Page 100 - 无损检测2023年第六期

试验研究

DOI : 10.11973 / ws j c202306013

基于仿真模拟的未焊透缺陷管道安全评价

孙贺斌 , 魏晓枭 , 李 军 , 张兆钰 , 周治伊 2
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( 1. 甘肃电力科学研究院技术中心有限公司, 兰州 730070 ;

2. 国网甘肃省电力公司电力科学研究院, 兰州 730070 )

摘 要: 压力管道作为调相机运行中不可缺少的部件, 通常采取焊接方式进行连接, 因此焊接质
量直接影响调相机的安全。利用 Comsol 仿真模拟软件对含未焊透缺陷的压力管道及其尖端裂纹应
力强度因子进行计算, 并结合标准 GB / T19624 — 2019 《 在用含缺陷压力容器安全评定》 对焊接管道安

全性给予相关评价。结果表明, 未焊透缺陷深度临界尺寸为0.85mm , 安全评价指标临界数值为

0.44 ; 未焊透缺陷尖端裂纹强度因子大于管道材料门槛应力强度因子( 1.98MPa · mm ), 外载荷作用
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增大; 当裂纹尖端应力场强度因子达到20钢断裂韧性
下裂纹扩展, 裂纹尖端应力场强度因子 K I
( 30.4MPa · mm ) 时, 裂纹将出现失稳扩展, 造成材料的断裂。

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关键词: 压力管道; 未焊透; 应力场强度因子; 断裂韧性; 安全评价

中图分类号: TG407 ; TG115.28 文献标志码: A 文章编号: 1000-6656 ( 2023 ) 06-0062-05

Safet y evaluationoftubewithincom p lete p enetrationdefectbasedonsimulation

SUNHebin , WEIXiaoxiao , LIJun , ZHANGZhao y u , ZHOUZhi y i 2
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( 1.GansuElectricPowerResearchInstituteTechnolo gyCenterCo. , Ltd. , Lanzhou730070 , China ;

2.StateGridGansuElectricPowerCom p an yElectricPowerResearchInstitute , Lanzhou730070 , China )

Abstract : The p ressuretubeisanecessar y accessor y forthe p hasemodifierfornormalservice , andwhichisusuall y

connectedb yweldin g , therefore , theweldin gq ualit ydirectl y affectsthesafet yofthe p hasemodifier.Inthisp a p er , we

calculatedandanal y zedthestressintensit y factorofboththe p ressure p i p ewithincom p lete p enetrationdefectsanditsti p

crackb y usin gtheComsolsimulationsoftware.Inaddition , weevaluatedonthesafet yofweldedtubesbasedonthe

standardGB / T19624 — 2019 “ Sa f et yAssessmento fPressureVesselswithDe f ectsinUse ” .Theresultsshowthatthe

criticaldimensionofthede p thofincom p lete p enetrationdefectis0.85mm , andthecriticalvalueofthesafet y evaluation

indexis0.44.Thecrackintensit y factorattheti p oftheincom p lete p enetrationdefectis g reaterthanthethresholdstress

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intensit y factorofthetubematerial ( 1.98MPa · mm ) .Thecrackex p andsundertheactionofexternalload , andthe

stressfieldintensit y factor K Iatthecrackti p increases.Whenthestressfieldintensit y factoratthecrackti p reachesthe

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fracturetou g hnessof20steel30.4MPa · mm , thecrackwillex p andunsteadil y , thusresultin g inmaterialfracture.

Ke ywords : p ressuretube ; incom p letep enetration ; stressfieldintensit yfactor ; fracturetou g hness ; safet y
assessment
在“ 西电东送、 北电南供” 的国家能源战略部署下, 行。作为电网稳定运行的“ 压舱石”, 调相机在解决受
大跨越、 大容量特高压交直流混联大电网建设势在必 端电网无功不足、 提高电网动态电压稳定裕度、 保障特
高压工程安全稳定运行等方面具有重要意义 [ 1-3 ] 。
润滑油系统压力管道作为调相机系统不可或缺
收稿日期: 2022-08-14
基金项目: 甘肃省人力资源和社会保障厅博士后专项经费
的一部分, 其服役状态直接影响调相机的安全、 稳定
作者简介: 孙贺斌( 1990 —), 男, 本科, 工程师, 主要研究方向为
运行 [ 4-6 ] 。
金属材料的无损检测及失效分析
通信作者: 魏晓枭( 1990 —), 男, 博士, 主要研究方向为材料力学 压力管道作为石油、 电力能源、 化工等领域的重
要输送通道, 常以焊接方式进行连接。未焊透缺陷
行为, arno _ 2012@alumni.s j tu.edu.cn
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2023年 第45卷 第6期
无损检测