热壁加氢反应器外壁裂纹的断裂分析及安全评定

现代石油化工和石油炼制工业中使用的加氢装置关键设备热壁加氢反应器要长期在高温、高压以及临氢状态下运行工作,本文结合工程中一实际在役的热壁加氢反应器所存在的外壁裂纹进行了较为全面的断裂分析及其安全评定     

对在役压力容器埋藏裂纹的安全评定

主要叙述对在役球罐埋藏裂纹的超声波检测方法及应用断裂力学对球罐埋藏裂纹安全评定的方法，为球罐安全运行提供可靠数据。     

焊缝非匹配海管缺陷的安全评定

在给定裂纹尺寸和载荷条件下，根据CTOD(裂纹尖端张开位移)试验结果，采用英国标准协会提出的BS7910方法，针对EH36管线钢焊接接头焊趾处的表面裂纹进行评定。根据拉伸试验结果，建立了管线钢焊接接头焊缝的一级、二级评定曲线。评定结果表明，不论是采用一级或是二级评定，评定点均不在评定曲线定义的范围内，说明不能验收该结构。     

含缺陷海洋焊接结构的安全评定

应用断裂力学方法对含缺陷的海洋结构进行了工程断裂评定(ECA),阐述了工程断裂评定方法、步骤,探讨了如何获得更高的评定精度,同时应用MSSA软件给出了海底管道焊接接头断裂和疲劳评定的缺陷容许尺寸,并绘出相应的曲线。     

管道焊接缺陷合于使用评定技术进展

为保证大型结构及长距离油气输送管线的结构完整性，有关国家先后制定了以“合于使用”为原则的缺陷评定标准，在管道建设中发挥了巨大作用。重点讨论了R6，API579，BS7910和SINTAP评定技术的最新发展与相互联系，为我国管道评定技术研究提供参考。     

脱硫装置干气吸收塔裂纹的处理与安全评定

广州石油化工总厂炼油厂脱硫装置干气吸收塔,由于硫化氢应力腐蚀,使用２０年后,在焊缝及其热影响区产生了不少裂纹。１９９７年,对已知裂纹进行了处理,并根据ＣＶＤＡ—１９８４“压力容器缺陷评定规范”进行了安全评定。检修后投用一年多,未发现异常情况。     

含埋藏裂纹缺陷X80长输管线的安全评定

应用GB／T 19624-2004对含埋藏裂纹缺陷的长输管线进行安全评定,评定过程中选取了4种不同壁厚的X80管段进行简化评定,绘制出了失效评定图并给出了容限裂纹尺寸。基于GB／T 19624-2004中的简化评定,开发出了含埋藏裂纹缺陷的长输管线安全评定系统,该软件减少了安全评定过程中计算的工作量,提高了长输管线的安全评定工作效率,降低了评定的难度。     

输送危险化学品压力管道的安全分析和评定

对两种危险化学品运输管道进行了检测,发现了一些焊接缺陷.利用ANSYS软件对实际工况的管道进行了有限元分析,并对管道不同工况进行了强度分析和安全评定.采用BS 7910和GB/T 19624中规定的方法对检测发现的主要缺陷进行了断裂疲劳评定.分析结果表明,在正常工况下,一个检测周期内管道的强度、断裂和疲劳性能均能满足使用要求.     

输油管道参数的统计分析与安全评定

为了确保管道的结构完整性,对一条含裂纹输油管道的失效概率进行了评定.分析了这条输油管道的主要结构与力学参数,确定了这些参数的概率特征.对管道上的表面半椭圆裂纹,利用失效评定图方法建立了管道断裂失效的极限状态函数,用Monte Carlo模拟方法求解失效概率.通过随机抽样计算,在失效评定图上直观地显示了评定点的随机分布情况,得到了管道母材和焊缝的失效概率,并表明了影响失效概率的敏感性因素.所提出的方法适用于油气管道的安全评定,具有工程实用价值.     

三维断裂理论在管线钢安全评定中的应用

引入三维应力约束Tz理论和等效厚度概念 ,对三维裂纹的应力强度因子和断裂韧性的计算进行了改进 ,并通过含表面裂纹、单边和双边角裂纹的断裂试验验证了三维断裂理论用于油气输送管线钢剩余强度评定的可行性。试验结果表明 ,此管线钢中的裂纹起裂韧性Ki值随裂纹形态和方位的不同有较大差别 ,且都低于穿透裂纹的起裂值。经三维断裂理论分析后发现 ,所有三维裂纹形态的三维起裂韧性Kzimax都与穿透裂纹的三维起裂韧性Kzithrough值很接近。这说明三维起裂韧性Kzi基本与裂纹形态和几何尺寸无关 ,管线钢的断裂韧性得到统一。     

管线断裂控制参量的研究

回顾了管线裂纹上裂预测方法，指出近年来随管线钢管材料特性的变化，材料强度及韧性的提高，采用已有止裂预测公式偏于危险。并通过对几种断裂控制参量如夏比冲击功，裂纹尖端张开位移，落锤撕裂实验和上裂韧性的测量分析，表明DWTT当量Cv方法，M=Cv^1/2/YS参数法，Leis修正法可以不同程度的修正这种偏离，使预测值更接近实测值，从而大大提高了对管线裂纹上裂预测的准确性。     

抗H2S用管双面埋弧焊焊接接头腐蚀性能研究

针对不同焊接匹配焊接接头，进行了国全面的性能解剖分析，主要是耐腐蚀性能试验，并与国外的类似试验结果进行了对比分析，指出了我国耐腐蚀焊接接头的水平，应建立抗贬线系列用管，填补我国耐腐蚀用管的空白。     

X70海洋管阻力曲线的测定研究

为了测定X70海洋管的阻力曲线,并以此来描述材料的断裂行为,采用多试样法对X70海洋管焊接接头进行低温CTOD试验,分别在0℃测试焊缝、热影响区和母材的断裂韧性并拟合阻力曲线,得到启裂韧度δ_(0.2)。通过类比法,确定最小允许值为0.2 mm较为妥当。X70海洋管焊接接头启裂韧度δ_(0.2)均值大于0.2 mm,显示韧性良好。结果表明,其具有良好的抗开裂性能,可免除焊后热处理,节约成本,试验结果为有效评价X70级直缝埋弧焊海洋管焊接接头提供了可靠依据。     

高钢级管道全尺寸气体爆破试验技术研究

为了全面掌握高钢级管道止裂韧性预测方法,对高钢级管道全尺寸气体爆破试验技术进行了研究。在设计试验流程、钢管排布、传感器安装和数据采集等方案的基础上,对Φ1 422 mm X80钢级螺旋缝埋弧焊管进行了压力13.3 MPa的全尺寸气体爆破试验。结果显示,管道全尺寸爆破试验顺利实施,裂纹扩展速度、减压波等数据采集技术可靠,测试结果准确,与理论计算结果一致性较好。结果表明,我国已攻克并掌握全尺寸气体爆破试验关键技术,进一步提升了管道断裂控制研究方面的能力。     

西气东输二线用X80级钢管断裂韧性指标探讨

回顾了管线裂纹止裂研究的成果,通过实物试验分析表明,20世纪70年代的止裂公式在确定高韧性管线的止裂行为上已偏于危险。结合西气东输二线工程工况,提出了断裂韧性指标确定的原则和基本要求。根据不同标准对延性止裂的论述,通过止裂韧性研究,确定了西气东输二线用管止裂所需的韧性指标。     

海上钻修机结构裂纹安全性评估

基于BS 7910 2A级评估原理,对某海上钻修机钻井支持模块进行断裂评估。鉴于有限元方法能够大幅提高计算失效评估图评定参数的准确度,采用ANSYS软件子模型技术和奇异单元构造裂纹精细有限元模型,通过节点位移插值计算裂纹尖端应力强度因子,应用路径映射对应力进行线性化求得薄膜应力和弯曲应力,从而完成缺陷构件的失效评估图评定,结果表明：该钻修机钻井支持模块含裂纹构件的评估点位于失效评估曲线内侧,安全因数为1.51,结构能够继续安全服役。所用方法可为含裂纹缺陷的海洋结构物的安全评估提供参考。     

管线钢断裂和疲劳裂纹扩展特性研究

对厚度分别为3mm、6mm、9mm、12mm、1mm的紧凑拉伸(CT)试样进行了断裂韧性试验,研究了X60管线钢的断裂特性.研究结果表明,由于试件厚度与分层裂纹间有强烈的耦合效应,表观断裂韧性不随厚度的变化而变化,靠增加试样厚度无法获得材料的平面应变断裂韧性,应用穿透裂纹的表观断裂韧性数据进行管道的安全评定不可靠;考虑塑性区修正的有效应力强度因子K_e与弹塑性J积分参量K_J在失稳扩展前保持了良好的等效性.对厚度分别为2mm、4mm和14mm的CT试样的疲劳裂纹扩展试验表明,高韧性管道钢的疲劳裂纹扩展存在显著的厚度效应,厚度效应敏感区在4 mm以内.     

含裂纹锻造三通管有限元计算及安全评定

针对某直型锻造三通管长380 mm、深10 mm的表面裂纹经过打磨及补焊处理后仍无法完全排除其内部存在类似尺寸裂纹的情况,需进行应力分析及强度评定。为此,建立锻造三通管的三维模型,利用有限元计算软件ANSYS进行应力计算,得到了工作状态下其应力的分布状况,确定了结构的危险区域,用JB 4732—1995《钢制压力容器——分析设计标准》规定的方法校核了该锻造三通管的强度,并应用GB/T 19624—2004《在用含缺陷压力容器安全评定》规定的方法,对其继续使用的安全性进行了评定,结果表明,该锻造三通管经过打磨及补焊处理后仍存在安全隐患。