2021年, 第38卷, 第7期　
刊出日期：2021-07-30

  

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试验研究
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  基于热加工图与有限元分析的Inconel 600热挤压工艺研究

  周宇森, 程晓农, 罗锐, 高佩, 刘瑜, 袁志钟

  压力容器. 2021, 38(7): 1-8,25. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2021.07.001

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  利用Gleeble-3500试验机与Deform软件，采用热压缩试验与有限元分析相结合的方法，分析讨论了Inconel 600管材热挤压工艺参数的影响以及微观结构的变化规律。结果表明，对于热挤压工艺，基于热加工图的数据，计算得到了Inconel 600管材在挤压比为5.65的条件下最佳的热挤压工艺参数：挤压速率250 mm/s、挤压温度1 150 ℃，并且根据该工艺进行了实际生产，管材成品率提高了34%；对于微观结构，热挤压变形过程中，Inconel 600管材的微观组织由最初的链状组织转变为再结晶的细小等轴晶粒，晶粒发生细化。本文试验结果与数值模拟数据相吻合，为Inconel 600的热挤压生产提供了参考依据。
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  钛/铝爆炸焊接复合板界面表征及冶金连接机制

  李岩, 陈闯, 李艳彪, 刘翠荣, 赵瑞, 周印梅, 任金锁

  压力容器. 2021, 38(7): 9-16. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2021.07.002

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  钛/铝爆炸焊接界面是钛/铝层状复合材料成分、组织、性能的过渡区，决定着钛铝层状复合材料使役可靠性，爆炸焊接界面微观组织与结合机理有待深入研究。借助先进的材料分析手段，表征钛/铝爆炸焊接结合区微观特征，探讨爆炸焊接冶金连接机制。研究表明，沿着爆炸复合方向，钛铝结合界面由平直状向波状转变，波状结合处存在TiAl₃金属间化合物，爆炸焊接界面存在明显的晶粒细化，界面处钛铝两种元素扩散厚度为8 μm。试验现象与爆炸焊接理论相结合，深入分析了钛/铝爆炸焊接界面微观特征形成的机理，揭示了钛/铝爆炸焊接具有压力焊、熔化焊和扩散焊的典型特征。
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  含凹陷管道弯曲承载力研究

  李康帅, 郑召典, 邵永波, 彭宁

  压力容器. 2021, 38(7): 17-25. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2021.07.003

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  基于管道在工作过程中极易产生凹陷、进而影响其安全性的现状，设计两个足尺度管道试件进行四点弯曲试验，其中一个通过球状压头压制凹陷，研究凹陷对管道承载力以及失效模式的影响。测试结果发现凹陷降低了管道的弯曲承载力。在此基础上，采用有限元分析方法研究凹陷参数对管道弯曲承载力的影响，研究结果表明，凹陷深度、凹陷宽度以及压头形状是影响管道承载力的主要参数。最后结合参数分析建立了含凹陷管道的弯曲承载力的预测公式。
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  国产超级奥氏体不锈钢SB-690 N08367换热管与管板的焊接研究

  张凯翔, 张建晓, 尤秀美, 陶彦文, 王丛元

  压力容器. 2021, 38(7): 26-31,37. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2021.07.004

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  通过对国产超级奥氏体不锈钢换热管SB-690 N08367进行模拟管板与换热管的焊接工艺评定试验，对焊接试板进行力学性能、腐蚀性能等检测，结果表明，国产超级奥氏体不锈钢换热管SB-690 N08367的各项性能均满足要求，证明所选用的焊接材料、焊接工艺规范正确合理，可以替代进口SB-690 N08367用于生产。
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  X射线衍射法测量高温合金波纹管残余应力

  许光, 邢力超, 张婷, 林健

  压力容器. 2021, 38(7): 32-37. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2021.07.005

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  X射线衍射法是一种晶体材料残余应力无损检测方法，可快速、精确地对材料局部残余应力进行测量。波纹管是运载火箭管路系统中的关键部件，其成型过程中材料会发生较大变形，由此产生的残余应力对波纹管的疲劳寿命有重要影响。采用X射线衍射法对高温合金波纹管成型前管坯、波纹管成型后和波纹管退火热处理后的残余应力进行了测量，结果表明，高温合金管坯存在较大的残余应力，成型后波纹管波峰外壁周向残余应力与管坯状态时残余应力大小相当，而轴向残余应力相对于管坯状态大幅增加；退火热处理后，波纹管轴向残余应力大幅降低，但周向残余应力降低有限。退火热处理可有效改善波纹管的轴向残余应力。
设计计算
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  基于蠕变疲劳损伤评定的管板边缘结构合理化研究

  曾祥盛, 钱才富, 李欢, 邵素铭, 邸加亮

  压力容器. 2021, 38(7): 38-47. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2021.07.006

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  为满足电网调度需求，光热电站熔盐蒸发器需要频繁启停，并且熔盐温度较高，蒸发器长期在钢材蠕变温度之上运行，高温疲劳和蠕变的交互作用决定了蒸发器的服役寿命。管板作为蒸发器的核心部件，其结构会影响管板的蠕变和疲劳损伤。基于有限元分析，根据ASME Ⅲ-5 HBB非强制性附录，对熔盐蒸发器管板进行高温蠕变疲劳损伤评定，着重研究GB/T 151—2014推荐的管板与壳体连接形式对管板蠕变疲劳损伤评定的影响。结果表明，对于GB/T 151—2014推荐的管板沟槽或圆角过渡边缘结构，由于圆弧半径过小，管板与壳体连接处的峰值应力大，管板难以通过蠕变疲劳损伤评定；增大圆角半径可以有效降低圆角处的应力集中，管板容易通过蠕变疲劳损伤评定；对于本研究的熔盐蒸发器管板，高温蠕变损伤大于疲劳损伤。
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  基于机器学习的蠕变断裂寿命预测方法

  张效成, 宫建国, 轩福贞

  压力容器. 2021, 38(7): 48-57. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2021.07.007

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  工程结构的寿命预测问题是结构完整性领域的重要课题。通常，工程问题的解析解难以获得、经验解无法描述高维变量之间的非线性交互，而机器学习可以克服两者的局限性，是实现工程部件寿命预测的重要解决方案。基于此，提出了面向工程结构寿命预测问题的机器学习方案及优化的一般性方法。以316奥氏体不锈钢蠕变断裂寿命预测问题为例，基于高维数据集，使用BP神经网络、支持向量机、随机森林、高斯过程回归等机器学习模型，对316奥氏体不锈钢材料的蠕变断裂寿命进行预测。结果表明，基于机器学习的蠕变断裂寿命预测方法较之传统Larson-Miller方法具有更高精度。
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  含缺陷城镇燃气聚乙烯管道内压承载能力研究

  孙明, 吕海舟, 付志强, 冉文燊, 孙笼笼

  压力容器. 2021, 38(7): 58-63. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2021.07.008

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  聚乙烯管道在城镇燃气行业中有广泛的应用，但是目前国内外对在用聚乙烯管道的安全性能评价的研究相对较少，导致在检验检测过程中无法对发现的缺陷开展合于使用评价，从而无法准确判断含缺陷聚乙烯管道的安全状况。选取两种典型的聚乙烯管道材料PE80和PE100，在拉伸性能测试的基础之上，建立起了材料的本构模型，采用有限元模拟的方法，对选取的9种缺陷模型开展极限承载能力的分析与研究，初步确定了缺陷尺寸与承载能力的关系，为后续开展含缺陷聚乙烯管道的合于使用评价工程应用提供参考。
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  核电厂超设计基准事故下热交换器的密封结构设计及分析方法

  矫明, 张菲茜, 贺寅彪, 张丽艳, 李波, 黄庆

  压力容器. 2021, 38(7): 64-69. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2021.07.009

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  核电厂中，需要考虑正常运行工况、预计运行工况、设计基准事故以及超设计基准事故等。对于正常运行工况、预计运行工况以及设计基准事故，采用保守的方法进行工程设计，但对于超设计基准事故，其发生的概率很低，根据纵深防御原则，需要对相关设备进行适宜地设计和分析。超设计基准事故研究是个前沿的课题，缺乏相关设计经验和分析评定准则。以三代核电站中的余热排出热交换器为例，提出了该热交换器在超设计基准事故下的密封结构优化设计方案以及相应的密封性能及结构完整性分析评定方法，研究结果为超设计基准事故下的设计和分析提供了参考。
技术综述
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  横流冲刷下换热器管束流体弹性失稳的研究进展

  郭凯, 谭蔚, 曹丽琴, 张红升

  压力容器. 2021, 38(7): 70-76. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2021.07.010

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  管壳式换热器管束受到流体的横向冲刷，进而引发管束与流体的耦合振动，即为流致振动。管束流致振动是引发换热器失效的重要原因，其中最为危险的便是流体弹性失稳。针对国内外管束流体弹性失稳相关研究进行了详细分析，并指出管束流致振动研究的主要研究热点。该相关分析和结论，可为换热器设计和相关研究提供理论依据。
安全分析
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  钛合金气瓶疲劳试验壳体开裂失效分析

  张海, 欧阳瑞洁, 张永红, 姜玉恒

  压力容器. 2021, 38(7): 77-80,86. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2021.07.011

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  某TC4钛合金气瓶在疲劳试验过程中发生壳体开裂失效，对断口进行了宏观及微观形貌观察、能谱分析和显微硬度测试。结果表明，气瓶的开裂模式为脆性开裂，开裂原因是由于气瓶外表面局部区域存在Al偏析（含量偏低），偏析区域组织粗大、硬度高、脆性大。在多次充放压（疲劳试验）过程中，裂纹首先从外表面偏析区域起源、扩展，最终发生开裂失效。
制造与安装
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  耐热合金钢管子-管板仰焊工艺研究及应用

  郑明涛

  压力容器. 2021, 38(7): 81-86. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2021.07.012

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  某高温换热类设备内件采用耐热低合金钢锻件和耐热低合金钢换热管作为换热介质的承压边界材料，由于产品为特殊的立式结构，管子-管板焊缝的焊接只能在仰焊位置操作。通过工艺研究发现，为了得到质量稳定、焊缝尺寸和形状满足设计和相关技术条件要求的管子-管板仰焊焊接接头，优先选用内缩填丝式管子-管板焊接坡口，合理配比自动钨极氩弧焊工艺参数、控制焊炬角度的同时，还需要严格控制定位胀接参数和焊接操作过程的清洁，制定合理的预热、后热和焊后热处理工艺。