2021年, 第38卷, 第6期　
刊出日期：2021-06-30

  

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试验研究
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  过热对HP40Nb炉管微观组织和力学性能的影响

  周阳, 洑阳成明, 巩建鸣, 耿鲁阳, 姜勇, 唐建群

  压力容器. 2021, 38(6): 1-9. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2021.06.001

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  将铸态HP40Nb合金在1 050，1 100，1 150℃下分别热处理了100 h和200 h，模拟炉管在实际服役过程中的过热情况。使用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）对原始材料和过热材料进行了微观组织表征和物相分析，并对碳化物的含量和形态进行了定量分析，此外还测试了过热前后材料的室温和高温拉伸性能。结果表明，HP40Nb合金原始铸态组织中的析出相为M₇C₃和NbC，过热后材料的组织为M₂₃C₆和NbC。过热材料晶内弥散分布了大量二次碳化物；过热温度越高，晶界和晶内的碳化物粗化程度越高。随着过热温度的升高，HP40Nb合金的室温抗拉强度和屈服强度呈现先增大、后减小的趋势，室温延伸率呈现先急剧减小、后缓慢减小的趋势，高温屈服强度和抗拉强度逐渐减小，高温延伸率逐渐增大。晶内二次碳化物的含量和晶界碳化物的粗化程度是影响HP40Nb合金力学性能的重要因素。
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  钨极氩弧焊热输入与面积稀释率关系的探讨

  郭枭, 徐锴, 吕晓春, 陈佩寅, 陈波, 霍树斌

  压力容器. 2021, 38(6): 10-14,41. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2021.06.002

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  针对传统热输入、功率比公式存在不够细化等不足，采用公式推导、材料热物理性能计算等手段，对钨极氩弧焊（Gas Tungsten Arc Welding，GTAW）焊接热输入与面积稀释率的关系进行了研究，初步建立了基于焊接热输入预测镍基合金焊缝稀释率的公式，并进行了试验验证。利用公式推导，得到利用有效热输入Q_eff预测稀释率的公式δ_area-pre=[$\frac{{{\mu _m}({Q_{eff}} - {Q_{fm}})}}{{{\mu _m}({Q_{eff}} - {Q_{fm}}) + {Q_{fm}}}}$]×100%。计算等效面积A_fm-calc与实际测量结果A_fm-test基本一致，利用不同焊接速度下试验结果反推计算出熔化系数μ_m=0.12±0.03，试验验证结果表明，预测的稀释率与测量结果误差在±5%以内，吻合度较好。
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  锻-轧结合工艺试制12Cr2Mo1VR钢板

  赵国昌, 侯敬超, 龙杰, 吴艳阳, 袁锦程, 牛红星

  压力容器. 2021, 38(6): 15-21. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2021.06.003

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  介绍了采用锻-轧结合工艺生产12Cr2Mo1VR钢板的技术要求、工艺控制要点及实物质量。通过对冶炼、锻造、轧制及热处理工艺进行优化并精确控制，钢板的成分、金相组织、超声检测质量等级、常规力学性能及步冷脆化试验结果满足技术要求，部分实物质量已与进口阿赛洛钢板水平相当。
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  SUS304L用高韧性不锈钢焊材选择与性能研究

  闵晓峰, 王元兴, 吴梦先, 潘伍覃, 侯华东, 蒋杰

  压力容器. 2021, 38(6): 22-27. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2021.06.004

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  分别采用316LMn，385，317L，308L和316L的焊条和氩弧焊丝焊接SUS304L，重点研究了焊缝金属在经过570℃×1 h热处理后-196℃冲击吸收能量及焊接工艺性能。385和316LMn全奥氏体熔敷金属低温韧性优异且稳定性好，308L，317L和316L的焊条和焊丝，通过优化平衡Cr，Ni当量控制铁素体数小于3，焊缝金属-196℃冲击值稳定在50 J以上。熔敷金属为全奥氏体的焊材焊接时，需要控制线能量，防止出现热裂纹，当熔敷金属Mn含量较高时，可以有效减少热裂纹的产生。SUS304L设备焊材选用时，需要进行综合考虑，合理选用国内外熔敷金属为超低碳全奥氏体或超低碳、低铁素体含量的焊材，在保证质量的前提下，可避免焊材性能匹配过渡溢出。
设计计算
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  扩散与幂率蠕变联合控制的孔洞受约束长大模型研究

  刘旻, 王冲, 郭晓峰, 巩建鸣

  压力容器. 2021, 38(6): 28-33,69. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2021.06.005

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  高温环境下，材料蠕变变形与断裂的微观机制主要是晶界的孔洞化。蠕变过程中孔洞的长大是一种非常复杂的行为，很多因素会对孔洞的长大产生影响。基于扩散和幂率蠕变耦合控制孔洞长大理论，建立了新的孔洞受约束长大模型。研究结果表明：在孔洞长大速率主要由扩散控制的区域，基于本文提出的模型预测的孔洞长大速率与基于Needleman-Rice模型和Chen-Argon模型的计算结果一致；与不考虑约束效应的Chen-Argon模型相比，基于本文提出的模型计算出的孔洞长大速率较低。研究结果对保障我国高参数蒸汽转化装置的长周期安全运行具有重要的现实意义。
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  异径四通的塑性极限分析

  张鹏, 惠虎, 黄淞

  压力容器. 2021, 38(6): 34-41. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2021.06.006

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  异径四通是过程工艺和物料运输中常用的管件，采用弹塑性有限元方法对异径四通塑性极限内压进行研究，分析异径四通的破坏过程及失效特征，明确了主管径厚比、支主管径比、过渡圆角与外径比、支主管壁厚比等尺寸参量对异径四通极限载荷的影响并得出相应的影响曲线，建立了常用尺寸范围内异径四通管件塑性极限内压工程估算式。研究结果可为四通管件优化设计和含缺陷结构的完整性评定提供参考。
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  冻结砂土层中埋地管道管土界面应力分析

  王一民, 王凯勃, 徐艳, 王尊策, 卢召红

  压力容器. 2021, 38(6): 42-47,78. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2021.06.007

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  寒区埋地管道管土相互作用对压力输送管道受力分析和安全防护设计具有较大影响。利用试验研究与有限元模型分析相结合的方法，对冻结砂土与管道间的界面应力问题进行了研究。考虑管土间摩阻力、粘结力、冻结力及管土弹塑性变形等耦合作用影响，利用层间界面双线性接触模型，建立有限元分析模型，进行了相应的试验验证。结果表明，寒区砂土层中管土间界面应力的有限元分析结果与试验结果误差为3.97%，该有限元模型可用于分析管土相互作用下的界面应力问题，为进一步研究埋地管道局部损失、腐蚀坑应力集中致损问题奠定了基础。
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  大型商用飞机撞击载荷对核电厂管道的影响分析

  梁建刚, 彭建, 吴高峰

  压力容器. 2021, 38(6): 48-52. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2021.06.008

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  大型商用飞机撞击核电厂时，国内外相关机构和学者对撞击载荷、撞击毁伤效应、厂房结构仿真方面研究较多，但冲击振动对管道的影响分析方面研究非常少。选取某核电厂一个管道单元，借助管道分析软件PIPESTRESS对管道单元开展反应谱分析，获得大型商用飞机撞击谱下的管道响应。将管道在大型商用飞机撞击谱和地震谱下的响应进行分析，分析管道在大型商用飞机撞击谱和地震谱下的响应差异；对大型商用飞机撞击载荷评定准则进行探讨，为后续管道抗击大型商用飞机撞击设计提供支持。
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  不同圆角半径对三通应力集中区域影响的量化分析

  李海洋, 郭延军, 王鲁, 许辉, 郦晓慧

  压力容器. 2021, 38(6): 53-60,86. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2021.06.009

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  三通作为电厂管道的关键部件，在使用过程中经常出现开裂的现象。基于有限元软件，利用图像方法对不同圆角半径三通管件的应力集中区域进行分析。通过图像处理手段对异径三通的应力集中区域进行提取，并对不同圆角半径三通管件的局部最大等效应力、应力集中系数、应力集中区域的应力点分布以及应力集中区域的体积、表面积、厚度、长、宽进行量化分析，结果表明，在肩部区域适当增加圆角半径能降低其应力集中程度，过渡增加圆角半径反而导致肩部位置的应力更为集中，使得在三通支管处更易发生开裂现象；对于腹部区域，则圆角半径越大、更能有效地降低其应力集中程度。研究方法可为三通管件的安全性评估与其制造工艺流程提供参考依据。
标准规范
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  压力容器低温低应力工况原理及其温度调整准则研究

  崔庆丰, 陆戴丁, 陈勇

  压力容器. 2021, 38(6): 61-69. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2021.06.010

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  低温低应力工况是压力容器用碳钢低合金钢在低温领域应用的重要保障，我国压力容器规范低应力工况仅为欧美规范的特例，其工程应用受限。分析了ASME Ⅷ与EN 13445中低应力工况温度调整曲线理论背景，研究了板厚与强度对温度调整值的影响规律。在此基础上，建立基于主曲线法的低应力工况温度调整准则，发现压力容器规范缺乏科学合理的最低设计温度确定方法是限制我国压力容器用钢在低温下服役的根本原因。
安全分析
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  X80M管道环焊缝开裂原因分析

  陈建国, 王泽军, 马青军, 党丽华, 魏玉顺, 韦晨, 李智明, 张智

  压力容器. 2021, 38(6): 70-78. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2021.06.011

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  为了探究X80M管线钢环焊缝填充层出现裂纹的原因，从焊材复验、焊接接头检测、裂纹分析以及模拟现场焊接试验等方面，采用化学成分、力学性能、扩散氢、硬度、光镜、扫描电镜等检测手段，对裂纹的产生原因展开了分析。结果发现，铜对裂纹的产生有重要影响。模拟现场焊接试验证实，现场焊接扩散氢含量要高于实验室所测扩散氢含量。通过一系列检测分析，最终明确焊缝中存在两种形式的裂纹，一种是铜导致的热裂纹，另一种是铜氢共同作用导致的冷裂纹。
制造与安装
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  甲醇制烯烃反应器模块化预制拆除及安装

  李刚, 顾安东, 闫柏辰, 程军, 张瑞, 陈乾坤

  压力容器. 2021, 38(6): 79-86. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2021.06.012

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  采用模块化施工方法，对甲醇制烯烃（MTO）反应器进行分段预制、拆除及安装。从设计选材、制造组焊工艺、安装顺序等环节进行了优化，提高了反应器预制安装质量，降低了施工过程中的安全风险、节约了施工过程中人工及机械费用的支出，解决了已经建造完毕的厂区内无法运输直径和长度较大设备、MTO反应器整体更换需对原装置框架进行大量拆除以及检修改造项目工期紧而不允许进行长周期作业的问题。为类似新建或改造装置模块化施工提供了参考。