[发明专利]高温生产设备或部件缺陷的安全性评价方法

摘要

本发明公开了一种高温生产设备或部件缺陷的安全性评价方法，包括获得生产设备或部件的材料在特定温度下的蠕变应变－时间曲线，并基于蠕变应变－时间曲线建立对应于特定时间的等时应力应变曲线；建立与时间相关的失效评定曲线图：计算确定反映部件发生断裂失效程度的参数Kr，以及用于确定反映构件发生极限载荷失效程度的参量L_r，最后将上述得到的参量(K_r，L_r)作为状态点放在失效评定图中进行比较，以确定失效评定点并判定是否安全。本发明提供的技术方法可用于高温生产设备或部件的制造及使用过程中缺陷的安全性分析，避免不必要的维修和保费，进而提高高温生产设备检修计划制定的合理性。

主权项

1.一种高温生产设备或部件缺陷的安全性评价方法，其特征在于包括以下步骤：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Lr，获得不同的参考应力${\sigma }_{\mathrm{ref}}=L_r{\sigma }_{0.2}^T,$其中σ0.2 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σref的参考应变εref，根据以下公式建立与时间相关的失效评定图：$f\left(L_r\right)={[\frac{{\mathrm{Eϵ}}_{\mathrm{ref}}}{L_r{\sigma }_{0.2}^T}+\frac{L_r^3{\sigma }_{0.2}^T}{2{\mathrm{Eϵ}}_{\mathrm{ref}}}]}^{-1/2},L_r\le L_r^{\max }$ f(Lr)＝0，$L_r>L_r^{\max }$ 式中：E为杨氏模量；εref为对应于参考应力${\sigma }_{\mathrm{ref}}=L_r{\sigma }_{0.2}^T$时由等时应力应变曲线确定的总应变，其中口σ0.2 T 指等时应力应变曲线上对应于0.2％非弹性应变的应力；Lr max通过$L_r^{\max }={\sigma }_f^T/{\sigma }_{0.2}^T$确定，其中，σf T指高温流变应力，可通过$\bar{\sigma }=1/2({\sigma }_{0.2}^T+{\sigma }_r)$ 计算，σr为材料的蠕变破断应力；三、通过式$K_r=K/K_{\mathrm{mat}}^c$计算确定反映部件发生断裂失效程度的参数Kr，其中Kmat c是材料的蠕变韧性，通过以下公式计算：$K_{\mathrm{mat}}^c={[K_I^2+\frac{{\mathrm{EF\Delta }}_c}{B_n(W-a_o)(1-v^2)}\eta ]}^{1/2}$ 式中：Bn为试件的净厚度；W为试件宽度；Δc为蠕变裂纹扩展量等于Δa时试验中测得的加载点位移；F为施加的载荷：η为试样几何尺寸的校准因子，对于CT试样，η＝2+0.522(1-a/W)；KI是弹性应力强度因子；四、通过式$L_r=F/F_L(a,{\sigma }_{0.2}^T)$计算用于确定反映构件发生极限载荷失效程度的参量Lr，式中FL(a，σT 0.2)是结构的极限载荷，a为裂纹尺寸；五、将上述得到的参量(Kr，Lr)作为状态点放在失效评定图中进行比较，以确定失效评定点并判定是否安全。