[發(fā)明專利]一種用于核電廠管道的疲勞壽命估算方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310671672.0
• 申請(qǐng)日: 2013-12-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103698236A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 凌君;何大宇;王驕亞;劉洪濤;閆蔚;彭華清;秦戈
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中廣核工程有限公司;中國(guó)廣核集團(tuán)有限公司
• 主分類號(hào): G01N3/32
• 分類號(hào): G01N3/32
• 代理公司: 深圳市順天達(dá)專利商標(biāo)代理有限公司 44217
• 代理人: 蔡曉紅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及核電技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種用于核電廠管道的疲勞壽命估算方法。

背景技術(shù)

在核電廠中，管道的疲勞壽命是評(píng)價(jià)其質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，為了保證管道固有的可靠性，在設(shè)計(jì)疲勞壽命時(shí)，如何避免疲勞失效是廣大工程技術(shù)人員普遍關(guān)注的問(wèn)題。

疲勞失效是指材料在循環(huán)載荷作用下，局部高應(yīng)力部位損傷逐漸積累，經(jīng)一定循環(huán)次數(shù)后形成裂紋或裂紋在循環(huán)載荷作用下不斷擴(kuò)展導(dǎo)致發(fā)生完全斷裂的失效形式，它是核電廠管道失效的主要形式之一，嚴(yán)重時(shí)甚至可造成電廠非計(jì)劃停堆。

確定疲勞壽命的分析法是依據(jù)材料的疲勞性能，對(duì)照管道所受到的載荷歷程，按分析模型來(lái)確定管道的疲勞壽命。任何一個(gè)疲勞壽命分析方法都包含有三部分的內(nèi)容：

1)材料疲勞行為的描述；

2)循環(huán)載荷下管道的響應(yīng)；

3)疲勞累積損傷法則。

目前在工程應(yīng)用領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)外在疲勞壽命設(shè)計(jì)中有兩種常用的壽命估算方法——名義應(yīng)力法和局部應(yīng)力-應(yīng)變方法。

名義應(yīng)力法假定對(duì)于相同材料制成的任意構(gòu)件，只要應(yīng)力集中系數(shù)K_T相同，載荷譜相同。名義應(yīng)力法以材料或零件的S-N曲線為基礎(chǔ)，對(duì)照試件或結(jié)構(gòu)疲勞危險(xiǎn)部位的應(yīng)力集中系數(shù)和名義應(yīng)力，結(jié)合疲勞損傷累積理論，校核疲勞強(qiáng)度或計(jì)算疲勞壽命。

局部應(yīng)力-應(yīng)變方法，主要用于承受應(yīng)力水平較高的構(gòu)件壽命估算。該方法將作用于機(jī)構(gòu)細(xì)節(jié)的名義應(yīng)力譜，通過(guò)彈塑性分析，轉(zhuǎn)換為結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)危險(xiǎn)點(diǎn)的局部應(yīng)力譜，然后通過(guò)當(dāng)量循環(huán)的方法，把局部譜用計(jì)數(shù)方法得到的應(yīng)力應(yīng)變循環(huán)等效于光滑試件的應(yīng)力應(yīng)變循環(huán)，最后由光滑試件的應(yīng)變(或轉(zhuǎn)換為當(dāng)量應(yīng)變)-壽命曲線估算結(jié)構(gòu)危險(xiǎn)點(diǎn)的疲勞損傷，進(jìn)而預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)的疲勞壽命。

然而，目前現(xiàn)有商業(yè)疲勞分析軟件中，沒(méi)有考慮不同反應(yīng)堆冷卻劑環(huán)境的影響，當(dāng)有兩種或兩種以上產(chǎn)生有效應(yīng)力波動(dòng)的應(yīng)力循環(huán)類型時(shí)，設(shè)計(jì)人員無(wú)法更好地掌握電廠的熱疲勞數(shù)據(jù)，也無(wú)法更準(zhǔn)確地把握因熱疲勞導(dǎo)致核電廠管道故障失效的趨勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述現(xiàn)有缺陷，提供一種用于核電廠管道的疲勞壽命估算方法，解決在熱疲勞環(huán)境因素下估算疲勞壽命的問(wèn)題。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：構(gòu)造一種用于核電廠管道的疲勞壽命估算方法，包括以下步驟：

S1：采用溫度傳感器測(cè)量核電廠管道的外壁溫度；

S2：根據(jù)所述核電廠管道的外壁溫度和所述核電廠管道材料的性能參數(shù)，通過(guò)格林函數(shù)法，計(jì)算所測(cè)管道的內(nèi)壁溫度場(chǎng)信息；

S3：統(tǒng)計(jì)所述核電廠管道所經(jīng)歷的每一種應(yīng)力循環(huán)類型(第1，2，3，……，n)的有效載荷循環(huán)次數(shù)(n₁，n₂，n₃，……，n_n)，根據(jù)所述內(nèi)壁溫度場(chǎng)分布信息確定所述核電廠管道的每一種應(yīng)力循環(huán)類型的交變應(yīng)力(S_交變1，S_交變2，S_交變3，……，S_交變n)；

采用Monte?Carlo方法修正預(yù)設(shè)的S-N曲線，確定所述每一種應(yīng)力循環(huán)類型的交變應(yīng)力(S_交變1，S_交變2，S_交變3，……，S_交變n)允許的最大重復(fù)次數(shù)，稱其為N₁，N₂，N₃，……，N_n；