超_超_临界机组厚壁金属部件脆性断裂敏感性分析_蔡文河
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02环境技术/Environmental Technologyrade NewsT行业动态根据全机静力试验专题计划,“新舟”700项目已于5月23日在机翼总装现场组织召开“全机静力试验机翼内部应变片粘贴现场工作会”(设计—制造—试验—项目并行工作启动会)。
各项目研制及试验参与单位共同参加了会议,会议以“协同并行,互不影响”为目标对机翼内部应变片粘贴并行工作、符合性检查、现场保障和沟通渠道等方面进行了安排部署。
本次协同工作时间紧、任务重、要求高,各单位积极提出各项预案,经过充分讨论,最终确定了生产和贴片人员站位穿插并行、设计和项目跟产协同的工作方案。
截至5月27日,项目研制现场已完成全机静力试验机翼内部1 600余片应变片划线、打磨和粘贴工作,完成预定任务的62 %,正在并行安排符合性检查工作,预计将于本周内完成全部粘贴任务。
我国首次固体运载火箭海上发射技术试验取得成功6月5日12时06分,我国在黄海海域用长征十一号海射运载火箭将技术试验卫星捕风一号A、B星及五颗商业卫星顺利送入预定轨道,试验取得圆满成功。
这是我国首次在海上实施运载火箭发射技术试验,有利于更好地满足不同倾角卫星发射需求,促进我国商业航天发展。
本次试验采用长征十一号海射型固体运载火箭,以民用船舶为发射平台,探索了我国海上发射管理模式,验证了海上发射能力。
捕风一号A、B卫星将实现小卫星编队探测海面风场零的突破,可提高全天候海面风场探测能力,提升我国台风监测和气象精准预报能力。
运载火箭海上发射具有灵活性强、任务适应性好、发射经济性优等特点,可通过灵活选择发射点和航落区,满足各种轨道有效载荷发射需求,为“一带一路”沿线国家提供更好的航天商业发射服务。
国家航天局负责固体运载火箭海上发射技术试验项目的组织管理和大总体协调,中国航天科技集团有限公司所属中国运载火箭技术研究院和中国空间技术研究院分别负责火箭和卫星研制,中国国际海运集装箱(集团)股份有限公司负责船舶发射平台,中国卫星发射测控系统部负责发射、测控任务组织实施。
超超临界机组管道及管件国产化研讨会会议内容 序号 报告题目 报告人 单位/职称/职务1. 超超临界机组管道管件现状与展望 杨富 国家电力监管委员会电力安全专家委员会, 教授级高级工程师/材料专家/国际焊接工程师2. 超超临界新型耐热钢研究 王福会 中国科学院沈阳金属所,研究员/博导3. 加强质量监督管理,促进超临界锅炉用新型耐热钢国产化张显 中国特种设备检测研究院,高级工程师4. 我国火电机组高端锅炉钢的研制和国产化进展 程世长 北京钢铁研究院结构材料所,教授级高级工程师5. 超超临界机组关键材料研究现状与发展 王起江 宝钢股份研究院钢管研究所,首席研究员/教授级高级工程师6. 超(超)临界机组厚壁金属部件脆性断裂敏感性分析 蔡文河 华北电力科学研究院有限责任公司,副所长/高级工程师7. 大容量机组厚壁管开裂原因分析及处理赵永宁 山东省电力研究院金属室,主任工程师/教授8. 新型耐热钢T/P92、T/P122在超超临界机组应用及监督探讨 刘鸿国 华能国际玉环电厂,高级工程师/华能金属专家9. 超超临界机组主蒸汽管道安全服役监督管理魏玉忠 华电国际邹县发电厂,高级工程师/金属专工10. 超超临界机组管件国产化的实践与探讨辛和 天津金鼎管道有限公司,高级工程师11. 超超临界机组四大管道关键材料国产化 王鹏展 扬州诚德钢管有限公司, 教授级高级工程师/副总经理12. 核电/火电用WB36热轧无缝钢管的研制开发 肖功业 天津钢管集团股份有限公司,高级工程师/主任13. 超超临界机组配管加工 孟庆若 天津电力建设公司,高级工程师/副总工程师14. 管道、管件布氏硬度现场检测 安锦平 中国电力科学研究院北京国电富通科技发展有限责任公司管道事业部,高级工程师/副总经理15. 专题答疑 范长信 西安热工研究院有限公司,教授级高级工程师/副总工程师16. P92级材料管件国产问题 翁艳珠 华北电力设计院,教授级高级工程师317. 超超临界机组国产管件工艺控制研究 郭延军 华电电力科学研究院,高级工程师/材料技术部主任18. 专题答疑 吕继祖 中国华电工程(集团)有限公司管道分公司,高级工程师/技术总监19. 正火温度对9%Cr系回火马氏体耐热钢组织和性能的影响励志峰 上海电投管道工程有限公司,博士/项目经理 20. 专题答疑 彭芳芳 东方锅炉厂,高级工程师/副总工程师21. 超超临界P92管道焊接接头裂纹原因及防止措施与修复 赵建仓 苏州热工研究院,教授级高级工程师/焊接研究所所长22. 超超临界机组管道材料国产化现状 李益民 西安热工研究院电站建设技术部,教授级高级工程师/副主任23. 超超临界机组安装焊接 郭国均 浙江省火电建设公司,高级工程师24. 一次通过热处理改善P92组织的尝试 周江 国电浙江北仑第三发电有限公司,高级工程师/国电华东一级专家/注册质量监理师25. 专题答疑 王国贵 中南电力设计院,教授级高级工程师/副总工程师26. 专题答疑 丁伟大 上海锅炉厂,高级工程师/主任工程师27. (报告人及发言题目待定) ……东北电力设计院,……28. 专题答疑 高麟 原电力规划设计总院,教授级高级工程师29. (报告人及发言题目待定) …… 武汉重工铸锻有限责任公司,……30. (报告人及发言题目待定) …… 北方重工集团特殊钢厂,……31. 超超临界蒸汽管道安装施工 王耀礼 山东电力建设第一工程公司,高级工程师/焊接检测中心主任32. 超超临界机组管道供货质量及现场热处理工艺控制 任平 华能上海石洞口第二电厂,主任/华能金属专家33. 专题答疑 沈荣海 电力工业产品质量标准研究所,教授级高级工程师34. 大口径厚壁三通设计的点滴体会 林其略 上海协鑫电力工程有限公司专家组组长,全国管路附件标准化技术委员会委员,教授级高级工程师35-38. …… …… ……备注:报告人及内容进展及动态更新情况,请关注列表。
中国原子能科学研究院中国原子能科学研究院2012年博士研究生招生专业目录一、单位简介中国原子能科学研究院创建于1950年,是中国核科学技术的发祥地,也是中国重要的不可替代的从事先导性、基础性、前瞻性核科学技术研究的综合性研究基地,著名科学家吴有训、钱三强、王淦昌、戴传曾、孙祖训、樊明武、赵志祥等著名科学家曾先后担任院(所)长,共有60余位院士曾在我院工作或学习过。
现有两院院士4人,高级科研与工程技术人员660余人。
博士生导师近140人,硕士生导师180多人。
原子能院下设核物理研究所、反应堆工程研究设计所、放射化学研究所、核技术与计算机应用研究所、同位素研究所、放射性计量测试部、辐射安全研究所。
中国核数据中心、中国快堆研究中心、北京串列加速器核物理国家实验室、核工业保障技术重点实验室、国防科工委放射性计量一级站、国家同位素工程技术研究中心等设在该院。
原子能院拥有国内核研究领域较完善的设备和设施,进行着核物理、核化学与放射化学、反应堆工程、加速器技术、核电子学与探测技术、同位素技术、放射性计量与辐射防护、新材料、生物医学工程、强激光应用和信息技术等广泛领域的研究,与世界上40多个国家和地区的科研院所及国际原子能机构等国际组织有着广泛的科技合作与交流,科研成果丰厚,近三十年来共获得国家和部级科技成果一千余项。
公开出版物有《原子能科学与技术》、《核化学与放射化学》、《同位素》、《质谱学报》等。
原子能院热诚欢迎广大考生报考。
二、报名须知1、2012年我院面向全国招生一次,计划招生50名(招生名额不分到专业,视报名情况确定)。
招生类别为统招统分。
2、凡符合国家规定报考条件的人员可在报名时间内登陆我院网站(),进入博士研究生招生系统,填写报考信息后下载报考登记表,加盖档案所在单位人事部门公章,按要求提交所有材料及报名费200元,即完成报名。
3、报名时间:2011年12月1日至2010年12月31日。
考试时间:2012年3月13日至14日。
土木与环境工程学院 纪洪广 教授 安全技术及工程 李文 B20050069 蔡嗣经 教授 北京科技大学博士研究生选题报告及文献综述 论文题目:矿井冲击性灾害危险源辨识及危害性预测技术研究学 号:作 者:专业名称:指导教师:所在院系:2007年1月26日目录1 选题的背景及意义 (1)2 文献综述 (2)2.1矿井冲击性灾害发生机理研究现状及评述 (2)2.2矿井冲击性灾害危险源辨识研究现状及评述 (5)2.3矿井冲击性灾害预测现状及评述 (9)3论文的研究内容、方法、技术路线和创新点 (13)3.1论文的主要研究内容 (13)3.2论文的研究方法 (14)3.3论文研究的技术路线 (15)3.4论文创新点 (16)4 论文研究进度与时间安排 (16)参考文献 (18)1 选题的背景及意义矿井冲击性灾害泛指在采矿活动中具有冲击危险的矿井动力灾害,这类灾害主要包括冲击地压和矿震等。
1738年英国的南史塔福煤田发生世界上第一次有记载的冲击地压。
此后,俄罗斯、南非、德国、波兰、法国、日本、美国、中国等20多个国家和地区也都记录了冲击地压。
我国煤矿自1933年在抚顺胜利矿发生冲击地压以来,仅仅从1933-1996年的60多年全国就有50多个矿井累计发生过4000余次破坏性的冲击地压,造成数以百计的人员伤亡,破坏巷道30 多公里[1]。
冲击性灾害的巨大危害是显而易见的。
大量的观测资料和研究成果表明,冲击性灾害的共同特点为[2][3][4][5]:(1)在灾害破坏形态和位置上,破坏过程都呈现声响、震动或气浪等明显的动力效应,都是在高应力区与采掘空间之间发生的煤岩体的局部脆性破坏;(2)在灾害的危害形式上都会造成支架设备损坏、片帮冒顶、巷道堵塞以及人员伤亡等;(3)在预报方法和防治措施上,皆可采用钻屑法、测试煤岩破坏所发出的声脉冲和微震法等方法进行预报,皆采用避免应力集中的开采方法和顶板管理方法,将开采解放层作为区域性防治措施,在局部防治上采用注水、钻孔开槽、卸压爆破等措施降低临近工作面煤岩体的应力,使应力集中向深部转移释放;(4)都具有孕育过程缓慢和发生过程突然的特点等。
深井冻结管断裂问题
陈文豹
【期刊名称】《煤炭科学技术》
【年(卷),期】1984(000)008
【摘要】<正> 一、冻结管断裂的原因分析根据国内和苏联、波兰冻结管的剪切破坏,压扁及纵向拉裂事例,分析其原因有: 1.冻结壁变形过大引起断管冻结壁属于弹粘体,在外荷载的作用下,冻结土体呈现弹性区和塑性区。
塑性区产生塑性变形。
井筒掘砌中,冻结壁强度大
【总页数】4页(P14-17)
【作者】陈文豹
【作者单位】煤炭科学研究院北京建井研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TD2
【相关文献】
1.深井冻结施工经验——冻结管断裂及其防治 [J], 杨家星
2.深井冻结凿井冻结管断裂原因分析及防治技术 [J], 亢延民
3.冻结管断裂应力分析及断裂位置的确定 [J], 经来旺;高全臣;杨仁树
4.冻结管断裂的施工处理技术研究 [J], 范雨;盛国田;周泽陵;王俊
5.冻结法施工中冻结管断裂的影响及其处理方法 [J], 张松;岳祖润;卢相忠;张庆武;颜溯;韩昀希
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核电设备典型镍基合金焊接接头力学性能评定及焊缝金属热裂纹敏感性分析上海交通大学硕士学位论文核电设备典型镍基合金焊接接头力学性能评定及焊缝金属热裂纹敏感性分析姓名:张茂龙申请学位级别:硕士专业:材料加工工程指导教师:陆皓;牛明安20030301海交通夫学硕士论文核电设备典型镍基合金焊接接头力学性能评定及焊缝金属热裂纹敏感性分析摘要本文以秦.二期核电站反应堆压力容器接管一安全端异种金属镍基合金接头焊接为背景。
秦山二期核电站反应堆压力容器,是我国制造的首台级的反应堆压力容器,其中的镍基合金部件及合金系统,有关的镍基合金焊接材料均采用了合金系统材料应用于反应堆压力容器在国内是首次。
其接管一安全端异种金属镍基合金焊接,即带有不锈钢堆焊层的低合金钢和不锈钢之间的焊接,一直是反应堆压力容器焊接巾最大难点之一,主要问题依然是微裂纹和力学性能塑性下降。
本课题结合秦山二期核电站反应堆压力容器的制造,在产品接管一安全端异种金属接头实施焊接前,通过试验分析研究以明确焊缝金属中产生裂纹和塑性下降的原因和影响因素,以优化焊接一艺参数。
本文主要进行了如下几方面工作:讨论了镍基合金焊接的几个主要问题,即焊接热裂纹、焊缝巾气孔和焊缝金属塑性下降等,对热裂纹产生的机理、镍基合金热裂敏感性较强、易产生气币塑性下降的原因作了初步的讨论。
进行了焊缝金属性能试验,就所选用的焊接材料和确定的自动脉冲氩弧焊工艺进行堆焊、板对接和管子对接焊接对比试验,对焊缝金属的金力学试验结果进行分析讨论。
对出现的问题:焊缝中的微裂纹、气孔和焊缝金属塑性彳足就其产生的原因进行分析,探讨焊接材料化学成分和焊接工艺参数等条件对其的影响程度。
对合金焊接热裂纹敏感性进行了分析和评价。
进行了验证试验,完全模拟反应堆雎力容器接管一安全端异种金属接头的结构特征和焊接条件,制备和焊接试件。
在焊缝金属性能试验和分析的基础上,为降低热裂纹、气孔敏感性,减少焊缝金属塑性下降量,提山优化的焊接工艺参数和辅助工艺措施。
收稿日期:2009-05-17;修回日期:2009-07-29作者简介:蔡文河(1964—),男,北京人,硕士,高级工程师,金属所副所长,从事电站金属材料的检验、设备监造和安全性能检验、材料鉴定、技术监督、设备寿命研究、事故失效分析等工作。
E -mail:caiwenhe@面的变化。
一方面是新型材料的出现,如P91、P92、P122、奥氏体不锈钢等材料在机组的大量使用,给机组的安装、焊接、运行和监督带来了很多问题;另一方面是参数的提高使金属部件的结构发生了很大变化,尤其是应用于低温承压部件的电站材料如Q345B 、16MnR 等部件的壁厚明显提高,使得失效的方式趋向脆性断裂。
脆性断裂是瞬时失稳扩展,不存在裂纹缓慢扩展的过程,因而给机组带来的后果极为严重。
本文针对近几年电站出现的金属材料的脆性断裂原因进行探讨,以引起同行更多关注。
1厚壁部件的类别与特点(1)关于管材的壁厚分类尚无明确统一的标准,若按GB50017—2003《钢结构设计规范》规定,圆管(冷加工成型)的厚度不宜大于25mm 。
故管材的壁厚类别可大致分为:薄壁管:壁厚S ≤6mm ;中等壁厚管:壁厚S =8~28mm ;厚壁管:厚壁S ≥30mm 。
(2)设计强度与壁厚有着密切的关系。
钢板在不2厚壁部件脆性断裂失效案例近几年连续出现了几起金属部件脆性断裂事故,下面分析其特征。
2.1宏观断裂形貌某厂高温高压管道在试运时发生爆破,其材料为P91无缝铁素体合金钢管,钢管规格D 408mm ×40mm ,其断口表面平直,裂纹源指向清晰,由部件Tab.1Q345and Q390steel designed strength values第42卷中国电力发电技术(超超临界机组专栏)图5钢板表面补焊区的微观裂纹Fig.5Micro-cracks in the repaired welding area on thesteel surface图1管道脆性断裂断口形貌Fig.1Fracture topography of pipe brittle rupture内壁扩展,扩展人字纹延伸至部件外壁,最后断裂撕裂面积极小,其断口形貌如图1所示[1]。
某厂压力容器在钢板卷制过程中出现脆性断裂,其材料为16MnR ,板厚105mm ,其裂纹源位于卷板外壁,断口呈现金属光泽,断口形貌如图2所示。
某厂承重结构钢板在安装阶段发生断裂,其材料为Q345B ,钢板厚度为90mm ,钢板断裂时已经承载,断口裂纹源指向钢板上部的角焊缝处,断口形貌如图3所示。
从这3起断裂事故中可知,部件均为厚壁件,断口表面平直,扩展人字纹清晰,最后断裂撕裂面积极。
2.2断裂部件的基体组织管道的基体组织为回火马氏体,容器的基体组织为铁素体和珠光体,承重钢板的基体组织为等轴铁素体和珠光体,均属正常组织。
2.3断裂部件基材的力学性能断裂部件进行的拉伸试验结果表明:P91钢的力学性能有1/3不合格,2/3满足标准要求,冲击功最低值也达186J ,硬度值位HB210左右。
16MnR 钢的拉伸性能和冲击功指标均远超标准要求。
Q345B 钢的拉伸性能和冲击功也都满足标准要求。
表2列举了3种材料的抗拉强度、屈服强度、断后延伸率和冲击功,所列数据为多组数据的最小值。
2.4断裂部件的微观特征对3个部件的断口的微观特征进行分析,发现断裂源均存在表面开口型裂纹缺陷。
图4是管道外表面存在显微裂纹[1]。
图5是钢板表面的补焊区存在微观裂纹。
图6是承重钢板角焊缝补焊区内部的微观裂纹。
图4管道表面的微观裂纹Fig.4Micro-cracks on the pipe surface表2室温条件下的力学性能指标Tab.2Mechanical properties at room temperature图2容器钢板脆性断裂断口形貌Fig.2Fracture topography of container plate brittle rupture图3承重钢板脆性断裂断口形貌Fig.3Fracture topography of load-bearing steel brittle rupture蔡文河等:超(超)临界机组厚壁金属部件脆性断裂敏感性分析第10期发电技术(超超临界机组专栏)3综合分析从上述数据可知,3种材料的韧性均处于较佳的状态,很难理解会发生脆性断裂事故。
从工程设计上讲,冲击功大于27J均能满足不发生脆断的要求。
但实际情况是这3种材料均是脆性断裂。
就3个部件的脆性断裂形式而言,均发生在部件材料的表面缺陷处。
虽然3个部件表面缺陷的形成各有不同,但都是发生在厚壁部件上,它们对微裂纹的敏感性都很大。
P91管的微裂纹是由于制造过程中,“钢管内壁处存在着小裂纹和裹有夹渣缺陷,形成较大的应力集中。
其结果,导致宏观裂纹萌生,成为爆裂源。
”[1]16MnR钢板的微裂纹是由于在钢板表面进行补焊造成的,由于焊接工艺不当,使补焊区与基材硬度差较大(基材硬度为179HV,补焊区硬度为253.5HV),造成应力集中,因而在卷板的过程中,沿热影响区开裂,而成为裂纹源。
Q345B钢板的微裂纹是在T型接头焊接后进行补焊,使焊缝热影响区存在的焊接冷裂纹造成的。
显然,韧性好的材料发生脆性断裂,这是难于接受的,其主要原因是开口型缺陷附近的三向应力状态为材料产生脆性断裂提供了条件。
然而这些微裂纹的出现并非只在厚板中出现,但壁厚较大部件中微裂纹的危害远高于壁厚薄的材料。
单轴拉伸试验中会产生颈缩现象,这是由于单向应力的作用使材料发生了应变。
同时,在颈缩处的单向拉应力可以沿拉伸试样表面45°方向分解出切向应力,且在45°方向表现为最大,因而拉伸试样的表面会产生45°的剪切唇。
如果单轴拉伸试样表面存在一个垂直于单向拉应力的缺口,其缺口尖端的应力状态于表面光滑试样明显不同。
由于颈缩现象的作用,在拉应力的作用下,缺口处会形成悬壁作用,而使缺口沿宽度方向产生弯曲应力,弯曲应力在缺口的根部减小为0。
同时缺口根部会由于应力集中的作用产生较高的应力,在其作用下,根据颈缩原理,缺陷根部会在与应力垂直的平面上2个方向产生颈缩变形的倾向。
在出缺口的区域,没有轴向应力作用在自由表面上,因此,在这2个方向不会发生应变现象。
缺口内外区域是相连接的,相连接部分的收缩会受到断开部分无收缩部分的阻碍,使得缺口尖端连接部分沿垂直拉应力的方向均产生拉应力,加上垂直方向的拉应力,在缺口尖端形成了三向拉应力状态。
三向拉应力状态会使缺口部位的形变受阻,在应力作用下,出现脆性断裂。
部件厚度的增加,将增加缺口尖端的拘束度,即厚度越大,缺口尖端在应力作用下的形变受到的阻碍越大,发生脆性断裂的可能性就越大。
4断裂韧性的解释断裂韧性K IC反映材料本身抵抗裂纹失稳扩展的能力。
它是材料本身固有的属性,与外力、裂纹的形状、部件的集合尺寸无关。
当部件的应力强度因子K I小于K IC时,部件不会发生裂纹失稳扩展脆性断裂现象。
应力强度因子K I可表示为Yσa姨(其中Y 为与裂纹形状、应力状态、部件几何尺寸相关的无量纲系数,σ为综合应力,a为裂纹尺寸的一半)。
当部件厚度越大,部件表面裂纹尖端的应力状态会从平面应力状态趋于转向平面应变状态,因此,在平面应变的应力条件下,裂纹尖端的拘束度越大,使K I越趋于接近K IC,也就越容易发生脆性断裂。
5影响脆性断裂的因素5.1超(超)临界机组中部件壁厚超(超)临界机组参数的提高增加了金属部件的壁厚。
对于高温部件,引进的新型材料在一定程度上可减少壁厚增加。
对于低温承压部件,所使用的材料仍然是电力行业传统的材料,其壁厚在均有不同程度的增加,如表3列举了几种常见部件的壁厚。
壁厚的增加,使材料增加了对脆性开裂的敏感性,因此也对厚壁部件表面和内部的开口型缺陷的尺寸要求更严。
5.2材料微观结构材料的化学成分、组织结构、夹杂物、第二相、晶粒度、变形速度、温度等均会影响材料的断裂韧性。
尤其现在超(超)临界机组引进的新型材料对化学成分的控制、制造工艺、热处理制度、性能要求极为严格。
任一环节的变化均会影响材料的断裂韧性。
5.3管子径厚比冷卷与冷压制管时,钢板内、外纤维分别受压受拉,产生塑性变形和冷加工硬化与残余应力等不利影响,而径厚比(管内径与厚壁之比)愈小,图6承重结构钢角焊缝的微观裂纹Fig.6Micro-cracks in the fillet weld of the load-bearingstructural steel第42卷中国电力发电技术(超超临界机组专栏)Brittle fracture sensitivity analysis on thick-walled metal parts of (ultra)super critical unit CAI Wen -he 1,YAN Su -xing 2(1.North China Electric Power Research Institute Co.,Ltd.,Beijing 100045,China;2.Shaanxi Electric Power Science Research Institute ,Xi 'an 710054,China )Abstract :In order to study the thick-walled metal parts brittle fracture problems of the (ultra )super critical (USC )unit,the type and characteristics of the accident on several domestic thick-walled pressurized metal parts brittle fracture failure were researched,as well as the mechanical properties of material and its microstructure.And the fracture behavior of its resolution was analyzed with the theory of fracture mechanics.It was shown that the cause of brittle fracture is due to the existence of cracks,surface defects,etc.,then at the crack tip region a state of three-dimensional tensile stress was formed;and the thicker the metal parts,the heavier the tendency of the three-dimensional tensile stress was formed at the crack tip,so it will more easy to lead to the instability of brittle fracture.The conclusion is that the increase of the wall thickness of metal parts of the USC unit,will lead to the increase of brittle sensitivity of its metal parts.Key words :supercritical/ultra supercritical units;thick-walled parts;brittle fracture;sensitivity严重,并会直接降低钢管的使用性能。