基于极限载荷的在用含未焊透缺陷压力管道安全性分析
由于工业压力管道大多采用现场手工电弧焊焊接，焊缝内部不可避免地存在缺陷，其中尤以未焊透缺陷为最主要且数量最多，对工业压力管道的安全构成严重的威胁。因而，正确评价未焊透缺陷的危害性对于确保工业压力管道的安全运行具有十分重要的意义。我国工业压力管道多数采用韧性较好的中低强度钢，其失效模式为塑性极限载荷控制的韧性失效。
本文针对20号钢含未焊透缺陷压力管道在纯内压、纯弯矩、纯扭矩以及组合载荷作用下的塑性极限载荷及其安全评定技术进行系统的理论、有限元和试验研究。主要研究成果和创新点如下：
(1)得到了在内压、弯矩、扭矩组合载荷共同作用下的含未焊透缺陷压力管道的塑性极限载荷理论计算公式，扩展了原来只适用于拉、弯组合载荷的净截面垮塌准则(NSC准则)的应用范围。并利用非线性有限元方法验证了理论公式的准确性。
(2)得到了综合考虑未焊透缺陷环向长度、深度以及管径比等影响因素的含未焊透缺陷压力管道塑性极限内压、极限弯矩、极限扭矩工程估算公式。
(3)设计加工了组合载荷作用下压力管道的四点弯试验装置，进行了极限载荷试验测试，验证了有限元计算的可行性，同时验证了工程估算公式的有效性。
(4)建立了基于内压、弯矩、扭矩组合载荷作用下的含未焊透缺陷20号钢工业压力管道安全评定方法。利用建立的安全评定方法对两条被《在用工业管道定期检验规程》定级为4级的在用工业压力管道进行了安全评定。
未焊透缺陷;压力管道;塑性极限载荷;有限元计算;安全评定
浙江大学;浙江大学化学工程与生物工程学系
硕士
化工过程机械
金志江
2010
中文
TG441.7
85
2010-06-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）