基于ASME规范案例2843的加氢反应器蠕变-疲劳强度分析与考核

对ASME规范案例2843进行较为具体的解读,并在蠕变和疲劳交互作用下,结合高温加氢反应器的实例进行了说明。该蠕变-疲劳分析的过程包括应力强度校核、忽略蠕变影响的判定、应变和变形校核、蠕变分析、疲劳分析和蠕变-疲劳交互曲线验证。与ASME规范案例2605-2相比,ASME规范案例2843所适用的材料更广泛,对应的温度范围和最大服役寿命也更明确。得到的结论是:蠕变损伤的破坏大于疲劳损伤,工程实际应更多关注蠕变损伤,进行足够的结构加强,减小蠕变失效。     

基于ASME规范案例2605-1高温蠕变疲劳评定方法

阐述了如何使用ASME规范案例2605-1对Cr Mo V钢加氢反应器进行高温蠕变疲劳分析与评定,总结出方法一是当前工程化过程中使用的主要方法。提出应开展高温蠕变疲劳耦合分析工具的开发,以尽早突破技术壁垒,开拓国际市场。     

2.25Cr-1Mo-V钢制承压设备按ASME案例2605-1的蠕变-疲劳设计方法

2.25Cr-1Mo-V钢广泛地用于制造高温高压临氢的承压设备。ASME规范案例2605-1提供了针对该种材料的蠕变-疲劳寿命设计方法。用一个设计实例来阐述该案例的思路和设计方法,并给出了一些提高结构蠕变-疲劳寿命的措施。     

ASME规范案例2843中高温分析方法的解读和讨论

2015年9月颁布的ASME规范案例2843,针对按ASMEⅧ-2进行分析的承压部件,给出了高温下多个失效模式的评定方法,其原理和框架基本参照ASMEⅢ-NH,该方法为运行于蠕变温度范围的承压设备设计提供了一条有效途径。通过对ASME规范案例2843中的方法及其与ASMEⅢ-NH的联系和区别进行解读和探讨,为国内工程设计人员更好地理解该规范案例提供参考。     

2.25Cr-1Mo-V钢制反应器的近似棘轮分析

针对ASME code case 2605-1的OMEGA蠕变损伤模型,利用ANSYS进行子程序开发,并按规范要求使用开发的子程序对某2.25Cr-1Mo-V钢制反应器进行近似棘轮分析,计算结果表明设计方案满足规范安定性要求。     

基于ASME Ⅲ-5中800H合金材料数据的高温部件非弹性分析评价方法

ASME规范第Ⅲ卷第5册(简称ASMEⅢ-5)为高温部件设计提供了具体可实行的弹性分析方法,但并未指定开展非弹性分析所需要的详细全面的材料非弹性本构模型,因而使得设计者无法直接依据现有规范执行高温部件的非弹性分析评价。高温气冷堆蒸发器高温部件主要采用800H合金。依据ASMEⅢ-5提供的800H合金等时应力应变曲线重构非弹性本构模型,完成弹塑性和蠕变本构模型的验证,再借助Abaqus子程序的数值编程工具开发计算程序,并结合蠕变断裂和疲劳性能数据,实现了基于非弹性分析的高温部件应变限值评价和蠕变-疲劳损伤评价,最后通过算例将非弹性分析方法与弹性分析方法评价结果进行对比,进一步展示非弹性分析方法的运用场景与优势。     

ASME高温规范中蠕变断裂应力最小值和平均值的关系及理论公式的探讨

最小蠕变断裂应力S_r以及与温度和时间有关的应力强度值S_t是ASME高温规范弹性方法评价结构应力和变形限制的关键参数。基于Larson-Miller参数法，以316H不锈钢为对象，溯源了蠕变断裂应力拟合过程，并建立了蠕变断裂应力平均值与最小值之间理论公式。基于理论公式进行了参数分析，阐明最小断裂应力与平均断裂应力的比值随温度和时间的关系，并对ASME规范中1.25S_t系数进行了探讨。分析结果表明，对应钠冷快堆设备工作温度550℃,在ASME规范第Ⅲ卷NH篇附录T-1310中，使用1.25S_t作为限值的方法偏不保守，推荐采用1.20S_t代替。     

一种2.25Cr1MoV钢加氢反应设备蠕变疲劳寿命设计方法

加氢反应器在服役过程中会受到高温高压和循环载荷的共同作用,设计时必须同时考虑蠕变和疲劳的影响。ASME规范案例2605提供一种针对2.25Cr1MoV钢的蠕变疲劳寿命设计方法。借助有限元分析软件ANSYS,采用案例2605中的方法对加氢反应设备圆柱筒体直接管结构进行蠕变疲劳寿命校核,详细阐述该案例的设计思想和具体步骤,并讨论操作温度和压力对于设计寿命的影响。结果表明,接管结构蠕变疲劳寿命校核满足要求,筒体与直接管连接处出现应力集中,由于蠕变应变的产生,应力集中处的应力值随蠕变时间的增加不断下降,蠕变损伤累积速度也随之下降。同时,提高操作温度和操作压力均会造成蠕变损伤的增加,疲劳应力幅对蠕变疲劳的寿命影响较大。针对模拟结果,提出一些提高结构蠕变疲劳寿命的措施。     

2004版ASME规范第Ⅷ卷第一分册附录26《压力容器和换热器膨胀节》的修订介绍及分析

2004版ASME规范于2005年4月1日正式发布并取代2001版，ASME规范第Ⅷ卷第一分册的附录26《压力容器和换热器膨胀节》的内容作了相当大的修改，本文对有关修订内容进行介绍并进行分析对比。     

2.25Cr-1Mo-V钢制反应器蠕变-疲劳寿命分析

基于ASME code case 2605-1对2.25Cr-1Mo-V钢制反应器进行高温蠕变疲劳耦合分析,根据已有棘轮分析的结果,结合纯蠕变寿命分析,对正在设计的加矾钢反应器进行蠕变-疲劳寿命评估,详细阐述了具体的分析步骤,结果表明加矾钢反应器的预期寿命能够满足设计要求。     

基于ASME Ⅲ-5规范和R5规程的高温非弹性蠕变疲劳损伤评价方法研究

对ASMEⅢ-5规范和R5规程的非弹性蠕变疲劳损伤评价方法进行对比性分析及研究,详细探讨了两者的保守性构成,并基于两种规范对异型三通结构进行了蠕变疲劳损伤计算,对两种规范下蠕变疲劳损伤计算结果的差异进行了分析。结果表明,保守使用R5计算的蠕变疲劳总损伤为0.111 4,远小于ASME总损伤2.643,与不考虑安全系数的ASME总损伤0.270 9较为相近。因此,在ASME工程评价过分保守时,R5可以作为可选规范。     

考虑蠕变作用的2.25Cr-1Mo-V钢加氢反应器设计方法

以某台2.25Cr-1Mo-V钢加氢反应器为例,从工程角度介绍现行设计方法与ASME Code Case 2605-3在反应器设计中的应用,说明过去留有一定余量的设计是设备安全运行的原因之一.探讨了压力和温度载荷对蠕变参数的影响,其中压力对三轴度系数影响较大,而温度对蠕变松弛影响显著.最后提出在业主非强制要求进行完整分...     

外压圆筒临界压力的双非线性ANSYS有限元模拟与讨论

利用有限元模拟软件ANSYS的几何/材料双非线性分析技术对外压圆筒临界压力进行模拟计算,将模拟结果与文献试验结果、GB 150、ASMEⅧ-2及EN 13445等压力容器设计标准中计算结果进行比较分析。结果表明:若ANSYS软件中偏差系数按外压圆筒实际最大偏差考虑,与文献中试验值和Mises公式计算结果的材料非线性修正值相比,ANSYS的模拟结果普遍偏低。模拟值按ASMEⅧ-2第5章设计系数考虑后,得到许用外压力,在弹性失稳阶段时,有的略高于ASMEⅧ-2公式法的,也有的略低于GB 150所得的。在非弹性失稳阶段,模拟所得的许用外压低于ASMEⅧ-2公式法、EN 13445规范计算结果,高于GB 150规范计算结果。     

非锚固式大型立式熔盐储罐热疲劳分析

疲劳是压力容器失效的主要模式之一,当设备的使用温度达到材料的蠕变温度,蠕变与疲劳的交互作用会加速材料的损伤进程。熔盐储罐是光热发电系统的重要储热设备,用于储存由集中太阳能熔化的熔盐,工作温度可达580℃。针对某热熔盐储罐,建立有限元三维模型,以储罐的最高和最低使用温度为交变载荷,依据美国ASME规范进行疲劳分析和评定,并比较蠕变损伤和疲劳损伤对设备寿命的影响。该储罐的蠕变-疲劳评定结果为合格,且蠕变对寿命的影响更大。     

ASME规范和ISO标准关于金属材料高温强度计算方法的对比

通过对ASME规范关于高温拉伸强度性能背景技术资料的分析,对比了ASME规范第Ⅱ卷D篇表U与表Y-1中的抗拉强度、屈服强度的数据来源及计算方法与ISO标准的差异。结果表明,ASME规范与ISO标准对于高温强度规定有所不同。ASME规范第Ⅱ卷D篇表Y-1中的屈服强度数据趋向于保证值,在材料验收中不考核高温屈服强度,但可以通过考核室温屈服强度间接保证; ISO标准材料力学性能最低值的确定是基于屈服-温度的标准化数据导出的,拟合曲线代表屈服强度比随温度变化的平均值曲线,在材料验收时考核高温度。ASME规范第Ⅱ卷D篇表U中数据适用于设计计算,在高于室温时,表中抗拉强度值是通过将Smith比例和温度关系的拟合曲线提高10%的室温保证值得到的。     

对中国压力容器分析设计标准的发展展望

简述了国内外压力容器分析设计技术的发展历程及国外分析设计技术最新进展,指出应在中国新版分析设计规范中吸收ASMEⅧ-2(2007及2010版)以及EN 13445(2002,2006及2009版)的国际先进技术,同时提出了中国分析设计标准需要解决的一些前沿课题。分析了国际压力容器分析设计技术中疲劳设计方法、高温容器蠕变分析设计方法、法兰接头强度、刚度和密封性能的分析设计方法、高温高压法兰连接系统抗蠕变松弛及泄漏的分析设计方法、高温压力容器蠕变-疲劳双循环工况下分析设计法等研究进展及其不足之处,提出了中国新版分析设计规范的若干对策及展望。     

1985年版“美国国家锅炉和压力容器监察规范”即将发行

美国国家锅炉和压力容器监察局1985年版监察规范即将出版,它和以前的版本主要不同点有以下三处: 1.对第八篇第二分册“压力容器”中第三章“外形的特殊要求”增添一个附件4; 2.增加了附录F,对没有按ASME规范设计的在役锅炉作了规定; 3.对使用半堆焊技术结构的焊后热处理温度和时间进行了修改,以便和其它工艺标准相一致。     

应力多轴效应对316不锈钢蠕变设计准则的影响

ASME NH高温结构设计标准中对结构的非弹性应变提出了限值,但该应变限值存在诸多争议,如未考虑应力多轴效应的影响,且对所有材料设定统一的设计容限值等。对550℃下承受内压的316不锈钢弯头进行了蠕变模拟,主要研究应力多轴效应对蠕变设计中应变容限的影响。使用含有损伤参量的本构方程,并根据延性耗竭模型定义了新的损伤参量。当弯头的薄膜应变和弯曲应变达到ASME NH中相应限值时,考察各损伤参量是否达到相应的临界值,以确定该应变限值是否保守。结果显示,当弯头的薄膜应变达到1%的限值时,弯头中的各损伤参量远小于相应的临界值。这说明对于316不锈钢,ASME NH中的非弹性应变的限值在多轴效应存在的情况下仍然是保守的,可以用于该温度下含多轴应力状态结构的设计和校核。     

使用ASME Ⅷ-2规范进行容器建造的基本原则

针对使用ASME Ⅷ-2规范进行容器建造的实际需要,介绍了ASME Ⅷ-2规范的基本原理,分析了ASMEⅧ-2规范的基本要素,总结了按照ASME Ⅷ-2规范进行设计、建造的一些基本要点.     

不同温度下硅橡胶蠕变行为及变温黏弹性参数模型的建立

在不同温度(-20,-5,10,25,40℃)下对硅橡胶进行蠕变试验,采用三参数固体模型和Burgers模型对试验结果进行拟合,得到了不同温度下的黏弹性参数;基于三参数固体模型及无量纲分析方法,建立了硅橡胶变温黏弹性参数预测模型。结果表明:硅橡胶的蠕变行为与温度具有明显相关性,随着温度的升高,其蠕变应变和蠕变速率均逐渐增大;与Burgers模型相比,三参数固体模型能够更准确地描述硅橡胶在不同温度下的静态蠕变行为;基于三参数固体模型及无量纲分析方法建立的黏弹性参数预测模型具有较高的预测精度,预测结果与试验结果吻合较好。