我国压力容器面型缺陷安全评估技术的进展：—大连压力容器安全评估技术研讨

本文对１９９３年１１月在大连召开的压力容器安全评估技术研讨会上提出的３４篇论文（包括结构Ｊ积分工程计算方法，Ｊ积分失效评定曲线，材料Ｊ－Ｒ阻力曲线测试和结构韧性撕裂分析技术等方面）进行了综合评述。     

全尺寸管试样JR阻力曲线测试技术研究（一）—基本原理

本文介绍了全尺寸管试样测定含裂纹管道结构J_R阻力曲线的测试技术。根据形变功定义导出了J积分计算表达式,给出了直流电位法测定裂纹长度的方法;分析了柔度法在测定管道裂纹长度时存在的问题;并用管壁上截取的CT试样测试了国产碳钢管道的J_R阻力曲线。     

双准则法失效评定曲线(FAC)的评价与建议

本文在对英国CEGB R/H/R6-R ev.3及美国EPRI J积分工程方法的评价与分析基础上,提出了一条新的参考应力J积分失效评定曲线。所进行的几种材料弹塑性断裂实验表明,本文建议的失效评定曲线具有合理的保守性。     

三点弯曲试样测试J积分值试验研究

采用两个不同钢种的三点弯曲试样,以载荷-缺口张开位移曲线下的塑性面积为基础计算J积分值,依据GB/T 21143-2014和GB/T 21143-2007、GB/T 2358-1994附录D两个标准相结合,用这两种不同的方法计算J积分值。结果表明:相对于不同的裂纹扩展量Δa,J积分值从低值到高值,两种方法计算J积分值的平均相对偏差<2.0%,结果一致,说明用GB/T 21143-2007、GB/T 2358-1994附录D两个标准相结合也可以准确计算J积分值,提供了一种用三点弯曲试样测试J积分值的计算方法。     

COD与J积分的尺寸效应及其一致性

本文对马氏体时效不锈钢不同尺寸的三点弯曲试样用阻力曲线方法进行了COD和J积分的测试,研究了它们的尺寸效应。在本实验范围内得出了同一材料不同尺寸的试样采用阻力曲线方法外推而得的启裂COD(δ_i)和J积分(J_i)值基本相同的结论。同时本实验的结果从尺寸效应和阻力特性的角度证实了COD和J积分两判据的一致性。图2,表4,参考文献10。     

一种确定延性金属静动态启裂点的新方法

在静动态J积分试验的基础上,应用曲线分析技术确定该钢的静动态启裂点.研究表明,在静动态J积分试验中,预制裂纹钝化、启裂到稳态扩展的过程是裂纹前沿由塑性滑移变形主导的钝化阶段与由微孔形核、长大与连结主导的延性断裂阶段发展的连续过程,启裂点实际上是这两个阶段之间的过渡点,它与lg J-lg Δa曲线上的转折点相对应.由此方法确定的静动态启裂位置均与断口上实测的临界伸张区宽度吻合得较好.     

基于循环J积分的压力容器疲劳寿命预测的数值模拟

开发出一种基于三维弹塑性循环J积分( J)的压力容器疲劳寿命预测的数值模拟技术。对1台含内壁纵向表面裂纹的实物压力容器进行有限元数值模拟计算和试验测试,结果显示：初始椭圆形表面裂纹在疲劳扩展过程中形状逐渐趋圆并保持圆形继续扩展。裂纹疲劳扩展过程是一个非等速的扩展过程,扩展速度呈现越来越快的趋势。基于J的疲劳寿命预测的数值模拟结果较之基于应力强度因子幅K的结果具有更高的精度,满足工程要求。该技术对于在役含缺陷压力容器的疲劳寿命预测具有重要的应用价值。     

高温环境下在用压力容器检测与安全评估技术研究进展(一)--检测技术及数据库

综述了近年来国内外高温环境下在用压力容器缺陷检测技术、高温材料数据库及其安全评估方法的发展状况,内容分为检测技术及材料数据库和评估方法两部分。本部分介绍了现有的高温环境下结构中缺陷的超声检测技术,包括高温探头和高温耦合剂的开发及研制,并简要回顾了欧洲委员会资助的“高温完整性研究计划”及其建立的高温材料数据库,讨论了工程中高温下结构失效的判据,最后提出了该领域内急需开展的工作。     

接管高应变区裂纹的失效评定曲线（FAC）研究（二）

本文的(一)部分研究了模拟接管高应变区的简化二维模型——椭圆孔边裂纹板(EHCP)。本文(二)着重研究了压力容器接管高应变区内裂纹的失效评定曲线(FAC)问题。用EHCP模型可以方便地进行J积分计算并可建立J积分失效评定曲线。研究表明各种椭圆孔、各种裂纹尺寸、各种载荷条件下的失效评定曲线是有很窄的分散带,同时现有的通用失效评定曲线可以适用于压力容器接管高应变区内缺陷的安全评定。     

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。     

高温环境下在用压力容器检测与安全评估技术研究进展(二)——评估方法

综述了近年来国内外高温环境下在用压力容器缺陷检测技术，高温材料数据库及其安全评估方法的发展状况，内容分为检测技术及材料数据库和评估方法两部分。本部分介绍了世界上现有的高温环境下含缺陷结构完整性评定方法和规范，包括：美国ASME CC N－47案例，英国的R5，BS7910规范，法国的A16，德国的双判据方法以及最近发展起来的与时间相关的失效评定图法（TD－FAD），比较了其优缺点，同时针对我国下一步需要开展的研究工作提出了建议。     

基于数字图像相关的J积分测量方法

J积分是定量描述裂纹尖端区域应力应变场强度的重要断裂参量,J积分的快速准确测量对于评估机械装备上裂纹的稳定性和扩展性有重要意义。从J积分的原始理论公式出发,结合数字图像相关技术,提出了一种J积分测量新方法。该方法首先通过数字图像相关技术,在不同载荷下对含裂纹缺陷的紧凑拉伸试样的表面位移场和应变场进行测算;然后选取围绕裂纹尖端的矩形积分路径,用离散化的方法对积分路径进行处理,并编写Matlab程序计算J积分;最后将该方法的计算结果与美国电力研究院(EPRI)工程估算法和有限元法获得的J积分进行对比。结果表明,由本文提出的方法获得的结果与其它计算方法获得的结果相近,并且在实验测量J积分方面具有非接触、高精度、光路简单、受环境影响小等优点。方法为裂纹断裂参数J积分的实验测量提供了一种方法,并可用于大型在役机械装备上表面裂纹的安全评估。     

基于ΔJ积分的疲劳寿命曲线

基于光滑试件小裂纹的生长特点,提出一个与小裂纹生长表征参数△J有关的疲劳寿命曲线,该曲线有关系数通过对常规低周疲劳试验数据的最小二乘回归处理获得.文中给出了几种工程材料基于△J积分的疲劳寿命曲线,各曲线与实测数据符合良好.     

《固定式压力容器安全技术监察规程》压力容器分类

国家质检总局特种设备安全监察局组织有关单位和专家,将1999年版的《压力容器安全技术监察规程》修订为《固定式压力容器安全技术监察规程》与《移动式压力容器安全技术监察规程》。《固定式压力容器安全技术监察规程》（报批稿）现已编制完成。本刊组织参加编写该规程的有关单位和专家撰写了多篇文章,系统介绍这部重要法规的主要内容、调研报告以及相关问题的探讨,在本刊开辟“法规简介与探讨”专栏陆续发表,以飨广大读者。     

含裂纹缺陷结构J积分计算方法研究

裂纹参量J积分一直是断裂力学领域研究的热点,它是定量描述裂纹尖端区域应力应变场强度的重要断裂参量。J积分的获取有多种方法,归纳总结了几种常用的含裂纹缺陷结构的J积分计算方法并对其进行分析,最后列举一实例进行计算,分析了各类方法的特点,为断裂参量J积分的研究以及计算提供参考。     

长屈服平台钢应力─全应变曲线的两段ROR关系直接拟合法

本文发展了一种新的R－O关系二段直接拟合应力一全应变曲线的方法（以平台终点为分段点）。计算证明，这种新的两段拟合方法所得到的EPRI工程方法J积分值与用有限元方法分析所得到的J积分值相比是精确的。     

反应堆压力容器焊接技术

结合国内某三代核电产品反应堆压力容器的制造经验,介绍反应堆压力容器的主体锻件窄间隙自动焊、压力容器内表面不锈钢大面积堆焊、进出口接管与安全端异种材料焊缝、顶盖与管座的J坡口焊缝等主要焊缝的焊接方法。     

含缺陷结构J积分工程估算方法研究进展

随着以COD理论为基础的断裂评定方法被以弹塑性J积分理论为基础的断裂评定方法所取代，在工程实际应用中迫切需要简便、可靠的J积分估算方法。本文介绍了几种J积分工程估算方法，提出了当前这些估算方法存在的问题，讨论了今后的发展方向，为进一步发展合缺陷结构断裂评定方法提供帮助。     

承压反应堆压力容器裂纹前沿约束效应的分析

基于J-A_2双参数法,通过三维有限元数值模拟,对带有表面半椭圆裂纹的承压反应堆压力容器在高温高压的工况下,即T=561 K,内压p=10 MPa,其裂纹前沿约束效应进行研究。取三组不同裂纹短长轴比a/c=1/2、1/3、1/5(a=20 mm,c=40 mm,60 mm,100 mm),取三组不同材料应变硬化指数n=10、15、20的情况进行了弹塑性分析,得到相对应的J积分和约束参量A_2。研究结果表明:J积分随着短长轴比a/c减小而有所增大,而几乎不受硬化指数n的影响;硬化指数n的增大会弱化a/c对A_2的影响;裂纹最深点(θ=90°)是最危险点处。     

三维裂纹弹塑性J积分计算技术研究及工程应用

为解决三维裂纹研究需要,本文开发了一套基于增量理论的三维弹塑性有限元程序,并编制了使用虚裂纹扩展法计算J积分的后处理程序。通过计算中心穿透裂纹和表面裂纹J积分并与现有解进行比较,考核了该程序的计算精度。在此基础上,计算了中心理藏裂纹J积分JE并与相应的穿透裂纹J积分JT进行比较,提出以p／a＝0．4作为埋藏裂纹再表征为穿透裂纹的控制条件。