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尿素合成塔是尿素生产过程中的核心设备,也是危险设备。尿素合成塔在高温高压高腐蚀条件下运行,若在使用过程中管理不善或者使用不当,很可能发生泄漏甚至是爆炸事故,因此如何保证其安全运行,一直是研究探讨的重要课题。
在对尿塔进行有限元分析过程中,考虑了温差、接触、材料非线性等本构关系和层板间隙、深环焊缝等结构因素的影响。结果表明,在温度和内压共同作用下,各层板应力的有限元结果和Pimshtein公式结果呈现从内到外逐渐降低的趋势。随着层板间隙的增加,内部层板的应力值逐渐增大,外部层板的应力值逐渐减小,并且更多的外部层板不再承受内压,承受内压的内部层板发生破坏的可能性也逐渐增大。
在查阅有关资料和现场调研的基础上采用失效树分析法建立了尿素合成塔失效树,使用布尔代数法确定最小割集,进行结构重要度分析。结果表明导致尿素合成塔泄漏的主要原因为衬里破坏。
对含环焊缝缺陷的尿素合成塔进行缺陷评定,结果表明,等效裂纹尺寸小于临界裂纹尺寸,因而允许此缺陷存在,不会影响尿塔的安全运行。同时对疲劳裂纹扩展寿命进行分析,估算其剩余使用寿命,分析表明,尽管尿塔存在缺陷,工程上存在安全隐患,但从理论上还可以安全使用5年,研究结果可为安全生产提供可行的参考依据。