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摘要
环氧乙烷(EO)是重要的石化产品,该产品易燃易爆,同时也是一种有毒的致癌物质。山东某化工厂EO生产装置T形三通管件材料与焊缝质量合格、管内介质无腐蚀性,但是频繁出现裂纹故障导致介质泄漏。T形三通裂纹故障原因不明导致该厂几乎半年更换一次T形三通管件,造成了严重的经济损失。为了解决该厂T形三通频繁失效问题,必须准确查明T形三通故障原因,分析T形三通故障机理成为解决问题的关键。本文运用流场分析软件,结合T形三通管线现场故障情况,分析该厂T形三通内部流场特性及故障机理:T形三通管件内部流场存在两个对称的漩涡,导致T形三通流场速度、压力分布不稳定,形成了大范围低于汽化压力的低压区,液体汽化形成了大量气泡,气泡在三通内壁破裂产生巨大的压力冲击,导致汽蚀破坏,使贫水管线T形三通产生裂纹。基于T形三通故障机理,本文提出了3种改进建议,使用Y形三通、圆弧形三通和球形三通3种三通结构代替T形三通结构,并分析这3种三通结构流场特性。数值计算结果表明:提出的3种三通结构能减小三通管件汽蚀破坏,其中Y形三通有微弱的流体漩涡产生,产生低压区体积最小,但管道入口方向需要改变;圆弧形三通结构不改变原来入口方向,流场压力、速度分布更稳定;球形三通流场绝对压力高于Y形和圆弧形,其结构出口及下游流场压力最稳定。本文为解决T形三通裂纹故障提供了新思路,为保障化工厂三通管件的安全提供了技术支撑。
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