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《压力容器》2015年第32卷第9期文摘

本文由 压力容器 于 2015-09-30 16:19:16 发表

基于焦耳-汤姆逊效应的压力容器泄漏模型和数值仿真

作者:艾刚,刘应华
单位:清华大学航天航空学院
摘要:提出了一种方法用来模拟在狭窄的裂纹中泄漏的高压氩气所发生的焦耳-汤姆逊效应引起的热传递过程。当前,压力容器的破前漏设计规范并没有考虑泄漏过程中此效应所导致的低温以及伴随的金属断裂韧性的退化。提出了一种单向耦合的模型来计算气体在泄漏中的压强和温度的降低,进而模拟出金属的温度变化;选择了准确度比较高的雷德利希-邝氏状态方程[1]来评估气体在泄漏过程中的温度;采用由Adams等[2]改进的Petukhov关系式[3]来评估气体的传热系数。对于起始温度30 ℃和压强91 MPa,模拟得到的测试板上裂纹周围的最低温度为13.8 ℃。设计了一个试验装置并在相同条件下进行测试得到的测试板上的最低温度与模拟得到的结果很好的吻合。
关键词:压力容器;裂纹;泄漏;焦耳-汤姆逊效应;传热模拟
doi:10.3969/j.issn.1001-4837.2015.09.001
引用:艾刚,刘应华. 基于焦耳-汤姆逊效应的压力容器泄漏模型和数值仿真[J].压力容器,2015,32(9):1-9.

铜管与翅片气压胀接工艺研究

作者:张泉达,郎利辉,吴磊
单位:北京航空航天大学机械工程及自动化学院
摘要:研究换热器中的铜管与翅片在气体介质均匀压力作用下的胀接工艺过程。首先根据理论公式计算出胀接时的最小胀接压力Pimin和最佳胀管压力Pisy,从而确定出合适的气压范围,选择几组气压值进行管板胀接工艺过程数值仿真。通过试验的方法,对数值模拟结果进行验证。研究结果表明,在计算得到的压力范围内,数值模拟结果与试验结果较为接近,同时铜管与翅片发生了过盈配合且胀紧度随着压力值增大而增大。
关键词:气压胀接;胀接压力;胀形量;数值模拟;试验验证
doi:10.3969/j.issn.1001-4837.2015.09.002
引用:张泉达,郎利辉,吴磊. 铜管与翅片气压胀接工艺研究[J].压力容器,2015,32(9):10-18.

强度匹配对焊接管韧性断裂行为的影响

作者:李朋朋1,徐杰1,卓小敏1,樊宇1,孙智2,胡一杰3
单位:1.中国矿业大学材料科学与工程学院;2.中国矿业大学应用技术学院;3.河南省安阳市质量技术监督检验测试中心
摘要:针对焊接过程中强度匹配对焊接接头断裂韧性及韧性裂纹扩展阻力曲线行为的影响,以弹塑性断裂力学理论为基础,基于细观塑性损伤模型,应用ABAQUS有限元软件,采用修正边界层(MBL)模型进行有限元模拟与分析。同时考虑加工硬化指数以及材料屈服强度等因素对断裂韧性及阻力曲线的影响。结果表明,不同屈服强度和应变硬化指数条件下,随着强度匹配系数My增加,焊接接头的断裂韧性及阻力曲线降低。
关键词:强度匹配;裂纹尖端开口位移;修正边界层模型;裂纹扩展阻力曲线
doi:10.3969/j.issn.1001-4837.2015.09.003
引用:李朋朋,徐杰,卓小敏,等. 强度匹配对焊接管韧性断裂行为的影响[J].压力容器,2015,32(9):19-25.

反应堆压力容器接管段三维弹塑性应力分析

作者:陆维,王绪伟,杨培勇
单位:国家核电技术有限公司北京研发中心
摘要:反应堆压力容器在正常运行、事故、水压试验等工况下承受包括自重、压力、热膨胀、地震和管道载荷等复杂载荷。由于接管段几何不连续性,容易产生应力集中而发生破坏,是压力容器结构分析的关键部位。目前,反应堆压力容器应力分析研究主要采用线弹性分析方法。由于载荷的复杂性以及几何不连续,材料可能会发生塑性行为。在某些极端工况下,采用线弹性计算结果进行应力评定可能无法满足规范要求,这可能由于线弹性分析的过保守造成的,而弹塑性分析能够得到更接近实际的结果。采用反应堆压力容器材料的真实应力—应变曲线作为输入,并采用了ANSYS的多线性随动强化模型模拟压力容器材料真实本构,建立压力容器接管段的三维有限元模型,对压力容器接管段进行弹塑性应力分析。研究得到了压力容器接管段在内压载荷下的应力分布规律,塑性区域随载荷增大的扩展规律、压力容器最终失效的塑性极限载荷,为压力容器设计提供理论依据。
关键词:反应堆压力容器;接管段;真实应力—应变曲线;多线性随动强化;塑性极限载荷
doi:10.3969/j.issn.1001-4837.2015.09.004
引用:陆维,王绪伟,杨培勇. 反应堆压力容器接管段三维弹塑性应力分析[J].压力容器,2015,32(9):26-32.

高温下螺栓法兰联接密封结构三维数值分析

作者:董智,覃文良,马全,崔振宁,陈曦
单位:中国石油集团工程设计有限责任公司北京分公司
摘要:采用有限元法对高温下螺栓法兰联接密封结构进行三维数值分析。分析结果表明,在稳态温度场下,螺栓法兰联接密封结构在内压作用下垫片应力降低,随着温度的升高,法兰转角增大,垫片应力持续减小;在螺栓预紧力、内压以及温度载荷的作用下,螺栓法兰联接密封结构的螺栓应力、垫片平均应力以及法兰转角基本呈线性变化。
关键词:有限元;高温;螺栓;法兰;垫片应力
doi:10.3969/j.issn.1001-4837.2015.09.005
引用:董智,覃文良,马全,等. 反应堆压力容器接管段三维弹塑性应力分析[J].压力容器,2015,32(9):32-38.

储罐罐底结构失效的数值分析

作者:王敏,凌张伟,郑慕林,唐萍
单位:浙江省特种设备检验研究院
摘要:储罐罐底结构失效主要有罐底板提离变形、角焊缝撕裂以及屈曲变形等。通过建立储罐罐底结构失效有限元分析模型,结合断裂力学及损伤理论,研究了在罐内超压工况条件下的罐底提离变形以及罐底角焊缝撕裂结构失效,结果表明,罐内超压会导致储罐罐底发生提离变形,同时角焊缝位置处的应力集中会导致焊缝裂纹扩展,进而导致角焊缝撕裂,与工程实际中事故案例结构失效相吻合。
关键词:储罐;结构失效;提离;角焊缝;裂纹
doi:10.3969/j.issn.1001-4837.2015.09.006
引用:王敏,凌张伟,郑慕林,等. 储罐罐底结构失效的数值分析[J].压力容器,2015,32(9):39-46.

AP1000升温工况稳压器波动管瞬态热分层分析

作者:庄亚平,程应社
单位:山东核电有限公司
摘要:采用全尺寸三维非稳态流固单向耦合传热的CFD方法,对AP1000抽真空启动升温工况稳压器波动管热分层现象进行了计算,得到波动管整体和不同截面热分层瞬态。结果显示,AP1000波动管布置设计有效地消除或削弱了热分层现象,指出第2个弯头前直管段上的焊缝将是疲劳监测的重要部位。
关键词:稳压器波动管;热分层;温度分布
doi:10.3969/j.issn.1001-4837.2015.09.007
引用:庄亚平,程应社. AP1000升温工况稳压器波动管瞬态热分层分析[J].压力容器,2015,32(9):47-51.

核电站主管道取样管焊缝裂纹缺陷分析

作者:柳猛1,邱振生1,孙广1,徐晓1,江玉惠2,赵天明2
单位:1.深圳中广核工程设计有限公司;2.烟台台海玛努尔核电设备股份有限公司
摘要:通过对主管道取样管焊缝缺陷进行金相检验和断口形貌分析,结合材料性能、焊接工艺及管座加工等因素,对主管道取样管焊缝裂纹缺陷产生的原因进行分析。结果表明,取样管焊趾附近的裂纹为疲劳裂纹,引起疲劳开裂的重要因素是外表面焊趾附近形状突变、机加工沟痕较深,在机加工时经受疲劳载荷。分析结果为防止后续项目发生同类问题提供了理论依据。
关键词:核电站;主管道;取样管;裂纹
doi:10.3969/j.issn.1001-4837.2015.09.008
引用:柳猛,邱振生,孙广,等. 核电站主管道取样管焊缝裂纹缺陷分析[J].压力容器,2015,32(9):52-58.

含缺陷管道复合材料修复后承压能力研究

作者:王俊强,何仁洋
单位:中国特种设备检测研究院
摘要:压力管道在制造安装运行期间,不可避免形成各种类型的缺陷,如非扩展型表面裂纹、机械划伤、凹陷等。在无法停输的情况下,采用补强技术修复此类非扩展型缺陷是一种行之有效的方法。为了测试复合材料缠绕修复管道焊接处机械损伤缺陷的效果,进行了全尺寸爆破试验,利用试验和有限元模拟方法研究了修复后管道的承压能力,分析了影响修复效果的各种因素。研究结果得出:复合材料修复技术能非常有效地修复管道机械损伤缺陷,修复后管道可以基本恢复承压能力,修复效果与实际工程管道缺陷类型、缺陷尺寸、缺陷位置以及现场修复条件等有紧密关系。
关键词:压力管道;焊接缺陷;修复方法;全尺寸爆破试验;碳纤维复合材料
doi:10.3969/j.issn.1001-4837.2015.09.009
引用:王俊强,何仁洋. 含缺陷管道复合材料修复后承压能力研究[J].压力容器,2015,32(9):59-65.

Ni-Cr-Fe合金690在压水堆核级承压设备中的应用

作者:郑东宏,王仕航,吕俊娥,王江涛,张培敬
单位:国核工程有限公司
摘要:Ni-Cr-Fe镍基合金690已广泛应用于压水堆核级承压设备中。根据ASME B&PVC规范,
结合N690合金的成型类型,如管材、棒材、板材、锻材、焊材等在核安全1级承压设备中的应用情况,从材料规范、焊接工艺方面进行了分析和归纳,为我国核级承压容器镍基合金的使用提供技术参考。
关键词:压水反应堆;镍基合金690;材料规范
doi:10.3969/j.issn.1001-4837.2015.09.010
引用:郑东宏,王仕航,吕俊娥,等. Ni-Cr-Fe合金690在压水堆核级承压设备中的应用[J].压力容器,2015,32(9):66-74.

镍基合金换热管分段式机械胀接试验

作者:李伟,杨笑瑾,马东华
单位:哈电集团(秦皇岛)重型装备有限公司
摘要:某立式U形管换热器管子管板采用分段式机械胀接。通过工艺试验,分析了单段机械胀接及两段机械胀接接头的拉脱强度、间隙密封性能、胀管率、换热管表面质量等特性以及与胀接位置的关系,并分析了该种胀接结构的可靠性。
关键词:镍基合金换热管;分段式机械胀接;工艺试验
doi:10.3969/j.issn.1001-4837.2015.09.011
引用:李伟,杨笑瑾,马东华. 镍基合金换热管分段式机械胀接试验[J].压力容器,2015,32(9):75-79.

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