含埋藏球型缺陷管道蠕变裂纹萌生的预测

发布时间：2017-10-05 20:09

  本文关键词：含埋藏球型缺陷管道蠕变裂纹萌生的预测

  更多相关文章： 埋藏球型缺陷 平均等效应力 蠕变裂纹萌生位置 蠕变裂纹萌生时间 预测模型

【摘要】：随着经济发展对能源行业高效利用和节能减排要求的不断提高,应用高温力学性能更优异的钢种、提高电厂管道服役温度和压力成为大势所趋。然而,蒸汽温度和压力的提高导致服役环境更加恶劣,导致力学性能薄弱、含缺陷较多的焊接接头易出现失效,因此需要对结构完整性评定和电厂的安全运行提出更加严苛的要求。国际上高温结构完整性评估标准主要有BS7910、R5等,它们对含裂纹管道的评估已经相对成熟,但对含埋藏体积型缺陷管道的评估方法仍不完善。这些标准通常先判断是否符合基于经验或弹塑性安定分析提出的免评条件,不符合则当作裂纹处理。然而,上述方法没有考虑蠕变机制下的损伤累积,直接免评可能偏危险,而按照现有标准表征为裂纹又可能导致过度保守的返修或更换,迫使机组非计划停运,造成巨大的经济损失。因此,本文基于损伤力学理论,利用数值模拟技术研究了含埋藏球型缺陷管道的蠕变损伤机理,并提出了蠕变裂纹萌生寿命预测模型。论文的主要研究工作及结论如下:(1)提出了一个新的物理参量——平均等效应力,即在蠕变裂纹萌生时间ti内等效应力对时间进行积分,然后除以ti。平均等效应力能够表征整个蠕变阶段的应力水平,具有物理意义。(2)基于平均等效应力法,研究了含埋藏球型缺陷P92钢管道蠕变裂纹的萌生规律,并从应力和拘束两个方面分析了这些规律存在的内因,进而提出了含埋藏球型缺陷P92钢管道蠕变裂纹萌生位置和时间的预测公式。(3)进一步改进了蠕变裂纹萌生预测公式,可考虑不同的材料性能和服役温度,建立了一套适用于不同材料和不同温度的蠕变裂纹萌生预测模型,只需根据初始尺寸条件和载荷即可求解管道的蠕变裂纹萌生位置及时间,节约了大量由于有限元模拟和数据处理所需的时间。
【关键词】：埋藏球型缺陷 平均等效应力 蠕变裂纹萌生位置 蠕变裂纹萌生时间 预测模型
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM621;TG142.73
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 引言9-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.2.1 含缺陷结构弹塑性极限分析10-11
• 1.2.2 含缺陷高温结构弹塑性极限分析11-12
• 1.3 高温结构完整性评定规范12-13
• 1.4 本文研究目的和研究内容13-15
• 第二章 蠕变损伤本构模型的确定15-23
• 2.1 引言15
• 2.2 单损伤变量模型15-17
• 2.3 双损伤变量模型17-18
• 2.4 多损伤变量模型18-19
• 2.5 延性耗竭模型19-20
• 2.6 本文采用的本构模型及实现过程20-22
• 2.7 本章小结22-23
• 第三章 含埋藏球型缺陷P92管道蠕变裂纹萌生的预测23-42
• 3.1 引言23
• 3.2 有限元模型建立与材料参数确定23-26
• 3.2.1 有限元模型23-25
• 3.2.2 蠕变材料参数25-26
• 3.3 蠕变裂纹萌生位置的预测26-35
• 3.3.1 蠕变裂纹萌生位置预测公式26-31
• 3.3.2 结果分析31-35
• 3.4 蠕变裂纹萌生时间的预测35-40
• 3.4.1 蠕变裂纹萌生时间与平均等效应力的关系35
• 3.4.2 平均等效应力与内压、径厚比、缺陷大小和缺陷位置的关系35-37
• 3.4.3 蠕变裂纹萌生时间预测公式37-40
• 3.5 本章小结40-42
• 第四章 含埋藏球型缺陷管道蠕变裂纹萌生的预测模型42-56
• 4.1 引言42
• 4.2 有限元模型建立与材料参数确定42-43
• 4.3 蠕变裂纹萌生位置的预测43-46
• 4.4 蠕变裂纹萌生时间的预测46-55
• 4.4.1 蠕变裂纹萌生时间与平均等效应力的关系46-47
• 4.4.2 平均等效应力与内压、径厚比、缺陷大小和缺陷位置的关系47-50
• 4.4.3 蠕变裂纹萌生时间预测模型50-55
• 4.5 本章小结55-56
• 第五章 总结和展望56-58
• 5.1 总结56
• 5.2 展望56-58
• 参考文献58-66
• 发表论文和参加科研情况说明66-67
• 致谢67-68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘建杰;巩建鸣;姜勇;;基于损伤力学的Cr25Ni35Nb炉管材料蠕变损伤有限元分析[J];压力容器;2012年11期

2 Shu-Tao Zhou;Ying-Hua Liu;;Upper-bound limit analysis based on the natural element method[J];Acta Mechanica Sinica;2012年05期

3 束国刚;赵彦芬;薛飞;张路;张国栋;;P91钢蠕变损伤试验研究与数值模拟[J];中国电机工程学报;2010年23期

4 梁文军;陈坡;盛水平;金志江;陈海云;王晓芳;;含未焊透缺陷压力管道极限载荷数值分析[J];轻工机械;2008年05期

5 张慧敏;潘家祯;;蒸汽跨越管线含体积型缺陷的塑性极限载荷分析[J];压力容器;2007年05期

6 凌峰;陈钢;王飞;刘应华;;面外弯矩下含局部减薄缺陷三通的塑性极限载荷分析[J];工程力学;2006年04期

7 陈建钧;史进;涂善东;轩福贞;王正东;;BNi-2/0Cr18Ni9钎焊接头高温蠕变行为的试验研究及数值模拟[J];焊接学报;2006年03期

8 陈钢,张传勇,刘应华;内压和面内弯矩作用下含局部减薄弯头塑性极限载荷的有限元分析[J];工程力学;2005年02期

9 轩福贞,刘长军,惠虎,李培宁;含轴向裂纹等径焊制三通的塑性极限载荷[J];石油机械;2001年07期

10 沈士明,孙洪彬;含腐蚀凹坑缺陷管道的安全评定方法[J];化工机械;2000年06期

，

本文编号：978577