在役超高压反应管的疲劳强度及裂纹扩展寿命的研究

本文根据带内外壁人工缺口高压聚乙烯反应管的内压疲劳试验结果,分析了适用于厚壁管的应力强度因子表达式,研究了残余应力衰减对反应管疲劳裂纹扩展寿命的影响。研究结果表明:厚壁管的疲劳裂纹扩展计算应采用Newman—Raju公式(对外壁裂纹还应进行适当修正);自增强残余应力的作用主要在提高裂纹萌生寿命,而对在役反应管的裂纹扩展寿命影响不大;反应管的裂纹扩展寿命较短,所以应尽量避免内外壁产生裂纹。     

超高压反应管残余应力测试研究

对某公司存放15年的超高压自增强反应管备管的残余应力进行了理论计算和试验测试,采用镗削法测定了自增强超高压反应管的残余应力值,根据M ises变形能量理论推导出残余应力的计算公式,计算出自增强处理后的超高压反应管的残余应力。     

超高压自增强反应管R401内壁 残余应力无损测量方法研究

在实验室内对自增强厚壁管的残余应力衰减规律进行了一系列模拟强化实验 ,在总结试验结果的基础上用单因素叠加理论得出工程实用的残余应力衰减率的计算式[1] 。该计算式虽然得到一个工程实例的验证 ,这是不够的 ,还应经足够数量的工程实例的检验。然而 ,对昂贵的反应管进行破损检验是不现实的 ,这必然要求找到一种能够对高压聚乙烯反应管内壁残余应力进行无损检测的有效方法。另外 ,反应器内壁残余应力的大小可作为反应器安全的一个重要指标来加以检验。因此 ,研究反应管内壁残余应力无损测量方法是十分必要的。到目前为止 ,国内还没有自增…     

残余应力松弛和自增强处理压力对在役高压容器的安全影响

为了确定残余应力松弛和自增强处理压力对在役高压容器安全性能的影响,通过分析测试结果获得了残余应力的松弛规律,计算了在工作压力、残余应力作用下的当量等效应力沿壁厚分布情况,模拟计算出了不同的工作压力、自增强处理压力下的安全系数,推导出了最佳自增强处理压力。结果表明所研究的高压聚乙烯反应管在使用10年后,环向应力在近内壁区衰减最快,从-600MPa衰减到-333MPa,衰减率达45%;在弹性区衰减较小,残余应力峰值位置外移,但其峰值大小变化不大。对于自增强处理后的压力容器,在工作压力作用下,随着残余应力的松弛,内壁面当量等效应力增大,当量等效应力在弹塑性交界处最大,应该按此处的当量等效应力计算安全系数。依据示例聚乙烯反应管尺寸,模拟计算出在工作压力分别为180、280、380MPa时,经过自增强处理压力分别为606、677、743MPa的最佳自增强处理后,其安全系数比残余应力全部衰减为0时分别高16%、26%、37%。压力容器工作压力越大,经最佳自增强处理后安全系数增大得越多,但残余应力衰减对其安全影响越大。     

高压聚乙烯反应管自增强残余应力的无损检测

针对超高压聚乙烯反应管内径小,壁厚大,内部介质压力为超高压等特点,。开发出一套管内壁应变片粘贴装置和引线密封装置,从而保证了内压达550MPa以上时应变片及引线的密封与绝缘性,基于内壁应变－压力关系曲线与残余应力之间的对应关系,成功地测取了反应管内壁残余应力。本方法可推广应用于小管径管道内壁应变和自增强残余应力的测试。     

焊接顺序对管道在役焊接温度和应力场的影响

采用三维弹塑性有限元方法对比分析了不同的焊接顺序对天然气管道在役焊接修复过程中的温度场和残余应力场的影响。结果表明,受修复套筒的影响,在第1和第2道焊缝焊接过程中,堆焊工艺的峰值温度、冷却时间和熔池截面尺寸显著大于角焊工艺,而第3道焊的温度场特征基本相同。随着圆周角的增加,沿圆周路径的轴向残余应力逐渐减小,环向残余应力逐渐增大,角焊工艺的残余应力略大于堆焊工艺。两种焊接工艺沿轴向路径的焊接残余应力在焊缝位置迅速由残余压应力转变为残余拉应力。     

核电蒸汽发生器传热管/管板接头传热管内壁的焊接残余应力分布

采用自行搭建的管道内壁残余应力测试平台,通过切割法测得核电蒸汽发生器传热管/管板接头传热管内壁的焊接残余应力,结合有限元模拟,研究了传热管内壁焊接残余应力的分布规律。结果表明:试验测得传热管/管板接头中传热管内壁近焊缝处的轴向和周向残余应力均为拉应力,随着距焊缝中心线距离的增加,残余拉应力减小并变为压应力,在距离焊缝中心线12mm处,残余压应力最大,在距离焊缝中心线21mm处残余应力减小至焊前初始应力;传热管内壁焊接残余应力分布的模拟结果和试验结果基本吻合,该有限元模型可以准确模拟核电蒸汽发生器传热管/管板接头传热管内壁焊接残余应力的分布规律。     

在役聚乙烯超高压反应器安全技术分析

本文对在役的自增强管式反应器的部分反应管进行了力学性能试验、残余应力检测、内压疲劳试验、系统强度计算,并根据各项试验结果,特别是自增强残余应力衰减的情况,进行安全技术分析评定。     

冷旋压拼焊平管板封头残余应力实验研究

本文介绍了大型燃油锅炉经拼板焊接和冷旋压加工制造而成的平管板封头残余应力试验。结果表明平管板封头拼板焊缝的折边部位和直边段，以及管子与管板焊接根部和管桥处，其残余应力较大，个别测点残余应力超过了材料的屈服点，但经退火后其残余应力大为降低，管板折边段及直边段应力消除达60%～96%，管子与管板焊接根部及管桥处应力消除达40%～85%。     

管线钢在役焊接多道焊的数值模拟

管线钢在役焊接是在高压流动管线不停输的条件下进行焊接作业的，由于介质流动带压的特性，必然对焊接作业的安全性和焊后管道的使用性造成影响。采用SYSWELD焊接模拟软件对在役焊接进行数值模拟，考虑了材料热物理性能随温度变化和在役条件对散热的影响，获得了三维多道焊焊接接头的应力分布情况。结果表明：在役焊接接头残余应力分布规律与常规焊接基本保持一致，但数值上有所不同，计算结果对油气管线的在役焊接修复具有指导意义。     

堆内构件上支承组件在事故工况下的应力计算

堆内构件上支承组件采用不同的建模方法,分别采用壳单元和梁单元相组合的建模模式、壳单元和壳单元相组合的建模模式、实体单元建模的模式,对堆内构件上支承组件进行了有限元应力计算,比较了不同建模模式下应力计算的各自特点,堆内构件上支承组件实体单元建模模式应力计算结果精确并能满足RCC-M规范应力评定要求,壳单元和梁单元相组合的建模模式、壳单元和壳单元相组合的建模模式应力计算结果保守且应力评定需等效处理其计算结果。堆内构件上支承组件采用整体实体单元全模型建模的计算方法,计算精确且应力评定简单直接,它可应用于其他工况和不同堆芯堆内构件应力计算及其应力评定。     

焊接残余应力的小孔法测试

应用小孔释放法对系列手弧焊接接头的焊接残余应力分布进行测试，讨论了焊接残余应力的分布规律及其相关影响因素，对加载法消除焊接残余应力的效果进行了初步的验证。结果表明，焊接接头的应力不均匀性和不确定性是影响钢制压力容器安全性的关键，采用加载法可以有效地改善这种非均匀应力分布状况。     

304H奥氏体不锈钢丙烷脱氢反应器的焊后热处理

简要介绍了304H奥氏体不锈钢丙烷脱氢(PDH)反应器的焊后热处理工艺,针对反应器的设计结构以及材料本身的特性,通过热应力分析,制定了合理的炉内热处理工艺;参照WRC-452制定了合理的环缝局部热处理工艺;同时通过多点温度采集仪对温度的记录,有效减少了工件的温差,解决了304H整体容器高温焊后热处理的技术难题,为今后同类设备的制造提供可行性经验。     

非标准矩形截面容器的应力分析和数值计算

具有四块拉撑板的矩形截面容器的应力计算，GB150-1998不适用。针对其特殊结构，进行了受力分析，推导出理论计算公式，并将计算结果与有限元分析结果进行对比，结果表明，理论解与数值解吻合较好，从而为工程设计提供了可参照的方法。     

基于流固耦合方法的300MWe级反应堆主泵叶片应力分析

以国内某300MWe级核电站冷却剂泵为对象,从安全性出发,利用流固耦合技术,通过求解流体和固体耦合方程,对稳定工况下的叶片应力进行计算和分析。理论分析表明,主泵动静叶片的应力主要包括离心力引起的拉应力、流场压力引起的弯、扭应力和温度场产生的热应力;通过对计算结果进行分析,得到结论:最大米塞斯等效应力发生在固支约束处,叶片应力不具有严格的周期性,导叶体段复杂的内部流场是其应力分布无规律性的内在原因;综合对比计算和理论分析结果,证明动静叶片应力的差异性,并简要分析上述差异的主要影响因素。由第四强度理论进行的校核结果证明:主泵满足美国机械工程师协会(American Society of Mechanical Engineers,ASME)的强度要求。为改进叶片翼型设计、保障主泵水力性能和强度要求提供有效依据。     

固体自润滑材料在EAST超导托卡马克中的应用

EAST超导托卡马克是具有非圆截面的核聚变试验装置,其真空室内部部件在等离子体热壁运行时将承受相当大的热应力和电磁载荷,在某些工况下的应力可能超出材料的强度极限.对EAST超导托卡马克装置中的真空室内部部件的应力状况进行了计算分析,从理论上提出了运用润滑材料的必要性;研制了一种金属基多层固体自润滑复合材料,摩擦学性能测试表明,该自润滑复合材料具有特殊的梯度结构,能保证高的机械强度,且具有优异的摩擦磨损性能和连续润滑功能;有限元计算和模拟件的加热变形试验表明,该自润滑复合材料真空中的滑动摩擦因数不超过0.15,能减少内部部件应力集中的情况,避免应力过大对热沉材料造成的破坏,保障超导托卡马克装置聚变试验的安全.     

各国压力容器用材确定许用应力方法的比较

通过对9个国家（或组织）压力容器标准及压力容器用材料标准的对比分析,比较了各国压力容器用材确定许用应力的方法。并讨论了提高中国压力容器用材许用应力的途径,提出了中国压力容器用材料标准应提供的技术要求和数据。     

受外部管线推力的压力容器接管受力分析和应力评估

压力容器开口接管受管线外力作用下的受力分析是设备设计中常见的问题,经常遇到应力分析评估通不过,但类似的情况在以往的应用中也没有出现事故,其中的主要原因是对接管附近的应力分类存在不同的看法,为安全保险,在外载荷中选取一组最大值作用在接管端部,然后把接管与筒体连接部位附近的弯曲应力加薄膜应力限制在1.5倍许用应力之内,这种做法从本质上讲是由于概念不清造成的。本文应用ABAQUS软件,将接管外推力中的预紧力、操作力分几个载荷步进行计算,分清了一次应力与二次应力,使应力评估更加切合实际。     

反应堆压力容器内壁环形锻件焊接残余应力三维有限元数值模拟

某新型反应堆压力容器内壁设计了环形锻件与筒体内壁焊接的环形焊接结构。该种结构形式的焊缝首次在反应堆压力容器中出现,无成熟经验可以借鉴。为了了解该种复杂结构形式及大厚度焊缝的焊接残余应力幅值及分布规律,基于ANSYS有限元分析软件,建立了反应堆压力容器内壁环形锻件多层多道焊接三维有限元模型。在此基础上,以带状移动温度热源作为焊接热源模型计算出多层多道焊接的瞬态温度场结果,采用热-力间接耦合法,得到了焊接应力场计算结果。模拟结果表明,焊缝区域环向应力从上表面到下表面分布趋势为拉应力-压应力-拉应力,呈现自平衡的分布形式。根部焊道区域的环向应力为拉应力。焊缝上轴向应力最大为300 MPa左右;焊缝上下表面径向应力较大,达到400～500 MPa左右;峰值等效应力出现在焊缝根部区域,幅值最大约700 MPa。