含周向面型缺陷管道的失效评定曲线

１　引言失效评定图技术理论严格,使用方便,已经广泛应用于含缺陷容器的安全评定中。由于含周向缺陷管道的承受载荷和容器有很大的不同,为将这一先进的方法引入含周向缺陷管道的安全评定技术中,有必要研究含周向缺陷管道的失效评定曲线。管道周向缺陷的型式有面型缺陷和体积型缺陷。体积型缺陷失效模式一般为塑性极限载荷控制,评定时采用塑性极限载荷评定,无需进行断裂分析。面型缺陷的失效模式可能为极限载荷控制也可能为断裂控制失效模式,采用能同时考虑这两种失效模式的失效评定图技术是非常便利的。面型缺陷可以表征为表面裂纹、…     

含裂纹管道的失效评定曲线的实例验证

验证含裂纹油气管道的失效评定曲线，实例来源于某输油管线现场水压试验中爆裂的三个管段。给出基于J积分理论的含裂纹管道的失效评定曲线的基本方程，并采用有限元方法计算裂纹管道的J积分。对三个破坏的含裂纹管段，根据现场测量的裂纹尺寸和管材的力学性能试验数据，建立失效评定曲线，并与水压实验结果作比较，表明所建立的失效评定曲线的准确性。     

ASME IWB—3650对国产管道周向缺陷评定的适用性

本文分析研究了ASME IWB—3650对国产铁素体管缺陷评定的适用性,计算出了适合国产铁索体管材的塑性失稳许可缺陷尺寸表;并以R6第三版FAD分析方法,计算出了适合炼油化工厂输送易燃、易爆、有毒介质管路弹塑性启裂评定载荷乘子F_i。本文提出的相应表格简便、实用,适合国产含周向缺缺陷管道的安全评定。     

失效评定图中的等可靠性指标线

参照ＳＡＰＶ－９５规范,运用可靠性分析方法,得到了失效评定图中的等可靠性指标线,为迅速估计静载下含平面缺陷的压力管道的安全性奠定了基础。     

对ASME压力管道缺陷评定规范的验证

为了验证ＡＳＭＥ压力管道缺陷评定规程中最核心的参量Ｚ因子的保守性和可用性，采用Ｊ积分撕裂模量法用Ａ１０６Ｂ管道材料性能值进行了大量弹塑性断裂分析计算，收集整理了Ａ１０６Ｂ管断裂试验数据并实测了国产２０号压力管道断裂最大弯矩值。将分析计算和试验所得到与ＡＳＭＥＺ因子进行对比。给出了ＡＳＭＥ规范中给出的Ｚ因子含有的安全程度。     

周向表面裂纹压力管道塑性垮塌失效的理论与实验研究(二)--韧带局部塑性垮塌失效模型

建立了周向表面裂纹管的韧带局部塑性垮塌失效准则及相应的失效模型，导出了拉弯组合加载条件下周的表面裂纹管韧带局部塑性垮塌失效载荷的理论解。与净截面塑性垮塌（NSC）模型预测结果及有限元计算结果进行了比较，结果表明：对于裂纹尺寸为a/t≥0．5及θ/π≤0．5的短深周向表面裂纹管，韧带局部塑性垮塌失效模型是合理可用的。最后，给出了便于工程应用的周向表面裂纹管韧带局部塑性垮塌失效模型及净截面塑性垮塌失效模型的适用范围。     

ASME—IWB—3650压力管道缺陷评定规范的运用

本文阐述了无损检测在保证压力容器安全中所起的重要作用以及制造过程中产生缺陷的不可避免性。通过对一批焊接试板检测解剖后得出:现有无损检测的缺陷检出率只有60～80％,检出的裂纹长度与实际裂文长度大约放大或缩小20～40％。     

周向表面裂纹压力管道塑性跨塌失效的理论与实验研究（一）—塑性垮塌失效的三维弹塑性有限元分析

采用三维弹塑性有限元分析方法，探索了石油化工行业周向表面裂纹管的塑性垮塌失效特征，结果表明：周向表面裂纹管在发生净截面塑性发生裂纹前沿韧带的局部塑性垮塌，对于裂纹深度较浅的周向表面裂纹管，其塑性垮塌失效形式呈现为裂纹净截面塑性垮塌失效，净截面垮塌（NSC）准则能较好地预测其韧带局部塑性垮塌失效截荷；对于短且深的周向表面裂纹管，裂纹前沿韧带的局部塑性垮塌失效相当明显，此时净截面垮塌准则（NSC）预测其韧带局部塑性垮塌失效载荷则表现为非保守，须建立相应的韧带局部塑性垮塌失效模型来描述。     

焊缝区中裂纹的J积分失效评定曲线的研究（二）

本文以焊缝横向裂纹为主，利用热模拟法测试到的焊缝区各部分材料性能，以ＣＣＰ试样为模型，采用弹塑性有限元Ｊ积分计算并得到Ｊ积分失效评定曲线。研究了热影响区及焊缝中材料性能变化对失效评定曲线的影响，进一步论证了焊缝中裂纹失效评定曲线制定的方法。     

我国压力管道缺陷评定推荐方法

本文介绍了国家九五重点科技攻关专题研究编制的含缺陷压力管道安全评定技术方法推荐稿。重点介绍了局部减薄缺陷管道在弯曲和内压载荷下的塑性失效评定方法以及周向面型缺陷管道在拉、弯、扭、内压联合载荷下的失效评定曲线族评定法和在拉弯内压联合载荷下评定过程极为简便的U因子评定方法。文中还介绍了这些方法的技术依据的验证。     

基于失效评定图的含缺陷压力管道安全评定方法评述

简要介绍了失效评定图的基本原理,分析了R6第3版和第4版以及SINTAP失效评定曲线,通过建立和比较R6的第3版和第4版的选择1以及SINTAP第1级和第2级失效评定曲线,得出了R6第4版选择1失效评定曲线比第3版选择1失效评定曲线更安全可靠、更适用的结论,同时建议建立常用材料的SINTAP第1级和第2级失效评定曲线,对含焊接缺陷的压力管道进行更精确的安全评定.     

焊缝区中裂纹的J积分和失效评定曲线的研究（一）

本文用弹塑性有限元的方法对16MnR母材及焊接热影响区和焊缝组合的对接焊接接头中裂纹做了大量J积分计算,对16MnR材料及其焊接接头中裂纹的失效评定曲线进行了研究,探讨了焊缝和焊接热影响区对失效评定曲线的影响,提出了焊缝区裂纹可采用的工程失效评定曲线制订方法。     

双准则法失效评定曲线(FAC)的评价与建议

本文在对英国CEGB R/H/R6-R ev.3及美国EPRI J积分工程方法的评价与分析基础上,提出了一条新的参考应力J积分失效评定曲线。所进行的几种材料弹塑性断裂实验表明,本文建议的失效评定曲线具有合理的保守性。     

不同组配焊接接头失效评定曲线的工程估算法研究

本文对平面应力和平面应变状态下不同组配焊接接头的失效评定曲线进行了有限元计算，并对焊接接头失效评定曲线的工程估算法进行了一些初步的研究。     

基于等效原场应力的失效评定曲线

首先针对油气管道的断裂数据,阐述R6的选择2曲线因使用假设h(n)h(n=1)≈1带来的不足,通过分析说明该假设不但会使评定结果出现保守情况,而且可能使评定结果出现非保守情况.然后根据计算J积分的等效原场应力方法推导基于等效原场应力的失效评定曲线.文中推导的基于等效原场应力的失效评定曲线形式上类似于R6的选择2曲线,但评定精度接近基于严格J积分定义的失效评定曲线.同时,该评定曲线同样适用于任意应力应变关系材料,包括Ramborg-Osgood(R-O)关系材料和任意单调加载非R-O关系材料,例如长屈服平台钢,在工程上十分适用.     

复合加载条件下含缺陷结构Lr参量的研究及其在周向裂纹管中的应用

本文对复合加载条件含缺陷结构的Lr参量进行了研究,建立了表示结构Lr参量与两个无因次载荷（M／Mcy及N／Ncy）关系的通用加载方程：式中结构参数m因结构及缺陷的不同而在1至2之间变化,如对于穿透裂纹平板m＝2,对周向裂纹管m＜2。文中结出了m＝1和m＝2时结构Lr参量的显函数表达式。对于任何含缺陷结构,Lr参量采用直线近似解时,将给出保守的评定结果,其最小误差小于25％。     

核压力容器接管安全端堆焊修复对失效评定曲线的影响

核压力容器接管安全端异种金属焊接接头在服役中通常会产生高温高压水环境下的应力腐蚀裂纹扩展。目前减轻和修复这种裂纹的技术为在安全端管接头外表面堆焊一层更抗腐蚀的镍基合金(Alloy52M)材料。通过ABAQUS有限元分析,构建了堆焊修复后结构的失效评定曲线,分析了堆焊层厚度、裂纹深度和裂纹位置对失效评定曲线的影响。结果表明:随着堆焊层厚度的增加、裂纹深度的减小及裂纹位置向接管嘴的移动,失效评定曲线上移,结构的安全性增加。当对堆焊修复接头区的裂纹进行评定时,需要建立与堆焊修复后安全端结构尺寸、裂纹尺寸、裂纹位置和材料性能相关的准确的失效评定曲线。     

周向表面裂纹压力管道塑性垮塌失效的理论与实验研究(三)--塑性垮塌失效的实验研究

对6根碳钢周向表面裂纹管进行了四点弯加载实验，研究了周向表面裂纹管的塑性垮塌失效特征，根据ASME规范的塑性极限载荷确定方法，由实验测得的载荷－加载点位移（P－△）曲线及载荷－裂纹嘴张开位移（P－CMOD）曲线，确定了周向表面裂纹管的整体塑性垮塌失效载荷及韧带局部塑性垮塌失效载荷。实验结果与作者建立的周向表面裂纹管净截面垮塌（NSC）模型与韧带局部塑性垮塌（LC）模型的预测载荷进行了比较，表明作者推荐的NSC模型与LC模型对周向表面裂纹管的适用范围是合理可行的。     

拉,弯,扭及内压载荷下周向裂纹管的塑性极限载荷

本文提出了在轴向力、弯矩、扭转及内压联合载荷作用下含周向裂纹管塑性破坏载荷的力学模型。按ＶｏｎＭｉｓｅｓ准则可确定塑性跨塌时净截面上诸正应力值,进一步又给出了各种裂纹管道（诸如表面裂纹、穿透裂纹等）的诸塑性极限载荷表达式。本文对缺陷评定十分有用。