PDF《缺陷安全评估方法研究”概 况》

1 创新论坛 俞跃张硕(中国特种设备检测研究院 北京 100029) 摘要: 压力容器极限与安定性分析及体积型缺陷安全评估方法研究 是 八五 国家重点科技攻 关课题 在役锅炉压力容器安全评估与爆炸预防技术研究 的主要成果之一,本文以该成果的 国家科学 技术奖励推荐书 为基础,对成果及其背景与应用情况做一概述.

关键词:压力容器 安全评定 体积型缺陷 塑性极限分析 安定性分析 Instruction of Investigation of Methods for Safety Assessment of Pressure Vessel with Volume Defects Based on Limit and Shakedown Analysis Yu Yue Zhang Shuo (China Special Equipment Inspection and Research Institute, Beijing 100029) Abstract Investigation of Methods for Safety Assessment of Pressure Vessel with Volume Defects Based on Limit and Shakedown Analysis is a major achievement of an Eighth Five-Year national key technologies R&

D program named research of on-service boiler and pressure vessel safety assessment and explosion prevention technology . This article summarizes the background and application of this achievement based on its recommendation of state science and technology prizes . Keywords Pressure Vessel Safety Assessment Volume Defects Limit and Shakedown Analysis 中图分类号 : X923 文献标识码:B 文章编号:1673-257X(2015)06-01-02 DOI: 10.3969/j.issn.1673-257X.2015.06.001 压 力容 器极限与安定性 分 析及 体积型缺陷安 全评估方法 研究 概况1立项背景 1) 上世纪

90 年代初,我国有固定式压力容器

106 万台,各类气瓶

4000 多万只,遍布于各行各业.由于 历史、技术和管理上的原因,这些设备中相当一部分 质量低劣、缺陷严重,加上长期以来治理技术落后, 超期服役、带 病 运行,爆炸事故和重大事故十分 严重.据1987 年的不完全统计,我国近

10 年间发生 的锅炉压力容器爆炸事故

4000 起, 重大事故约

2 万起, 伤亡

7 千人,直接与间接经济损失

100 亿元,万台设 备重大事故率是发达国家

100 倍.鉴于我国当时的经 济实力,不可能对这些设备全部予以报废更新或彻底 修复.显然,根本出路在于从基本国情出发,紧密结 合工程生产实际,依靠科学技术,进行带缺陷压力容 器安全评估技术研究,提出科学、经济、有效、适用 的事故预防工程化技术和方法. 2) 凹坑、气孔、夹渣等体积型缺陷的存在,不仅 造成应力集中,而且可能由于疲劳载荷作用而萌生裂 纹,威胁压力容器的安全运行,甚至诱发产生压力容 器的破坏事故.由于缺少系统的理论分析和足够的实 验研究结果作为依据,国内外现有标准、规范对体积 作者简介:俞跃(1988 ~ ),男,硕士, 从事特种设备科研管理、无损检测工作. (收稿日期 :2015-05-15)

2 创新论坛 型缺陷的容限值规定总体来看偏于保守,在有些情况 下却显得安全裕度不足.以凹坑为例,劳动部《在役 压力容器检验和缺陷处理若干问题的参考意见》 和 《在 用压力容器检验规程》规定,在役压力容器表面缺陷 均应打磨消除,打磨后产生的凹坑,侧面斜度不大于 1: 4,对于腐蚀凹坑,最大深度不超过壁厚的 1/5. 事实上,不必要的补焊返修不仅造成大量人、财、物的 浪费(尤其给不允许动用明火的现场工作带来相当大的 难度,甚至影响工期,造成更大损失),而且可能产生 更为严重的焊接缺陷. 鉴于国内目前状况, 对上述规程、 标准中有关体积型缺陷的判据、评估方法、处理方法等 关键、难点技术作系统研究、深入探讨,提出更科学、 安全、可行的判据和方法,使之即保证在役压力容器 安全运行,又大大减少不必要的返修量,不但是安全 生产的要求,也是经济建设和社会发展的需要. 3) 结构极限与安定性分析是塑性分析的一个重要 分支,与常规计算(弹性设计)相比,极限与安定性 分析更能反映结构性态的本质,进一步发挥材料的潜 力.然而 , 由于理论分析上的困难,特别是理论研究 与工程实际的脱节,国内在此方面的研究尚不多见 ( 特 别是应用研究),远远满足不了工程需要.即使在工 业发达国家,也存在类似问题,因此,研究适用于一 般承压装备、切实可行的塑性极限与安定性分析计算 方法 , 使之直接应用于锅炉压力容器的设计、检验与 安全评估,并采用理论分析与实验验证相结合的方法 , 对典型的锅炉压力容器体积型缺陷和结构进行系统的 极限与安定分析 , 探求比较先进、经济、有效、适用 的工程化评估方法,不但意义重大,而且十分迫切.