基于應力參量的高溫結構蠕變設計準則對比及案例分析

龔 程，宮建國，高付海2，軒福貞

(1.華東理工大學 機械與動力工程學院，上海 200237;2.中國原子能科學研究院，北京 102413)

符號說明:

Sm——與時間無關的指定溫度下的最小應力強度,MPa;

Smt——A,B級工況載荷的一次總體薄膜應力強度的許用極限值,MPa;

So——設計載荷參考應力的一次總體薄膜應力強度的許用極限值(ASME-NH),MPa;

St——與時間和溫度相關的應力強度極限值,MPa;

Sy——對應溫度下的屈服強度,MPa;

Kt——由蠕變作用而導致的結構彎曲應力極限的縮減因子;

K——基于橫截面形狀的截面因子;

B——A,B和C使用限制中對應的使用分數因子;

Br——D使用限制中對應的使用分數因子;

ti——對應溫度Ti和應力下的總保載時間,h;

tim——對應溫度Ti和一次總體薄膜應力下的最小許用保載時間,h;

tib——對應溫度Ti和組合一次局部薄膜應力加彎曲應力下的最小許用保載時間,h;

U——蠕變使用分數;

W——蠕變斷裂使用分數;

Ω——修正因子;

Φ——基于結構橫截面的系數;

So——特征應力值(RCC-MRx),MPa;

C——關注的載荷,N;

CL——彈性計算下的斷裂載荷,N;

RL——屈服強度,MPa;

Ω′——蠕變修正因子;

Pb——一次彎曲等效應力(ASME-NH及RCC-MRx中表述)，MPa；

PB——一次彎曲等效應力(R5中表述)，MPa；

PL——一次局部薄膜等效應力，MPa;

χ——應力集中系數;

Py——初次屈服載荷，N;

Pu——塑性斷裂最小極限載荷,N。

0 引言

在核電、新一代火電、石油化工等行業中，關鍵部件的工作溫度均在不斷地提高。如核工業中，新型高溫氣冷堆核電站堆芯出口溫度已超過1 000 ℃；新一代火電系統中，超超臨界機組的目標溫度達650～700 ℃；石化行業中，加氫反應裝置的溫度已經達到480 ℃。隨著工作溫度的不斷升高，高溫設備發生蠕變失效的可能性以及因蠕變失效引發事故的嚴重性大為增加。……