含缺陷压力容器及管道的安全评定.ppt

第5章含缺陷压力容器及管道的安全评定 5 1常用的评价方法 5 1 1断裂力学J积分的评定方法 含缺陷结构的大直径厚壁压力容器及管道也可能产生断裂失效 随着断裂力学的发展 根据J积分断裂参量而产生的计算方法 无论在理论上还是在试验研究中都被广泛采用 采用J积分的评定方法不仅可评判容器及管道所含裂纹的启裂 而且还可以进行裂纹扩展的计算 它是通过含缺陷容器及管道在载荷作用下产生的断裂推动力J积分与容器及管道材料的抗断裂阻力进行比较 从而得到裂纹启裂与失稳的判断 对于含缺陷结构的J积分 严格的计算方法应该是采用有限元分析方法 但这种方法非常费时 在工程评定中 通常采用经验或半经验的计算方法来计算含曲线结构的J积分 5 1 2英国R6双判据准则评定方法 由英国中央电力局 CEGB 提出的 它适用于各种含缺陷结构的断裂评定 双判据评定准则是将断裂评定和塑性失效评定表示在同一张失效评定图上 其纵坐标 Kr KI KIc 表示结构脆断的性能 其中KI为裂纹尖端应力强度因子 KIc为材料断裂韧性 横坐标 Lr P P0 表示结构的塑性失效行为 其中P为损伤区域施加的载荷 P0为该区域达到屈服时的载荷 评定图 Kr Lr 含缺陷结构的失效形式有3种 即脆性断裂 塑性失稳和弹塑性断裂 通常对3种失效形式分别进行评定 而双判据准则是将3种断裂评定用一张评定图表示 该图的纵坐标表示结构脆断的性能 Kr 横坐标表示结构的塑性失效行为 Lr 随着研究的深入 R6评定方法几乎每年都进行修订 至今共进行了6次修订 但英国仍将目前文本称为第3次修正版 R H R6 Revision3 它是目前广泛采用的断裂评定方法 也是美国ASME规范IWB 3640和WB 3650管道评定方法的基础 5 1 3美国ASME规范评定方法 美国ASME规范第XI篇为核动力装置部件的检验与验收规程 其中IWB 3640及附录C为 奥氏体钢管道缺陷评定规程及验收准则 IWB 3650及附录H为 铁素体钢管道缺陷评定规程及验收准则 这是目前国际上最具有代表性的用于压力管道的缺陷评定规范 5 1 3美国ASME规范评定方法 它的最大优点在于编制者在大量理论分析 数值计算和试验研究的基础上 把复杂的断裂力学计算简化为应用极其方便的计算公式和图表 以便广大工程技术人员使用 该方法的理论基础是R6双判据评定准则 先对含缺陷管子的失效模式进行筛选 即脆断 塑性失效和弹塑性撕裂 然后根据不同的失效模式分别进行评定 在脆断评定中 采用经典的线弹性断裂力学 在塑性失效分析中 是以净截面屈服准则为基础 而在弹塑性撕裂的评定中 提出了修正因子Z 只要将所受的载荷乘以Z因子 即可将复杂的弹塑性断裂力学计算简化为较简单的塑性失效计算 5 1 4GB T19624 2004 根据 合于使用 和 最弱环 原则 用于判别在用含缺陷压力容器及管道在规定的使用工况下能否继续安全使用的一种安全评定方法 5 2GB T19624 2004 5 2 1GB T19624 2004简介 5 2 2评定方法的分类 5 2 3安全系数 5 2 4 5 2 4评定程序 平面缺陷评定 缺陷表征 由纵坐标 横坐标以及等于0 7的水平线和等于0 8的垂直线所围成的矩形为安全区 该区域之外为非安全区 5 2 5体积缺陷评定 单个凹坑 材料性能的确定 G0的计算和免于评定的判别 课程考察 1压力容器分析设计的理论基础与方法的论述1 1压力容器分析设计的依据与方法1 2压力容器分析设计与常规设计的比较2压力容器爆炸及危害的论述2 1压力容器爆炸案例的分析2 2压力容器危害的剖析3金属晶体微观缺陷及其影响的论述3 1金属晶体微观缺陷的形式及危害3 2位错的受力与运动3 3位错对材料的影响 4金属宏观缺陷对结构影响的论述4 1焊接缺陷的产生与特征4 2焊接冷裂纹的产生及其危害4 3焊接残余应力的测量及对结构破坏的影响4 4应力腐蚀开裂的形成与防治5含缺陷结构 容器与管道 安全评定方法的论述5 1材料本构关系的论述5 2含缺陷结构安全评定的理论基础5 3国内外压力容器与管道安全评定规范的评述6工程应用选取一工程实例 采用G