压力容器适用性评价技术研究现状姜焕勇12，董保胜2，赵新伟2，孟强。西安石油大学石油工程学院。陕西西安7100652.中国石油天然气集团公司管材研宄所，陕西西安710065技术的研究现状，提出了今后需要着重开展的工作。
压力容器适用性评价包括剩余强度评价和剩余命预测两疗面，剩公，役价公在缺陷定量检测基础上，通过严格的力学分析和计算，确定压力容器心扒为压力祚器的维修和更换，以及汗降压操作提供依据。剩余奋命预测是在研究缺陷的动力学发展规律和材料性能退化规律的基础上，给出压力容器力容器检测周期的制定提供科学依据。木文分别介绍了含缺陷压力容器剩余强度评价和剩余寿命预测1压力容器剩余强度评价研究现状剩余强度评价的缺陷类型乜拈大类1平面甩缺陷，即裂纹型缺陷。包括焊缝未熔合缺陷未焊透缺陷焊接裂纹疲劳裂纹应力腐蚀裂纹以及氢致宏观裂纹等；2体积型缺陷，如局部沟槽状腐蚀缺陷片状腐蚀缺陷局部打磨缺陷等；3弥散损伤缺陷，包括点腐蚀缺陷面氢鼓泡和氢致微裂纹等；4几何缺陷，包括焊缝错边焊缝噘嘴壁厚不均匀等缺陷；5机械损伤缺陷，包括建造时的意外损伤以及人为破坏等原闪造成的损伤，缺陷类甩包括凹坑沟槽以及凹坑+沟槽。
大多数适用性评价标准采用失效评定汀9定，失效评定1是适用性评价的核心和基础1.，人0中横坐标是载荷比纵坐标是，性比。的定义为含缺陷纪构承受的载荷与屈服载荷尸，之比，是塑性破坏失效的控制参量的定义为结构承载时缺陷处的应力强度因子与材料断裂，性心之比，是脆性断裂的控制参量。入，上有两条边界线，条为失效评定曲线人，是弹塑性断裂评定准则，另条为，=的截止线，是塑性破坏评定准则。因此，失效评定所评定的包括了从线弹性弹塑性到全塑性结构断裂的全部范围。对含缺陷结构的给定状态，可以计算相应的和值，得到评价点4若4点落在边界线内，则该结构状态是安全的。
目前世界许多国家采用了7612第版的失效71水平2和06493选择3的通用失效评价曲线均采用了这1线。我国的54795也采用此曲线作为常规评定的技术依据，200年欧洲发的71户欧洲工业结构究整性评定方法的第，级付尸无屈服平台的连续屈服材料的失效评定曲线为人=1版选择1的失效评定曲线也采用了574户提出的这曲线lltt20050526近年来我国科研人员在型缺吣评定方此作祜在2，入6晶滕湿播也0也舰81栳避。两感愚以！霉！。
研究，较全面地研宄了缺口根部曲率半径缺口长度缺口端部椭圆率以及试样类型材料等对失效评定的影响。提出了钝裂纹或缺口应力强度因子修正方法，通过这修正方法建立的失效评定可有效地消除缺门因素对失效评定的影响经过修1.
裂纹失效评定方法能更精确地用于含缺口结构的完整性评定；金志江4推导了压力容器高应变区准维模型的分段弹塑性积分工程估算公式，由此建立了高应变区失效评定曲线，并与维模型及尺6选择1曲线做了比较；轩福贞等5针对高温含缺陷结构的稳态蠕变情况，建立了个与时间相关的失效评定；帅健等6提出了可靠性指标的计算方法，研究了可靠性指标的影响因素及变化规律，提出了失效评定中的等可靠性指标线的概念；工程构件中的倾斜裂纹的失效评定直都是难，王晓春等7复喂裂纹韧忭断涔研宄的基础对建立倾斜裂纹的失效评定作了初步尝试；苏彬通过对不同断裂参量差值的定量研究，探讨了种不同半椭圆裂纹类型对全尺寸铝合金压力容器断裂力学性能的不同影响，研究明了位于容器中心部位的轴向裂纹比位于容器底根部的环向裂纹对压力容器的危害更大，而轴向外裂纹对压力容器的断裂力学方法进行评价；2采用断裂力学和工程实践经验相结合的半经验公式；3采用以弹塑性力学为基础的数值分析方法极限承载能力分析。
第3种评价方法尤为重视。刘应华9对含体积型缺陷的压力容器进行了数值极限分析。给出了系列极限与安定载荷的计算曲线和估计带凹坑缺陷筒体极限压力的拟合公式，李晓刚等计，部腐蚀减薄缺陷，研制了套对局部腐蚀减薄缺陷进行安全评定和剩余寿命估算的软件系统。输入设备和缺陷尺寸参数，系统将自动给出缺陷是否接受，另外。美国石油学会2000牢颁布的，579第4章中给出了均匀腐蚀的评定方法，第5章中给出了关于局部减薄及槽形凹坑的评定技术及验收准则。但是总体而言，相对于平面型缺陷，体积型缺陷对于弥散损伤性缺陷，579第6章给出了点腐蚀损伤的评纪份先但评定过机尤儿是缺陷的定量化过程太复杂，工程上难以操作和应用。第7章给出了鼓泡及分层的评定方法但仅仅是比较粗略的指导性方法。针对点腐蚀缺陷，李晓刚设计了套带点蚀设备的级安全评估软件，可以通过输入缺陷尺寸数据并选择点蚀类型直接进行安全评估，同时利用这系统可以计算带点蚀设备的剩余寿命。
对于几何缺陷，处579第8章给出了管体不圆直焊缝噘嘴和错边的评价方法。对于机械损伤缺陷的评定方法，尽管国际上从上世纪80年代末期以来已开展了不少研宄，但尚未形成系统的评价规范和标准。
2压力容器剩余寿命预测研宄现状含缺陷压力容器剩余寿命预测涉及的缺陷类型包括平面型缺陷。体积型缺陷和弥散损伤型缺陷。
由于剩余强度评价是剩余寿命预测研宄的基础，前者主要是评价现有状态，而后者主要是预测未来事态，因此剩余寿命预测的难度远大于剩余强度评价，目前的研究也没有剩余强度评价成熟。
剩余寿命主要包括腐蚀寿命亚临界裂纹扩展寿命和损伤寿命大类。者之中，亚临界裂纹扩展寿命，尤其是疲劳裂纹扩展寿命研宄较为成熟。
疲劳寿命预测是以，8也公式为基础的，在的条件下次为疲劳裂纹扩展门槛值，材料性危害最大。
对于体积型缺陷，般可采用3种方法进行评定载荷与环境下的长大规律，是裂纹尺寸，斤是疲劳应力循环数。是疲劳应力引起的应力强度闪子范围。由，公式可以导出的应力循环数疲劳寿斧是可以通过数值积分得到的若次次〃。，则也册=，可以认为具，尤限疲劳寿命近年来科研人员在剩余寿命预测方面也进行了大量的研宄。范志超1对进行了系列的中温环境下的应力控制的低周疲劳试验和抗硝酸盐应力腐蚀试验，建立了典型中温环境下1彻成钢的低周疲劳寿命预测方法低周疲劳设汁曲线及低周疲劳损伤力学模型；段权等12通过，此压力容器热乳钢板点弯曲试样的低周疲劳实验数据，定义疲劳裂纹扩展过程中。裂纹从线性扩展规作转变为非线性扩展规律的转折点寿命为裂纹萌生寿命，相应的裂纹转折长度为裂纹的前生尺寸，从而提出种新的疝芳裂纹萌生寿命指标，巾于该指标，分散性，他们引入对裂纹萌生寿命及尺寸的概率定纳叽新的萌生寿命的分散忭优于以往的寿命指标的分散性林晓斌发展了种能自动模拟任意面形裂纹疲劳扩展的兑技术。该技术坫于维限单7法和1疲劳裂纹扩展速率柯，并具有网格随裂纹扩展重新自动生成的能力。
另外，近年来概率方法和智能方法在疲劳寿命预测应较为广泛，国内不少学者进1此方面热影响区和母材区做了低周疲劳试验，获得了个区的低周疲劳寿命分布于裂纹扩展规律，根据统计结果，采用0.法对给定的两个裂纹长度间头的可靠性最弱环模型；周昌玉等5在确定性腐蚀疲劳剩余寿命计算方法的基础上，考虑到由于部分参量是随机的，并且服从定的分布规律，用，16，士方法对这些参量进行抽样取值，然后计算寿命，取得了腐蚀疲方剩余寿命的概率分布，并进步得到定可靠度下的腐蚀疲劳剩余寿命；戴树和等167研宄了在役压力矜器的疲劳巾件进。预测H焊接结构对疲劳性能影响的模糊综合评判。
对于腐蚀寿命和损伤寿命，目前的研宄远不成熟，并且预测难度非常大，这主要是因为，缺陷发展速率难以实现现场准确监测②实验室内加速数据距现场复杂多变的环境难以对应③目前可利用做了些指导性的考虑其他完整性评价标准和规范中对此提到的较少，3今后需着，开展的作含缺陷压力容器的适用性评价技术是当代工业发展的客观要求。但到目前为止，我国石油石化行业还没有形成自己的套适用性评价标准，这与我国石油石化工业的发展很不协调，因此我国石油石化业应加大该方面的工作力度当前的失效评定技术主要是针对平面型缺陷，今后，这技术将向体积型缺陷评定方向发展。为建立基于维积分的失效评定，关键之是维。积分计算及其1程简化方法目前，适用性评价的适用范围还比较小，特另似付于机械损伤性缺陷。目前尚没有系统的价规沿和标准。随着研宄的逐渐深入，今后应扩人适用性评价的适用范围，同时，应注意评价过程在工程上的可操作性对于剩余寿命预测，目前除疲劳寿命预测研究较成熟外，其余诸于腐蚀寿命和损伤寿命的研宄都远不成熟，预测难度很大，今后需要加人研究力度。同时，由于我国有不少压力容器运行时间己经较还应哲虑压力容器延寿问。
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