焊接管道LBB分析中泄漏速率的研究

焊接管道LBB分析中泄漏速率的研究 摘要：先泄后断(lbb)技术已经广泛地应用于焊接压力容器及管道的设计中，该理论是指在压力容器和管道中的裂纹达到失稳状态 以前可以检测到通过该裂纹的流体的泄漏。使用计算机程序模拟了通过裂纹的流体泄漏速率；通过有限元分析程序fluent，对简单情 况下的单相流体在压力管道中裂纹不同张开方向上的泄漏速率进行模拟计算，并对其结果进行比较分析。得出泄漏速率与裂纹张开位 移(cod)和裂纹长度的关系均不是线性关系并且cod的扩展对泄漏速率的影响要大于裂纹长度对其的影响。因此，cod的扩展值 是影响管道内流体泄漏速率的主要因素。 关键词：先泄后断；焊接管道；泄漏速率；fluent ：tg4576 ：a 管道中的焊接结构在焊接过程中常常由于焊接接头组织性 能的劣化以及其它原因不可避免地产生各种缺陷，使焊接接头 成为结构的薄弱环节，从而影响管道的正常运行。为了保证其 安全运行，并使其具有合理性和科学性，进行先泄后断的安全 ：20xx-12-21：修回日期：20xx-07-18 基金项目：国家自然科学基金资助项目(50375109) 评定具有重大的经济效益和社会效益。 先泄后断(leakbeforebreak，lbb)是指表面裂纹在外 加载荷和其它因素作用下逐渐发展穿透壁厚形成贯穿裂纹 造成管道内介质泄漏。当泄漏量达到一定程度后。即可被相应的 泄漏监测系统发现。但壁面方向裂纹长度仍有足够的安全裕度 达到一定长度后才会发生失稳扩展从而导致管道 _断裂。 如果从发现泄漏到管道毁灭性破坏之间有足够长的时间采 其中 ，位于反应层1， ，位于反应层2，位于反 应层3；在不锈钢侧反应层，根据 的元素比，可以判断为 fe在bti中的固溶体，fe一 化合物，黑灰色； 含w(ti) 487o ，w(c)4658 ，可以判断为tic；在中间反应层，黑色 的( 相w(ti)5488 ，w(c)4240 ， 比例接近tic；( 区域为 cu固溶体，并有扩散而来的少量o，ti，a1等元素；在陶瓷侧 反应层，从表3中 的成分来看，由于此处从陶瓷侧扩散来的 o含量较高，可初步推断灰色基体为tio相。 3 结论 (1)试验采用扩散钎焊实现复合陶瓷与不锈钢的连接工 艺参数为：加热温度1 100 1 150 oc：压力1o 20 mpa；保温 时间4o 70 min；保护气体为氮气。 (2)选用tic ti作中间层扩散钎焊a1：o 一tic复合陶瓷与 不锈钢，可有效地缓和接头残余应力，并且与陶瓷具有良好反 应能力，可获得足够强度的复合陶瓷，不锈钢扩散钎焊接头。 (3)a1：o 一tic复合陶瓷与不锈钢扩散钎焊接头形成3个扩 散反应层，其中一个位于cr18一ni8不锈钢侧厚度约为175 m；靠近陶瓷侧的反应层厚度约为75 m，中间反应层厚度 约为5 m。 (4)通过电子探针分析，ai：o _tic复合陶瓷与不锈钢扩 散钎焊接头的元素分布表明，a1：0，_tic复合陶瓷与不锈钢接 头扩散反应形成产物主要有：靠近陶瓷一侧是ticti一0和 a1；靠近不锈钢一侧是fe在bti中的固溶体，fe一 化合物和 tic；中间一层是cu固溶体和cufri相。 _： 1刘会杰，冯吉才陶瓷与金属的连接方法及应用j焊接， 1999，43(6)：5-9 2vegter r hdiffusion bonding of zirconium to silicon nitride using nickel interlayerjjoumal of material science，1998，33：4 5254 530 3 treheux dmetalceramic said state bonding：mechanisms and mechanicsjsenpta metallu哂cal et materialia，1994，31(8)： 1 055-1 060 4akselsen o mdiffusion bonding of ceramics