高水头电站压力钢管安全评定

论文摘要

压力钢管是水电工程中输水建筑物的重要组成部分,它承受着较大的内水压力以及自身的重量和水重,压力钢管对整个电站的安全运行有着重要的影响。某高水头电站3#斜井段压力钢管在水压试验过程中1#机组右侧配水环管的铸钢闷头突然破裂,3#斜井上平段焊在管节端部的平面闷头便被气浪冲开蹦落在地。此类事故在压力管道的制作与安装过程中从未发生过。为了检查此次事故对压力钢管可能造成的损伤,特别是靠近平面闷头部位管节材料和焊接接头可能产生裂纹以及出现材料应变时效脆化问题,于是本文在管节有限元分析、材料力学性能试验以及CTOD试验的基础上,以GB/T19624-2004标准《在用含缺陷压力容器安全评定》为依据,运用自主研发的水电站压力钢管安全评定系统对某高水头电站水压试验事故后的管节进行安全评定。评定结果表明：1号和5号缺陷为容许存在缺陷,不必进行返修处理：2,3,4号缺陷须进行返修处理。鉴于以上评定结果,对该管节进行返修,返修后再次超声检测表明：3#斜井段靠近闷头处的管节焊缝（环缝和纵缝）探伤全部合格,这为水压试验的再次进行以及该高水头电站的安全运行提供了科学依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 工程项目背景
• 1.2 压力管道安全评定的国内外研究现状
• 1.3 课题研究的内容和意义
• 第2章 GB/T 19624-2004标准简介
• 2.1 缺陷的表征
• 2.1.1 表面裂纹的规则化和表征裂纹尺寸
• 2.1.2 埋藏裂纹的规则化和表征裂纹尺寸
• 2.2 平面缺陷常规评定中所需应力的确定
• 2.2.1 评定中应考虑下列载荷及其产生的应力
• 2.2.2 安全评定的应力分类规则
• 2.2.3 应力确定
• m、P_b、Q_m、Q_b的确定'>2.2.4 应力的分解和P_m、P_b、Q_m、Q_b的确定
• 2.3 材料性能参数的确定
• 2.3.1 所需的材料性能数据
• 2.3.2 确定材料性能数据的原则
• I^P和吕K_I^S的计算'>2.4 K_I^P和吕K_I^S的计算
• 2.4.1 含半椭圆表面裂纹（a×2c）的板壳（板宽2W,板长2L）
• 2.4.2 含椭圆埋藏裂纹（2a×2c）的板壳（板宽2W,板厚B）
• 2.4.3 焊趾处的表面裂纹（深为a,长为2c的半椭圆形）
• r的计算'>2.5 L_r的计算
• 2.5.1 内压圆筒体上表面裂纹（裂纹a×2c,板厚B,内径R）
• 2.5.2 平板上椭圆形埋藏裂纹（裂纹2a×2c,板厚B,板宽2W）
• r的计算'>2.6 K_r的计算
• 2.7 安全性评价
• 2.8 本章小结
• 第3章 管节有限元弹塑性分析
• 3.1 管节材料有限元分析
• 3.1.1 有限元模型的建立
• 3.1.2 计算结果与分析
• 3.2 本章小结
• 第4章 管节材料力学性能试验和CTOD试验
• 4.1 管节材料力学性能试验
• 4.2 CTOD试验
• 4.2.1 CTOD计算公式
• R）阻力曲线'>4.2.2 管节焊接接头CTOD（δ_R）阻力曲线
• 4.2.3 管节焊接接头CTOD试验数据
• 4.3 本章小结
• 第5章 水电站压力钢管安全评定系统的研发
• 5.1 研发背景
• 5.2 编程的设计思路
• 5.3 水电站压力钢管安全评定系统的界面
• 5.4 本章小结
• 第6章 高水头电站压力钢管的安全评定
• 6.1 超声波探伤结果
• 6.2 缺陷表征
• 6.3 应力确定
• 6.4 材料性能参数的确定
• I^P和K_I^S的计算'>6.5 K_I^P和K_I^S的计算
• r的计算'>6.6 载荷比L_r的计算
• r的计算'>6.7 断裂比K_r的计算
• 6.8 安全性评价
• 6.9 应用自主编制的水电站安全评定系统评定过程
• 6.9.1 缺陷表征界面
• 6.9.2 应力确定界面
• r和K_I计算界面'>6.9.3 L_r和K_I计算界面
• 6.9.4 塑性修正系数ρ界面
• 6.9.5 缺陷间干涉效应系数G界面
• p计算界面'>6.9.6 评定用材料断裂韧度K_p计算界面
• 6.9.7 评定结果显示界面
• 6.10 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的学术论文