [ 3-4 ] , 最终 器筒体悬空安装, 其臂长较长, 在振动过程中产生增
导致短管开裂, 这也与宏观观察的结果一致。另外, 大振幅的效应, 其振动频率较设备主体会有一定增
经监 测, 正 常 运 行 时 分 离 器 机 组 振 动 速 度 小 于 大; 同时, 力臂伸长和力矩增大使短管截面应力增
2.8mm / s , 依据 JB / T8541 — 1997 《 往复活 塞压缩 大, B 区螺纹根部微裂纹一旦形成, 在循环载荷的作
机机械振动分级》 标准, 该设备振动为 A 级, 符合设 用下会快速扩展, 导致短管发生疲劳开裂失效, 裂纹
备运行条件。现场振动监测的主要是设备主体的振 扩展形貌、 裂纹面宏观形貌和微观形貌都可证明该
动频率, 并未对该失效液位计的振动频率进行监测。 短管的开裂符合疲劳开裂特征 [ 5-6 ] 。
图 6 短管受力情况分析
必要时进行应力计算或强度校核, 以指导设计、 制造
3 结论及建议
和维修工艺, 保证分离器装置的安全运行。
( 1 )根据短管内壁螺纹配合区前面的区域存在
参考文献:
及 H 2 S 使其处于含硫离子的
几乎静止的积液, CO 2
酸性环境, 在弯曲应力与管内腐蚀介质的作用下萌 [ 1 ] 陈思懿, 卢智先, 张大成, 等 . 拉伸疲劳载荷下 表 面 裂
生微裂纹, 进而在弯曲应力以及振动耦合的交变应 纹的产生和发展[ J ] . 金属学报, 1987 , 23 ( 6 ): 73-79.
力作用下发生疲劳开裂, 接管内腐蚀介质的作用使 [ 2 ] 吕拴录, 姬丙寅, 骆发前, 等 .139.7mm 加重钻杆外螺
其进一步扩展, 最终导致短管开裂失效。 纹接头 断 裂 原 因 分 析 [ J ] . 机 械 工 程 材 料, 2009 , 33
( 10 ): 99-102.
( 2 )分离器的工作性质决定了其在工作中不可
[ 3 ] 姜海一, 李智慧, 王金庆, 等 . 天然气处理厂分 离 器 开
避免地会产生振动, 在日常管理中需定期监测其振
裂原因分析[ J ] . 石油化工设备, 2012 , 41 ( 4 ): 98-101.
动情况, 若振动频率、 速度、 振幅超过预期范围, 应及
[ 4 ] 李树梅, 张伟东, 李桂变, 等 . 石油钻杆刺穿失 效 原 因
时检查、 维修, 以消除安全隐患。
分析[ J ] . 金属热处理, 2020 , 45 ( 7 ): 210-214.
( 3 )按标准准确安装液位计, 增大液位计接管 [ 5 ] 雒设计, 温宁华, 韩礼红 .S135 钻杆钢在 H 2 S 环境中
与安装短管的配合尺寸, 增大受力面积, 及时排除安 的腐蚀疲劳行为[ J ] . 机械工程材料, 2017 , 41 ( 6 ): 44-
全隐患, 同时可以通过增加支撑等措施减小液位计 48.
接管的振动幅值。 [ 6 ] 魏学敏, 莫烨强, 吴培毅 . 加氢装置的热低压分离器液
( 4 )可采用焊接方式连接液位计, 以消除配合 位计接管 开 裂 分 析 [ J ] . 化 学 工 程 与 装 备, 2018 ( 3 ):
区前端的结构不连续及螺纹根部的应力集中现象, 195-197.
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