《含體積缺陷的高溫焊接管道壽命評估理論與方法研究》是依託天津大學，由徐連勇擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：含體積缺陷的高溫焊接管道壽命評估理論與方法研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：徐連勇
- 依託單位：天津大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
為了節能降耗，我國正在大力發展高效潔淨的超超臨界火電機組。然而，近年來在許多機組的高溫厚壁管道中頻發焊接氣孔、夾渣等體積缺陷。當前完整性評估規範中並沒有專門針對蠕變機制下體積缺陷的評估方法，而套用彈塑性條件下的免評條件或直接作為裂紋處理，往往導致評估結果或偏保守或偏危險，嚴重困擾著電廠運行監督部門對檢修方案的制定。本項目擬針對高溫厚壁管道焊接接頭中常見的氣孔、夾渣等體積缺陷，基於蠕變損傷力學、蠕變斷裂力學、彈塑性斷裂力學及計算科學等理論與方法，結合高溫蠕變裂紋擴展試驗，根據體積缺陷處蠕變損傷-蠕變裂紋萌生-蠕變裂紋擴展-失效的全壽命周期演變規律，對蠕變機制下體積缺陷的等效裂紋化方法、考慮殘餘應力和拘束複合效應的蠕變裂紋萌生孕育期預測模型與穩定擴展壽命預測模型、管道拘束參量的工程計算方法等方面開展研究，最終建立考慮多因素的含體積缺陷的高溫管道壽命評估理論與方法。
結題摘要
清潔、高效、高參數的超超臨界機組的高溫厚壁管道中頻發焊接氣孔、夾渣等體積缺陷，然而當前完整性評估規範中並沒有專門針對蠕變機制下體積缺陷的評估方法，而套用彈塑性條件下的免評條件或直接作為裂紋處理，往往導致評估結果或偏保守或偏危險，嚴重困擾著電廠運行監督部門對檢修方案的制定。本項目基於損傷力學理論，通過含埋藏球型缺陷、含長條型、橢圓型缺陷的管道損傷行為研究，基於提出的新的物理參量——平均等效應力，建立了不同類型體積型缺陷的蠕變裂紋萌生壽命預測模型；提出了考慮與載荷無關的拘束參量C*-Q*雙參量法蠕變裂紋孕育期預測模型，並考慮基於應力機制的蠕變性能演變規律，發展了改進的C*-Q*雙參量法蠕變裂紋孕育期預測模型；提出了複合載入下、耦合拘束效應與殘餘應力的蠕變孕育期預測模型，建立了複合載入下的蠕變裂紋孕育期的理論計算方法；探明了不同的裂紋深度、不同試樣厚度、不同試樣形式以及含不同裂紋類型下管道的蠕變裂紋孕育期變化規律並建立工程計算方法，為高溫服役構件的壽命評估提供了更加準確的預測模型和計算方法，並結合數值分析和試驗驗證了預測模型的適用性和準確性；發展了考慮拘束效應的C*-Q（Q*）雙參量法蠕變裂紋擴展預測模型，可以準確反映由試樣形式、裂紋深度、試樣幾何尺寸變化引起的裂紋擴展行為的變化；基於載荷無關蠕變拘束參量Q*，表征了含表面裂紋的高溫管道的裂紋前沿拘束水平變化規律，建立了含表面裂紋高溫管道的拘束參量Q*的工程計算方法；形成了含體積缺陷高溫管道的全壽命評估體系。此外，還研究了先進高溫耐熱鋼的蠕變變形與斷裂機理、合金高溫低周疲勞性能、不同保載時間下鋼蠕變-疲勞裂紋擴展行為，為新一代超超臨界機組建設、製造、運行和維護中的完整性評估提供數據支持。
