2011年美國ASME壓力容器與管道會議(PVP 2011)簡介

楊鐵成，陳學東，鄭津洋，陳志平

(1.合肥通用機械研究院，安徽 合肥 230031;2.浙江大學化工機械研究所，浙江杭州 310027)

1 概述

美國ASME壓力容器與管道會議(PVP 2011)于2011年7月17日至21日在美國馬里蘭州巴爾的摩市(Baltimore，Maryland，USA)舉行。本次會議由美國機械工程師協會壓力容器與管道分會(ASME PVPD)主辦，美國機械工程師協會核工程分會(ASME NED)和無損檢測工程分會(ASME NDE)協辦。會議主席由ASME PVPD的副主席兼秘書長Ronald S.Hafner擔任，大會的主題是“壓力容器技術——未來十年展望”。會議共收錄712篇技術論文，來自美洲、歐洲、亞洲、非洲和大洋洲的近800名工程技術人員出席了會議并宣讀了論文。

本次PVP 2011會議由于今年3月在日本發生的福島核電站事故而具有特殊的意義，在大會的主旨報告中強調了事故給世界核電界帶來的教訓以及對未來壓力容器與管道技術發展的影響。

2 會議議題

本次會議共設立了11個議題、110個分議題，分別由相應的組委會主持，主要內容介紹如下:

(1)規范和標準

該議題由英國Hunting Energy Services Ltd的Bostjan Bezensek組織，共包含16個分議題:

承壓構件的結構完整性;極限載荷和疲勞的彈塑性分析;壓力容器和管道的棘輪和疲勞問題;環境疲勞問題;多缺陷的交互作用和模擬;美國、日本、中國、歐洲標準規范的最新進展;高溫相關的標準和規范;合于使用評價規則的修整和變化;標準規范中基于概率和風險的評估;核融合反應器構件的結構完整性評定規則;多軸加載問題在設計和合于使用評價中的考慮;ASME/NRC關于核電標準規范的研討會;標準規范中HDPE管的相關問題等分議題。

(2)計算技術與螺栓連接

該議題由美國VSP Technologies的Jerry Waterland組織，共包含13個分議題:

螺栓連接的設計與分析;包裝和閥門的設計與分析;螺栓連接的組裝和密封;螺紋緊固件;螺栓連接結構的高溫行為;非線性有限元分析問題;分析和應用的新方法;計算模型和實驗驗證;極限載荷、彈塑性分析和蠕變的計算模型;構件設計和合于使用評價的概率分析工具;顯式有限元分析的計算主題;軟件示范等分議題。

(3)設計與分析

該議題由加拿大University of Alberta的Pierre Mertiny組織，共包含18個分議題:

壓力容器、換熱器及其構件的設計與分析;管道及管部件的設計與分析;疲勞、斷裂與損傷分析;非彈性、非線性分析與極限載荷分析;應力分類與分析設計方法;復合材料與結構;屈曲與結構可靠性分析;容器、管道及構件中的熱應力;合于使用評價;高溫設計;管道和設備的動力學與動態響應分析;螺栓連接的設計與分析;爆炸或水錘引起的管道損傷;焊接構件的結構完整性;小模塊反應器的新設計技術;設計分析的概率方法;設計中的計算流體力學等分議題。

(4)流體與結構的相互作用

該議題由英國 King's College London的George Papadakis組織，共包含6個分議題:

容器、管道及其部件中的熱－流耦合現象;流體誘導的振動專題研討;第15屆國際流體、結構以及流體－結構相互作用的新技術專題研討;極端加載條件下的結構;流體晃動以及流體結構相互作用;航空工程中的流體－結構相互作用等分議題。

(5)高壓技術

該議題由美國ExxonMobil Chemical Company的Karl Simpson組織，共包含3個分議題:

高壓容器的設計、分析與壽命預測;易燃易爆容器與管道的結構響應;低密度聚乙烯產品的壓縮機等分議題。

(6)材料與制造

該議題由美國Savannah River National Laboratory的Andrew J.Duncan組織，共包含29個分議題:

斷裂力學在失效評定中的應用(紀念Ted Smith專題研討);氫環境下所用的材料;焊接殘余應力及變形的模擬與測量;歐洲結構完整性項目;合于使用評價與失效評定;核電站所用的材料和技術;規范疲勞設計判據與環境影響;流體加速腐蝕引起的壁厚減薄;材料的力學模擬;SCC和腐蝕疲勞中的完整性問題;管道完整性;微小尺度機械測試;破前漏;無損檢測專題;塑料管;斷裂可靠性;焊縫及熱影響區的疲勞與斷裂;蠕變與蠕變－疲勞交互作用;預知風險情況下壓力容器與管道或復雜的系統/網絡老化的在線監測、模擬與控制;新建核電設施的先進的制造與材料技術;在役檢查;多缺陷交互作用;壓力容器與管道的組合系統;安全殼材料的旋壓技術;優質材料在壓力容器與管道的應用;ASME BPVⅡ材料;構件完整不確定性的本質、分布與模擬的含義;堆焊、嵌焊、貼焊問題等分議題。

(7)操作、應用與部件

該議題由荷蘭Shell Projects and Technology的Ayman M.Cheta組織，共包含9個分議題:

安全、可靠性與風險評估;認證與檢測;監控、診斷與檢測;有毒物質的存儲與運輸;泵與閥;壓力容器、換熱器及其構件的操作與維護;管件和支撐件;老化管理與延壽;法規、規范與標準等分議題。

(8)地震工程

該議題由美國 Idaho National Laboratory的Cheryl C.O'Brien組織，共包含13個分議題:

系統、結構與部件的地震評估;結構動力學－線性和非線性;管系的地震分析與設計;管系地震設計的恰當判據與方法專題研討;新反應堆許可證發放時地震問題;隔震與吸能系統;隔震與控震系統;DOE壓力部件的地震設計;地震風險評估;儲存結構的地震行為;系統識別與控制;隔震地基與控震系統等分議題。

(9)ASME無損檢測分會

該議題由美國University of Arkansas的William T.Springer組織，共包含10個分議題:

工廠檢驗與延壽;在電力和石化行業中的規范應用;HDPE與復合材料的檢驗問題;核廢料儲存容器的檢驗問題;預知風險的在役檢驗;用于在線監控的無損檢測技術;用于殘余應力評估的無損檢測技術;用于腐蝕評估的無損檢測技術等分議題。

(10)ASME核工程分會

該議題由EDA，Inc的Joseph S.Miller組織，共包含3個分議題:

反應堆容器與管道的系統、結構和部件的設計與分析;核電廠運行、穩態分析和模型驗證;壓力容器與管道的系統、結構和部件分析的BEPU(最佳估算加不確定性)挑戰等分議題。

(11)學生論文競賽

該議題由Sargent＆Lundy LLC的 Artin A.Dermenjian組織，會議專門設立了學生論文競賽專題，在參賽的學生論文中由組委會評出“Honor-able mention”獎，并頒發獎狀和獎金以資鼓勵。本次會議上，國內的浙江大學和山東大學共有3位研究生入圍學生競賽決賽并獲榮譽證書與獎勵，是歷年最多的一次;另有華東理工大學3位研究生在論文評審期間獲得提名獎，獲得證書和獎金。

3 大會主旨報告

本次會議邀請了美國著名的能源行業技術與管理咨詢公司MPR Associates，Inc的前任CEO、美國國家工程研究院(NAE)和美國核能協會(NEI)資深會員Douglas M.Chapin博士作了題為“福島第一核電站事件:地點、技術、大事記、損壞、目前狀況和汲取的教訓”大會主旨報告。報告用翔實的數據、圖片等資料介紹了東京電力公司(TEPCO)福島第一核電站的六臺核電機組的廠址、建造、結構、反應堆型、運行期間高級別的大事記、本次地震破壞的原因、破壞程度、與三里島和切爾諾貝利事故的比較、現場的目前狀態、核電站未來趨向以及需從中汲取的教訓等內容，并進一步探討了本次事故及后續事件對日本和世界核電工業產生的重大影響。

Chapin認為，在福島事故后，世界核電界面臨的主要挑戰并不是急于下結論，而應該仔細研究在福島究竟發生了什么?并對部分國家在事故后倉促做出“取消核電甚至表示在未來不會考慮使用核電”的態度持否定意見，明確提出如果福島核電站當初充分考慮了海嘯的風險，這次事故是可以避免的，并表示“核電技術并沒有什么聳人聽聞的本質風險，也不需要因此放棄核電技術。我們需要充分研究福島事故原因，從中汲取教訓，并將其用于促進核電技術的進步。”

美國專業從事石化和核電廠的關鍵部件的檢驗、分析和評估的工程咨詢公司Structural Integrity Associates，Inc的現任總裁和CEO Laney Bisbee先生作了題為“福島第一核電站事故后電力工業的發展方向”大會主旨報告。指出正如三里島和切爾諾貝利事故一樣，福島第一核電站事故必將對世界上電力工業產生的重大影響，同時，各國政府監管機構、公用事業部門、設備制造商、公眾以及標準制定組織等對該事件的反應將直接影響核電工業的未來發展趨向。

報告重點提到了受這場災難事故影響，目前世界各國政府監管機構已對該事故做出了顯著的反應，包括放緩核電站建設進程，部分國家甚至無限期暫停所有核電站的使用。美國核管理委員會(NRC)目前正在組織調查福島事故期間所發生的事件，并盡快在ASME規范修訂中反應調查的結果。同時指出，公眾的觀點已經從接受新建核電站滿足未來發電需求來替代大型燃煤發電轉向關注核電工業的持續安全性問題。

4 我國代表參會情況

今年的會議，我國壓力容器界共有30余名專家和學者參加，收錄論文近30篇，內容包括壓力容器與管道的規范和標準、失效分析、風險評估、合于使用評價、設計與制造、無損檢測等方面，較為全面地反映了我國在壓力容器與管道技術研究方面的現狀、水平和發展趨勢。

本次會議在“規范和標準”議題中設置了3個由浙江大學化工機械研究所的鄭津洋教授發起的分議題，分別是應變強化奧氏體不銹鋼制壓力容器(Cold Stretched Austenitic Stainless Steel Pressure Vessels)、工程失效分析(Engineering Failure Analysis)、大型儲罐(Large Storage Tank)，安排了15篇論文進行宣讀與交流，作者分別來自合肥通用機械研究院、浙江大學、南京工業大學、東北石油大學、中國特種設備檢測研究院、蘇州熱工研究院、上海市特種設備監督檢驗技術研究院、浙江省特種設備檢驗研究院、湖北省特種設備安全檢驗檢測研究院、杭州市特種設備檢測院等單位。

在與會的國內專家中，合肥通用機械研究院陳學東研究員的論文《復雜介質環境下承壓設備若干失效案例》(Several Failure Analysis Cases of Pressure Equipment under the Conditions of Complex Medium Environment)介紹了近些年來在原油劣質化大背景下，中國承壓設備發生的典型失效模式和失效機理，論文結合翔實的失效案例與科學的分析數據，指出了預防承壓設備失效的研究方向，對今后承壓設備的設計制造與工程風險防范具有重要指導作用。論文中豐富的失效案例與分析也引起與會各國專家的高度重視，會場上進行了熱烈的討論。浙江大學化工機械研究所鄭津洋教授的論文《奧氏體不銹鋼制低溫壓力容器的應變強化》(Cold Stretching of Cryogenic Pressure Vessels from Austenitic Stainless Steel)面向應變強化容器，采用試驗與數值分析相結合的方法，研究了應變強化對材料力學性能影響規律，對今后開展基于應變強化的不銹鋼制壓力容器的輕量化設計具有積極的參考意義。

5 壓力容器技術在核電領域的應用備受重視

值得指出的是，鑒于日本福島核電站事故在世界范圍內造成的深遠影響，與核電壓力容器制造、使用維護、風險控制等議題相關的研究在本次會議上被前所未有地關注。

本次會議中共收錄約110篇由專門核能研究機構、使用單位研究人員撰寫的研究論文。論文作者來源于美國、日本、韓國、法國、中國、中國臺灣、加拿大、德國、捷克、瑞士、羅馬尼亞、澳大利亞、阿根廷等世界各地。在會議報告中，約有55篇與核能相關的論文由美國的研究單位或使用單位的研究人員撰寫，來自日本、韓國、法國、中國臺灣的論文分別為29篇、5篇、4篇、4篇，上述論文涉及材料與制造、無損檢測、運行與維護等方面。本次會議兩篇大會主旨報告不約而同地針對核能應用提出壓力容器技術的挑戰，更將核電壓力容器技術研究的重要性提到前所未有的高度。可見，與核電壓力容器安全相關的技術研究仍將是今后值得開展的研究方向。

6 結語

眾所周知，PVP系列會議是一個日臻完善的國際性壓力容器與管道技術論壇，來自工業界或學術界與電力和過程工業有關的壓力容器和管道技術，在這個舞臺上都得以充分的交流和研討，這對促進國際壓力容器與管道技術進步起到了重要的作用。

近年來，隨著廣大工程技術人員的不斷參與，我國在這個國際舞臺上的地位也逐年上升。希望在不久的將來，我國也成為PVP會議的主辦方之一，甚至可以將PVP會議安排在中國舉辦。

PVP 2012會議將于2012年7月15日～7月19日在加拿大多倫多市舉行，會議的主席由Michael E.Nitzel(M.E.Nitzel Engineering Services)和 Dennis K.Williams(NuScale Power，Inc.)擔任，會議主題是“全球壓力容器和管道技術新的領域”。會上，中國壓力容器最新規范和標準議題中將設極端承壓設備(Extreme Pressure Vessels)、工程失效分析(Engineering Failure Analysis)、在用檢驗(In－service Inspection)3個分議題，歡迎大家投稿。

PVP 2012會議論文摘要的提交截止時間為2011年11月11日，摘要接受后提交論文全文的截止時間為2012年2月13日。希望國內從事壓力容器與管道工程技術研究的相關人員積極投稿和參會，在這一最具影響力的國際壓力容器與管道會議上進行交流，提高中國在國際壓力容器與管道工程技術領域內的話語權。