2023年, 第40卷, 第5期　
刊出日期：2023-05-30

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试验研究
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  LNG储罐用低温高锰钢埋弧焊材料组织和性能研究

  冯伟, 于庭祥, 陈波, 徐锴, 杨鑫禹

  压力容器. 2023, 40(5): 1-7,33. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2023.05.001

  摘要 ( 117 ) PDF全文 ( 436 )   可视化   收藏

  针对LNG储罐用低温高锰钢, 设计了一种用于丝级埋弧横焊的焊丝、焊剂及焊接工艺。通过拉伸、冲击、侧弯试验评估焊缝金属力学性能, 采用OM, SEM, EDS等设备分析组织形貌。试验结果表明:焊剂工艺性能优良, 焊缝成形较好, 脱渣良好, 无气孔、裂纹等缺陷, 抗拉强度大于660 MPa, -196 ℃夏比冲击吸收能量大于60 J; 焊缝金属组织为全奥氏体组织, 组织致密, 晶间有细小的夹杂物析出, 冲击试样断口形貌多为细小的韧窝; 利用EDS对冲击断口中少量解理面处合金成分进行分析, 发现焊缝高Si区会在受冲击下产生解理面成为断裂的启裂位置, 降低了材料低温韧性。总结试验结果, 确定性能最佳的焊材成分与焊接工艺参数。
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  热机疲劳加载后316L拉伸性能与剩余疲劳寿命预测方法

  张毅, 张威, 尹鹏, 周昌玉

  压力容器. 2023, 40(5): 8-18. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2023.05.002

  摘要 ( 56 ) PDF全文 ( 27 )   可视化   收藏

  研究热机疲劳载荷下不同疲劳周次和应变幅值对316L后续拉伸性能的影响, 使用金相显微镜和扫描电子显微镜对断口以及断口附近表面形貌进行分析, 并使用透射电镜观察不同疲劳周次下的位错结构, 最后基于拉伸性能提出剩余疲劳寿命预测方法。结果表明, 热机疲劳周次和应变幅值对拉伸性能的影响趋势明显不同, 热机疲劳周次对拉伸性能的影响显著大于应变幅值的影响。热机疲劳周次和应变幅值的增加导致试样表面出现明显的宏观裂纹, 材料韧性下降, 在热机疲劳周次达到50%N_f之后, 试样的断裂模式由单纯的韧性断裂转变为混合断裂, 热机疲劳过程中的位错结构演化是导致材料强度增加的主要原因。基于均匀延伸率、延伸率、均匀拉伸塑性应变能以及拉伸塑性应变能对剩余疲劳寿命进行预测, 其中基于均匀拉伸塑性应变能的预测结果最为准确。
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  工作温度对换热管与管板胀接接头性能的影响

  刁晓丹, 梁学峰, 高磊

  压力容器. 2023, 40(5): 19-24. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2023.05.003

  摘要 ( 86 ) PDF全文 ( 115 )   可视化   收藏

  为验证胀接接头在经历实际运行的反复受热和冷却后的性能变化, 对10^#+Q345R同类材质、S30403+Q345R异种材质的换热管与管板接头分别进行机械胀和液压胀, 每组试件采用相同胀力或相近胀度, 对比热振前后的密封性及拉脱应力。为验证10^#+Q345R同类材质换热管与管板液压贴胀接头在实际运行的高温下性能是否会下降, 试件采用相同胀力胀接, 对比室温、100, 200, 300 ℃下的拉脱应力。结果表明, 工作温度确实会对胀接接头的性能产生不同程度的影响, 换热管与管板接头的胀接应依据设备特性及两种胀接方法的优缺点, 选择最优的胀接工艺。
设计计算
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  特殊螺纹油管接头重复上卸扣后的密封性能研究

  单涵, 高连新, 王成, 戴涵洋

  压力容器. 2023, 40(5): 25-33. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2023.05.004

  摘要 ( 74 ) PDF全文 ( 459 )   可视化   收藏

  ISO 13679规定特殊螺纹油管的气密封试验需要在9次上卸扣后进行, 且特殊螺纹接头的上扣性能直接影响到其服役时的密封性能与连接强度。为探索有限元方法动态模拟多次上卸扣试验的可行性, 建立了某锥面-锥面密封型特殊螺纹油管接头上卸扣的有限元模型, 对该接头进行了9次上卸扣的全过程模拟, 仿真分析了该接头的密封性能, 并进行了实物试验验证。研究结果表明:特殊螺纹接头的气密封性能随着上卸扣次数的增加而降低, 最终其密封指数降低为第1次上扣时的73%; 密封面处的塑性应变是影响接头密封性能的重要原因; 随着上扣次数的增加, 特殊螺纹接头的密封接触长度呈现先减小后增大的趋势; 在上卸扣过程中密封面过盈量的变化较为显著。通过与实物试验的对比, 验证了该方法的可行性与准确性, 为深入了解上卸扣试验对接头密封性能的影响提供了有效方法。
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  堆芯衰变热对反应堆压力容器承压热冲击的影响

  林萍, 杨森皓, 陈旭鹏, 银建中, 韩志远, 谢国山

  压力容器. 2023, 40(5): 34-43. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2023.05.005

  摘要 ( 66 ) PDF全文 ( 422 )   可视化   收藏

  研究了承压热冲击(PTS)事故发生时, 变化的堆芯衰变热对反应堆压力容器(RPV)安全分析的影响。基于ACP1000三回路反应堆压力容器, 对25 cm²小破口失水事故工况应用三维流固热耦合方法进行模拟。计算了事故下2 000 s 内堆芯衰变热随时间的变化函数, 得到变化堆芯衰变热影响下冷却剂经过堆芯后的温升、三回路模型安注流动轨迹、确定RPV环腔内温度最低点(冷点)的位置, 并在此处施加裂纹影响, 得到变化堆芯衰变热影响下应力强度因子分析结果, 并与1 MW/m³堆芯衰变热结果进行比较。结果表明, 在本瞬态工况下变化的堆芯衰变热对流经的冷却剂有明显的升温作用, RPV内壁应力也有16.02%的增幅, 应力强度因子有30.1%的增幅。
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  基于VMD-MD的油气管道泄漏信号去噪方法

  路敬祎, 李佳丽, 侯轶轩, 王冬梅, 侯男

  压力容器. 2023, 40(5): 44-52. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2023.05.006

  摘要 ( 73 ) PDF全文 ( 596 )   可视化   收藏

  针对油气管道泄漏检测时, 采集的泄漏信号会受到噪声信号干扰而影响监测精度的问题, 提出变分模态分解(VMD)和马氏距离(MD)相结合的去噪方法。该方法首先利用VMD分解信号, 得到多个模态分量, 再依次计算出各模态分量概率密度与原采集信号间概率密度的马氏距离来区分有效模态分量和含噪模态分量, 最后选择有效模态分量进行重构, 从而达到信号去噪目的。与其他去噪方法在仿真模拟信号试验和实际管道泄漏信号试验中进行对比, 该方法的输出信噪比是最高的, 为46.774 0 dB, 而均方误差是最低的, 为5.197 2×10^-7, 表明该方法在去噪效果方面具有一定的优越性, 为后续油气管道的泄漏识别奠定了良好的基础。
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  大长径比多喷孔燃气发生器同步破孔过程内弹道特性分析

  江坤, 卢兴淦, 黄勇

  压力容器. 2023, 40(5): 53-61,69. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2023.05.007

  摘要 ( 54 ) PDF全文 ( 223 )   可视化   收藏

  为了实现同时为多目标提供燃气工质的目的, 设计了一种大长径比多喷孔燃气发生器。开展了不同主装药量的燃烧试验, 得到了沿轴向分布的多组燃气喷孔同步开启的结果, 验证了结构设计的合理性和可靠性, 并分析了压力沿轴向的分布规律。基于内弹道理论, 建立了燃气发生器工作过程的内弹道数理模型, 结果表明模拟值与试验值吻合较好, 压力误差不超过2.3%, 燃气喷孔响应时间误差不超过6.1%, 计算模型准确有效。在此基础上, 研究了装药量和结构尺寸对压力的影响。然后, 分析了燃气喷孔同步开启规律。发现燃气喷孔响应时间和打开时间随主装药量增加而减短, 关系符合一阶指数衰减函数。拟合建立了燃气喷孔响应时间和打开时间的数学模型, 拟合优度大于0.98。
标准规范
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  ASME高温规范中蠕变断裂应力最小值和平均值的关系及理论公式的探讨

  谈熙明, 李智, 高付海, 王鲁波, 莫亚飞

  压力容器. 2023, 40(5): 62-69. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2023.05.008

  摘要 ( 158 ) PDF全文 ( 212 )   可视化   收藏

  最小蠕变断裂应力S_r以及与温度和时间有关的应力强度值S_t是ASME高温规范弹性方法评价结构应力和变形限制的关键参数。基于Larson-Miller参数法, 以316H不锈钢为对象, 溯源了蠕变断裂应力拟合过程, 并建立了蠕变断裂应力平均值与最小值之间理论公式。基于理论公式进行了参数分析, 阐明最小断裂应力与平均断裂应力的比值随温度和时间的关系, 并对ASME规范中1.25S_t系数进行了探讨。分析结果表明, 对应钠冷快堆设备工作温度550 ℃, 在ASME规范第Ⅲ卷NH篇附录T-1310中, 使用1.25S_t作为限值的方法偏不保守, 推荐采用1.20S_t代替。
安全分析
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  含缠绕层缺陷大容积缠绕气瓶安全性能与评定研究

  高兆江, 骆辉, 刘永久, 欧三立, 柴森, 黄强华

  压力容器. 2023, 40(5): 70-78. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2023.05.009

  摘要 ( 51 ) PDF全文 ( 32 )   可视化   收藏

  为研究缠绕层体积性缺陷及线性缺陷对大容积缠绕气瓶安全性能影响, 通过对带有不同尺寸缠绕缺陷的大容积缠绕气瓶进行疲劳试验、爆破试验, 并采用有限元分析等方法研究了不同尺寸的缠绕层缺陷对内胆应力状态、缠绕层应力状态影响。通过有限元分析, 对于面积为250 mm×250 mm, 深度为3 mm的体积性缺陷, 内胆应力几乎未变, 缠绕层应力增加38.9%, 经历11 000次疲劳试验, 未发生变化。在爆破试验中, 对于含面积为250 mm×250 mm缠绕层缺陷的大容积缠绕气瓶, 当缺陷深度分别为3 mm时, 爆破压力下降9.9%, 略低于设计爆破压力, 仍满足安全使用要求, 当缺陷深度为6 mm时, 爆破压力大幅下降20.9%。研究结果表明, 对于轴向长度不超过250 mm, 深度不超过3 mm的缠绕层缺陷, 大容积气瓶安全性能仍满足使用要求, 如缺陷深度超过3 mm, 可评定为Ⅲ级。
制造与安装
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  聚烯烃串管反应器运输吊装的组装技术

  陈孙艺

  压力容器. 2023, 40(5): 79-86. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4837.2023.05.010

  摘要 ( 37 ) PDF全文 ( 430 )   可视化   收藏

  针对串管反应器不断拓能升级对反应器自身高耸钢结构模块化安装质量的技术需求, 开发了保证反应器一次性高效组装的制造技术并持续应用。基于反应器国产化近30年来模块化工程建设中大型铆焊结构件按机加工件精密质量要求的实践经验, 总结了反应器在运输和安装两个阶段的部件与整体模块结构的施工内容、组装方法和设计阶段模拟组装的预检作用, 说明各种模块结构不同层次的组装特点及其交互影响, 列出了以组装及其质量检验为主要目的的专业技术, 指出了一些禁忌及更好的技术, 最后肯定了工程经验在反应器安装中的关键作用。