基于失效模式的搪玻璃压力容器接管设计制造技术研究

发布时间：2017-07-02 22:07

  本文关键词：基于失效模式的搪玻璃压力容器接管设计制造技术研究

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【摘要】：搪玻璃压力容器具有耐腐蚀、绝缘、耐磨及表面光洁的优点,应用范围越来越广。随着材料及制备工艺的发展,搪玻璃设备的使用寿命得到大幅提升,并在化工、制药等行业得到广泛应用。然而,在实际使用中,接管部位的爆瓷失效问题时有发生已成为制约搪玻璃压力容器向高可靠性、长寿命方向发展的重要因素。因此开展接管部位的相关理论和试验研究十分必要。本研究针对现场失效案例进行分析,得出了亟待解决的问题,通过对接管区的数值模拟和试验研究,得到接管区主要的几何参数与其搪瓷性能之间的关系,并进一步探讨了接管区爆瓷的失效机理。首先,现场调研搪玻璃压力容器制造和使用单位,对搪玻璃压力容器的主要失效形式进行归类统计,分析发现无论是搪玻璃压力容器生产制造中频发的应力脱瓷,还是使用中常出现的热应力损伤问题,其破坏根源大都为管口处。其次,利用DEFORM-3D塑性成形有限元模拟软件模拟接管制造过程,模拟了冲压速度、成形温度等主要工艺参数对热成形过程中接管区最大应力、破坏程度、塑性流变的影响,得出搪玻璃压力容器接管制造工艺的优化参数组,为试验提供参考。模拟结果表明,成形温度、冲压速度等热成形关键参数均有进一步优化的空间。最后,在模拟的基础上进行了接管热成形制造环节试验研究,对比验证模拟结果；对热成形的不同结构尺寸接管进行搪烧试验研究,探究接管区结构尺寸对可搪性的影响；而后对搪烧好的试件进行性能测试。试验结果表明,当接管内径为38-100mm时,管口R值大小对接管区搪瓷性能的影响显著,3mm≤R≤10mm区间是接管区搪瓷性能显著增强的范围；当R值小于3mm时,接管区搪瓷性能很差,难以满足工业需求,当R值增加到10mm以上时,对接管区瓷层性能影响不显著,趋于稳定。本文通过现场调研、软件模拟及大量试验,探究了接管区的主要结构尺寸参数对接管区瓷层性能的影响,并从设计和制造环节提出改进措施,具有一定的理论与实际意义。
【关键词】：搪玻璃压力容器 失效分析 接管 设计制造 搪瓷层性能
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH49
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-16
• 1.2.1 翻孔模具的结构优化设计13-14
• 1.2.2 翻孔成形规律、变形特点及成形工艺优化14-15
• 1.2.3 翻孔成型件质量评定15
• 1.2.4 几何尺寸对管口搪瓷性能的影响15-16
• 1.3 存在的问题16
• 1.4 研究内容及步骤16-18
• 1.4.1 研究内容16-17
• 1.4.2 研究步骤17-18
• 第2章 搪玻璃压力容器失效分析18-24
• 2.1 概述18
• 2.2 产品生产制造引起的爆瓷分析及防治措施18-21
• 2.2.1 金属基体缺陷引起的爆瓷19
• 2.2.2 鱼鳞爆瓷19-20
• 2.2.3 应力脱瓷20
• 2.2.4 焊接缺陷爆瓷20-21
• 2.3 产品使用引起的爆瓷失效分析及防治措施21-23
• 2.3.1 机械损坏21
• 2.3.2 热应力损伤21-22
• 2.3.3 静电荷刺穿22-23
• 2.3.4 反应罐夹套爆炸23
• 2.4 本章小结23-24
• 第3章 关键制造环节数值模拟24-38
• 3.1 有限元模型的建立24-26
• 3.1.1 仿真工序流程24
• 3.1.2 几何模型24
• 3.1.3 材料特性24-25
• 3.1.4 单元选择25-26
• 3.2 成形温度对接管成形影响的数值模拟和分析26-32
• 3.2.1 成形温度对管口破坏程度的影响26-29
• 3.2.2 成形温度对工件成形应力的影响29-32
• 3.3 冲压速度对接管成形影响的数值模拟和分析32-37
• 3.3.1 冲压速度对管口破坏程度的影响32-35
• 3.3.2 冲压速度对工件成形应力的影响35-37
• 3.4 本章小结37-38
• 第4章 关键工序试验研究38-57
• 4.1 接管热成形过程试验研究38-42
• 4.1.1 试验条件38-39
• 4.1.2 试验步骤39-40
• 4.1.3 成形温度对成形结果的影响40-41
• 4.1.4 成形速度对成形结果的影响41-42
• 4.2 搪烧试验研究42-46
• 4.2.1 试验条件42
• 4.2.2 试验步骤42-44
• 4.2.3 试验结果及分析44-46
• 4.3 破坏性试验研究46-56
• 4.3.1 搪玻璃层耐机械冲击试验46-52
• 4.3.2 搪玻璃层耐温差急变性试验52-56
• 4.4 本章小结56-57
• 第5章 结论与展望57-60
• 5.1 主要完成的工作57
• 5.2 结论57-58
• 5.3 创新点58
• 5.4 展望58-60
• 参考文献60-64
• 致谢64-65
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果65

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 陈传胜;;基于胀形基础上的多工序翻孔工艺的研究[J];锻压装备与制造技术;2007年01期

2 张朝阁,卢险峰,褚亮;翻孔预孔孔径的计算[J];模具工业;2004年01期

3 杨柱强;;搪玻璃铁胎的焊接工艺对瓷釉密着的影响[J];石油和化工设备;2014年02期

4 马立国,赵长平;搪瓷鳞爆缺陷的规律与防治[J];中国搪瓷;2001年04期

5 杨萍;钢板搪瓷鳞爆缺陷探讨[J];中国搪瓷;1998年05期

  本文关键词：基于失效模式的搪玻璃压力容器接管设计制造技术研究

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本文编号：511435