2021年, 第38卷, 第5期　
刊出日期：2021-05-30

  

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试验研究
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  表面粗糙度对悬臂梁小试样蠕变性能评价的影响研究

  曹舒凯, 史浩, 谈建平, 王卫泽, 周帼彦, 涂善东

  压力容器. 2021, 38(5): 1-7,13. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2021.05.001

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  小试样试验方法在材料蠕变性能评估中具有节省材料、快捷等优点。但在小试样蠕变试验过程中，加载压头与试样接触产生的摩擦会对试验结果产生影响。悬臂梁小试样因载荷点位置偏置，压头与试样之间容易发生相对滑移，进而受到接触摩擦的影响，目前尚未有相关试验研究表面粗糙度对悬臂梁小试样蠕变性能评价的影响。通过选取不同表面粗糙度的悬臂梁小试样进行蠕变试验，并根据Kachanov-Rabotnov损伤本构方程建立有限元模型，用接触摩擦系数表征试样表面粗糙度进行有限元模拟验证，分析了不同表面粗糙度对悬臂梁小试样蠕变变形曲线、稳态蠕变速率和蠕变参数反演的影响。结果表明，模拟结果与试验结果趋势相同，接触摩擦系数与表面粗糙度变化对蠕变试验结果的影响基本一致；试样表面粗糙度增加，蠕变变形量和稳态蠕变速率减小，且在一定范围内，载荷越大，减小趋势越显著；试样表面粗糙度的改变会对蠕变参数反演产生影响。
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  高钢级油气管线环焊缝应变时效脆化研究

  王汉奎, 商学欣, 柳旺, 宋明, 何仁洋

  压力容器. 2021, 38(5): 8-13. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2021.05.002

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  高钢级油气管线的环焊缝脆断是该类设施的一种失效模式，该模式可能与焊缝金属的应变时效脆化有关。试验发现采用药芯焊丝自保焊的焊缝含有0.02%氮，氮含量远高于其他焊接方式形成的焊缝；当焊缝的屈服强度低于母材且管线轴向变形达一定量时，焊缝率先屈服并开始塑性变形，高氮含量和塑性变形是应变时效脆化的两个条件。通过焊缝的时效拉伸、弯曲试验，说明高氮焊缝经应变时效处理后脆性增加，室温下即可发生脆性破坏。
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  大型原油储罐用12MnNiVR钢板配套国产气电立焊药芯焊丝开发及应用

  房务农, 肖辉英, 蒋军, 杨咏梅, 张健

  压力容器. 2021, 38(5): 14-21. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2021.05.003

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  为打破日本神钢和新日铁对10万m³及其以上原油储罐用12MnNiVR高强度钢板配套气电立焊药芯焊丝的垄断，合肥通用机械研究院有限公司与某公司合作，结合高强钢板气电立焊的特点，采用逆向设计技术，确立了药芯焊丝的合金体系复合微合金化，选择合理渣系及对药粉进行烘干预处理，优化了药粉的填充率，于2017年成功研制了12MnNiVR高强度钢板气电立焊用JQ.YJL60G药芯焊丝。该药芯焊丝抗吸潮性较佳，熔敷金属扩散氢含量低，在100~120 kJ/cm大焊接热输入下气电立焊的脱渣性、焊缝成形等各项工艺性能优良，焊缝金属的-20℃ KV₂平均值为130 J左右，无塑性转变温度为-50℃，-20℃的CTOD特征值δ_m（20）为0.658 mm，于2020年应用于10万m³原油储罐建造，应用效果良好，真正实现了10万m³原油储罐建造全面国产化。
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  热丝TIG堆焊UNS S32707特超级双相不锈钢工艺试验研究

  王纯, 贾小斌, 冯伟, 杜金涛, 王志刚, 张建晓

  压力容器. 2021, 38(5): 22-25,86. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2021.05.004

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  采用热丝TIG堆焊方法，对UNS S32707特超级双相不锈钢进行堆焊试验，并对堆焊层化学成分、力学性能、金相组织及耐腐蚀性能进行了测试。结果表明，热丝TIG是堆焊该材料的有效焊接方法，在一定的焊接及热处理规范下堆焊层各项性能均符合相关要求。
设计计算
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  奥氏体不锈钢深冷容器疲劳设计曲线探讨

  郑津洋, 王振宇, 陆群杰, 刘宝庆, 李克明, 吴英哲, 徐平

  压力容器. 2021, 38(5): 26-34. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2021.05.005

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  现行压力容器标准中奥氏体不锈钢疲劳设计曲线均基于常温疲劳试验数据拟合得来，并未考虑低温对奥氏体不锈钢强度、疲劳寿命的影响。本文提出一种基于常温疲劳设计曲线和深冷力学性能，获取奥氏体不锈钢深冷疲劳设计曲线的方法。首先，在试验研究基础上整理分析了文献中77 K和4 K温度下的奥氏体不锈钢疲劳试验数据，并按ASME BPVC Ⅷ-2采用的Langer模型表征疲劳试验曲线；其次，根据低温对奥氏体不锈钢强度和塑性的影响规律，分别对Langer模型中的疲劳极限和塑性应变项系数进行修正，建立低温下Langer模型系数与温度的关联关系，提出了深冷疲劳试验曲线计算公式；最后，通过对比文献中110 K温度下材料疲劳试验数据，初步验证了深冷疲劳曲线计算方法的有效性。
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  压力容器内气体爆炸场景下升压速率研究

  徐锋, 刘应华, 朱国栋

  压力容器. 2021, 38(5): 35-43,79. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2021.05.006

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  压力容器会由于超压失效而引发安全事故，故安全附件的可靠性至关重要。压力容器内爆炸升压速率对爆破片可靠性的影响已引起重视，但在国内研究尚浅且无标准依据，制约了爆破片等安全附件的可靠性设计和评价，并影响装置安全评估。基于过程工艺中压力容器特点、爆炸影响因素和爆炸冲击特性，选取典型爆炸空间和场景，通过专业数值软件FLACS进行模拟，给出压力容器开口和闭口情况下多监测点压力和升压速率的瞬态变化规律。结果表明升压速率远超爆破片标定时升压速率，在压力容器安全附件设计和装置安全评估时，应予以足够的重视。
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  海洋非粘结柔性管道骨架层刚度有限元分析

  崔巍, 张煜杭, 张强

  压力容器. 2021, 38(5): 44-51. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2021.05.007

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  非粘结柔性管道由于具有较好的柔性，比传统的单层钢管更加适应恶劣的海洋环境，已广泛应用于深海和超深海区域的油气开采。其中，管道的不锈钢骨架层结构复杂，以往的简化模型不能较好地反映其力学性能。为此，考虑骨架层互锁和摩擦等因素，建立了三维有限元模型，分析了骨架层在材料弹性范围内各种载荷作用下的变形。结果表明：管道骨架层的拉压刚度、弯曲刚度均随着载荷的增大保持基本不变，且压缩刚度明显大于拉伸刚度；顺时针扭转刚度略大于逆时针扭转刚度，均随扭矩的增加而增大；骨架层径向位移与外压近似为线性关系；此外还研究了骨架层关键结构尺寸对局部应力分布的影响，为骨架层结构优化提供了有限元分析手段。
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  基于线性弹塑性模型的主蒸汽超级管道管嘴应力指数计算和优化设计

  詹敏明, 宋煜, 李飞, 武心壮

  压力容器. 2021, 38(5): 52-58. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2021.05.008

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  主蒸汽超级管道是核电站的重要管道之一，介绍了国内某型核电站超级管道管嘴的设计方法，讨论了超级管道应力评定过程中应力指数B₂的重要性。利用线性弹塑性材料模型和ANSYS有限元软件，通过极限载荷法计算得到管嘴的应力指数B₂，并与ASME规范中公式法计算得到的B₂作比较，结果显示公式法计算的B₂有较大裕量。据此结论对超级管道的管嘴进行优化设计，优化后管嘴的B₂仍小于公式法计算值，说明超级管道应力评定（公式法计算的B₂）结果对优化后的管嘴适用，设计优化后的管嘴强度满足ASME规范要求。
标准规范
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  GB/T 150.2和GB/T 16507.2中高温拉伸试验要求的探讨

  敬仕煜, 曾辉, 邓钱元, 杨华春

  压力容器. 2021, 38(5): 59-63. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2021.05.009

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  在调查检验数据基础上，分析GB/T 150.2-2011和GB/T 16507.2-2013中高温拉伸试验的要求及其适用性等问题。研究认为："高温拉伸试验应在设计计算温度下进行"的规定可予放宽，应允许在较高温度下进行，当试验结果仍满足较低设计计算温度对应的要求值时，则可覆盖其高温拉伸试验要求，用于较低设计计算温度的锅炉和压力容器部件制造。因此，可减少高温拉伸试验频次，疏通材料代用障碍，提高材料通用性，降低成本。
检验与维护
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  AP1000核电站主蒸汽管道支管座焊接接头的射线检测

  郭玉炳

  压力容器. 2021, 38(5): 64-71. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2021.05.010

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  介绍了AP1000压水堆核电站主蒸汽管道嵌入式支管座的应用范围和功能、结构特点，以及嵌入式支管座焊接接头的特点和极易产生的缺陷。结合ASME规范的技术要求，对该类焊接接头的射线检测工艺参数优化提出了切实可行的措施和方法，并通过设计制作专用的导源和定位工装，大幅度提高射线检测工艺执行的可靠性和准确性。并在工程实际中进行了应用和验证，为同类焊接接头的射线检测提供可借鉴的方法。由于嵌入式支管座焊接接头质量的重要性，建议增加超声检测作为补充，以便更全面地对该类焊接接头质量进行控制。
制造与安装
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  双金属复合板爆炸焊接参数选择窗口开发

  李岩, 李艳彪, 刘翠荣, 吴志生, 任金锁, 张卫国

  压力容器. 2021, 38(5): 72-79. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2021.05.011

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  针对爆炸焊接工艺参数多、经验计算公式复杂、计算过程逻辑复杂、人工计算易出错等问题，利用Visual Basic软件进行编程，开发适合双金属爆炸焊接参数选择系统，以方便工业生产中双金属复合板爆炸焊接参数选择。所开发的系统建立了异质金属材料性能数据库，可实现双金属爆炸焊接可焊性窗口的自动绘制，同时可定量计算任意双金属爆炸焊接理论最佳工艺参数。
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  高温气冷堆蒸汽发生器蒸汽出口连接管制造及难点分析

  王强

  压力容器. 2021, 38(5): 80-86. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2021.05.012

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  高温气冷堆示范电站蒸汽出口连接管在世界尚属首次制造，该项目在研制过程中，出现许多技术难点问题。通过对结构特点、制造规范、材料要求、设备制造等环节存在的技术难度进行分析，提出有效的解决方案，为整个高温气冷堆示范电站项目的推进奠定基础。