泵头体抗裂性及安全可靠性的研究

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1、AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringTheResearchofCrackResistanceandSafetyReliabilityonPumpHeadCandidate:ZhangTaifuMajor:MaterialProcessingEngineeringSupervisor:Prof.LiuShunhongHuazhongUniversityofScience&Te

2、chnologyWuhan430074,P.R.ChinaJan,2012独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交

3、论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导老师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要泵头体是石油开采设备上非独立的承压部件，相当于高压容器，其工作环境恶劣，需要承受高压、腐蚀介质以及疲劳循环载荷等作用，导致其在使用过程中会产生裂纹而失效，因此对其安全性评估显得

4、非常重要。本文以目前被国内外普遍接受的《欧洲工业结构完整性评定方法》（SINTAP）和英国标准《焊接结构中缺陷的可接受评定指南》（BS7910-2005）为指导，在对泵头体材料的断裂韧性研究的基础上，将用于对焊接接头的安全评定标准运用到对材料的性能安全评定中。首先,在常温和低温下分别对材料进行了拉伸和冲击试验，得到材料的基本力学性能数据，并从材料的工程应力应变曲线得到其真实应力应变曲线；根据裂纹尖端张开位移测试标准，考虑实际情况设计并加工了测量裂纹尖端张开位移的三点弯曲试样，并成功得到材料的载荷和位移曲线，

5、通过计算得到材料的CTOD值。其次，考虑到泵头体的实际工作环境，无法对其在工作时的缸体内部的应力进行实际测量，通过目前最常用的数值模拟方法，用ANSYS件模拟其在最大工作载荷工作时缸体内部的应力大小，得到最大的峰值应力，并用实际测量外表面的应力值对模拟结果进行了验证，在一定程度上证明了模拟的准确性。最后根据SINTAP和BS7910两个标准，合理进行了评定曲线的计算和相关评定参数的计算，并将得到的评定点带入到安全评定图中，得到材料在常温下所能承受的裂纹的最大尺寸值，这在一定程度上为工厂提供了该种材料的抗开裂

6、性性能指标，反过来对其实际使用情况有一定的指导意义。关键词：泵头体断裂韧性裂纹尖端张开位移数值模拟安全评定I华中科技大学硕士学位论文AbstractPumpheadwasonedependentpartoftheoilexplorationequipments,whichwasenduredthepressure.Whenthepumpheadwasworked,thecracksandflawswereappearedintheinternalcylinderbecauseofthepoorworking

7、conditions,suchaslowtemperature,highpressure,corrosivemediaandcircularload.Thesafetyassessmentonpumpheadwasveryimportantinactualproduction.Inthispaper,asthestandardsofStructuralIntegrityAssessmentProcedure(SINTAP)andGuideonmethodsforassessingtheacceptabili

8、tyofflawsinmetallicstructures(BS7910-2005)totheguide,atthebaseofthestudyofmaterials’properties,thesafestandardofassessingweldedjointswereappliedtoassessthesafetyofthematerials.Firstly,attheroomtemperatureandl