基于热应力有限元的天然气深冷装置关键设备风险分析

高温、低温及温度交变工况对天然气生产装置长期稳定运行带来不利的影响，开展天然气深冷装置关键设备在温度载荷下的应力分析，是保障气田安全运行的关键。本文基于瞬态热力学基础理论，针对某采气厂天然气深冷关键设备建立全尺寸有限元模型，分析了温度载荷下关键部位热应力分布规律，并对最大等效应力位置进行强度评估。结果表明：塔器、换热器的应力薄弱点分布在进出口接管开孔和塔底焊缝位置；储罐的应力薄弱点分布在顶部开孔位置储罐外壁与支撑架连接位置；管线的应力薄弱点分布在橇装管线弯头法兰处以及表面裂纹处；支座的应力薄弱点分布在管道与管托接触位置以及支座接触位置。希望所得结论能够为关键容器在复杂温度工况下的强度设计、寿命预测及维护提供参考。