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将液压成形过程和外压失稳过程相结合,通过试验和数值模拟,研究液压成形不锈钢换热管的外压稳定性。结果表明,波节管的外压稳定性比原始直管高;通过试验和数值模拟分别得到的波节管失稳压力与波节高度的关系曲线数值和变化趋势相近,证明了数值模拟的合理性;初始间隙和过渡圆角半径对波节管的失稳压力有一定的影响,而过渡圆角半径对波节管失稳压力的影响程度取决于初始间隙的大小;为使成形后的波节管具有良好的综合性能,应尽量保证管件与模具之间的初始间隙足够小,并采用较大的过渡圆角半径。
爆破片作为防止设备超压的安全保护装置,已广泛用于各种承压设备上,特别适合升压速率高的爆炸工况。构件受力破坏时,加载速度对构件的破坏效果有较大影响。通常爆破片的爆破压力均在静态缓慢升压下获得的,而对爆炸工况的高升压速率下的爆破压力与静态爆破压力的差别,及高速升压下爆破片的动态响应性如何,目前未见相关研究报道。试验研究了反拱带槽型爆破片在不同升压速率下的爆破压力变化规律,获得了升压速率与爆破压力增加率之间关系,为急速升压设备的安全设计提供参考。
对机械设备或金属构件应力的检测是评估其寿命和防止事故发生的重要手段,一直以来在学术研究和工程应用中备受关注。针对铁磁构件应力难以有效检测的问题,提出了一种基于磁各向异性方法的三足磁极应力检测方法。采用有限元软件对三足探头不同角度检测时感应输出电压进行仿真分析,并在自行研制三足探头磁力传感器基础上,对16MnR钢平板试件进行应力检测试验研究。试验结果表明,磁各向异性三足探头可以有效检测16MnR钢平板试件的应力集中位置,且应力与磁信号存在较好的相关性,可为铁磁构件应力检测提供一条新途径。
美国ASME规范第Ⅲ卷和法国RCC-M等规范均基于交变应力强度进行核一级部件疲劳寿命分析。受制于技术发展的限制,管道热疲劳分析中多采用单个方向应力或应力强度进行载荷循环峰谷值探测与载荷循环配对,但交变应力强度峰谷值探测与载荷循环配对情况不应基于任意两个时刻的单个方向应力或应力强度数值之差进行分析,而应基于单元体任意时刻6个应力分量进行评估(尤其对于各应力分量达到峰谷值时存在时间差,或主应力方向发生偏转的情况)。基于核电厂核一级管道的监测数据,探讨建立一套基于格林函数计算热应力和极值窗口进行交变应力强度计算的管道热疲劳详细分析方法,并通过核电厂某一管嘴的热疲劳分析,详细介绍了该分析方法的应用过程。典型案例分析结果表明,峰谷值探测与循环配对中未采用三维应力分量和极值窗口法时,计算获得交变应力强度的非保守度达9. 66%。
石化装置的设备有时会出现温度与压力均随时间变化的操作工况,需要进行疲劳校核,针对这种复杂工况的循环计数,ASMEⅧ-2附录5-B中提出了雨流法和最大最小计数法两种方法。两种方法各有特点,应用范围不同。首先介绍了两种方法的理论背景,然后采用最大最小计数法,对承受温度和压力随时间非比例变化的结构进行循环计数,最后提出此类结构应力分析时需要注意的问题,为工程人员处理相关案例提供参考。
基于不同的连续注水方法,对高Re数条件的多相流非对称管系展开了数值模拟分析。分析采用了工程中普适性较高的标准k-ε模型,结果显示,主管段的不对称结构是导致流场不均衡的主要原因,而支管段中各个三通虽然会抵消这种不均衡,但效果并不明显,因而在低注水量工况,主管段各弯头区域等处流场将发生扰动、并存在湍流;而在高注水量工况,流场不均衡性将得到缓解,主管段各弯头区域等处的湍流动能与Re数显著降低,流场进入支管后将呈现层流态。由此可见,增加注水量确实能够缓解流场不均衡性,但无法从根本上解决这一问题。分析还发现,主管段各弯头等不对称区域容易出现较高流场壁面剪应力,是腐蚀预防的重点区域。
对田湾5,6号机组稳压器快速卸压管道圆形焊接附件应力指数进行了分析研究。根据对不同尺寸的圆形焊接附件的直管进行分析,计算了不同约束条件下圆形焊接附件的直管的应力指数,拟合出圆形焊接附件的直管的应力指数表达式。通过与ASME Code Cases方法计算的圆形焊接附件直管的应力比较,验证了应力指数计算方法的正确性。采用该表达式计算了田湾5,6号机组稳压器快速卸压管道焊接附件处的应力,经过对比,考虑焊接附件的影响后,圆形焊接附件处管道的应力有明显增加。采用该方法计算圆形焊接附件处管道的应力,可提高管道分析的正确性和效率,是一种实用有效的方法。
为解决我国核电厂蒸汽发生器二次侧三维两相热工水力分析程序缺乏的问题,针对压水堆核电厂蒸汽发生器结构特点,以CFD软件中多孔介质模型为基础,采用UDF对CFD软件进行了二次开发,完成了蒸汽发生器二次侧三维两相热工水力分析程序的开发。基于模化分析采用小规模管束进行流动传热试验,模拟蒸汽发生器一、二次侧流场,获得试验体试验工况下的一、二次侧流场数据。采用开发的程序对试验件建模分析,结果表明:该程序能够实现对蒸汽发生器试验件的模拟,预测结果与试验测量结果符合良好,证明了该程序计算结果的可靠性。
为评价材料抵抗疲劳失效的能力,必须进行低周疲劳性能试验。目前,国内外都制定了金属材料低周疲劳试验标准。选取国内低周疲劳试验常用标准ASTM E606—2012和GB/T 15248—2008,以及参考ISO国际标准建立的GB/T26077—2010,归纳总结了这些标准之间的差异及特点。发现GB/T 15248—2008和GB/T 26077—2010在试样要求、设备要求、试验程序及试验报告等方面差异不大,建议考虑合并两项标准,形成一个统一的轴向应变控制疲劳试验标准。
针对液化气体汽车罐车高风险使用场合,分析汽车罐车的安全附件可能发生的失效模式及影响因素,为避免相关失效对安全阀和紧急切断阀等安全附件的影响,提出针对性的优化思路,以降低因安全附件失效发生罐体泄漏的事故率,达到保障人身安全、减少财产损失的目的。
对5道在役X80天然气管道切割更换的环焊缝进行力学性能试验和缺陷解剖分析,结果发现,规定温度下夏比冲击吸收功不合格概率31. 4%,抗拉强度全部合格,未去余高情况下断于焊缝的概率55%,HV10硬度值全部合格,但环焊缝区域低于管体母材。解剖发现,5处缺陷有3处位于6点钟部位,该部位焊接层数道数严重不符合工艺要求,未严格执行焊接工艺是引起环焊缝缺陷的主要原因。缺陷尺寸解剖前后对比发现,缺陷高度检测误差均值达到40. 5%,现有在役环焊缝无损检测技术对真实缺陷自身高度的检测准确度有待提高。
稀释率的大小影响着堆焊层的组织与性能,它是评价堆焊层质量的重要参数,通过采用不同试板倾角(倾斜)堆焊时,铁素体含量的明显变化及PWHT后铁素体含量有明显增高的现象,研究了焊带位置与稀释率的关系及对堆焊工艺的影响。得出堆焊时试件倾斜角度是造成稀释率大的主要原因、稀释率变化导致铁素体含量发生变化的结论。