压力管道缺陷评定方法的现状及发展.pdf

维普资讯 第 2I卷第 1期 l6? 置工大学学报 V0I_2lNo．I 1999年 1月 JOURNAL0FNANJING UNIVERSITYOFCHEMICAL TECHNOLOGY Jan．1999 I：。，，，．．．．．．． 缺陷压力詈道 安仝评定方法的发展趋向。 l 关键调 压力管道 缺陷 评定方法 现状和趋向 奚 “ 金评罨 I 、 压力管道广泛应用于能源、化工、石油、医药和 ABAQUS，ANSYS)的基础上加以扩充，能得到较详 城市公用工程等领域，由于它安装条件的特殊性，在 细和精确的结果，但它需花费较多的机时和较高的 压力管道焊缝中常带有各种缺陷}同时，由于它所处 费用，同时使用者需具备较深的理论知识，因此它常 的工况通常较压力容器恶劣，生产中事故发生的频 用于研究，即使在工程应用上，也只限于缺陷评定中 数远大于压力容器，因此压力管道的完整性研究引 的 “高级评定” 起了人们的高度重视。世界发达国家 自7O年代初期 就开始了研究，进入80年代后，各国在前面研究的 2 断裂力学工程评定方法 基础上，开展了系统研究，如美国，相继开展了 “退化 管道研究计划 (1984～1989)、“管道和管道焊缝中 2．1线弹性断裂力学评定方法 短裂纹研究计划”(1990~1995)I国际上8个国家和 线弹性断裂力学评定方法是以美国石油学会 地 区联合 成立 了国际管道完整性研 究工作组 API1104“焊接管道及有关附件标准”附录A《管道 (IPIRG． International Piping Integrity Research 焊缝验收的另一标准》口为代表的。它是根据线弹性 Croup)，也先后开展了两项研究计划，即IPIRG一1 断裂力学的分析方法，以材料性质和应力分析为基 (1987～1991)，IPIRG一2(I991～1995)。世界各国进 础的安全评定方法。该标准对应于不同的最大轴向 行的大量压力管道研究，其 目的是要探讨压力管道 应变和直径与壁厚比，分别 以曲线的形式给出了允 的缺陷评定方法，以计算含缺陷压力管道的承载能 许裂纹极限深度和长度。由于该方法是建立在线弹 力、裂纹张开面积和舟质泄漏速率等，并提出相应的 性断裂力学的基础上，而一般压力管道，大都是由韧 压力管遭先潺后爆 (LBB，LeakBeforeBreak)准则，以 性较好的材料制成的，因此用此法评定所得结果显 ● ● ’ 防止灾难性事故的发生 目前，许多研究者根据 自己 得过于保守。 的研究结果，提出了相应的计算方法，有些国家已制 2．2 弹塑性断裂力学的工程评定方法 订了相应的规范和标准。 2．2．1 J积分评定方法 压力管道通常由韧性较好的材料制成，因此在 l 数值计算法——有限单元法 断裂力学评定时常采用以J积分为参量的弹塑性断 裂力学评定。它是通过管道在载荷作用下产生断裂