2020年, 第37卷, 第4期　
刊出日期：2020-04-20

  

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试验研究
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  基于局部法定量表征面外拘束效应对转变区间断裂韧度的影响

  张亚林, 惠虎, 周忠强, 丛湘纯, 胡馨丹

  压力容器. 2020, 37(4): 1-8. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2020.04.001

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  拘束效应制约了主曲线法表征转变区间的断裂韧度，局部法作为一种细观解理断裂力学方法有望用来解决这个问题。利用两种不同拘束配置的三点弯曲试样，通过交点法标定了国产压力容器用钢Q345R的局部法参量，借助于韧性换算思想将低拘束的试样断裂韧度结果换算成高拘束的结果。通过对比高拘束实测参考温度T₀值，验证了模型的正确性。基于此提出了一种预测不同面外拘束试样参考温度的方法，通过改变厚度的大小，研究了三点弯曲试样厚度对T₀的影响。结果表明，试样厚度越大，韧脆转变温度越高，断裂韧性下降，当厚度大于25.4 mm后会出现一个韧性平台，接近平面应变状态；厚度低于该值会造成严重的拘束缺失，T₀值远大于真实值会造成危险评估，尤其对于低硬化材料，这种现象更为明显。
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  多轴变幅载荷下基于载荷支配模式的缺口件疲劳寿命预测方法

  陶志强, 张鸣, 朱煜, 成荣, 王磊杰, 李鑫

  压力容器. 2020, 37(4): 9-13,20. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2020.04.002

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  提出一种多轴变幅载荷下基于载荷支配模式的缺口件疲劳寿命预测方法。首先，通过循环计数方法确定多轴变幅载荷历程的计数循环（反复）；其次，通过材料的循环应力应变关系和Neuber法推导出虚拟等效应变与真实等效应力之间的关系，并且分别将拉伸型和剪切型Shang-Wang多轴疲劳损伤参数替换虚拟等效应变幅来求解临界面上的真实等效应力幅；然后，通过真实等效应力幅和Neuber法则计算临界面上真实的拉压和剪切等效应变幅，并运用Manson-Coffin方程分别计算缺口部件的拉压和剪切疲劳寿命；最后，选择拉压和剪切疲劳损伤值中的较大值作为每个计数反复的疲劳损伤，并采用Miner法则进行疲劳损伤累积。缺口件多轴疲劳试验结果表明，采用基于载荷支配模式的缺口件疲劳寿命预测方法具有较高的预测准确度。
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  平板普通型爆破片疲劳破坏行为解析

  朱红波, 徐维普, 郑红星

  压力容器. 2020, 37(4): 14-20. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2020.04.003

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  针对爆破片服役过程中的疲劳破坏失效问题，以316L不锈钢为材料，采用试验检测结合数值模拟解析的方法对平板普通型爆破片开展相关研究。试验结果表明，平板普通型316L不锈钢爆破片的临界爆破压力P_b=26.07 MPa，在0.8P_b（20.86 MPa）应力循环作用1 000~8 000次后，爆破压力逐步下降至21.87 MPa，在20.86 MPa恒定应力循环作用下爆破片的平均疲劳寿命为13 175次。采用ABAQUS软件，针对平板普通型316L不锈钢爆破片进行静态断裂力学分析，进而结合FE_SAFE软件，可以较准确地预测不同应力水平循环作用下的疲劳寿命。相关研究为爆破片疲劳寿命预测提供了新思路，这对其安全服役有着重要意义。
设计计算
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  基于多相耦合的含缺陷埋地管道外爆破坏影响因素研究

  丁宇奇, 戴子威, 芦烨, 杨明, 张强, 叶碧涛

  压力容器. 2020, 37(4): 21-30. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2020.04.004

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  含缺陷埋地管道受到外爆载荷作用时缺陷处可能会发生贯穿，并进一步引起管道大面积破坏。考虑含缺陷管道与管内流体的流固耦合作用、土体与管道间的接触作用，建立了土体-含缺陷管道-流体的外爆多相耦合模型。基于损伤积累的破坏准则，计算管道缺陷处在外爆载荷作用下的损伤积累比率，分析了管道破坏的损伤积累过程。通过对比不同缺陷深度、形状，探讨缺陷结构对管道破坏的影响；并通过改变炸药量、爆心距，探讨外爆载荷对管道破坏的影响。结果表明：缺陷损伤在壁厚方向外侧大于内侧，二者之间的差值随时间推移而减小，最终二者损伤达到极限使管道破坏。损伤值随缺陷深度的增加而增大，圆形缺陷要比菱形和椭圆形对爆炸波抵抗能力强80%；管道损伤速度随炸药量增加而增大，1 m爆心距比3 m的损伤值高出2 140%，管道破坏对爆心距的敏感度高于炸药量。研究成果可为工程爆破施工和预防含缺陷管道的外爆破坏提供参考。
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  反应堆压力容器顶封头接管冷装过盈配合力学分析

  金东杰, 郭平, 张焱, 金刚, 马斓擎

  压力容器. 2020, 37(4): 31-37. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2020.04.005

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  200 MW低温核供热堆反应堆压力容器顶封头壳体与小口径接管间采用冷装过盈配合连接结构，为确定过盈配合连接合理的最小过盈量和最大过盈量，首先建立了过盈连接结构解析解的简化模型，分析确定了过盈配合连接结构最小过盈量和最大过盈量计算的适用工况；再根据弹性力学理论对过盈配合连接结构进行力学分析，推导出最小过盈量和最大过盈量的工程计算方法；最后，采用ANSYS有限元分析软件对典型接管的冷装过盈配合连接结构的合理性进行冷态和热态工况下的验证。
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  椭圆形丁胞数目及分布对传热管内流动和传热特性的影响

  廖文玲, 刘欣, 张欢

  压力容器. 2020, 37(4): 38-45,67. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2020.04.006

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  通过建立含不同参数椭圆形丁胞的传热管有限元模型，仿真研究雷诺数Re在5 000~40 000范围内椭圆形丁胞数目、轴向间距及交叉分布对传热管内流体介质流动及传热特性的影响规律。仿真研究结果表明，相比于光滑传热管，椭圆形丁胞的存在将增强对流传热的效果，且雷诺数Re越大越明显，但同时也会增加流体通过传热管时的流动阻力。此外，在雷诺数Re=40 000时，椭圆形丁胞圆周分布数目N=6、轴向间距P=14 mm以及交叉分布角度为0°对传热管内流体的流动和传热综合特性影响最大，相比于光滑传热管，PEC分别达到1.156，1.15和1.13。
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  承压热冲击瞬态下反应堆压力容器下降环腔内三维热工水力分析

  蒋兴, 贺寅彪, 张明

  压力容器. 2020, 37(4): 46-49. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2020.04.007

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  以压水堆核电厂承压热冲击分析评定技术研究（PTS确定性分析方法研究项目）为背景，针对核电厂PTS瞬态下RPV下降环腔内热工水力分析问题，基于通用计算流体动力学软件Fluent，采用合适的对流换热分析和湍流模型，建立了RPV下降环腔内的三维热工流场分析模型，模拟分析RPV下降环腔内的三维流动与换热情况。重点模拟得到了RPV下降环腔内的三维流场分布和RPV内壁面的温度分布，并且在某些瞬态时刻得到了典型的热工水力现象即羽流（Plume）现象。得到的RPV下降环腔内详细的热工流场数据和羽流现象，为PTS下RPV应力分析和完整性提供了热工数据。
安全分析
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  基于断裂力学的射孔套管孔边开裂行为分析

  许志倩, 梁云浩, 闫怡飞, 王贝贝

  压力容器. 2020, 37(4): 50-56. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2020.04.008

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  针对内压作用下的射孔套管的孔边开裂行为，应用断裂力学分别对线弹性条件和弹塑性条件下的孔边开裂进行分析，给出线弹性条件下圆柱壳体孔边裂纹应力强度因子和临界开裂内压公式，以及弹塑性条件下含孔边裂纹管道的临界开裂内压公式；通过MATLAB对两种条件下的力学模型进行解析，首先从线弹性条件下内压、裂纹长度以及孔径对应力强度因子的影响展开分析；然后从弹塑性条件下孔径和裂纹长度对临界开裂内压的影响进行分析；最后对小范围屈服情况下的两种断裂判据的套管临界开裂内压进行了对比。
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  定期检验中发现的长管拖车瓶体裂纹成因分析

  孙旭, 韩文超, 李琦, 高明, 崔栋梁

  压力容器. 2020, 37(4): 57-60. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2020.04.009

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  在长管拖车定期检验过程中，发现一起盛装天然气介质的长管拖车气瓶瓶体贯穿裂纹的案例。为了查明贯穿裂纹的形成原因，对该长管拖车气瓶裂纹部位进行化学成分、力学性能、金相及扫描电镜等一系列试验，进而判断天然气内的含硫腐蚀性杂质是裂纹形成的主要原因。
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  某燃气站场弯头泄漏原因分析

  许彦, 刘迎来, 聂向晖, 丰振军, 李亮, 李记科

  压力容器. 2020, 37(4): 61-67. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2020.04.010

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  在某燃气站场投产前的试压过程中，发现一处弯头外弧侧管体出现纵向裂纹，导致试压泄漏。通过力学性能检验、组织分析、扫描电镜分析及能谱分析，讨论了该弯头失效原因。分析结果表明，弯头中的疏松缺陷是造成弯头开裂的主要原因。其中，弯头中的疏松缺陷起源于原材料在冶炼过程中存在的夹渣，因后续工艺未能及时发现和清除，在弯头成型过程中裂纹缺陷恶化，因此在很小水压强度试验压力下裂纹起源于弯头内表面，主裂纹沿晶界间疏松缺陷向心部开裂扩展，主裂纹两侧及尖端周围有沿晶开裂二次裂纹，最终部分裂纹贯穿整个壁厚，发生了泄漏事故。
使用管理
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  爆破片安全装置与安全完整性等级探讨

  闫兴清, 喻健良, 温殿江, 姜一昌, 朱永江, 李岳, 韩冰, 胡军

  压力容器. 2020, 37(4): 68-71,78. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2020.04.011

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  在国内化工装置相继开展安全仪表系统（SIS）配备以及安全完整性等级（SIL）定级等背景下，针对爆破片安全装置，研究人员相继提出"爆破片是否属于安全仪表系统零部件""爆破片做不做安全完整性等级认证""爆破片与安全完整性等级有没有关系"三个问题。探讨并解答了这些问题，提出了爆破片后续研究方向。分析认为，爆破片不属于安全仪表系统零部件，不需要做安全完整性等级认证，但是，爆破片与安全仪表系统的安全完整性等级评级有关系，需要明确爆破片分别作为独立事件和独立保护层失效两种情况下的失效概率。后续研究方向为获得爆破片在不同失效模式下的失效率数据。
检验与修复
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  低温绝热气瓶绝热性能检测时间优化分析

  侯冀川, 蔡延彬, 谢柳辉, 朱华强, 魏国盟, 张剑飞

  压力容器. 2020, 37(4): 72-78. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2020.04.012

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  蒸发率是用来检测低温绝热气瓶绝热性能是否合格的一个重要指标，但是目前仍存在检测时间较长的不足。依据一维传热模型，提出了一种基于一定检测时长的优化检测方法。该方法以少于24 h的实际检测数据作为样本来获取传热系数等部分参数，并利用获取的参数预测剩余时间的蒸发流量，最终实现缩短检测时间的目的。为了验证优化方法的有效性，搭建了恒温箱实验台并进行了相关试验测试。对比结果表明，计算结果与试验值符合良好，误差在5%以内，验证了模型的可靠性与实用性。