孫寶財(cái) 吳恭平 李 滄 于佳平 何顏紅 王小平

(甘肅省鍋爐壓力容器檢驗(yàn)研究院)

超高壓管道失效模式及防護(hù)對(duì)策研究*

孫寶財(cái)**吳恭平 李 滄 于佳平 何顏紅 王小平

(甘肅省鍋爐壓力容器檢驗(yàn)研究院)

通過(guò)分析反應(yīng)管振動(dòng)、開(kāi)停工及生產(chǎn)牌號(hào)轉(zhuǎn)換循環(huán)載荷、正常服役期間的壓力和溫度波動(dòng)、伺服脈沖閥動(dòng)作脈沖載荷以及乙烯超溫分解反應(yīng)等因素對(duì)超高壓聚乙烯反應(yīng)管自增強(qiáng)殘余應(yīng)力松弛的影響。指出乙烯超溫分解是導(dǎo)致超高壓聚乙烯反應(yīng)管自增強(qiáng)殘余應(yīng)力松弛的主要原因，并給出了反應(yīng)管外壁腐蝕損傷機(jī)理和夾套管的失效模式。提出了防止超高壓聚乙烯反應(yīng)管自增強(qiáng)殘余應(yīng)力松弛的對(duì)策，并指出應(yīng)采取在制造過(guò)程中盡量消除反應(yīng)管殘余拉應(yīng)力、改善冷卻水水質(zhì)及優(yōu)化夾套管結(jié)構(gòu)等措施，來(lái)有效防止腐蝕損傷的發(fā)生和提高夾套管冷卻水的有效流動(dòng)性，從而保證了超高壓聚乙烯反應(yīng)管安全、可靠、長(zhǎng)周期的運(yùn)行。

超高壓聚乙烯反應(yīng)管 自增強(qiáng) 殘余應(yīng)力松弛 失效模式

超高壓管道由于常常工作在高溫高壓、管外腐蝕情況復(fù)雜及受低周疲勞作用等環(huán)境中，因此通常選用韌性好、強(qiáng)度高的低合金無(wú)縫厚壁鋼管。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)超高壓管道的研究主要集中在超高壓聚乙烯反應(yīng)管上，其特點(diǎn)是細(xì)、長(zhǎng)、厚且外帶冷卻水夾套管，工作條件極其復(fù)雜苛刻。為提高超高壓聚乙烯反應(yīng)管承載能力和疲勞壽命，自增強(qiáng)處理技術(shù)隨之被較多應(yīng)用[1]。但隨著反應(yīng)管服役年限的延長(zhǎng)，自增強(qiáng)殘余應(yīng)力將會(huì)產(chǎn)生松弛。筆者從反應(yīng)管內(nèi)外壁面及其冷卻水夾套管工作環(huán)境著手進(jìn)行分析，掌握了超高壓聚乙烯反應(yīng)管自增強(qiáng)殘余應(yīng)力松弛規(guī)律的影響因素及其冷卻水夾套管可能發(fā)生的各種失效模式，使得工程技術(shù)人員在正常生產(chǎn)操作過(guò)程中能夠更好地采取相應(yīng)的防護(hù)對(duì)策，以保證裝置安全、可靠、長(zhǎng)周期運(yùn)行。

1 自增強(qiáng)殘余應(yīng)力松弛

對(duì)于超高壓聚乙烯反應(yīng)管而言，疲勞破壞是其主要失效形式之一。為了滿(mǎn)足超高壓聚乙烯反應(yīng)管的工況要求、改善壁厚方向的應(yīng)力分布、提高服役期間的彈性區(qū)域，避免一味地提高材料強(qiáng)度、增加管壁厚度，從而達(dá)到延長(zhǎng)其疲勞壽命的目的。一般情況下，在制造時(shí)會(huì)對(duì)其進(jìn)行自增強(qiáng)技術(shù)處理，以產(chǎn)生有益的預(yù)壓縮殘余應(yīng)力。但是如前所述，超高壓聚乙烯反應(yīng)管的工作條件極其復(fù)雜苛刻，要受到反應(yīng)管振動(dòng)、開(kāi)停工及生產(chǎn)牌號(hào)轉(zhuǎn)換循環(huán)載荷、正常服役期間的壓力和溫度波動(dòng)、伺服脈沖閥動(dòng)作脈沖載荷以及管內(nèi)乙烯超溫分解反應(yīng)產(chǎn)生的高溫?zé)釠_擊等因素的單獨(dú)和耦合作用，均會(huì)引起自增強(qiáng)殘余應(yīng)力在使用過(guò)程中的松弛[2～6]。

1.1影響因素

1.1.1反應(yīng)管振動(dòng)

超高壓壓縮機(jī)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)和第四反應(yīng)區(qū)后的伺服脈沖閥高頻周期性的脈沖載荷是造成超高壓聚乙烯反應(yīng)管振動(dòng)的根源。加之管架支撐穩(wěn)固性差及緊固螺栓松動(dòng)等因素，致使超高壓聚乙烯反應(yīng)管承受振動(dòng)疲勞而使其自增強(qiáng)殘余應(yīng)力松弛。

1.1.2開(kāi)停工及生產(chǎn)牌號(hào)轉(zhuǎn)換循環(huán)載荷

超高壓聚乙烯反應(yīng)管服役期間，在正常操作工藝要求、非計(jì)劃停車(chē)或生產(chǎn)不同牌號(hào)產(chǎn)品時(shí)，會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)大量的開(kāi)停車(chē)或操作壓力和溫度波動(dòng)變化的情況，極易造成反應(yīng)管自增強(qiáng)殘余應(yīng)力的松弛，進(jìn)而導(dǎo)致反應(yīng)管的低應(yīng)力脆性破壞的發(fā)生。

1.1.3伺服脈沖閥動(dòng)作脈沖載荷

由于反應(yīng)管長(zhǎng)且內(nèi)流通截面積小，因此為防止發(fā)生乙烯聚合物粘壁現(xiàn)象、合理控制反應(yīng)氣體在反應(yīng)管內(nèi)的停留時(shí)間，一般在反應(yīng)管出口處設(shè)置伺服脈沖閥。伺服脈沖閥在一定的脈沖持續(xù)時(shí)間和脈沖深度下產(chǎn)生有規(guī)律的脈沖壓力。但與此同時(shí)，這種有規(guī)律的高頻脈沖循環(huán)載荷將導(dǎo)致反應(yīng)管自增強(qiáng)殘余應(yīng)力的松弛，反應(yīng)管疲勞性能隨之降低。

1.1.4正常服役期間的壓力和溫度波動(dòng)

超高壓聚乙烯反應(yīng)管的操作壓力一般在220～335MPa之間，表1為國(guó)內(nèi)部分石化企業(yè)超高壓聚乙烯反應(yīng)管設(shè)計(jì)與工作參數(shù)。在正常操作工況下，反應(yīng)管不僅要受到伺服脈沖閥的高頻壓力脈沖，而且還會(huì)受到由于乙烯聚合反應(yīng)的不均勻，致使超高壓聚乙烯反應(yīng)管長(zhǎng)期處于有壓力波動(dòng)的高溫狀態(tài)，由此產(chǎn)生的疲勞失效會(huì)直接引起超高壓聚乙烯反應(yīng)管自增強(qiáng)殘余應(yīng)力的松弛。

表1 國(guó)內(nèi)部分石化企業(yè)反應(yīng)管設(shè)計(jì)與工作參數(shù)

1.1.5乙烯超溫分解反應(yīng)

影響超高壓聚乙烯反應(yīng)管自增強(qiáng)殘余應(yīng)力松弛的最主要原因是內(nèi)部介質(zhì)乙烯的超溫分解反應(yīng)。由于反應(yīng)管的正常操作溫度與乙烯發(fā)生分解溫度基本相近，一旦應(yīng)對(duì)不好就可能導(dǎo)致乙烯超溫分解反應(yīng)的發(fā)生：

C2H4=2C+2H2

C2H4=C+CH4

可以看出，乙烯超溫分解反應(yīng)生成碳、氫氣和甲烷。超溫分解反應(yīng)一旦發(fā)生，反應(yīng)熱將隨之大量產(chǎn)生，反應(yīng)速度將隨溫度的升高而瞬間加速。如果此時(shí)反應(yīng)熱不能被及時(shí)有效地移出，超溫分解反應(yīng)將失去控制，輕則造成大量不合格產(chǎn)品的產(chǎn)生，造成不必要的浪費(fèi)；重則可能引發(fā)生產(chǎn)安全事故。乙烯超溫分解反應(yīng)對(duì)超高壓聚乙烯反應(yīng)管自增強(qiáng)殘余應(yīng)力松弛的影響非常大。超溫分解反應(yīng)不僅會(huì)使殘余應(yīng)力衰減，甚至可能會(huì)使內(nèi)壁殘余應(yīng)力由壓縮態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槔鞈B(tài)，應(yīng)力分布更加不均勻，承載能力迅速下降，疲勞強(qiáng)度明顯降低。

1.2防護(hù)對(duì)策

1.2.1加強(qiáng)振動(dòng)監(jiān)測(cè)

在日常生產(chǎn)巡回檢查中，要加強(qiáng)對(duì)超高壓聚乙烯反應(yīng)管振動(dòng)值的監(jiān)測(cè)，特別是對(duì)超高壓壓縮機(jī)出口管道應(yīng)作為振動(dòng)監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)。對(duì)有松動(dòng)的緊固件及時(shí)緊固(停車(chē)后)，同時(shí)要注意保證彈簧墊圈的壓縮量，使反應(yīng)管熱膨脹時(shí)能自由伸縮。

1.2.2控制氣體雜質(zhì)含量

在正常生產(chǎn)過(guò)程中，乙烯純度多在99.95%以上，但有時(shí)候不可避免的可能存在一些氣體雜質(zhì)，例如氧氣、氫氣、乙炔或其他不飽和炔烴等。若這些氣體雜質(zhì)含量偏高(例如氧氣濃度大于0.005‰時(shí))，會(huì)干擾乙烯聚合反應(yīng)的發(fā)生，使得乙烯聚合反應(yīng)表現(xiàn)無(wú)規(guī)律的加快而得不到控制，往往造成乙烯分解反應(yīng)的發(fā)生。為避免氣體雜質(zhì)帶來(lái)的影響，應(yīng)在適當(dāng)位置嚴(yán)格監(jiān)控氣體雜質(zhì)含量，保證原料乙烯中的氣體雜質(zhì)含量控制在允許范圍內(nèi)。

1.2.3注意引發(fā)劑、調(diào)整劑的用量

引發(fā)劑的瞬間過(guò)量注入，會(huì)造成乙烯聚合反應(yīng)的突然加劇，使得乙烯聚合反應(yīng)溫度無(wú)法得到控制而造成乙烯分解反應(yīng)的發(fā)生。通常應(yīng)高效配制引發(fā)劑，時(shí)刻保持引發(fā)劑管路暢通，并在乙烯聚合反應(yīng)處于非穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，及時(shí)操作調(diào)整引發(fā)劑注入速率和注入量，確保乙烯聚合反應(yīng)的穩(wěn)定進(jìn)行。另一方面，調(diào)整劑的注入量也應(yīng)得到合理控制，避免由于注入量不足或不到位等引起的乙烯分解反應(yīng)的發(fā)生。

1.2.4合理控制反應(yīng)壓力

在正常生產(chǎn)操作過(guò)程中，乙烯聚合反應(yīng)壓力有時(shí)會(huì)突然升高，這將會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)氣體的進(jìn)一步壓縮而使引發(fā)劑單體自由基濃度和乙烯單體濃度增大。隨著反應(yīng)壓力的升高，反應(yīng)速率就會(huì)加快，反應(yīng)熱大量放出，從而使乙烯分解反應(yīng)不可避免地發(fā)生。通常生產(chǎn)操作時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制反應(yīng)壓力，及時(shí)將其控制在允許范圍內(nèi)，特別要在生產(chǎn)牌號(hào)轉(zhuǎn)換期間防止乙烯分解反應(yīng)的發(fā)生。

1.2.5保證反應(yīng)氣體的最小流速

理想的反應(yīng)氣體流速會(huì)降低乙烯分解反應(yīng)的發(fā)生，特別是其湍流的形成，能夠有效提高熱傳遞效率。如果在反應(yīng)管內(nèi)反應(yīng)氣體流速達(dá)不到最小設(shè)計(jì)要求，甚至在反應(yīng)管內(nèi)形成滯留態(tài)，那么乙烯聚合反應(yīng)生成的反應(yīng)熱就會(huì)被蓄積起來(lái)，從而導(dǎo)致乙烯分解反應(yīng)的發(fā)生。通常正常生產(chǎn)時(shí)在保證反應(yīng)氣體的充分混合的前提下，通過(guò)伺服脈沖閥的調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)所需的理想反應(yīng)氣體流速。

1.2.6避免反應(yīng)管粘壁現(xiàn)象

乙烯氣體在合適的工況下(250MPa，170℃)，即使沒(méi)有引發(fā)劑也可能會(huì)發(fā)生自聚反應(yīng)而造成反應(yīng)管的粘壁現(xiàn)象。一旦發(fā)生粘壁，會(huì)直接影響反應(yīng)管的熱傳遞效率，并在反應(yīng)管內(nèi)壁形成局部熱點(diǎn)，造成乙烯分解反應(yīng)的發(fā)生。為避免乙烯自聚反應(yīng)的發(fā)生，往往需要嚴(yán)格控制引發(fā)溫度并盡快建立所有反應(yīng)溫峰、合理設(shè)置反應(yīng)氣體在反應(yīng)管內(nèi)的停留時(shí)間、保證反應(yīng)管內(nèi)外溫差、在停車(chē)時(shí)避免反應(yīng)管內(nèi)存有乙烯和聚乙烯，并通過(guò)對(duì)伺服脈沖閥脈沖持續(xù)時(shí)間及脈沖深度等參數(shù)的優(yōu)化調(diào)節(jié)，特別是在生產(chǎn)牌號(hào)切換時(shí)，可以很好地減緩反應(yīng)管粘壁現(xiàn)象的發(fā)生。

1.2.7保證反應(yīng)熱的及時(shí)移出

乙烯聚合反應(yīng)發(fā)生時(shí)，每克乙烯分子聚合反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生96.3kJ的熱量，這些熱量主要是通過(guò)夾套管冷卻水移出。如果反應(yīng)熱不能被及時(shí)移出，則反應(yīng)管的壓力和溫度將瞬間上升，此時(shí)往往造成乙烯超溫分解反應(yīng)的發(fā)生，這一過(guò)程往往在幾十秒內(nèi)就可以完成。在生產(chǎn)過(guò)程中，通常從提高傳熱效率的角度來(lái)考慮將熱量及時(shí)移出，這包括保證反應(yīng)氣體在反應(yīng)管內(nèi)的最小流速、減緩反應(yīng)管的粘壁現(xiàn)象、防止夾套管內(nèi)冷卻水出現(xiàn)流動(dòng)死區(qū)以及避免夾套管內(nèi)冷卻水的汽化等方法。

2 管外失效模式及防護(hù)對(duì)策

2.1反應(yīng)管外壁失效模式

2.1.1腐蝕疲勞損傷

超高壓聚乙烯反應(yīng)管外壁常常因?yàn)楦g介質(zhì)和殘余拉應(yīng)力的共同存在而使外壁裂紋先于內(nèi)壁產(chǎn)生。這主要是因?yàn)槌邏壕垡蚁┓磻?yīng)管外壁表面處于夾套管冷卻水腐蝕環(huán)境中，同時(shí)又受到反應(yīng)管內(nèi)壓的周期性波動(dòng)和內(nèi)外壁溫差應(yīng)力的疊加，致使反應(yīng)管外壁表面鈍化膜遭到破壞，進(jìn)而形成了局部集中的電化學(xué)腐蝕。裂紋通常從腐蝕坑底部起裂并向內(nèi)部擴(kuò)展且成群出現(xiàn)，通常在很低的應(yīng)力下就可能發(fā)生，屬于典型的腐蝕疲勞損傷。

2.1.2垢下腐蝕損傷

夾套管冷卻水在循環(huán)過(guò)程中，不可避免地析出溶解鹽而表現(xiàn)為硬質(zhì)層附著于反應(yīng)管外壁上，其腐蝕形態(tài)為特殊的局部腐蝕。當(dāng)反應(yīng)管外壁表面有局部垢層覆蓋時(shí)，由于垢層的阻塞作用，氧無(wú)法通過(guò)縫隙或垢層微孔擴(kuò)散到達(dá)垢層下的金屬本體界面。隨著腐蝕反應(yīng)的進(jìn)行，垢層下變?yōu)樨氀鯀^(qū)，與垢層外部的本體部分形成宏觀的氧濃差電池。特別是反應(yīng)管的操作溫度比較高，這使得垢層下的各種離子濃度富集增高，進(jìn)一步加速了垢下腐蝕。

2.2夾套管失效模式

由于超高壓聚乙烯反應(yīng)管需要保證多管連接，這使得夾套管必須在反應(yīng)管連接處通過(guò)跨管進(jìn)行過(guò)渡連接。這種結(jié)構(gòu)上的變化常常導(dǎo)致夾套管因腐蝕損傷、沖蝕損傷及汽蝕損傷等造成冷卻水的泄漏，嚴(yán)重影響了乙烯聚合反應(yīng)熱的及時(shí)移出[7～10]。

2.2.1氧腐蝕損傷

冷卻水中夾套管的腐蝕主要是由于水中的溶解氧引起的，氧引起的腐蝕過(guò)程是一個(gè)電化學(xué)過(guò)程。

陽(yáng)極反應(yīng)為：

Fe→Fe2++2e

陰極反應(yīng)為：

從而有：

Fe2++2OH-→Fe(OH)2↓

Fe(OH)2不穩(wěn)定，進(jìn)一步分解為：

Fe(OH)2+H2O→Fe(OH)3↓

Fe(OH)3進(jìn)一步被氧化脫水，生成黃色的鐵銹Fe2O3或FeOOH，即：

Fe(OH)3→Fe2O3+H2O

Fe(OH)3→FeOOH+H2O

沉淀物的生成，導(dǎo)致產(chǎn)生垢下腐蝕和縫隙腐蝕。

2.2.2氯離子腐蝕損傷

夾套管冷卻水中的Cl-會(huì)破壞夾套管內(nèi)表面的金屬氧化膜保護(hù)層而形成點(diǎn)蝕或坑蝕。由于Cl-具有半徑小、穿透能力強(qiáng)和易于被金屬表面強(qiáng)吸附的特點(diǎn)，致使Cl-更容易穿透金屬氧化膜內(nèi)孔隙而吸附在金屬表面上，吸附的Cl-會(huì)取代氧而與金屬形成可溶性氯化物。隨著時(shí)間的推移，Cl-在點(diǎn)蝕或坑蝕處積聚，導(dǎo)致坑內(nèi)金屬腐蝕加劇。當(dāng)Cl-濃度超過(guò)一定臨界值后，金屬將一直處于活化狀態(tài)，極大地加速了腐蝕反應(yīng)的速度。

2.2.3外部腐蝕損傷

外部腐蝕主要包括無(wú)保溫層的腐蝕和有保溫層的腐蝕(CUI)，其中CUI腐蝕危害最大。CUI腐蝕是指在敷設(shè)保溫層的破損或穿透部位有水積聚而發(fā)生的電化學(xué)腐蝕。對(duì)于碳鋼和低合金鋼而言，表現(xiàn)為均勻減薄或局部減薄。

2.2.4沖蝕損傷

由于超高壓聚乙烯反應(yīng)管結(jié)構(gòu)的原因，使得冷卻水夾套管在反應(yīng)管之間必須通過(guò)跨管過(guò)渡連接。在設(shè)計(jì)上，跨管的流通面積比夾套管流通面積小，這樣跨管內(nèi)冷卻水流速就明顯高于夾套管內(nèi)的冷卻水流速，因此在跨管彎頭處沖刷相對(duì)嚴(yán)重。同時(shí)，由于內(nèi)徑的差異，在跨管與夾套管連接處兩內(nèi)側(cè)壁以及在冷卻水入口處的夾套管兩側(cè)壁等部位的剪切應(yīng)力效應(yīng)造成的局部壁厚減薄也相當(dāng)嚴(yán)重。

2.2.5汽蝕損傷

根據(jù)冷卻水實(shí)際流動(dòng)情況，在夾套管入水口處常常出現(xiàn)冷卻水滯留現(xiàn)象，造成局部冷卻水的過(guò)熱汽化和向下游熱傳遞效率的降低。過(guò)熱區(qū)溫度接近冷卻水的汽化溫度，使得該區(qū)一直處于近沸騰狀態(tài)，汽化所產(chǎn)生的大量氣泡順流向下，在夾套管入口附近的頂部?jī)?nèi)壁發(fā)生沖擊破裂，從而形成汽蝕，這也是造成局部壁厚減薄甚至穿孔的另一重要原因。

2.3防護(hù)對(duì)策

2.3.1改善冷卻水水質(zhì)

冷卻水水質(zhì)不良是產(chǎn)生腐蝕失效機(jī)理的主要原因之一。通過(guò)采取改善冷卻水pH值、控制冷卻水中氧含量、氯含量指標(biāo)、使用分散劑減少鈣離子污染或在冷卻水中添加緩蝕劑等方法，以使冷卻水水質(zhì)滿(mǎn)足工作要求。

2.3.2優(yōu)化夾套管結(jié)構(gòu)

在保證冷卻水冷卻效率的前提下，重新優(yōu)化夾套管直管與跨管的連接結(jié)構(gòu)及跨管管徑。使跨管能夠采用切向進(jìn)水方式，以調(diào)整冷卻水流的沖擊角度，從而降低冷卻水流對(duì)管壁的沖擊能量及剪切應(yīng)力水平；并縮短冷卻水入水口與收縮環(huán)間距，以加強(qiáng)冷卻水的有效流動(dòng)性，從而消除滯留死區(qū)的形成。同時(shí)，增大跨管管徑，以降低流速，從而減少冷卻水流對(duì)跨管入口處彎頭內(nèi)側(cè)的偏流沖刷作用。

3 結(jié)論

3.1通過(guò)分析，反應(yīng)管振動(dòng)、開(kāi)停工及生產(chǎn)牌號(hào)轉(zhuǎn)換循環(huán)載荷、正常服役期間的壓力和溫度波動(dòng)、伺服脈沖閥動(dòng)作脈沖載荷、乙烯超溫分解反應(yīng)是導(dǎo)致超高壓聚乙烯反應(yīng)管自增強(qiáng)殘余應(yīng)力松弛的主要影響因素。這里需要特別指出的是乙烯超溫分解反應(yīng)，其分解反應(yīng)次數(shù)的多少直接關(guān)系到自增強(qiáng)殘余應(yīng)力的松弛程度。在正常生產(chǎn)過(guò)程中，常常通過(guò)控制反應(yīng)氣體雜質(zhì)含量、注意引發(fā)劑/調(diào)整劑用量、合理控制反應(yīng)壓力、保證反應(yīng)氣體的最小流速、避免反應(yīng)管粘壁以及保證反應(yīng)熱的及時(shí)移出等措施來(lái)避免乙烯分解反應(yīng)的發(fā)生。

3.2腐蝕疲勞損傷、垢下腐蝕損傷是導(dǎo)致超高壓聚乙烯反應(yīng)管外壁裂紋先于內(nèi)壁產(chǎn)生的主要原因。同時(shí)，夾套管的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不合理也常常導(dǎo)致滯留死區(qū)的產(chǎn)生，嚴(yán)重影響反應(yīng)熱的移出。應(yīng)采取在制造過(guò)程中盡量消除殘余拉應(yīng)力，改善冷卻水水質(zhì)，優(yōu)化夾套管結(jié)構(gòu)等措施，以減緩?qiáng)A套管內(nèi)壁面的高水平剪切應(yīng)力和腐蝕疲勞的產(chǎn)生及夾套管承受冷卻水沖蝕、汽蝕、氧氯環(huán)境腐蝕的單獨(dú)作用和耦合作用。

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ResearchofFailureModesandCountermeasuresforUltrahighPressurePipeline

SUN Bao-cai, WU Gong-ping, LI Cang, YU Jia-ping, HE Yan-hong, WANG Xiao-ping

(GansuBoilerandPressureVesselInspectionResearchInstitute,Lanzhou730020,China)

The influence of factors such as reaction tube’s vibration, cyclic loading at start-up or shut-down operation and grade transformation, both pressure and temperature fluctuations during normal service, pulse loading of the servo valve action and the ethylene’s overtemperature decomposition reaction on the autofrettage residual stress relaxation of ultrahigh pressure polyethylene tubular reactor were analyzed; and countermeasures to the stress relaxation were presented, including the corrosion damage mechanism of the reaction tube’s outer wall and the jacket pipe’s failure mode to show that, the overtemperature decomposition reaction of ethylene is the primary cause of autofrettage residual stress relaxation; and during the course of fabrication, the tubular reactor’s residual tension has to be eliminated and the quality of cooling water improved as well as the structure of the jacket pipe minimized to prevent corrosion damage occurrence and to enhance liquidity of the jacketed pipe’s cooling water so as to ensure a safe, reliable and long-term run of the ultrahigh pressure polyethylene tubular reactor.

ultrahigh pressure polyethylene tubular reactor, autofrettage, residual stress relaxation, failure mode

*國(guó)家質(zhì)檢公益性科研專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目(201310152)，甘肅省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局科技項(xiàng)目(GZJ2011005)。

**孫寶財(cái)，男，1981年5月生，工程師。甘肅省蘭州市，730020。

TQ052.4

A

0254-6094(2015)02-0162-05

2014-07-01)

參考文獻(xiàn)著錄規(guī)范

[書(shū)] 編號(hào) 著者名.書(shū)名[M].版本.出版地:出版者,出版年：頁(yè)碼.

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[專(zhuān)利文獻(xiàn)] 編號(hào) 專(zhuān)利申請(qǐng)者名.專(zhuān)利題名[P].專(zhuān)利國(guó)別：專(zhuān)利號(hào),出版日期.

注：①著者姓名應(yīng)列全(3個(gè)以上的只列3個(gè)，并在第3個(gè)著者名后加“等”)；

②國(guó)外作者名應(yīng)將“姓”排前，“名”排后。