【摘要】：壓力管道是具有一定危險性的承壓構件,管道內(nèi)的介質(zhì)往往具有高溫、高壓、易燃和易爆性質(zhì),一旦發(fā)生泄漏或爆炸,會導致災難性事故發(fā)生,使人民生命財產(chǎn)遭受巨大損失,并直接影響社會安定。處于高溫高壓及腐蝕環(huán)境中的壓力管道常常會在服役期間產(chǎn)生裂紋,這些裂紋的擴展有可能導致嚴重的安全事故,對壓力管道的安全運行造成威脅。在實際的石油、化工生產(chǎn)中,為了保證生產(chǎn)的連續(xù)性,出現(xiàn)裂紋的壓力管道不可能立即更換。而斷裂力學及現(xiàn)代材料科學也已證實:含有一定深度的裂紋的管道仍然具有一定的承壓能力。而對于含裂紋的壓力管道,為了保證其安全運行,關鍵是要了解裂紋的擴展情況,并計算出裂紋的斷裂力學參量,通過其與材料斷裂韌性的比較,判斷管道是否能安全運行。基于這種情況,本論文對含有縱向內(nèi)裂紋的壓力管道做了如下研究:運用有限元分析方法,探討了壓力管道內(nèi)表面裂紋的長度及深度對裂紋處表面周向應變的影響,得到了含縱向內(nèi)裂紋壓力管道裂紋中心處外表面周向應變隨裂紋長度及深度的變化規(guī)律;利用光纖光柵傳感技術,建立了壓力管道裂紋監(jiān)測裝置,運用該裝置對含縱向內(nèi)裂紋壓力管道裂紋中心處外表面周向應變進行了測試與分析,測試結果與有限元分析結果有較好的一致性;建立了含裂紋管道安全運行監(jiān)測系統(tǒng),該系統(tǒng)的壓力管道裂紋監(jiān)測裝置和電腦安全評定系統(tǒng)可以將測得的裂紋中心處外表面周向應變轉化為裂紋的斷裂力學參量——應力強度因子,并將計算值與材料的斷裂韌性進行比較,實現(xiàn)含裂紋管道安全性的評定,從而保證含裂紋壓力管道的安全運行。由于對含裂紋缺陷壓力管道的評定工作會運用到多方面的知識,包括材料科學、失效分析學、力學等,同時也會使用到非常復雜的數(shù)值分析方法,掌握這個方法對工程技術人員來說非常困難。本文所研究的含裂紋管道安全運行監(jiān)測系統(tǒng)經(jīng)完善以后可以用于生產(chǎn)實際中,可使工程技術人員不需進行很復雜的計算就能對含裂紋壓力管道的裂紋擴展情況進行監(jiān)控并對管道的安全運行進行控制。
【學位授予單位】：武漢工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TQ055.81

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本文編號：2524557