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。

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。

基于ASMEⅢ-5规范和R5规程的高温非弹性蠕变疲劳损伤评价方法研究

对ASMEⅢ-5规范和R5规程的非弹性蠕变疲劳损伤评价方法进行对比性分析及研究,详细探讨了两者的保守性构成,并基于两种规范对异型三通结构进行了蠕变疲劳损伤计算,对两种规范下蠕变疲劳损伤计算结果的差异进行了分析。结果表明,保守使用R5计算的蠕变疲劳总损伤为0.1114,远小于ASME总损伤2.643,与不考虑安全系数的ASME总损伤0.2709较为相近。因此,在ASME工程评价过分保守时,R5可以作为可选规范。

基于ASME BPVC的船舶耐内压方舱强度评估方法研究

[目的]针对船舶耐内压方舱结构性能评估方法尚不明确、舰船通用规范要求并不完全适用的问题,开展适用于船舶耐内压方舱结构的应力分析方法和强度评估衡准研究。[方法]基于弹性力学理论分析ASME BPVC中常用的Mises和Tresca两种屈服准则,根据安全性原则确定Tresca屈服准则为适用于船舶耐内压方舱结构的分析准则;以舱壁板架为基本单元,基于ASME BPVC对船舶耐内压方舱结构进行应力分类,得到4个典型评估位置,即板格中心、板格短边中点、板格长边中点和板格角点;为减少工程计算量,基于应力线性化理论,提出板单元有限元分析的应力分量理论公式和数值计算方法;同时建立板架实体单元有限元模型,对比两种模型下结构强度评估结果。[结果]与实体单元模型准确结果相比,板单元应力分析误差基本在3%左右且板单元结果普遍偏大,结合船、核结构安全保守性评估原则,可认为基于板单元有限元模型和ASME BPVC的船舶耐内压方舱结构强度评估方法满足工程需求。[结论]所做研究可为船舶耐内压方舱结构应力分析和强度评估提供参考,对攻克核动力装置上船面临的技术瓶颈问题具有重要意义。

浅谈ASMEE 115t/h低压锅炉的设计与开发

本文详细的介绍了太湖锅炉集团生产的115t/h大型低压散装锅炉的具体参数和结构特点,尤其主要说明了锅炉锅筒、膜式壁、省煤器、过热器的结构特点。锅炉设计燃料为天燃气。

ASME标准对FMC检测的要求

ASME BPVC V标准在2019版中引入了FMC(全矩阵捕获)检测并在2021版中进一步细化了FMC检测的要求。作为第一个引入FMC技术的国际标准,其在仪器校准、检测实施及结果评定上均有独特及先进之处。分析了ASME标准中FMC检测的相关要求,以为无损检测从业人员和研究人员提供一些参考。

ASME UG-44对标准管法兰泄漏校核的影响和分析

文章通过对ASME UG-44正文和相应文献的分析,比较各类法兰泄漏校核方法,得到改进版当量压力法的由来过程,并具体分析力矩系数FM的研究过程。在限制条件下,将其应用于标准管法兰的法兰泄漏校核中,并配置到CAESAR Ⅱ校核文件中,提高校核效率,最后根据工程实际给出建议应用场景,从而有效减小关键位置的管法兰泄漏,为安全密封提供应用参考。

基于ASME规范的反应堆压力容器堆芯筒体快速断裂分析

反应堆压力容器(RPV)堆芯筒体在核电站整个寿期内受中子注量最高,是辐照脆化最敏感部位。为避免堆芯筒体快速断裂失效,在RPV设计阶段有必要对该部件进行快速断裂分析。采用美国《锅炉及压力容器规范》(ASME规范)2021版第III卷附录G中规定的快速断裂分析方法,并基于ANSYS对某核电工程小型压水堆RPV进行详细的快速断裂分析。分析结果表明,RPV堆芯筒体在整个寿期运行过程中不会发生快速断裂失效。

基于ASME PTC 4.3-2017对某电厂进行排烟温度修正

造成空预器排烟温度偏高的因素有很多,煤质变化导致排烟温度升高,环境温度升高导致排烟温度是升高,入口烟温升高导致排烟温度升高,X比对排烟温度的影响。

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。

新一代的压力容器分析设计规范——ASME Ⅷ-2 2007简介

美国ASME Ⅷ-2 2007版已于2007年7月1日颁布。它总结了分析设计方法在基本思想和基本方法方面的重大进展,全面整理并改写了老规范,是新一代的分析设计规范。本文将简要介绍其在"设计要求"方面的主要特点和新变化,并作些讨论。

2.25Cr-1Mo-V钢制承压设备按ASME案例2605-1的蠕变-疲劳设计方法

2.25Cr-1Mo-V钢广泛地用于制造高温高压临氢的承压设备。ASME规范案例2605-1提供了针对该种材料的蠕变-疲劳寿命设计方法。用一个设计实例来阐述该案例的思路和设计方法,并给出了一些提高结构蠕变-疲劳寿命的措施。

凝汽器ASME传热计算方法的特点

介绍凝汽器ASME(美国机械工程师协会)传热计算方法。结合计算实例,对ASME法和其它方法的计算结果进行对比,分析差别的原因。分析表明,ASME法的计算结果更能反映凝汽器的实际运行状况。