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。     

风洞实验压力容器表面裂纹安全衰减路径研究

针对主要影响设备安全的裂纹缺陷的各类安全衰减路径形态特征的研究,是大型复杂结构压力容器可靠性工程领域及优化设计领域的难点重点。双判据失效评定图射线法、模糊函数隶属度法等传统方式对缺陷安全裕度及其剩余寿命估算不能反映缺陷安全衰减路径与扩展速率的时变性问题。通过权函数仿真,并考虑裂纹扩展时变性,研究了裂纹缺陷安全衰减路径的形态特征,提出了基于速度积算法的压力容器裂纹缺陷安全裕度表征的新模型,为有效预测裂纹缺陷的剩余寿命预测提供了新的理论方法。     

基于失效模式的在役压力容器检验方法探讨

本文以失效模式作为研究的切入点,论述了失效模式对在役压力容器的检验的影响,分别从失效模式在役压力容器检验的理论分析以及在役压力容器检验视角下失效模式的具体应用方法,希望能够切实有效地解决压力容器的检验问题,提升压力容器检验结果的准确性。     

超高压压缩机汽缸螺栓剩余疲劳寿命的计算

汽缸螺栓在压缩机的吸、排气的压差交变载荷作用下，在使用一段时间后可能会产生疲劳失效破坏，因此有必要对这些在役使用的汽缸螺栓疲劳寿命进行评估，以确保装置的安全生产。一般来说，汽缸螺栓使用一段时间后都会产生一些缺陷，因而，我们利用裂纹扩散速率与螺栓的临界裂纹尺寸对螺栓的剩余寿命进行计算，并得出了它的剩余使用寿命。     

基于UKF的轴承剩余寿命预测方法研究

针对轴承从早期故障发生到失效的非线性退化问题,提出一种基于无迹卡尔曼滤波算法(UKF)的轴承剩余寿命预测方法。该方法包括轴承性能评估和剩余寿命预测两个部分。在性能评估部分,首先利用轴承振动信号建立反映其健康状态的指数,基于对正常工作时指数的学习获得用于判断轴承健康状态的异常阈值并截取出轴承从早期故障发生到失效这一性能退化阶段的数据;在剩余寿命预测部分,利用双指数函数拟合分析轴承退化数据,构建出与轴承退化过程相符的非线性状态空间模型,模型参数利用Dempster-Shafer方法进行初始化后采用UKF算法对其进行更新,并预测轴承的剩余寿命。基于轴承全寿命周期试验数据的分析,结果显示所提方法有效地评估了轴承的健康状况,通过对比分析其他剩余寿命预测方法,发现所提方法较好地预测了轴承的剩余寿命。     

压力容器缺陷安全评定研究进展和衰减路径速度积方法

压力容器不断向大型化、复杂化方向发展,特别是应用于空气动力试验、核电工程、热电工程等的大型复杂压力容器,其内含缺陷具有先天性与后发性、多样性与复杂性、隐蔽性与突现性等特点,由此引起的重大安全事故多发,压力容器缺陷安全程度的研究一直是该领域关注的重点。从R6失效评定图出发,比较了国内外压力容器安全评价的研究进展,对比阐述了压力容器安全裕度研究的不同方法。针对射线法等传统评定方法对缺陷安全裕度及剩余寿命估算不能反映缺陷安全衰减路径与扩展速率的时变性问题,重点介绍了基于衰减路径速度积的新方法,并推导出速度积和安全裕度的计算公式。     

在役钢结构材料的疲劳裂纹扩展特性研究

本文应用试验方法系统地研究了在役钢结构材料的疲劳裂纹扩展特性。其中包括疲劳裂纹扩展速率测定，疲劳门槛值测量和疲劳裂闭合特性研究。为现有钢结构疲劳剩余寿命的安全评估提供了参考依据。     

基于Wiener过程的功率变换器剩余寿命评估方法

针对功率变换器难以准确建立表征其性能退化过程物理模型的问题,提出一种基于Wiener随机过程的剩余寿命评估方法实现其剩余寿命预测。通过分析电路关键元器件退化对电路性能的影响,选用输出电压均值为DC-DC变换电路失效特征参数,利用Wiener过程建立电路性能退化模型,通过逐步递推预测寿命特征参数值并结合电路失效阈值从而实现功率变换器剩余寿命预测。以闭环SEPIC电路为例,分析了建模数据与建模尺度对剩余寿命预测结果的影响,实验验证了该方法的有效性。     

在役含共线裂纹核级设备的安全评估方法研究

对在役核级设备进行安全评估时,现有技术规范依据COD理论、应力强度因子或J积分理论对单一裂纹缺陷进行安全评估。在多种载荷因素作用下,在役核级设备局部区域疲劳失效大多是裂纹的群体行为,在裂纹扩展过程中,相互影响,且裂纹数量及扩展路径具有很大的随机性和分散性。大量实验表明,多裂纹疲劳损伤问题止裂效果差,且破坏名义载荷因素小。就主副共线裂纹的疲劳扩展行为进行研究,提出在役含共线主副裂纹的核级设备的剩余寿命计算方法,该计算方法考虑主副裂纹扩展行为的相互影响。     

华龙一号安注系统电动截止阀可靠性试验及评估研究

作为核反应堆系统中的关键设备,阀门在核反应堆系统中起着至关重要的作用,其可靠性直接决定着核反应堆安全以及人员安全。本文针对华龙一号安注系统电动截止阀,采用3个试验样机开展可靠性试验,通过模拟使用工况下的冷热态寿命试验,获得了该型阀门的典型失效——阀座内漏,并基于试验数据采用小子样试验的半经验评估方法完成了可靠性评估,确定该安注系统电动截止阀全寿期无故障动作360次的可靠度大于0.99。     

压力容器管理及安全评定辅助专家系统

结合数据库和专家系统知识，利用Delphi5开发了压力容器管理与安全评定辅助专家系统。该系统主要包括设备管理、失效分析、安全状况等级评定、压力容器分类、缺陷评定、应力分析与强度校核等功能模块。     

基于风险的设计制造技术在国家技术标准中的应用

GB150《压力容器》（2011修订版,以下简称“新版GB150”）已于2011年11月发布,将于2012年3月起替代GB150--1998正式实施,“新版GB150”与2009午12月实施的《固定式压力容器安全技术监察规程》协调一致,适应近十年来国内外压力容器安全管理理念与技术进步,吸纳了一些成熟的科研成果,确保压力容器的本质安全并提高经济性,其中以风险评估为基础控制失效发生的可能性和后果的设计制造技术就是“新版GB150”的一个重要特点。受标准编制组委托,本文结合近十年国家科研项目成果与应用实践,就标准中的相关条款做一简要说明。     

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。     

压力容器寿命控制方法

对于各类压力容器,尽管它们的预测寿命可能完全不同,但都是按有关规程统一规定的检修周期进行检修的。在这种检修周期事先指定的情况下,寿命预测方法已无法保证结构安全,这也是压力容器发生事故的主要原因之一。为此,提出一种压力容器寿命控制方法,建立含多种损伤的寿命控制方程和常用的单损伤寿命控制公式,并对疲劳、应力腐蚀和蠕变等具体情况下的压力容器寿命控制进行讨论。寿命预测是从缺陷的初始尺寸积分到临界尺寸来估算寿命的,而寿命控制正好与之相反,是事先指定寿命,然后反求初始缺陷尺寸,并通过无损检测可靠性方法检出结构中大于该尺寸的缺陷,对检出的缺陷进行维修或更换相应的零部件,从而保证整个结构在指定寿命期内的安全。     

FAILURE ANALYSIS AND INSPECTION OF CRACKING OF IN-SERVICE CATALYTIC REGENERATOR

The special subject "research on life prediction technology of important in-service pressure vessels" mainly analyzes the failure mechanism of large-sized important and critical in-service pressure vessels under the action of working medium and investigates safety assessment and life prediction technology with a view to enhance the operation reliability of in-service pressure vessels in China. Based on a series of accident investigation and test & measuring research, the cause of cracking of catalytic regenerator is analyzed and the in-line non-destructive examination method and failure prevention measures for the cracking of catalytic regenerator are proposed.     

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.     

基于有限元分析的大型高压釜优化设计

高压釜是压力精炼的核心部件,基于有限元分析结果对一压力精炼用大型、复杂高压釜进行优化设计。首先以重量最小化为目标,建立高压釜优化设计的数学模型;然后应用前处理软件Hy-permesh和有限元软件Abaqus建立高压釜的三维有限元模型;其次基于力学知识和高压釜结构及承受载荷特点,构造优化算法,并应用构造的优化算法对高压釜进行优化设计;最后依据JB4732—1995《钢制压力容器——分析设计标准》中的应力限制对优化设计获得的高压釜进行安全评定。评定结果表明设计的高压釜能够满足安全需要。     

压力容器-管路-安全阀系统变保真度仿真模型研究

针对能源工业领域中常见的压力容器-管路-安全阀系统(以下简称:压力系统)开展了系统级变保真度模型的研究。从提高模型的仿真效率同时保证计算精度的角度出发,分别基于等效压力点方法、特征线理论和CFD技术对压力系统中的压力容器、连接管路和安全阀进行了元件级模型的构建和系统级模型的耦合。为了验证提出的建模方法的准确性,结合已有的实验结果进行了模型的精度验证,结果表明,构建的系统级变保真度模型具有较好的压力系统动态特性仿真能力,能够对压力容器和管路内的压力波动以及弹簧式安全阀的动态响应进行准确的计算。     

基于B/S结构的压力容器集成管理及仿真评估系统

针对压力容器越发突出的安全问题,通过从制造、使用、维护到报废处理的全生命周期的集成管理,采用"规程驱动"的方法来自动生成监控时序表,来实现各环节的自主动态监管。基于B/S网络结构建立压力容器全生命周期集成管理及仿真评估系统,包含承压设备编码操作平台和压力容器缺陷的安全评定与失效仿真平台两个核心模块,实现对承压设备的信息化、规范化、精确化的管理。