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1、2004年第30卷第7期 工业安全与环保July2004IndustrialSafetyandEnvironmentalProtection·21·安全工程基于断裂力学的受压容器安全评定方法伍爱友 蔡康旭(湖南科技大学能源与安全工程学院 湖南湘潭411201) 摘 要 以断裂力学为基础,对在役含缺陷受压容器的评定方法与评定步骤进行了介绍,规范了缺陷简化及等效裂纹尺寸,并进行缺陷的脆断评定。它能对在役压力容器的现在和未来状况进行评估和预测,判断其是否能够继续使用及安全度如何,并能在安全的前提下使压力容器的潜能得到充分发挥,从而在最大程度上减少危害与损失。
2、关键词 压力容器 断裂力学 应力强度因子 COD准则J积分SafetyAssessmentMethodforPressureVesselsBasedonFractureMechanicsWuAiyouCaiKangxu(SchoolofEnergy&SafetyEngineering,HunanUniversityofScienceandTechnologyXiangtan,Hunan411201)AbstractThepaperintroducestheassessmentmethodsandproceduresfortheworkinganddefectp
3、ressurevesselsbasedonthefractureme2chanics.Theequivalentcracksizeandthedefectsimplificationarestandardizedinaccordancewiththemethod,thedefect’sbrittlefailureisevaluatedandthepresentandfuturestatusoftheworkingpressurevesselscanbeevaluatedandpredictde.Thusthelatentpotentialitiesofthep
4、ressurevesselcanbefullybroughtoutonthebasisofsafetyandthehazardsandlossescanbereducedtothegreatestextent.KeywordspressurevesselfracturemechanicsstressintensityfactorthenormofCrackOpenDisplacementjintegral 压力容器不仅在炼油、化工行业使用较多,在其它工业料,制造竣工图及强度计算书,制造验收记录以及设备操作部门使用也较为普遍。无论是国产压力容器还是进口压力史;
5、②对容器进行简单的强度计算和初步分析,用以计算其容器,都不可避免地存在不同程度的缺陷,而且,压力容器在最大允许工作压力和高应力区,并确定允许裂纹尺寸…a;③使用过程中,还会因为载荷、介质等各种因素的影响,萌生出对容器进行认真细致的目测和无损检测(包括超声波检查,[1]射线探伤,感应检查(eddy-current)及磁粉或液体着色检新的缺陷。如何对待缺陷,特别是超过现行标准的缺陷,是工程界普遍关心的问题。如果坚持不允许任何缺陷存在查),确定缺陷类型、尺寸、方位、形状及缺陷的结构与焊接几那是不经济的,如果不加分析任其存在,那也是危险的。实何尺寸;④对检查出的裂纹尺
6、寸规范化,求出等效裂纹尺寸践证明,并非所有超标缺陷都导致压力容器失效,重要问题…a;⑤将等效裂纹尺寸与最大允许裂纹进行判别,判断裂纹是对缺陷加以区别,进行必要的分析评定,消除那些带有潜存在与否,若允许裂纹存在,确定最大工作压力或确定在已在危险的缺陷,而对安全没有威胁的缺陷则予以保留。目知工作压力下的使用与生产周期;若不允许裂纹存在,做出[5]前,对在役容器缺陷进行安全评定的标准有两大类[2]:一类退役或修复处理。缺陷评定流程如图1。[6]2缺陷简化及等效裂纹尺寸…a的确定是以质量控制为基础的标准,它要求压力容器的质量保持在某种水平上;另一类是以符合使用要求为基
7、础的标准,亦称为“合乎使用”标准,这种标准是在断裂力学的基础上制定的,它能计算带缺陷压力容器的最大安全承载能力,也能决定压力容器在某一特定载荷条件下的最大允许裂纹尺寸,即临界尺寸;另外,还能指导工艺,选择材料,进行事故分析,选择质量控制与保证措施,帮助进行研究和设计工作等。1在役压力容器缺陷评定规范及步骤1984年,合肥通用机械研究所和化工部机械研究院等20多个单位共同制订出我国压力容器缺陷评定规范(CVDA-1984)。规范主要用于在役压力容器的缺陷评定,而且容器的壁厚要求大于或等于10mm,材料的屈服极限要求不大于50MPa,对于受压管道等其它焊接结构,若
8、具备了规范所要求的参数亦可以按规范的方
