2020年, 第37卷, 第9期　
刊出日期：2020-11-09

  

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试验研究
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  国产WNi690焊条熔敷金属高温失塑裂纹敏感性研究

  谷雨, 黄逸峰, 张俊宝, 余燕

  压力容器. 2020, 37(9): 1-5. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2020.09.001

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  690镍基合金焊缝金属具有较高的高温失塑裂纹敏感性。采用Gleeble-3500热力耦合试验机的应变开裂试验，对不同焊接参数下国产WNi 690焊条堆焊金属的高温失塑裂纹敏感性评估，与进口Inconel 152焊条试验结果进行对比分析，并结合扫描电子显微镜及电子背散射衍射技术，对晶粒取向和晶界特征进行观察。试验表明，熔敷金属高温失塑裂纹最小临界应变出现在1 050℃附近，进口Inconel 152最小临界应变约为4%，WNi 690焊条最小临界应变约为5%。
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  12Cr2Mo1VR钢连续冷却转变曲线的试验分析

  吴艳阳, 龙杰, 侯敬超, 赵燕青, 尹卫江, 李样兵

  压力容器. 2020, 37(9): 6-10,15. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2020.09.002

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  在12Cr2Mo1VR钢研发过程中，借助BAHR DIL805热膨胀相变仪，根据温度传感器实时提取出来的温度-时间曲线计算冷却速度，采用分段冷却的方式，得到了该12Cr2Mo1VR钢的连续冷却转变（CCT）曲线。结果表明，12Cr2Mo1VR钢的A_c3，A_c1，B_s分别为895，794，441℃。冷却速度13.3~2 400℃/h时，发生奥氏体（A）向贝氏体（B）和铁素体（F）的转变；当冷却速度小于13.3℃/h时，组织为贝氏体+铁素体+残余奥氏体；当冷却速度为2 400~4 800℃/h时，仅发生奥氏体向贝氏体的转变；冷却速度为48 000℃/h时，出现马氏体。随着冷却速度的增加，硬度值逐渐增大，组织由B+F+A转变为B+F，再转变为B，最后转变为贝氏体（B）+马氏体（M）。
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  四级球化10CrMo910钢炉管剩余寿命评价

  陈烨鹏, 陆晓峰, 朱晓磊

  压力容器. 2020, 37(9): 11-15. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2020.09.003

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  高温炉管用10CrMo910钢管材加工工艺复杂、制作周期长，且多数工况下炉管已发生了蠕变损伤，其损伤情况难以确定，故炉管难以做到及时检查、随时更换。因此，评估蠕变损伤后炉管的剩余寿命是提高装置安全性的重要保证。以某石化企业四级球化10CrMo910钢炉管为研究对象，应用有限元数值模拟方法，分析服役条件下炉管的应力分布，确定炉管蠕变剩余寿命评价试验应力水平；而后对四级球化后的炉管进行蠕变试验，得到蠕变方程，并基于蠕变断裂应变法推得600℃服役条件下四级球化炉管的剩余寿命约为5 812.5 h。
设计计算
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  天然气预冷器管板的变形分析

  何金原, 唐昕, 张玉明, 高程, 雒定明, 魏泳涛

  压力容器. 2020, 37(9): 16-23. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2020.09.004

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  对于固定管板式天然气预冷器，将外筒对管板的作用简化为弹性支撑上的固支边界，换热管束对管板的支撑等效成文克勒地基，并考虑外筒及换热管在内外压下的轴向变形，基于弹性薄板理论，应用里兹法导出了管板挠度的近似解析解。分别基于名义弹性应力法和弹-塑性分析法，利用ANSYS对不同预冷器数值模拟了多种水压试验工况。对比分析表明，各工况下的管板变形的解析解与有限元结果均吻合良好，验证了所建立的管板挠度解析解的有效性。研究结果可为固定管板式天然气预冷器的设计提供参考。
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  车载高压-固态复合储氢系统储氢密度的数值分析

  徐双庆, 范志超, 刘孝亮

  压力容器. 2020, 37(9): 24-29. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2020.09.005

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  考虑储氢合金、复合材料外容器与内构件特性，建立了高压-固态复合系统储氢密度数值分析模型。分析结果表明，提高合金储氢容量、降低内构件质量是提升系统储氢密度的重要手段；增加合金装填量会大幅度提升系统体积储氢密度，但降低质量储氢密度；选用较大容积复合材料外容器有助于提升系统储氢密度。在70 L复合材料外容器内装填20%储氢容量0.02 kg H₂/kg MH、吸氢膨胀系数20%的合金，考虑内构件影响与不考虑内构件影响相比，质量和体积储氢密度分别降低5.0%~8.2%和2.6%~4.4%。
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  新型超高压爆破片安全泄放装置的结构设计及密封性能研究

  杨超, 惠虎, 顾雪铭, 黄淞, 周忠强

  压力容器. 2020, 37(9): 30-39,52. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2020.09.006

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  爆破片安全泄放装置作为防止超高压容器发生灾难性超压的最后一道安全屏障，有着举足轻重的作用。针对超高压容器提出了3种新型结构的爆破片安全泄放装置，对其密封结构提出了尺寸确定的理论依据，并利用数值模拟分析法对密封性能和爆破性能开展了试验验证工作，进一步验证新型超高压爆破片安全泄放装置整体结构的安全性和可靠性。
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  布管方式对U形管式换热器管板强度的影响研究

  张睿明, 罗翔鹏

  压力容器. 2020, 37(9): 40-45. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2020.09.007

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  以某U形管式冷凝器为例，建立了正三角形及正方形布管方式管板模型。采用有限元热-固耦合分析方式，对比研究了两种布管方式对管板热应力和机械应力的影响，并考察了管板厚度及换热管管径等参数变化的影响。研究结果表明，较正三角形布管方式，正方形布管方式能有效降低管板中由温差引起的热应力水平，但会提高由压差引起的机械应力水平；在管板的减薄与优化过程中，较正方形布管方式，正三角形布管方式管板厚度的下限值更小；管板与壳体连接处易出现应力集中现象，在换热器设计中适当增大换热管管径，有利于减小管板与壳体连接处的应力值。
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  考虑不确定性的堆内构件压紧弹簧可靠性仿真分析方法

  陈树, 潘俊林, 孙博, 杨西, 任羿

  压力容器. 2020, 37(9): 46-52. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2020.09.008

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  针对高可靠性要求的堆内构件压紧弹簧，在考虑不确定性的条件、基于有限元方法开展可靠性仿真分析。根据工程实例和定性分析，确定脆性断裂为主要失效模式。首先建立压紧弹簧确定性分析模型，进行静力分析，获取典型工况下最大应力结果。在确定性分析模型基础上，构建压紧弹簧应力-强度干涉模型。考虑参数分散性，完成尺寸和强度不确定性参数建模及抽样。进一步考虑建模过程的简化影响，引入模型不确定性参数并完成参数建模及抽样。采用蒙特卡洛方法进行仿真计算，获取可靠度指标置信区间，利用响应面法分析参数可靠性灵敏度。可靠性仿真分析为堆内构件压紧弹簧设计改进优化提供参考，研究方法也可以应用于堆内构件中其他零部件的分析。
标准规范
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  金属软管的标准比对和质量提升研究

  苏文娟, 毛小虎, 王志成, 张剑, 俞跃, 刘峥, 李科, 朱祥军

  压力容器. 2020, 37(9): 53-60,72. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2020.09.009

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  金属软管是承压设备装置系统中的重要组成部分。采用故障树分析了金属软管的失效因素，比较了国内外金属软管主要标准规范的差异，并指出国内金属软管监管上的缺失。为了保障承压装置系统的安全可靠，提出对金属软管等压力管道组成件实施分级管理制度，并阐述了目前国内金属软管标准亟待完善的方向。
安全分析
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  考虑应力集中效应下钢带缠绕增强复合管爆破性能分析

  陈伟, 唐夏焘, 陈长, 陈兴阳, 白勇

  压力容器. 2020, 37(9): 61-67. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2020.09.010

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  针对带有扣压式接头的钢带缠绕增强复合管在内压爆破试验中出现的爆破点靠近接头的情形，基于薄壁壳理论，提出一种考虑应力集中效应的管道爆破压力计算模型。分析得到管壁的径向位移表达式，指出接头附近的管壁径向位移不连续导致的应力集中效应是爆破点靠近接头的主要原因。将2英寸（5.08 cm）4层增强层管道爆破试验、2英寸（5.08 cm）6层增强层管道爆破试验作为算例，分别计算了考虑应力集中效应情形下两种管道的爆破压力，并将计算结果与试验值对比，结果显示二者符合程度良好。通过该模型得到的管道爆破压力可为复合管生产厂家和施工单位评估其爆破压力提供一定参考。
使用管理
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  安全阀RBI结果在石化行业的应用与经济性分析

  林建东, 乔光谱

  压力容器. 2020, 37(9): 68-72. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2020.09.011

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  安全阀作为承压系统的安全附件，是对承压系统的一层重要的物理防护层，对于不同服役环境下的安全阀，可采用基于风险等级的校验策略。通过对某公司6个业务团队实施安全阀RBI评估技术，解决了装置长周期运行需求与安全阀一年一修的矛盾，在确保安全阀本质安全的前提下，实现安全阀基于风险的分期校验，大幅减少了检维修费用，节约了工时，避免施工作业带来的安全风险。
制造与安装
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  管板与换热管内孔对接焊在转化气蒸汽发生器上的应用

  陶彦文, 朵元才, 杜金涛, 刘建平, 牛步娟, 张建晓

  压力容器. 2020, 37(9): 73-78. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2020.09.012

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  对于管壳式换热器，换热管与管板的接头形式好坏直接影响到整台设备的寿命，传统的端部焊接加胀接的接头形式已经很难满足换热器在高温高压腐蚀介质中安全运行，而内孔对接形式的焊接接头具有很多优于端部焊加胀接的优点。对不同坡口形式的试件进行大量的内孔焊试验，按照NB/T 47014—2011的要求，对试件进行无损检测以及理化性能检测，得出了适合内孔焊最佳的坡口形式和焊接工艺参数，最终将内孔对接焊成功应用到转化器蒸汽发生器管板与换热管的焊接上。