大开孔疲劳容器应力强度评定与疲劳分析

为了揭示大开孔疲劳压力容器的应力分布规律,建立了某一大开孔疲劳压力容器的三维有限元模型,施加载荷和边界条件进行应力计算后按照JB 4732—1995的要求进行了线性化应力强度评定和疲劳分析。分析过程和评定结果能够为疲劳压力容器的设计和优化提供一定的参考。     

含平面埋藏缺陷的精制加氢反应器安全评定分析

为了对在用含缺陷压力容器进行安全评定,利用有限元仿真和通用失效评定判据,对含平面埋藏缺陷的压力容器进行合于使用评价。某航煤加氢精制反应器在定期检验过程中发现一处平面埋藏缺陷,通过有限元分析软件ANSYS对该反应器进行考虑保温层作用的整体结构的稳态热分析、反应器主体结构热应力和机械应力分析,确定常规评定所需要的设计工况一次应力和二次应力及其分量,结合在用含缺陷压力容器安全评定程序评定该缺陷。结果表明:采用提出的考虑保温层作用的结构热稳态、热应力和机械应力分析方法,能够较准确地确定设备的应力状态,尤其是缺陷部位的局部应力水平;就所论反应器待评估缺陷而言,其由断裂比值和载荷比值所构成的评定点位于通用失效评定图的安全区内,经过评定可知该缺陷是安全的。     

工程常用开孔补强方法的原理探讨及对比分析

压力容器壳体开孔区应力性质和加载方式的不同对壳体强度破坏的形式不同,因此对强度校核需对应采用不同的开孔补强方法。本文基于工程实际,从理论原理和设计准则方面分别探讨了各种开孔补强方法的适用性、合理性及局限性,以期为工程设计人员提供一定的理论指导:等面积法和压力面积法均只考虑薄膜应力的一次静力强度问题,对小开孔补强计算具有一定的可靠性,对大开孔补强计算则均不适用或不可靠;有限元法在大开孔补强中对薄膜应力和薄膜+弯曲应力的评定均比分析法严格;ASME弯矩法对小开孔补强计算具有较高的可靠性,对大开孔补强计算因未考虑绕接管母线方向弯矩的作用而不可靠;有限元法则因无法区分一次和二次弯曲应力,导致对一次应力评定较为保守,而对二次应力评定则偏冒进。     

关于压力容器实际剩余寿命的安全分析

运行超过20年的压力容器,它们接近实际寿命后期,处于高风险区,如何确定实际剩余寿命,对接近实际寿命后期的设备制定检验策略并进行合乎使用性评价,在实际剩余寿命期间的安全运行是非常重要的。     

基于模拟的腐蚀管道可靠性分析

腐蚀失效是压力管道失效的主要模式之一。通常采用腐蚀管道剩余强度估算的方法 ,评价腐蚀管道的安全性。腐蚀管道的剩余寿命则采用可靠性理论计算得到。以各种局部腐蚀缺陷的评定方法来建立模拟模型 ,直接采用蒙特卡罗模拟可以计算得到不同时间下的管道的失效概率 ,同时根据目标可靠度来确定腐蚀管道的剩余寿命。含多个腐蚀缺陷的管道的失效概率需要考虑缺陷间的相关性。采用模拟方法可以计算失效概率的秩相关 ,避免采用独立假设来计算管道的失效概率     

桥式起重机结构可靠性失效准则与剩余寿命评估准则

针对确定可靠性失效准则和剩余寿命评估准则时,未与起重机结构实际相结合的特点,笔者将机电类特种设备钢结构系统的可靠性分析失效准则与结构剩余寿命评估准则有机的统一起来,以桥式起重机结构系统为研究对象,确定了桥式起重机钢结构系统的具体失效准则,即从静强度、疲劳强度、刚度、整体稳定性、局部稳定性以及最大失效路径长度等多方面进行评价。通过对桥式起重机起重量摄动引起刚度失效比重变化结果对比,验证了结果的正确性。该方法可为起重机可靠性与剩余寿命评估做好前期准备,为机电类特种设备安全评估方法提供一条新理论新思路。     

压力容器油漆防腐层对超声测厚和安全评定的影响

采用人工试样的方法，模拟压力容器油漆防腐层的状况进行超声厚度值测量，得出了漆层厚度与漆层引起的厚度增量之间的定量关系；结合压力容器强度计算公式，探讨了实验结果对压力容器检验中安全评定的影响。     

基于失效模式分析的加氢釜全面检验

基于加氢釜的结构及氢化工艺,分析其失效模式。分析表明：加氢釜失效形式主要为上封头的孔蚀和下封头的应力腐蚀。基于此、在确保检验质量的前提下尽量减少检验项目、缩短全面检验时间,安全评定加氢釜的失效现状,同时提出了此类压力容器安全运行及检验的改进建议,提高安全监管的科学性和有效性,避免事故的发生,确保设备长周期安全运行。     

基于TVR的腐蚀油气管道失效概率及安全寿命研究

为避免因腐蚀导致油气管道失效，针对因管道特性和腐蚀尺寸的不确定性使得管道剩余强度成为概率模型的特点，建立了腐蚀管道强度损失随机模型；借助可靠性理论，通过分析管道腐蚀进程的时变性特点，将管道系统由损伤积累和抗力衰减导致的剩余强度随机化；提出基于穿越率的腐蚀油气管道失效评定及安全寿命预测方法。研究结果表明:腐蚀速率和运行压力对管道失效概率及安全寿命影响显著,管道尺寸影响适中，而相关系数和拉伸强度影响较小；若腐蚀速率Va=0.2 mm/a，VL=10 mm/a或局部腐蚀缺陷半径达到管道壁厚的0.5倍时，建议作为重点风险段监测并检修。所建方法是对腐蚀油气管道运营监控和风险评估的有益补充。     

基于断裂力学的受压容器安全评定方法

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。     

在役长输管道动态数据源组件(ADO)技术在剩余强度安全评定系统中的实现

采用Borland C++builder6.0开发工具,以英国标准BS7910剩余强度评价规范为蓝本,并结合实际应用特点,提出动态数据源组件(ADO)技术在该案例的应用,开发适用于以平面型缺陷为主的剩余强度安全评价系统。解决在役长输管道剩余强度安全评定系统中复杂数据的科学转换,实现软件接口的高效、通用性数据访问。根据评定结果与实际实验数据对比表明,该应用与实际误差达到工程检测设计标准。     

压力容器安全等级综合评定的实践

依据国家有关在用压力容器检验法规标准,结合金川公司压力容器的使用情况及多年来的检验实际,阐述了压力容器安全等级综合评定的方法。     

Effects of thickness profile and inner/outer of localized thin area defects on the remaining strength of pressure equipment

When encountering pressure equipment with a structural defect such as a local thinning defect (LTA), a critical question often arises regarding the safety of continued operation. This is primarily determined by the strength at the LTA zone, as it represents the weakest point of the structure. The remaining strength factor (RSF) is proposed as an indicator to evaluate the remaining strength and life of pressure equipment when a severe LTA is identified. The API 579/ASME FFS standard offers a series of practical engineering approaches for field engineers to follow, which have achieved great success. However, it has been found that the simpler Level 1 and Level 2 approaches sometimes fail to differentiate between LTAs on the inner or outer surface of the pressure equipment, yielding identical numerical processes and results. Moreover, the use of critical thickness profiles to replace the actual thickness profile in analysis can lead to overly optimistic estimation of the RSF, posing a potential danger when the RSF is close to the allowable limit. Key issues investigated in this study include: (a) discrepancies caused by the use of simplified critical thickness profiles or parabolic profiles, as API 579 suggested, on the RSF; (b) differences in RSFs when the same LTA is on the inner and outer wall; and (c) comparisons of membrane stress and bending stress, as well as their influences on the RSF at the cross-section of the vessel wall. It can be concluded with certainty that all simplified geometries (CTP and PTP) tend to underestimate the RSF and should be used with caution. Additionally, the actual remaining strength of the outer LTA was found to be slightly lower than that of the inner LTA of identical size. Therefore, when remaining life and derating for prolonged operation are of interest, finite element analysis on pressure equipment with the LTA is recommended.     

安全裕度研究与应用进展

随着人们对安全认识和需求的不断提高 ,安全裕度的概念越来越多受到工程设计界及人们日常生活的关注。笔者综述了安全裕度概念在不同工程技术领域应用情况 ,重点讨论了在压力容器设计、机械加工、电力系统运行、航空飞行管理、军备等复杂系统研究中安全裕度的含义、安全裕度设计方法以及应用安全裕度进行安全评定的方法。通过对安全裕度应用情况分析 ,表明安全裕度已经成为现代科学技术领域和日常生活中不可缺少的重要概念 ,广泛受到科技工作者和管理人员的高度重视。笔者还分析了目前安全裕度研究和应用方面存在的问题 ,提出了应尽快开展安全裕度理论的系统研究 ,使这一重要概念从目前主要以定性讨论为主上升到定量计算 ,建立安全裕度学科 ,并且使安全裕度理论成为安全科学重要组成部分的观点。     

确定压力容器安全系数原则

压力容器安全系数与材料参数紧密相关,确定材料许用应力值时,需要同时考虑材料抗拉强度和屈服强度更为合理;奥氏体不锈钢材料具有非常好的应变强化能力和韧性,为充分发挥奥氏体不锈钢材料优良性能,选取奥氏体不锈钢材料许用应力值时,需要特殊考虑。压力容器安全系数的选取建立在经验基础上,在保障压力容器安全性前提条件下,为节省材料和降低成本,随着理论研究深入和科学实验的进步,压力容器安全系数有所降低,这是科学设计和实用成功经验结合的结果。     

Modelling of pitting corrosion in marine and offshore steel structures – A technical review

Corrosion is a major cause of structural deterioration in marine and offshore structures. It affects the life of process equipment and pipelines, and can result in structural failure, leakage, product loss, environmental pollution and the loss of life. Pitting corrosion is regarded as one of the most hazardous forms of corrosion for marine and offshore structures. The total loss of the structure might be very small, but local rate of attack can be very large and can lead to early catastrophic failure. Pitting corrosion is a localized accelerated dissolution of metal that occurs as a result of a breakdown in the protective passive film on the metal surface. It has been studied for many years; however, the structural failure due to pit characteristics is still not fully understood. Accurate pit depth measurements, precise strength assessment techniques, risk analysis due to pitting, and the mathematical relationship of the environmental factors that causes pitting failure are also factors, which need further understanding. Hence this paper focuses on these issues. It reviews and analyses the current understanding of the pitting corrosion mechanism and investigates all possible factors that can cause pitting corrosion. Furthermore, different techniques employed by scientists and researchers to identify and model the pitting corrosion are also reviewed and analysed. Future work should involve an in-depth scientific study of the corrosion mechanism and an engineering predictive model is recommended in order to assess failure, and thereby attempt to increase the remaining life of offshore assets.     

残矿回采地压安全预警系统的构建方法与应用研究

为提高矿山的安全生产水平,针对地下矿山复杂环境下残矿回采过程潜在的安全问题,并基于安全系统工程的观点与粗糙集理论的属性约简功能,提出残矿回采地压安全预警系统的构成内容与构建流程,建立地压监测数据的神经网络灰色Verhulst算法组合预测模型和安全评价模型。据此,构建国内某矿山残矿回采中段的地压安全预警系统,该地压安全预警系统为本矿山的残矿回采过程提供了安全保障。残矿回采地压安全预警系统能指导矿山循序渐进的构建符合残采系统工程实际的安全预警系统。     

集输油环境氟橡胶O形圈老化行为实验研究*

为研究氟橡胶O形圈在集输油环境中的老化行为特征，以长庆油田使用的氟橡胶O形圈(位于非金属复合管连接接头处)为研究对象，采用宏观与微观相结合的方法，通过挂片实验分析氟橡胶O形圈在不同介质（采出油，采出水）、温度（25，50 ℃）、压力条件（0.1,4,6 MPa）下老化后的形貌、质量、拉伸性能及硬度。结果表明:采出油、采出水均能引起O形圈发生溶胀，从而降低O形圈的强度、韧性、硬度；采出水引起的溶胀显著高于采出油更易导致O形圈表面产生坑洞缺陷；渗透速率随温度升高而急剧增加，压力对渗透速率的影响不明显；硬度降低较小，最大降幅为4.17%。结合现场服役813 d的密封圈SEM形貌，证实集输介质渗透会引起氟橡胶圈溶胀、导致表面产生坑洞等缺陷。     

加氢站用45 MPa高压储氢瓶式容器火烧试验模拟*

为研究加氢站用高压储氢容器在火灾下的安全性能,采用计算流体力学（CFD）方法对45 MPa高压储氢瓶式容器火烧试验过程进行模拟研究,结合气瓶火烧试验,分析高压储氢容器火灾下的热响应过程,研究不同因素对储氢容器压力泄放装置动作时间的影响。结果表明:613 s以内试验压力与模拟数据的最大相对误差为3.9%,模型误差在可接受范围;不同充装介质对安全泄放装置动作时间影响不大;不同充装压力对容器内介质压升速率影响较大,充装水平较高时压力泄放装置更快动作,较低的充装压力下容器内介质温升较快;不同环境温度对介质温升影响较小。     

液化天然气加注船安全定量风险分析

液化天然气（LNG）加注船是一种为LNG动力船提供燃料的新型船舶,国内目前尚处于起步阶段,缺乏相关安全标准和规范。采用国际定量风险评价（QRA）的通用理念,研究适用于我国LNG加注船的安全评价方法,提出具体实施步骤和依据准则,并以国内某LNG加注船作为实例分析说明。建立加注船LNG火灾事故树,确定相关火灾事故概率;研究适合加注船火灾事故后果的方形火焰模型,以及LNG火灾热辐射对人体伤害的计算方法;参考国际海事组织（IMO）的风险准则,确定LNG加注船个人风险和社会风险;最后与按NFPA-59A计算的防火间距作对比分析。通过计算,例中加注船的风险位于须采取相关安全措施的ALARP区域,风险控制区域半径20m。若按NFPA-59A要求计算防火间距,该加注船对外部须划定半径52m区域作为安全区域,且须将船身增长37m以满足内部防火要求,在实际工程中无法实现,相比较QRA方法更适合我国LNG加注船的安全评价工作。