The invention discloses a method for analyzing and combining the interference degree of multi-cracks with surface in high temperature pipeline. The interference degree of multi-cracks at high temperature depends on the depth of cracks and the distance between adjacent cracks. The parameters of the interference degree calculation formula are obtained by finite element method. In the actual pipeline evaluation, the interference degree of multiple cracks is evaluated according to the calculation formula of the interference degree of multiple cracks at service temperature, and the multi-cracks are compounded according to the interference degree. The beneficial effect of the present invention is that a formula for calculating the interference degree of multiple cracks with surface cracks in high temperature pipelines and a method for crack merging are proposed. The method improves the shortcomings of the existing evaluation criteria and improves the prediction accuracy.
【技术实现步骤摘要】
一种高温管道中表面多裂纹合并方法
本专利技术涉及含裂纹高温管道寿命评估
,具体涉及含多裂纹高温管道中多裂纹干涉程度分析和复合方法,提高剩余寿命预测和可靠性评估的精度,用于高温管道运行维护和管理。
技术介绍
高温环境下服役的蒸汽管道,在生产和服役的过程中难免会产生各种缺陷或裂纹。蠕变裂纹的萌生和扩展是含缺陷高温构件的一个主要失效机制,并导致其在设计寿命之前失效。而对于含裂纹部件不能简单判断为不安全和不可靠。通常基于合乎使用原则,按照断裂力学的理论,进行严格的理论分析对存在的裂纹做出科学的评定,以判断裂纹是否危害部件安全可靠性,以及对裂纹的发展、后果等做出判断,并判断含裂纹的高温承压设备在规定的使用工况下可不可以继续安全使用。若裂纹的存在不会对安全生产构成威胁,则可以被允许存在;若裂纹的存在暂时不会对安全生产构成威胁,但进一步发展可能会有潜在威胁,则可以被允许在监控下使用;若裂纹降低使用要求后不会构成威胁,则考虑降低要求使用;已经对安全生产构成威胁的裂纹,必须采取措施,返修或者停止使用。合乎使用原则不仅保障了高温焊接结构的安全性,还考虑到经济性,能够获得非常可观的经济效益。目前通用的含裂纹高温部件评定程序和标准,如美国的ASME/APIRP579,法国的RCC-MR(Appendix16)、英国的R5和BS7910、我国的GB/T19624-2004等标准和规范都是基于此原则。高温部件中发现的裂纹通常都不是独立存在的,往往是两个或多个裂纹(Multiplecracks)共存。在实际工程结构中,多个共面裂纹最较为常见;而非共面裂纹也通常规则化为共面裂纹进行 ...
【技术保护点】
1.一种高温管道中表面多裂纹的复合方法,其特征在于:包括以下步骤:(1)、计算高温管道表面多裂纹干涉效应,适用温度范围为超过材料0.4Tm且小于Tm,其中Tm是材料的熔点,单位K,选取公式模型为:
【技术特征摘要】
1.一种高温管道中表面多裂纹的复合方法,其特征在于:包括以下步骤:(1)、计算高温管道表面多裂纹干涉效应,适用温度范围为超过材料0.4Tm且小于Tm,其中Tm是材料的熔点,单位K,选取公式模型为:其中,Mcreep代表蠕变下多裂纹的干涉程度,决定高温管道中多裂纹是否需要复合;a合并前为裂纹原始深度,即相邻两个裂纹深度值较大的一个,c合并前为裂纹原始半长,即邻两个裂纹半长值较大的一个,t是管道厚度,s是两个相邻裂纹的距离,其中a合并前、c合并前、t、s的单位均为mm,A1,A2,A3,A4为4个待定无量纲参数;参数的确定方法来源于数据拟合得出的经验公式,数据由有限元模拟得到,包括以下步骤:S1:建立平板有限元模型,在平板中插入预制表面椭圆形裂纹,裂纹半宽为c;裂纹深度为a,裂纹深度a=0.6c;平板长度L为20c,宽度W为10c,平板厚度t=5a,裂纹尖端最小单元尺寸选为a/50mm,在平板不含裂纹的自由端施加任意恒定应力,计算裂纹前沿表面点(两个裂纹前沿表面点的位置如图1所示)处的断裂参量C*分布,记为S2:建立平板有限元模型,在平板中插入两个等大预制表面椭圆裂纹,两个裂纹尺寸相同,裂纹半宽均为c;裂纹深度均为a,裂纹深度a=0.6c;平板长度L为20c,宽度W为10c,平板厚度t=5a,裂纹尖端最小单元尺寸选为a/50mm,两个裂纹的距离s分别选为0.5c,1c,2c和3c,在平板不含裂纹的自由端施加任意恒定应力,计算不同距离下两个裂纹靠近位置即表面点的断裂参量C*分布,记为两个裂纹靠近位置表面点如图2所示;S3:改变平板的厚度t=2.5a,1.67a,1.25a,重复步骤S1和S2,计算不同厚度下的单裂纹表面点的以及双裂纹共存下裂纹表面点的S4:高温蠕变条件下表面多裂纹干涉效应表征,利用蠕变干涉因子表示多裂纹干涉程度,根据S1,S2和S3计算结果,计算不同情况下蠕变干涉因子;S5:采用非线性数据拟合的方法,获得蠕变多裂纹干涉程度计算公式的...
【专利技术属性】
技术研发人员:赵雷,徐连勇,韩永典,荆洪阳,
申请(专利权)人:天津大学,
类型:发明
国别省市:天津,12
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