含类裂纹缺口结构完整性评定的失效评定图

本文探索了采用失效评定图进行含类裂纹缺口结构完整性评定的工程方法。研究结果说明,缺口失效评定图提供了一个既简单又方便的弹塑性断裂分析,又能给出可能失效形式判断的工程失效评定方法。由于缺口失效评定图与缺口端部几何尺寸有弱相关性,可以利用R6第三版的裂纹体失效评定曲线作为缺口的失效评定曲线。采用失效评定图评定缺口结构完整性的关键是缺口断裂韧性J_A的获取,本文给出了估算缺口断裂韧性J_A的近似方法。     

含周向内表面裂纹核电管道CEGB-R6选择2失效评定曲线研究

针对CEGB-R6选择2失效评定曲线存在精度欠缺问题,从J积分估算方法入手,分析了含周向内表面裂纹管道的H_(1(n))/H_(1(n=1))与硬化指数n、裂纹尺寸的分布规律。基于先前提出的改进的EPRI-J积分估算方法,推导获得了改进的选择2失效评定曲线。采用实际核电一回路管道材料力学性能数据,将R6选择2失效评定曲线、改进的选择2失效评定曲线与不同裂纹尺寸对应的有限元失效评定曲线进行比较,结果表明改进的选择2曲线精度优于R6选择2曲线,解决了R6选择2曲线在特定情况下评价精度不足问题。     

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。     

减底渣油泵P-17/1出口弯头爆管失效分析

通过无损探伤、断口检验、电镜和能谱分析,以及机泵的状态监测等方法,对某车间减压塔底部渣油泵P-17/1出口管线开裂、弯头爆管进行了分析。发现该泵出口管线开裂、弯头爆管的主要原因有：首先在停车用蒸汽和水对管线进行清理时,未处理干净,管线中残存的硫、氯发生浓缩;其次在很小的区域安装4个不锈钢弯头,造成残余应力过大,在焊缝处形成应力腐蚀裂纹;第三由于机泵及相连管线的振动,裂纹进一步扩展,最后由于吹扫的压力,发生爆管。     

Monte-Carlo法计算含缺陷油气输送管线的失效概率

利用Monte-Carlo方法全面分析了裂纹深度、裂纹深长比、断裂韧度、屈服强度和输送压力等主要随机参数对含裂纹长输油气管线结构的失效概率的影响。利用故障树分析中的参数敏感性方法确定了随机参数的敏感性。计算结果表明,断裂韧度和裂纹深度对结构的失效概率影响较大,裂纹深长比对结构的失效概率也有重要影响。此外,还分析了焊接接头在不同的裂纹深度下,强度匹配对失效概率的影响,并还给出了管线在不同的失效模式下的年失效概率。     

压力容器板壳穿透裂纹扩展安全性分析仿真及临界尺寸预测

对压力容器上的板壳结构上的穿透裂纹在扩展过程中的动态安全性进行了分析和仿真,为其它类型的裂纹扩展的动态安全性分析提供一种新的思路。将失效评定曲线与Kr和Lr的计算方法结合起来,来预测裂纹扩展的安全临界尺寸,从而得到允许的应力循环次数。     

穿透裂纹扩展安全性分析仿真及临界尺寸预测

对压力容器上的板壳结构上的穿透裂纹在扩展过程中的动态安全性进行了分析和仿真,为其它类型的裂纹扩展的动态安全性分析提供一种新的思路.将失效评定曲线与Kr和Lr的计算方法结合起来,预测裂纹扩展的安全临界尺寸,进而得到能够允许的应力循环次数.     

含缺陷油气管线结构失效概率计算方法比较

利用概率断裂力学方法中的一次二阶矩法和蒙特卡洛方法分别计算含裂纹类缺陷输送油气管线结构的失效概率。在计算过程中,不仅把材料的屈服强度、裂纹深度、外加载荷和断裂韧度等当作随机变量处理,还考虑了裂纹深长比的影响。结果表明,一次二阶矩法计算管线的失效概率为1.69×10-3,MonteCarlo方法计算该管线的失效概率为1.724×10-3,这两种方法的计算结果基本一致,计算误差为1.97%。两种方法的参数敏感性分析结果一样,裂纹深度对结构失效概率的影响最大,材料屈服强度的影响最小,裂纹深长比对结构的失效概率也有一定的影响。     

压力管道断裂及失效评估

介绍了在评估压力管道断裂失效问题中的一种有效的方法,通过对含有裂纹管线进行应力强度因子的计算,成功地计算出含有环向裂纹管的应力强度因子问题,在对管线的强度和可靠性评估中,要比传统方法简洁、快速。     

压力容器裂纹缺陷剩余寿命预测

针对压力容器所含缺陷安全程度这一问题,在试验的基础上,运用失效路径仿真与失效速率仿真的手段,以速率拐点为安全裕度终点,给出了一种预测裂纹缺陷剩余寿命的计算方法,并指出了剩余寿命的影响因素。该方法以国标GB/T 19624-2004《在用含缺陷压力容器安全评定》为理论依据,沿着缺陷失效路径计算其剩余寿命,考虑了随着安全裕度的衰减失效速率的变化,运用积分方程和Pairs迭代公式,可以计算出裂纹缺陷在任何尺寸的动态安全裕度。     

钝裂纹或缺口下失效评定图的变化及修正方法研究

应用增量理论弹塑性有限元方法以及弹塑性断裂力学 Ｊ积分理论, 深入研究和全面探讨了一种用于含裂纹结构完整性评定的工程方法——失效评定图, 以及钝裂纹或缺口根部曲率半径、缺口长度、缺口端部椭圆离心率、试样形式和材料等对其的影响。提出了钝裂纹或缺口应力强度因子和极限载荷修正方法。通过这一方法建立的失效评定图可有效地消除缺口因素对失效评定图的影响, 由此, 可完全等效地将裂纹失效评定图用于含缺口结构的完整性评定。     

某燃气站场弯头泄漏原因分析

在某燃气站场投产前的试压过程中,发现一处弯头外弧侧管体出现纵向裂纹,导致试压泄漏。通过力学性能检验、组织分析、扫描电镜分析及能谱分析,讨论了该弯头失效原因。分析结果表明,弯头中的疏松缺陷是造成弯头开裂的主要原因。其中,弯头中的疏松缺陷起源于原材料在冶炼过程中存在的夹渣,因后续工艺未能及时发现和清除,在弯头成型过程中裂纹缺陷恶化,因此在很小水压强度试验压力下裂纹起源于弯头内表面,主裂纹沿晶界间疏松缺陷向心部开裂扩展,主裂纹两侧及尖端周围有沿晶开裂二次裂纹,最终部分裂纹贯穿整个壁厚,发生了泄漏事故。     

基于结构整体性评估程序和失效评定图方法的含裂纹缺陷钢轨安全性评定

为了研究不同工作状态下不同尺寸裂纹的扩展临界条件,通过实验得到了安全性评估过程需要的力学参数和断裂力学参量,采用相互作用积分法计算轮轨接触时含表面裂纹钢轨的裂纹尖端应力强度因子,并通过计算有效净截面应力得到参考应力。采用结构整体性评估程序和失效评定图(SINTAP-FAD)方法,根据0级失效评定曲线对含表面裂纹缺陷钢轨分别在车轮静止状态下与运动状态下进行了安全性评定。结果表明:车速对钢轨表面裂纹状态的影响较大,与车轮静止状态时评价点位于安全区的情况相比,列车运动时的评价点多向不安全区域发展,并造成了裂纹扩展。     

[表面强化及损伤机理]基于结构整体性评估程序和失效评定图方法的含裂纹缺陷钢轨安全性评定

为了研究不同工作状态下不同尺寸裂纹的扩展临界条件,通过实验得到了安全性评估过程需要的力学参数和断裂力学参量,采用相互作用积分法计算轮轨接触时含表面裂纹钢轨的裂纹尖端应力强度因子,并通过计算有效净截面应力得到参考应力。采用结构整体性评估程序和失效评定图（SINTAP-FAD）方法,根据0级失效评定曲线对含表面裂纹缺陷钢轨分别在车轮静止状态下与运动状态下进行了安全性评定。结果表明：车速对钢轨表面裂纹状态的影响较大,与车轮静止状态时评价点位于安全区的情况相比,列车运动时的评价点多向不安全区域发展,并造成了裂纹扩展。     

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。     

内压载荷作用下含纵向穿透裂纹弯头的塑性极限载荷

弯头是管道系统中最薄弱、最容易失效的管件。研究含缺陷弯头的塑性承载能力在整个压力管道系统安全评定中占有重要地位。利用求取直管极限载荷的鼓胀系数法建立不考虑直管影响的含缺陷弯头的塑性极限载荷估算式。采用三维弹塑性有限元技术,对内压载荷作用下含纵向穿透裂纹弯头的塑性极限载荷进行系统分析。结果表明,裂纹削弱系数（PL／P LO）与厚径比（t／rm）无关,在实际工程应用中可忽略厚径比对裂纹削弱系数的影响。裂纹对长半径弯头的塑性极限承载能力影响程度明显大于对短半径弯头的。     

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.     

倾斜裂纹的失效评定图

现有含缺陷结构失效评定规范对倾斜裂纹的处理基于投影法 ,比较粗糙。本文将美国电力研究院 (EPRI)对材料按Ramberg -Osgood规律硬化的含缺陷结构失效评定双判据法的理论阐述推广到一般的硬化材料 ;又根据Ⅰ—Ⅱ复合型裂纹韧性断裂的研究成果 ,并吸收英国中央电力局(CEGB)R6—Rev3方法的特点 ,提出含倾斜裂纹结构的失效评定图。     

裂纹尺寸模糊表征下的含缺陷压力容器R6评定方法

对缺陷检测尺寸的捕征方法进行了研究，提出了缺陷尺寸的模糊表征方法，然后建立了裂纹尺寸模糊表征下的含缺陷压力容器R6评定方法。该方法不但可以对压力容器进行高模糊可靠度的安全性评定，而且还可以将不同检测人员检测出的不同的缺陷尺寸进行数据融,是到一致的R6评定结果，使其更加准确。合理。     

尿素合成塔缺陷评定

为确保尿素合成塔安全运行，采用失效评定图对尿素合成塔进行了缺陷评定。鉴于有限元分析技术可以针对尿素合成塔这一特定结构建立精细的分析模型进行参数分析，能够大大地提高结果的准确度，采用有限元方法计算评定参数。建立含裂纹结构的尿素合成塔缺陷三维分析模型，通过节点位移插值计算应力强度因子；基于塑性屈服和裂纹稳态扩展准则求得结构的极限载荷；利用SINTAP中的失效评定曲线进行缺陷评定与1～4年后的安全预评定。结果表明，目前设备处于安全状态，安全裕度为0．2026，1—2年后设备仍安全，第3年临界安全，第4年设备失效。