ASME-Ⅲ-5高温1级部件分析设计方法的改进方向探讨

ASME规范第Ⅲ卷第5册(简称ASME-Ⅲ-5)提供了核1级部件在高温下使用的设计分析方法和评定准则。本文对高温的定义进行简介,对ASME规范核1级部件在高温下考虑的设计载荷、失效机制、设计分析方法以及评定准则的特点进行总体介绍。通过对ASME规范与其他高温规范R5、RCC-MRx、MONJU在基于损伤模式下的载荷控制应力限制和变形控制限制的分析方法及准则进行对比,探究ASME规范在分析方法准则中的优势与局限性,得出ASME规范传统采用的基于应力分类的弹性分析法表现优异,但由于本身固有特性并不能完美解决规范所含括的各个失效机制的结论,提出若干项改进ASME-Ⅲ-5高温1级部件设计规范的方法。本文指出的ASME-Ⅲ-5可改进方向可进一步提高规范发展使用的先进性、经济性和安全性,同时对开发构建我国自主化的核承压高温使用1级部件设计规范具有指导作用。

ASME规范中PL+Pb许用极限取值的探讨

在ASME BPVC.Ⅷ.2规范中,局部一次薄膜当量应力加一次弯曲当量应力之和的限制准则为:P_(L)+P_(b)<S_(PL),是防止压力容器整体塑性垮塌的限制准则之一,是压力容器的强度设计的重中之重。在学习ASME BPVC规范及阐述其内容的相关专著时,会发现国内压力容器行业内的部分专家对S_(PL)如何取值存在着截然不同甚至相反的观点,导致设计人员在理解或应用ASME规范时发生困惑。本文试对关于S_(PL)取值存在的矛盾之处进行分析讨论,为压力容器设计人员提供参考。

基于ASME标准制造的黑液锅炉部件质量管控措施

本文通过对出口海外、按ASME标准规范设计、制造的黑液锅炉部件质量控制技术进行研究,识别分析在设计、制造上的质量风险点,并结合制造经验进行对策实施,为后续类似产品的生产做好技术总结和借鉴参考。

基于ASME规范的华龙一号机组核安全2、3级部件检查策略预研究

《核电厂反应堆冷却剂系统定期水压试验与在役检查策略技术见解》发布后,国内各核电机组还没有系统开展基于ASME规范的核安全2、3级部件的检查策略研究。文章通过分析ASME XI卷适用性版本,确定华龙一号机组在役检查相关的分级、在役检查的范围、在役检查计划与抽检原则,以及进行对RSE-M规范和ASME规范下核安全2、3级容器、管道、阀门、水泵等设备检查项目对比,以此进行基于ASME规范的华龙一号机组核安全2、3级部件检查策略预研工作,将为后续华龙一号机组的ASME规范切换工作提供技术指导。

ASME与RCC-M标准关于核级阀门计算分析的应用

介绍了核电阀门计算分析时常用到的美国ASME规范和法国RCC-M规范,然后全面且详细地对比了两个规范在运行工况、载荷组合、应力准则、应力限值、主要部件评定等方面规定的异同点。对比结果说明,RCC-M和ASME规范在描述上、具体要求细节上存在些许差异,另外,在评定时RCC-M规范比ASME规范更保守一些。

基于ASME PTC 4的油页岩CFB锅炉效率的改进算法

油页岩属于非常规油气资源,作为常规能源的补充,对改变我国能源结构具有非常重要的战略意义,同时以资源丰富性和开发利用的可行性而被列为21世纪非常重要的接替能源。与常规电厂的燃煤相比,油页岩具有热值低、灰量大且灰分中含有大量CaCO_(3)等特点。虽然我国油页岩蕴藏量十分丰富,居世界第四位且储量仅次于煤炭,但是我国油页岩却几乎未被很好地利用,尤其是在燃烧发电技术方面。针对国外某油页岩循环流化床锅炉,基于ASME PTC 4(LHV)标准,提出了油页岩循环流化床锅炉效率的改进算法,并通过现场试验对该算法进行应用,为后续国内油页岩在发电方面的应用提供参考。结果表明:与同类型燃煤机组相比,油页岩在燃烧过程中灰渣的显热损失明显偏高,达到11.134%;油页岩的灰分质量分数较大、热值较低造成燃料消耗量明显偏高,达到637.56 t/h;灰渣中CaCO_(3)未完全煅烧少吸收的热量作为外来热量进入锅炉,导致计算效率时的外来热量值明显偏高,达到6.008%,锅炉效率达到91.97%的同时产生的大量灰渣可进行综合回收利用,加之油页岩本身资源丰富性和开发可行性,因而在燃烧发电方面具有较高的商业应用价值。

基于TEMA和ASME-UHX设计的带外导流筒换热器改造方案比选

某境外项目一台带有外导流筒固定管板式换热器需将换热器壳程材质由碳钢升级为不锈钢,但此方案会造成换热管压缩应力计算不通过。本文基于TEMA和ASMEⅧ-1UHX对换热管压缩应力进行计算,通过PVElite与HTRI软件进行换热器强度及工艺核算,对多种改造方案进行分析比选,最终确定最优方案,以满足项目要求。

ASME喷嘴法测量空压机流量的不确定度研究

ASME喷嘴法可为空压机流量的准确控制,提供更完善的基础支撑与保障。现阶段基本实力的有效提升,为空压机流量的不确定度管理与控制提供全新的技术方式引导,其中ASME喷嘴法是常见的方式手段之一。从空压机流量的概述、ASME喷嘴法测量空压机流量的测量原理与方法、ASME喷嘴法测量空压机流量的不确定度策略研究3个角度,展开更深入的研究与讨论,以期促进压缩机流量测量领域的发展。

基于压力容器制造要求的我国法规标准与ASME规范对比分析

本文从授权许可、现行标准、各质量控制要素等方面分析了我国法规标准与ASME规范对压力容器建造要求的相关差异,并对在压力容器建造过程中一些重要质量控制环节的差异进行了对比。在制定方及目的方面,ASME规范与我国法规、标准体系有很大不同;在授权许可及资质要求方面,我国法规、标准体系比ASME规范要求更加严格、详细具体;在体系建立、质量体系控制方面,两种体系略有相似。ASME规范更注重过程控制,我国法规、标准体系对于检验检测的要求较高。通过比较,提升我国压力容器制造单位对于两种规范体系的理解和应用,进而有助于提高产品质量,增强国际市场竞争力。

氢气与天然气长输管道线路设计ASME标准对比分析

对ASMEB31.12和ASMEB31.8中关于氢气与天然气长输管道线路设计的差异进行了系统分析。研究结果表明,氢气与天然气长输管道线路设计在管材选择、管道设计、管道焊接及检测、管道试压、管道阀室、埋深、间距及套管要求等方面存在显著差异。氢气管道对材料的耐氢腐蚀性能、管道设计的安全系数、焊接工艺的氢脆控制、试压介质的选择、阀室的泄漏控制、埋深和间距的要求等方面具有更加严格的规定。为氢气长输管道的设计和规范制定提供了参考依据,为氢能产业的安全发展提供技术支撑。

浅谈ASME规范产品材料控制要点

本文从ASME规范产品材料申请、材料采购、材料验收、库存材料、材料标识移植和材料储存等各个控制环节入手,介绍了ASME规范产品材料控制要点和注意事项,为相关人员提供一定的经验和参考,最终保证ASME规范产品材料满足相关卷章规定。

ASME焊接工艺评定要素分析

ASME标准是最为广泛、内容最为详尽的压力容器标准,在核岛主设备制造及核电站安装建设的设计、制造、检验、质量保证、运行维护等过程中广泛使用。国内核电站堆型主流的三代核电技术CAP 1000及CAP 1400、小堆等堆型、四代核电技术高温气冷堆、快中子实验堆、低温堆等堆型,所用的标准体系均为美国的ASME核电标准体系。本文从ASME标准第Ⅸ卷焊接工艺评定篇中评定的制定、母材及焊材分组、焊后热处理及焊缝厚度覆盖范围等方面对应用ASME标准进行工艺评定过程中需要注意的问题进行分析。分析表明,根据焊接冶金性能、机械性能等影响焊缝性能的要素,焊接工艺评定的各要素都具有相应的评定覆盖性,评定制定的过程中必须严格遵循各评定要素的覆盖范围。

新版ASME B31G—2009管道剩余强度评价标准先进性分析

近年来我国油气管道腐蚀现象日趋严重,对腐蚀管道进行剩余强度评价可以有效地避免和预防管道泄漏事故的发生。1984年美国机械工程师协会颁布的ASME B31G—1984标准是研究腐蚀管道剩余强度评价方面使用最广泛、最基本的评价标准之一,之后又推出了ASME B31G—1991修改版及改进的RSTRENG方法。为此,重点介绍了最新版ASME B31G—2009标准的分级评价方法以及较之前两版ASME B31G的先进性。根据收集到的67组管道全尺寸爆破试验数据,分别利用新旧ASME B31G标准和RSTRENG方法计算得出预测失效压力,并与实际爆破压力进行了比较。通过实例验证和对比分析可知:新版ASME B31G—2009采用4个等级进行腐蚀管道的剩余强度评价,更便于评价人员根据现场操作难易程度、资料详细程度以及评价精度等要求选择不同的评价等级进行操作;其保守性明显降低,预测结果更加接近真实值,具有较强的实用性;但与RSTRENG相比,它仍存在一定的保守性。另外,新版ASMEB31G—2009仍不适于评价大口径、高强度的管道,在评价范围方面有待进一步提高。

ASME B31G-2012标准在含体积型缺陷管道剩余强度评价中的应用研究

为了确定石油天然气输送管道能否在规定的管道压力下正常运行,避免油气管道发生安全事故,必须对含体积型缺陷的管道进行剩余强度评价。以断裂力学和工程实践经验相结合的半经验公式作为含体积型缺陷管道进行剩余强度评价的标准已经被国内外所广泛采用。为此分析研究了ASME B31G-2012标准的3种流变应力计算方法,得出各管线钢在选用不同方式计算流变应力时,管道剩余强度值之间所存在的差异,剩余强度评价结果也会存在着不同的保守性。进而计算了不同条件下安全系数的选取范围,讨论了地区等级变化对安全系数的影响程度;并针对ASME B31G-2012标准比较了原剩余强度计算公式和改进后的剩余强度计算公式,认为改进后公式通过改变鼓胀系数和缺陷投影面积降低了剩余强度评价结果的保守性;最后通过实际工程运用明确了流变应力、安全系数、剩余强度计算公式的选取原则。结论认为:在实际应用中需要综合考虑管道使用年限、管材性质、缺陷特征、所处地区等级、检测技术及业主要求等多方面的因素来确定如何选取评价管道剩余强度的相关参数。

中国锅炉热工性能试验标准与美国ASME PTC 4-2013对比研究

对中国标准GB/T 10180—2017《工业锅炉热工性能试验方法》(以下简称GB/T 10180)、GB/T 10184—2015《电站锅炉性能试验规程》(以下简称GB/T 10184)与美国ASME PTC4—2013《电站锅炉性能试验规程》(以下简称ASME PTC4)进行了对比研究。结果表明:在计算方法上,中国标准与ASME PTC4在试验原理上是一致的,都是基于进入系统的能量等于离开系统的能量,ASME PTC4和GB/T 10184都将进入系统的能量分为输入能量(即燃料发热量)和外来热量,GB/T 10180将进入系统的能量(即燃料发热量和外来热量)作为输入能量,因此从本质上ASME PTC4和GB/T 10184的锅炉热效率指的是燃料效率,GB/T 10180指的是毛效率;在不确定度分析上,ASME PTC4对试验不确定度的评定方法进行了详细描述,中国标准缺少不确定度分析及评定方法;在电站锅炉性能试验方法上,中国标准与ASME PTC4越来越接近,但在工业锅炉性能试验方法上依然存在较大差异。

设计S-N曲线的概率估计和ASME法的可靠性评价

基于ＬａｎｇｅｒＳＮ模型的ＰＳＮ曲线，提出了设计ＳＮ曲线的概率估计方法和ＡＳＭＥ法的可靠性评价方法。ＰＳＮ曲线由文中提出的广义极大似然法估计。方法可应用于处理具有双随机性特征的ＳＮ数据，并可推广应用于处理应力控制成组法疲劳试验和极大似然法试验得到的ＳＮ数据。对由１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ不锈钢管道结构焊接头低周疲劳试验得到的虚拟应力幅裂纹萌生寿命数据的研究表明，方法有效地估计了数据的统计特征。可靠度为０．９９９９的设计ＳＮ曲线估计结果，除试验数据的分散性外，已相当程度地考虑了其它不确定性因素的影响。ＡＳＭＥ法中，基于２０倍裂纹萌生寿命降低系数的ＳＮ曲线估计结果较基于２倍虚拟应力幅降低系数的估计结果要保守得多。后者在６６６．６１ＭＰａ虚拟应力幅的寿命估计结果相当于０．９９９５２２可靠度水平，在２０９２．１８ＭＰａ虚拟应力幅相当于可靠度水平。这说明在低虚拟应力幅可能给出危险的估计。反之，在高虚拟应力幅可能给出过余保守的估计。造成过余保守或危险估计结果的原因是现有ＡＳＭＥ法没有考虑裂纹萌生寿命分散性随加载水平降低而增大的一般规律。因此，有必要在设计ＳＮ曲线估计中引入概率方法。

基于ASME PTC4—1998标准的锅炉热效率微分偏差修正方法分析及比较

计算锅炉热效率以便评价和考察机组的运行经济性和节能潜力已经成为目前火力发电厂不可或缺的重要任务。现有的锅炉热效率修正方法不便于分析某因素变化对锅炉热效率的影响,不便于分析运行中引起锅炉热效率降低的原因和部位。文中提出一种结合一阶泰勒公式并采用微分偏差修正锅炉各项损失及锅炉热效率的修正方法,并与ASMEPTC4—1998修正方法进行了比较和分析。通过对某1025t/h锅炉两个不同试验工况下锅炉各项损失及锅炉热效率的计算,表明微分偏差修正法修正后的各项损失及锅炉热效率与ASME PTC4—1998修正后的数值差别较小,因此该方法便于指导锅炉运行,可以应用于工程实际。

依据ASME标准准确识别P91钢管

P91钢是一种新型的应用前景良好的高合金耐热钢,广泛应用于火力发电厂的高温承压管道。国内使用的部分P91钢管由于在采购、验收等环节中未严格执行ASME标准,造成了严重的质量事故和安全隐患。通过对P91钢的化学成分、力学性能、组织结构等方面的分析,全面介绍了P91钢的强韧性机理、应能达到的性能指标和具备的微观组织形态。论述了在实际使用中如何按照ASME标准有效地鉴别P91钢管及通过试验和检验手段识别出不符合要求的P91钢管等,为在采购、验收、使用等各环节中准确识别P91钢管提供参考。

基于ASMEAG-1规范的核岛主控室暖通风管隔振吊架系统的有限元谱分析及其抗震评定

采用壳单元、空间梁单元、三维等参元、阻尼弹簧单元和集中质量单元对某核岛主控室的暖通风管隔振吊架系统建立有限元模型。首先进行隔振评定、正常工况应力分析和模态分析,然后进行多点地震响应谱分析,最后基于ASME AG-1规范,对板壳型和线型构件的强度与刚度进行分类评定。结果表明,不同工况的谱分析结果与其载荷谱值几乎成比例关系,不同阻尼比系数对谱分析结果影响甚微,只对共振起到不同的抑制作用。为避免谱分析时遗漏重要模态,必须检查并确保模态参与质量总和超过90%。该方法对核岛厂房HVAC设备的隔振设计与抗震评定有参考价值。

ASME PTC 4-1998锅炉性能试验规程的主要特点

介绍和分析了美国机械工程师协会(ASME)颁布的新版锅炉性能试验规程ASME PTC 4-1998的主要特点,讨论了新增补的内容,重点分析了与ASME PTC 4.1-1964年版本及我国国标《电站锅炉性能试验规程》(GB 10184-1988)的若干重要区别。对我国火力发电行业锅炉机组的设计、制造、运行、调试的工程技术人员更好地使用ASME PTC 4-1998具有一定参考价值。