[发明专利]高温生产设备或部件缺陷的安全性评价方法

说明书

技术领域

本发明属于安全工程技术领域，具体涉及一种高温生产设备或部件缺陷的安全性评价方法，尤其是鉴别高温环境下使用的生产设备或部件在发现缺陷后是否发生蠕变断裂失效的方法，适用于高温生产设备的安全管理与控制。

背景技术

压力容器、汽轮机、锅炉、蒸汽管道等运行在高温环境下的设备在服役和制造过程中不可避免的会产生缺陷，蠕变变形和蠕变损伤是导致其失效的主要因素之一，因而如何评价、鉴别这一类设备能否发生蠕变失效破坏，对保证安全生产具有重要意义。对于常温环境下设备缺陷的安全性评价，目前已发明建立了多个方法可提供保证，包括COD曲线法，应力强度因子法和J判据方法，以及更先进的双判据失效评定图法(R6方法)，但这些方法均不能使用于高温蠕变断裂机制下的评定。

目前针对高温设备蠕变失效的问题已发展了多种评定方法，如英国的R5和法国的A16等，但这些方法均是建立在相对严格的高温断裂力学基础上，评定过程复杂、繁琐，需要专业的断裂力学知识和力学计算。这种代价较高的评定方法对于需要绝对保证安全的核设备来说是可行的，而且是必要的。但石油化工等过程工业中设备的安全性要求低于核容器，其缺陷评定原则是“合乎使用”和“最薄弱环节”，并且这些设备大多由普通的工程技术人员检修维护，如果要求他们使用专业性很强的C^*参量或σ_d方法来判定设备缺陷的安全性，有一定的难度，而且不现实。

已有多个专利技术可用于解决设备安全性评定的问题，如专利CN1614294A“压力容器疲劳寿命安全预测方法”提出了J积分的裂纹临界尺寸评价方法，但只能用于常温下发生疲劳破坏的设备。专利CN1477383A“高温部件蠕变寿命的测试方法”提供了一个考虑高温老化因素的蠕变寿命预测方法，但没有考虑预先裂纹存在的影响，因而不适用于裂纹引起破坏的安全性评价。其它专利如CN101038248A“一种汽轮机高温部件蠕变寿命的预测方法及系统”、CN86103018A“确定涡轮部件剩余有效寿命的方法”以及CN1908974A“一种汽轮机高温耐用件日历寿命在线评定及预测方法”等均是针对运行汽轮机部件的寿命及安全问题，基于损伤理论建立的预测方法，没有考虑蠕变断裂和裂纹因素，因而不能处理工程上检测发现缺陷的评价。但实践中结构发生裂纹等缺陷不可避免，简单停车维修和报废均会造成不必要的浪费，并直接导致设备可靠性降低的后果。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种高温生产设备或部件发现缺陷后的简捷安全性评价方法。

本发明的用于预测高温生产设备或部件发现缺陷后的蠕变断裂失效的安全性评价方法，包括以下步骤：

一、获得生产设备或部件的材料在特定温度下的蠕变应变一时间曲线，并基于蠕变应变一时间曲线建立对应于特定时间的应力应变曲线，即等时应力应变曲线；

二、建立与时间相关的失效评定曲线图：

首先通过自变量L_r获得不同的参考应力σref=Lrσ0.2T,]]>其中σ_0.2^T指等时应力应变曲线上对应于0.2％非弹性应变的应力：

然后在所建立的等时应力应变曲线上得到对应于参考应力σ_ref的参考应变ε_ref，根据以下公式建立与时间相关的失效评定图：