[發明專利]高溫管道中含橢圓形軸向外表面裂紋的孕育期預測方法

有效

• 申請號: 201710567104.4
• 申請日: 2017-07-12
• 公開（公告）號: CN109253930B
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: 徐連勇;鄔棟權;荊洪陽;韓永典;趙雷;呂小青
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01N3/18
• 分類號: G01N3/18
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙) 12214
• 代理人: 李玲;王秀奎

本發明公開了一種高溫管道含橢圓形軸向外表面裂紋的蠕變孕育期預測方法，包括以下步驟：(1)確定高溫管道中橢圓形軸向外表面裂紋的裂紋深度比率a/t、裂紋長度比率a/c、內壓P，其中：a為裂紋深度，t為管道厚度，2c是裂紋長度；(2)將內壓P歸一化，得到P′，其中P′＝P/(1MPa)，將P′以及步驟(1)中的a/t、a/c代入本發明擬合的算式中，計算即可得到蠕變孕育期，本發明的有益效果是：利用大量模擬數據，擬合提出了含橢圓形軸向外表面裂紋的管道的蠕變孕育期預測公式，使得高溫管道含橢圓形軸向外表面裂紋的蠕變孕育期的預測更加簡單方便。

技術領域

本發明涉及高溫管道中含橢圓形軸向外表面裂紋的孕育期預測工程臨界評價，也就是確定高溫管道中含橢圓形軸向外表面裂紋下時，評價此高溫管道的孕育期。

背景技術

高溫環境下服役的蒸汽管道，在生產和服役的過程中難免會產生各種缺陷。蠕變裂紋的萌生和擴展是含缺陷高溫構件的一個主要失效機制，并導致其在設計壽命之前失效。而蠕變裂紋的孕育期在高溫部件的服役壽命中占有很大比重，為了確保高溫環境下服役的部件的可靠性，對蠕變裂紋孕育期的研究也就顯得愈加重要。蠕變萌生定義為顯微裂紋(或孔洞)首次連接形成主要裂紋的時間。而孔洞和顯微裂紋的產生和長大連接過程稱為損傷。大量的理論和實驗證明，蠕變裂紋萌生以及擴展是造成服役管道失效的主要原因。

國外學者提出了基于韌性耗散模型改進后的孕育期預測模型，該模型考慮了在不同應力狀態下所發生的蠕變萌生。但是該預測模型目前只是用于標準的緊湊拉伸試樣的孕育期預測，對于實際的服役管道的應用還有一定局限。所以，亟需提出一個有效的計算高溫管道中孕育期預測模型，以簡化工程應用。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術中存在的技術缺陷，而提供一種高溫管道中含橢圓形軸向外表面裂紋的孕育期預測方法。

為實現本發明的目的所采用的技術方案是：

高溫管道中含橢圓形軸向外表面裂紋的孕育期預測方法，其特征在于，其特征在于：包括以下步驟：

(1)確定高溫管道中橢圓形軸向外表面裂紋的裂紋深度比率a/t、裂紋長度比率a/c、內壓P，其中：a為裂紋深度，t為管道厚度，2c是裂紋長度，a、t、c的單位均為mm，P的單位為MPa；

(2)將內壓P歸一化，得到P′，其中P′＝P/(1MPa)，將P′以及步驟(1)中的a/t、a/c，代入下述關系式式I中，計算得到孕育期t_i，其中t_i的單位為h：

優選的，所述高溫管道為電站鍋爐的服役溫度650度下的管道。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

本發明公開了一種高溫管道中含橢圓形軸向外表面裂紋的孕育期預測方法，利用大量模擬數據，擬合提出了含橢圓形軸向外表面裂紋的孕育期預測函數關系，可簡化工程應用。

附圖說明

圖1所示為本發明的高溫管道含橢圓形軸向外表面裂紋的有限元模型示意圖。

圖2所示為圖1中裂紋前沿的結構示意圖，即裂紋前沿的軸向截面圖。

具體實施方式

以下結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

本實施例的高溫管道中含橢圓形軸向外表面裂紋的孕育期預測方法，包括以下步驟：