2020年, 第37卷, 第5期　
刊出日期：2020-05-20

  

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试验研究
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  核电用接管安全端308L焊缝金属高温低周疲劳性能研究

  王仪美, 肖青山, 徐柱, 胡苧尹, 肖调兵

  压力容器. 2020, 37(5): 1-7. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2020.05.001

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  在300℃高温环境下研究了核电用接管安全端308L焊缝金属的低周疲劳性能，获得了308L焊缝金属材料的循环应力-应变曲线及低周疲劳寿命曲线。基于疲劳过程中不同应变幅水平下循环应力-应变滞回环的试验结果，分析了应力峰值随疲劳循环数的变化规律，绘制了308L焊缝金属材料疲劳寿命曲线，并与ASME疲劳设计曲线进行对比，最后分析了308L焊缝金属的疲劳断口。试验结果表明，材料在高温条件下表现出循环软化直至失效；Basquin和Manson-Coffin关系可以很好地描述0.3%~1.0%应变幅范围内的应变-疲劳寿命曲线；308L焊缝金属低周疲劳裂纹呈凸形扩展，并伴随有疲劳辉纹和二次裂纹出现。
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  重整四合一炉用国产P9钢管服役状况和剩余寿命预测

  陈文红

  压力容器. 2020, 37(5): 8-12,30. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2020.05.002

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  针对某公司100万吨/年连续重整装置的四合一炉用第一批国产化的P9钢管，采用直读光谱仪、室温拉伸试验机、光学金相显微镜、扫描电镜和高温持久试验机等设备开展了试验研究。结果表明，经过7年2个月服役，钢管理化性能未发生显著变化，仍满足ASTM A335对P9材质的要求。结合试验温度540~700℃、试验压力15~150 MPa的高温持久试验，采用L-M外推法，预测在管壁最高温度650℃、最高工作压力0.5 MPa条件下稳定服役的P9钢管母材剩余寿命约5年，截至2019年11月，在该服役条件下运行平稳。
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  热丝TIG堆焊Alloy 59镍基合金工艺及其堆焊层性能研究

  张伟, 朵元才, 张建晓, 武正彬, 杨洋, 吕龙, 李树龙

  压力容器. 2020, 37(5): 13-17. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2020.05.003

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  采用ASTM A262.E法、ASTM G48A法、ASTM G36及NACE TM0177腐蚀试验和力学性能、金相等测试方法，对热丝TIG堆焊Alloy 59进行了焊接工艺的研究，对堆焊层各项性能进行了研究。研究表明，热丝TIG是堆焊Alloy 59镍基合金的有效方法，堆焊层平整度较好，未观察到金相组织粗大晶粒；堆焊层力学性能及硬度均符合相关要求，抗晶间腐蚀及点蚀能力好，显示出良好的耐饱和湿H₂S环境腐蚀能力，同时也满足在Cl^-应力腐蚀环境中的使用。
设计计算
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  内压作用下等壁厚过渡及等圆角过渡三通塑性极限分析

  刘张羽, 惠虎, 余婧璠, 黄淞

  压力容器. 2020, 37(5): 18-24,51. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2020.05.004

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  为了保证采油树的安全运行，采用弹塑性有限元方法，对采油树结构中常用的管件三通的极限载荷开展研究。国产采油树三通的相贯区域均有一定的壁厚加厚现象，通过采用两种过渡方法（等壁厚过渡和等圆角过渡）分析壁厚的影响。研究内容如下：分析了三通的失效形式，并确定了不同影响因素包括两种圆角过渡方法、主管径厚比及铸造圆角值对三通极限载荷均有一定程度的影响；建立了覆盖常用主管径厚比、铸造圆角及两种铸造方法的极限内压数据库；确定了两种过渡方法的优劣性及最佳铸造圆角值，得到了三通的影响因素曲线及工程估算公式；最后，通过试验验证了仿真的合理性。该研究结果可为三通的结构选型及设计优化提供参考依据。
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  基于田口法的螺旋流强化传热优化研究

  王涛, 高增梁, 金伟娅

  压力容器. 2020, 37(5): 25-30. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2020.05.005

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  为提高传热和降低压力损失，采用田口试验设计法，选取间隙率（C/D=0.026，0.053，0.079，0.105）、节径比（P/D=2，3，4，5）、雷诺数（Re=5 300，9 100，12 900，16 700）为设计参数，选取努塞尔数和压降为目标性能参数进行正交设计，正交表选取L₁₆（4³）。采用信噪比（SNR）分析得出：以提高努塞尔数Nu为目标的最优方案为C/D=0.026，P/D=2，Re=16 700，以降低压降为目标的最优方案为C/D=0.105，P/D=5，Re=5 300。而且努塞尔数和压降随间隙率和节径比的增大而减小，随Re增大而增大。
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  含阻尼连接的侧框架支撑作用下高耸塔器结构的动力特性研究

  张贵辰, 张宏涛, 刘应华

  压力容器. 2020, 37(5): 31-36. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2020.05.006

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  为了减少风和地震等动力载荷对高耸塔器结构的影响，工程中一般采用弹性支撑的侧框架结构来增强主体塔器结构的动力稳定性。然而采用阻尼和弹性共同支撑作用下的动力分析较为复杂，需要发展简单可靠的算法。将高耸侧框架塔结构简化为支撑梁和阻尼共同作用下悬臂梁结构的振动响应问题，利用传递矩阵法建立整体结构的动力特性求解方程，得到了含阻尼连接的侧框架支撑的高耸塔器的振动频率解析解，并利用该方法对不同的阻尼、弹性参数和侧框架的支撑位置的高耸侧框架塔器结构进行动力分析，得到了不同参数组合下的振动频率解析解，并提出了工程应用的建议。
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  球罐内燃法焊后热处理热工计算方法改进

  吉方, 刘岑凡, 徐永生, 段林林, 孙亮

  压力容器. 2020, 37(5): 37-43. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2020.05.007

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  球罐作为一种高效的储存压力容器，被广泛应用于燃气、石油化工等行业。在安装过程中，由于体积庞大无法进行炉内焊后热处理，通常采用内燃法对球罐进行现场整体焊后热处理。为使其满足热处理标准规范的要求，制定合理的热处理实施方案非常重要，而焊后热处理热工计算是热处理方案制定的重要依据。目前国内球罐热处理热工计算方法还没有相关的标准规范，已有的热工计算方法过于保守，无法在热处理实施过程中提供指导，满足球罐热处理工艺仿真计算的需求。提出了改进后球罐内燃法焊后热处理热工计算方法，并对直径2.8 m球罐内燃法热处理耗油量进行测量试验，结果表明，改进后的球罐内燃法焊后热处理热工计算方法在对直径2.8 m球罐内燃法热处理耗油量计算时误差小于10%，可以较准确地对球罐内燃法焊后热处理进行热工计算。
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  浮式生产储油卸油装置上LPG储罐强度设计要点浅析

  谢腾腾, 邢玲, 冯玉洁, 刘学虎, 何文涛, 文晓龙

  压力容器. 2020, 37(5): 44-51. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2020.05.008

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  LPG储罐是LPG回收模块的重要设备，结合压力容器建造规范与IGC规则中C型独立液货舱的设计方法，采用规则设计与有限元校核结合的方式，对浮式生产储油卸油装置（FPSO）上LPG储罐及其支承结构进行了强度设计。计算模型共有6个工况，综合考虑了设计压力、液体动压力、晃荡载荷、风载荷、船体运动载荷、船体倾角、爆炸载荷、碰撞载荷。根据计算结果，对储罐壳体、加强环，支承结构自身，支承结构与下部模块的焊缝进行校核，可为FPSO上LPG储罐的设计提供参考。
标准规范
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  焊接工艺评定国际新趋势——焊接经验评定与标准焊接工艺规程

  段凯扬, 戈兆文

  压力容器. 2020, 37(5): 52-57. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2020.05.009

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  国际标准中有5种焊接工艺评定的形式，根据"焊接经验"进行评定已经被广泛应用于AWS D1.1钢结构领域，另一种新趋势是标准焊接工艺规程，由AWS B2.1率先推出，并在近年来得到快速发展。ISO近期更新了关于SWPS的标准，ISO 15612也升级到2018年版。国内的承压设备焊接工艺评定标准中尚未引进类似概念，应该对这种趋势予以关注并评估与借鉴。
检验与修复
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  膜顶栓接沼气储罐罐顶结构修复与试验验证

  李双喜, 刘志伟, 芦建平, 冯瑞鹏, 王佳星

  压力容器. 2020, 37(5): 58-65,73. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2020.05.010

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  膜顶栓接沼气储罐具有安装快速、防腐性能好、成本低等优点，但由于设计不当仍会出现失效问题，针对该类型储罐罐顶出现漏气、坍塌等问题，对该类型罐顶进行结构分析、寻找解决办法。利用Workbench建立罐顶有限元数值模型，分析设计工况下罐顶的应力、变形和罐顶处的螺栓强度；采用控制变量法进行罐顶结构分析，分析对比部件参数对应力、变形和螺栓强度的影响，并对罐顶进行修复与试验验证。结果表明：中心立柱高度是影响罐顶失效的主要因素，随着中心立柱的升高，内外膜施加的向心拉力减小，罐顶各部件应力、变形与螺栓强度得到了有效的控制。罐顶结构的修复提高了罐体整体的可靠性，为膜顶栓接沼气储罐的结构设计提供了思路。
使用管理
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  高压液化气体管束式集装箱基本安全要求的几点考虑

  周伟明, 杨超, 张雷

  压力容器. 2020, 37(5): 66-73. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2020.05.011

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  随着我国电子信息产业的迅猛发展，硅烷、三氟化氮、氧化亚氮等电子气体也得到了快速发展和应用。但是，由于硅烷等介质属于易燃、易爆，且还会发生相变爆炸的危险，给社会公共安全带来不可忽视的威胁。因此，针对充装上述三种介质的管束式集装箱，分别对管束式集装箱的材料选择、设计参数的选取、装卸管路系统、阀门接头型式和安全泄放装置的设置要求等方面展开相关研究工作，为我国制定相关标准和专项技术要求提供理论与实践依据。
制造与安装
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  铜制U形换热器制造焊接技术的研究

  鲍碧霞, 王昌盛

  压力容器. 2020, 37(5): 74-78. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2020.05.012

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  对于铜制换热器，其不锈钢管板和铜换热管连接通常采用强度胀接结构形式，强度胀质量较难控制。通过对比强度胀、金属胶+强度胀、强度焊+贴胀、堆焊+强度焊+贴胀4种方案，确定采用不锈钢管板上堆焊镍基焊材与铜管进行焊接+贴胀方案，成功完成铜制换热器的制作，为同类产品提供新型的制作工艺。