[发明专利]高温管道中含椭圆形轴向内表面裂纹的孕育期预测方法

说明书

本发明公开了一种高温管道含椭圆形轴向内表面裂纹的蠕变孕育期预测方法，包括以下步骤：(1)确定高温管道中椭圆形轴向内表面裂纹的裂纹深度比率a/t、裂纹长度比率a/c、内压P，其中：a为裂纹深度，t为管道厚度，2c是裂纹长度；(2)将内压P归一化，得到P′，其中P′＝P/(1MPa)，将P′以及步骤(1)中的a/t、a/c代入本发明拟合的算式中，计算即可得到蠕变孕育期，本发明的有益效果是：利用大量模拟数据，拟合提出了含椭圆形轴向内表面裂纹的管道的蠕变孕育期预测公式，使得高温管道含椭圆形轴向内表面裂纹的蠕变孕育期的预测更加简单方便。

技术领域

本发明涉及高温管道中含椭圆形轴向内表面裂纹的孕育期预测工程临界评价，也就是确定高温管道中含椭圆形轴向内表面裂纹时，评价此高温管道的孕育期。

背景技术

高温环境下服役的蒸汽管道，在生产和服役的过程中难免会产生各种缺陷。蠕变裂纹的萌生和扩展是含缺陷高温构件的一个主要失效机制，并导致其在设计寿命之前失效。而蠕变裂纹的孕育期在高温部件的服役寿命中占有很大比重，为了确保高温环境下服役的部件的可靠性，对蠕变裂纹孕育期的研究也就显得愈加重要。蠕变萌生定义为显微裂纹(或孔洞)首次连接形成主要裂纹的时间。而孔洞和显微裂纹的产生和长大连接过程称为损伤。大量的理论和实验证明，蠕变裂纹萌生以及扩展是造成服役管道失效的主要原因。

国外学者提出了基于韧性耗散模型改进后的孕育期预测模型，该模型考虑了在不同应力状态下所发生的蠕变萌生。但是该预测模型目前只是用于标准的紧凑拉伸试样的孕育期预测，对于实际的服役管道的应用还有一定局限。所以，亟需提出一个有效的计算高温管道中孕育期预测模型，以简化工程应用。

发明内容

本发明的一种高温管道中含椭圆形轴向内表面裂纹的孕育期预测方法，包括以下步骤：

(1)确定高温管道中椭圆形轴向内表面裂纹的裂纹深度比率a/t、裂纹长度比率a/c、内压P，其中：a为裂纹深度，t为管道厚度，2c是裂纹长度，a、t、c的单位均为mm，P的单位为MPa；

(2)将内压P归一化，得到P′，其中P′＝P/(1MPa)，将P′以及步骤(1)中的a/t、a/c，代入下述关系式式I中，计算得到孕育期t_i，其中t_i的单位为h：

优选的，所述高温管道为电站锅炉的服役温度650度下的管道。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明公开了一种高温管道中含椭圆形轴向内表面裂纹的孕育期预测方法，本发明利用大量模拟数据，拟合提出了含椭圆形轴向内表面裂纹的孕育期预测公式，将管道的裂纹深度比率a/t、裂纹长度比率a/c、归一化的内压P′直接代入公式即可预测出孕育期,简化工程应用。

附图说明

图1所示为本发明的高温管道含椭圆形轴向内表面裂纹的有限元模型示意图。

图2所示为图1中裂纹前沿的结构示意图，即裂纹前沿的轴向截面图。

具体实施方式

下面结合具体实例进一步说明本发明的技术方案。

本实施例的高温管道中含椭圆形轴向内表面裂纹的孕育期预测方法，包括以下步骤：