2021年, 第38卷, 第9期　
刊出日期：2021-09-30

  

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试验研究
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  锥纹管异径孔折流板换热器试验与模拟研究

  吴志伟, 钱才富, 刘钢, 周金秀, 刘鹏

  压力容器. 2021, 38(9): 1-10. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2021.09.001

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  高效换热器的开发与研究一直是换热器领域的热点问题。采用新型高效换热管（锥纹管）和新型管束支撑结构（异径孔折流板），开发了锥纹管异径孔折流板换热器。通过试验和数值模拟，以水和油为介质，研究其传热性能，并与传统弓形折流板换热器进行对比分析。结果表明，在研究范围内，当壳程以水为介质时，锥纹管异径孔折流板换热器的总传热系数比传统弓形折流板换热器增加了10%~66%；当壳程以油为介质时，锥纹管异径孔折流板换热器的总传热系数比弓形折流板换热器增加4%~20%。和直管相比，锥纹管管内流体流动和传热的协同角较小，表明由于壁面锥纹的存在，提高了管内流场和温度场的协同程度。此外，锥纹管异径孔折流板换热器壳程协同角在折流板的迎风面上分布均匀，有利于传热。
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  700 ℃先进超超临界锅炉候选合金GH984G的热拉伸行为研究

  高佩

  压力容器. 2021, 38(9): 11-17. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2021.09.002

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  采用Gleeble-3500热模拟试验机对GH984G合金在应变速率为1 s^-1、温度在1 000~1 175 ℃范围内进行了热拉伸试验，并对拉伸后试样断口及轴向显微组织进行了分析，以评估GH984G合金的热拉伸行为。结果表明：GH984G合金在1 000~1 175 ℃拉伸时具有良好的塑性，断面收缩率均≥ 85.4%，在1 100 ℃时塑性最好，断面收缩率为96.2%；合金在不同温度下的拉伸断口均发生了明显的截面颈缩现象，断口缩减量、单位面积内韧窝及孔洞数量均随着温度的升高而逐渐增加，温度升到1 100 ℃时，断口缩减量、单位面积内韧窝及孔洞数量最大，塑性最佳。温度进一步升高，断口缩减量、韧窝及孔洞数量开始缓慢减小，温度超过1 150 ℃时，明显减小，塑性下降；合金的动态再结晶面积分数随温度的升高而逐渐增加，温度在1 050~1 200 ℃时发生了完全动态再结晶。拉伸应变速率为1 s^-1时，GH984G合金最佳的热变形温度范围为1 050~1 175 ℃。
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  T91/TP347H异种钢焊接接头过热工况下蠕变损伤模型研究

  金震杰, 刘川槐, 曹宇, 陆一帆, 潘卫国, 纪冬梅

  压力容器. 2021, 38(9): 18-26,33. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2021.09.003

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  在620 ℃的超温工况下，对T91/TP347H异种钢焊接接头在不同应力水平进行了蠕变试验。基于试验数据，利用Norton模型、Kachanov-Rabotnov模型和非线性连续损伤模型研究了T91/TP347H异种钢焊接接头的蠕变应变、蠕变损伤和蠕变寿命预测模型，并将模拟预测结果与试验数据进行比较。结果表明：在蠕变应变模拟方面，Norton模型只能描述出蠕变第二阶段，Kachanov-Rabotnov模型则能较好地描述整个蠕变应变三阶段过程；在蠕变损伤计算方面，非线性连续损伤模型可以更好地表达整个损伤过程，Kachanov-Rabotnov模型则具有一定的局限性；在蠕变寿命预测方面，双参数非线性连续损伤力学模型的寿命预测最为准确，而Norton模型的寿命预测误差较大。
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  基于数字图像相关方法的L450管线钢单轴拉伸变形研究

  薛河, 张永刚, 侯成, 王帅, 张雨彪, 杨永杰

  压力容器. 2021, 38(9): 27-33. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2021.09.004

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  单轴拉伸试验是获得材料力学性能最常用的方式，在试验过程中应变测量极为重要。数字图像相关（DIC）方法是一种非接触式光学测量方法，其使用高速摄像机记录试验过程，并基于计算机视觉技术对试验过程进行分析和数值计算，从而得到待测试件在试验过程中完整的应变变化情况。对比了使用应变片与DIC测试系统测量L450管线钢拉伸试验过程中的应变变化情况，并将DIC方法测得的数据作为有限元模拟中使用的材料力学参数，对单轴拉伸试验过程进行了数值模拟。结果表明，在应变片的量程范围内，DIC方法与应变片的测量结果基本一致，且使用DIC方法可以获得待测试件更大范围的应变参数。
设计计算
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  负压或真空下Ω形波子午向弯曲应力公式中系数K的研究

  牛玉华, 徐旭, 於飞, 吴建伏, 陈云飞, 李扬

  压力容器. 2021, 38(9): 34-39,80. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2021.09.005

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  Ω形波纹管通常用于高压场合，但在许多实际应用中需要Ω形波纹管按多工况设计，既要承受较高的内压，又要承受负压或真空。通过分析研究，提出了受负压或真空的Ω形波纹管的强度计算公式，并针对Ω形波纹管子午向弯曲应力公式中的修正系数K采用有限元的方法进行研究。为确保计算结果准确，专门制造了2台DN750和2台DN1400的Ω形波纹管进行试验验证有限元的模型及计算结果的准确性。根据Ω形波纹管不同的圆环半径比值r_t/r和直径共建立了100个模型，并分成了2组，每组各50个模型，后又补充增加了5个DN3000的模型。根据以上计算结果，提供了系数K的数据及拟合曲线。
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  基于断裂力学的X80管线钢最低允许使用温度的确定

  桂乐乐, 商学欣, 刘凯, 寿比南

  压力容器. 2021, 38(9): 40-45. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2021.09.006

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  以某天然气管道事故调查中的X80管线钢冲击试验数据为依据，采用API 579-1/ASME FFS-1（Fitness-For-Service）中的断裂力学评估程序，结合我国管线钢的相关规范和标准，推导X80管线钢的冲击豁免曲线，为今后管线钢的最低允许使用温度相关标准的修订奠定基础。
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  基于VMD-ISD的天然气管道泄漏信号去噪研究

  王冬梅, 肖超利, 路敬祎

  压力容器. 2021, 38(9): 46-54. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2021.09.007

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  针对变分模态分解分解信号后，有效分量和噪声分量区分存在困难的问题，提出了一种VMD与板仓-斋藤距离结合的算法。首先输入信号通过VMD分解得到K个有限带宽的固有模态函数，计算每个BLIMF与信号概率密度函数之间的ISD，通过评估两个相邻ISD之间的变化选择有效分量，之后利用小波变换去除筛选后噪声分量的高频噪声，最后将有效分量与滤波后的噪声分量进行重构。仿真信号和管道泄漏信号试验表明：该算法能精确地选取有效分量，与其他算法相比取得了更好的去噪效果，并且能够有效应用于天然气管道泄漏信号的去噪处理。
标准规范
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  考虑焊接残余应力的含缺陷结构安全评定方法评价

  汪宇宸, 周帼彦, 蒋文春, 涂善东

  压力容器. 2021, 38(9): 55-65. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2021.09.008

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  焊接产生的残余应力分布情况较为复杂，会对设备安全运行产生重要影响，因此，进行缺陷安全评估时必须考虑焊接残余应力的影响。目前，国内外常见的含缺陷结构安全评定标准包括：GB/T 19624-2019，SINTAP：1999，BS 7910：2019和API 579：2016等。对比分析了上述标准在评定规程、焊接结构分类、焊接残余应力分布规律及其影响因素、焊后热处理对峰值残余应力取值影响等方面的区别，探讨各标准的适用性及差异。研究表明：SINTAP，BS 7910和API 579的焊缝结构分类依据明确，分类结果全面；提供了沿厚度和上表面方向的纵向和横向应力分布规律，考虑的影响因素较为全面。与之相比，GB/T 19624在焊缝结构分类方面通过最大残余应力取值系数保证标准协调、易用，提供了沿厚度方向的应力分布规律，但未区分应力方向，且对焊后热处理态应力水平规定更为宽泛。所有标准均存在应力分布规律准确性不高、局部热处理后应力水平研究不足等问题。在后续发展中应通过更多案例分析和研究，对标准中焊接残余应力方面内容加以完善。
安全分析
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  压力容器用钢板卷制开裂失效原因分析

  金彦枫

  压力容器. 2021, 38(9): 66-73. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2021.09.009

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  对两例钢制材料在压力容器制造厂进行筒节卷制过程中，均沿宽度方向发生开裂的问题进行了分析。材料入厂均进行过超声波无损检测复验和尺寸外观检测，未发现问题。通过宏观检测、化学成分分析、金相组织分析、硬度检测、断口分析等多种手段对卷制开裂进行失效分析，结果表明，易忽视的原材料表面缺陷是失效原因之一，制造过程的工艺控制为失效的主要原因。
检验与维护
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  危化品长管拖车压力监测及预警系统设计

  陈艺中, 惠虎, 黄淞

  压力容器. 2021, 38(9): 74-80. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2021.09.010

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  针对我国长管拖车道路运输超压事故频发，且现有的安全泄放装置多用于超压后泄放气体而无法事前预警问题，运用压力传感器、微处理器、4G通信、OneNET云平台等技术，设计了一款危化品长管拖车压力监测及预警系统，实现了对长管拖车气瓶压力的远程实时监测，在气瓶压力过高时，能够及时预警。通过系统仿真运行试验验证，该系统功能正常，对预防长管拖车气瓶可能出现的超压失效具有一定的可行性和可靠性。
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  基于脉冲涡流的提离高度检测方法

  殷雪峰, 程千里, 窦凤杰, 崔建杰

  压力容器. 2021, 38(9): 81-86. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2021.09.011

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  通过分析脉冲涡流检测信号，发现在双对数坐标系中，中期信号直线段的截距与提离高度之间存在幂函数关系，提出了保温层厚度测量的新方法。经过试验验证，该方法不受被测构件壁厚和发射电压影响，具有稳定性高的特点，扩充了脉冲涡流检测技术的应用范围，提高了利用脉冲涡流检测技术穿透保温层检测管道或设备壁厚的准确性。