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含面積缺陷壓力管道安全評定的方法

文檔作者：王一寧吳勝平周云文檔來源：江蘇省特種設備安全監(jiān)督檢驗研究院		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年07月16日
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· 機械制造與研究· 王一寧，等·含面積缺陷壓力管道安全評定的方法
含面積缺陷壓力管道安全評定的方法
王一寧，吳勝平。周云
(江蘇省特種設備安全監(jiān)督檢驗研究院，江蘇南京210003)
摘要：綜述了含面積缺陷壓力管道安全評定的方法；介紹了現(xiàn)場工程實例來驗證當前含缺陷
壓力管道安全評定方法。
關鍵詞：壓力管道；缺陷；安全評定
中圖分類號：TH49；TK38 文獻標志碼：B 文章編號：1671-5276(2010)02-0086-02
Safety Assessment M ethod of Pressure Pipe、)l，ith Area Defects
WANG Yi—ning，WU Sheng·ping，ZHOU Yun
(Jiangsu Province Special Equipment Safety Supervision InsPection lnstitute，Nanjing 210003，China)
Abstract：This acticle briefly introduces the safety assessment method of the pressure pipe with area defects methods and uses a
live example to verify the safety assessment methods of the current defective pressure pipe．
Key words：pressure pipe；defect；safety assessment
0 前言
安全評價是安全系統(tǒng)工程的重要組成部分，也稱危險
性評價或風險評價。它是以實現(xiàn)系統(tǒng)安全為目的，按照系
統(tǒng)科學的方法，對系統(tǒng)中的危險因素進行預先的識別、分
析和評價，確認系統(tǒng)存在的危險性，并根據(jù)其形成事故的
風險大小，采取相應的安全措施，以達到系統(tǒng)安全的全
過程。
安全評定的管道缺陷是平面缺陷(未熔合、未焊透)。
對于平面缺陷，根據(jù)國家標準《在用含缺陷壓力容器安全
評定》(GB／T 19624—2004)中的規(guī)定，采用u因子法和失
效評定圖法兩種方法進行評定。
1 平面缺陷的評定方法
平面評定是對所列出的管道缺陷進行評定，現(xiàn)采用兩
種評定方法：
a)失效評定圖法：該評定方法步驟如圖1所示：
b)U因子評定法：該方法是根據(jù)國家標準《在用含缺
陷壓力容器安全評定》(GB／T 19624—2004)中的附錄G
中規(guī)定，對使用工況下無脆化傾向的20#鋼或奧氏體不銹
鋼管道及壁厚≤13 rain的16Mn管道的未焊透缺陷允許
采用附錄H，由于本次計算的管道為20#鋼和不銹鋼
TP304(奧氏體不銹鋼)材料，故可以采用附錄H對管道的
缺陷進行安全評定? 。該方法的評定過程按下列步驟
進行：
1)缺陷部位管道尺寸的確定；
2)缺陷的規(guī)則化；
圖1 平面缺陷常規(guī)評定程序示意圖
3)材料性能數(shù)據(jù)的確定；
4)u因子評定法；
5)安全性評價。
2 平面缺陷管道的安全評價
某根管道的設計參數(shù)為：工作壓力為1．4 MPa，設計
壓力為2 MPa，設計溫度為8O℃ ，實際工作溫度為50℃ ，
管道公稱直徑為40 mm，實測最小厚3．6 mm，管道輸送介
質(zhì)為AV，材料為不銹鋼TI~04(即0Crl8Ni9)，不考慮環(huán)境
以及介質(zhì)對材料影響，即視為理想新材料，查得材料性能
數(shù)據(jù)為：彈性模量為204 GPa，泊松比為0．285，屈服強度
為206 MPa，抗拉強度or 為520 MPa。該管道存在一未
作者簡介：王一寧(1966一)，男，江蘇武進人，工學學士，高級工程師，從事壓力容器檢驗、壓力管道檢驗、安全評價、風險評估及特種設
備檢驗檢測技術的理論和工程應用研究。
· 86· http：／／ZZHD．chinajourna1．net．cn E-marl：ZZHD@chainajouma1．net．en《機械制造與自動化》
· 機械制造與研究· 王一寧，等·含面積缺陷壓力管道安全評定的方法
熔合缺陷和一未焊透缺陷，缺陷特征尺寸為：未熔合長度
90 mm，高度2．0 mm，未焊透長度90 mm，高度1．5 mm。
比較未熔合和未焊透缺陷特征尺寸，可知未熔合缺陷
明顯比未焊透缺陷危險，所以先評定未熔合缺陷，如果未
熔合缺陷評定結(jié)果是安全的，則未焊透缺陷也安全。
未熔合缺陷的安全評定：
a)缺陷的表征：缺陷的原始尺寸見缺陷示意圖2(a)
所示，根據(jù)檢測情況，缺陷相關尺寸參數(shù)按以下情況考慮：
圓
圖2 缺陷示意圖
圖中：b=3．6mm，Z=90mill，h=2．0mm。
缺陷的表征尺寸如圖2(b)所示：
其表征的結(jié)果。考慮失效后果嚴重，缺陷表征尺寸均
乘以分安全系數(shù)1．1，并作為計算用的表征裂紋尺寸：
0=2．2mm ，c=99 mm。
b)應力計算
= =11·． 11 MPa
分解得到的一次薄膜應力P =11．11 MPa，一次彎曲
應力P^=0。
考慮焊接殘余應力，二次薄膜應力q =0．3or ， ：“
取管道材料的 ，故q 為61．8 MPa，q 為O。
考慮失效后果嚴重性，各類應力均乘以分安全系數(shù)，
一次應力的分安全系數(shù)為1．5，二次應力的分安全系數(shù)為
1．0，并作為評定計算的應力：
P =16．67 MPa；
P6=0MPa；
Q =61．8 MPa；
q6=0MPa。
c)砰和 的計算
礙和霹的計算式如下：
= 訂口(P +P ) (1)
霹= 1ro(Q +Q ) ‘ (2)
式中 依據(jù)標準的附錄D計算分別為3．321。 故：
=145．51 N／mm
= 539．43 N／mm
d) ，的計算
， 的計算式如下：
) ㈤
鼓脹效應計算式： ‘
= ~／1+1．6[C2／(兄B)] (4)
根據(jù)式(3)和式(4)計算，結(jié)果如下：
M g= 15．21
L，=0．24
Machine Building髫Automation，Apt2010，39(2)：86～87
e) 的計算
計算式如下：
Kr=G( + )／ +p (5)
不考慮裂紋群影響，裂紋干涉效應因子G為1，查得材
料性能數(shù)據(jù)手冊得不銹鋼TP304(即0Crl8Ni9)的平面應變
斷裂韌度K。 取平均值66 MPa·mm 。對于斷裂后果嚴
重，斷裂韌度的分安全系數(shù)取為1．2，故Kp=55 MPa·
mm =1 739．3 N／mm 。上述計算的L，=0．38<0．8，故
根據(jù)標準取P= ， 可由標準中圖5一l4根據(jù) ／(
X Vfh-~查得?。
P=0．025
K_=0．42
． f)安全性評定：平面缺陷的常規(guī)評定采用通用失效
評定圖的方法進行。失效評定曲線(FAC)的方程為：
墨=(1—0．14 )(0．3+0．7e一 坤) (6)
將計算得到的L =0．24和／or=0．42所構(gòu)成的評定
點( ， )繪制在常規(guī)評定通用失效評定圖，如圖3所示。
從圖3可知，該缺陷在安全區(qū)域內(nèi)，所以該缺陷是安
全的。
由于未熔合缺陷評定后是安全的，故不需要對未焊透
缺陷進行評定也能確定是安全的。
3 結(jié)論
圖3 裂紋的失效評定
根據(jù)上述管道的計算結(jié)果，可知管道的缺陷是安全
的。通過安全評價的工業(yè)管道可以為企業(yè)節(jié)約很大的成
本以及為企業(yè)連續(xù)生產(chǎn)帶來更大的經(jīng)濟效益，安全評價也
可以為企業(yè)領導的安全決策提供必要的科學依據(jù)。為今
后工作更好的開展提供保障。
參考文獻：
[1]中華人民共和國國家標準，在用含缺陷壓力容器安全評定
(GB／TI9624—2004)[s]_中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢
驗檢疫總局。2004．
收稿日期：2009—07—02
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