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摘 要

减温器管道在工作中，因长期受到交变应力、内压等因素影响，加上材料自身老化现象的存在，管道焊口裂纹、管体金属蠕变裂纹等缺陷会产生和暴露。从而导致管道发生泄漏、设备无法正常运行等。由于减温器管道需要源源不断为其他设备提供蒸汽，当它产生裂纹时，为了保证生产的继续进行，在不停工停产的条件下，选择带压堵漏焊接的方法去修补。为了了解焊接过后，裂纹是否会在焊接残余应力和热应力的影响下继续扩张，从而导致管道失效。采用有限元分析的方式对焊接残余应力和热应力进行计算，并根据相关标准，对减温器管道进行含缺陷压力容器安全评定，获得填堵卡具塑性失效的临界裂纹尺寸。

关键词: 带压填堵焊接，焊接残余应力，热应力，有限元分析，安全评定

Numerical simulation and safety assessment of welding with pressure plugging in pipeline of temperature reducer

ABSTRACT

In the long - term work, the temperature reducer pipe is affected by the alternating stress and internal pressure, as well as the aging phenomenon of the material itself. Defects such as welding crack and creep crack in pipe body are generated and exposed. As a result, the pipeline leaks and the equipment cannot operate normally. Because the pipeline of the thermostat needs to continuously provide steam for other equipment, when it cracks, in order to ensure the production to continue, under the condition of not stop production, choose the method of welding with pressure plugging to repair. In order to check whether the cracks after welding expand further under the influence of welding residual stress and thermal stress, making pipeline break. The finite element method is used to calculate the residual stress and thermal stress of welding. And according to the relevant standards, the safety assessment of pressure vessel with defect was carried out in the pipeline of temperature reducer, and the critical crack size of plastic failure was obtained.

Keyword: Leak stoppage under pressure ，Welding residual stress，Thermal stress ，FEA(Finite element analysis) ，Safety assessment

目录

摘 要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1课题研究的背景和意义

1.2带压堵漏焊接

1.2.1 带压堵漏的作用

1.2.2 带压堵漏的焊接方法

1.3 焊接残余应力

1.3.1焊接残余应力产生

1.3.2焊接残余应力影响

1.4有限元分析方法

1.4.1 有限元方法简介

1.4.2 ABAQUS软件简介

1.5 含缺陷压力容器安全评定

1.5.1 进行安全评定的原因

1.5.2安全评定的步骤

1.5.3安全评定的方法

1.6 本文研究内容

第二章 焊接残余应力、热应力计算

2.1焊接残余应力计算

2.1.1计算思路

2.1.2有限元模型

2.1.3网格划分

2.1.4焊接模拟热源

2.1.5材料参数

2.1.6计算结果与分析

2.2热应力计算

2.3内压＋焊接残余应力＋热应力计算

第三章 减温器管道安全评定

3.1评定用基本参数

3.1.1减温器基本情况

3.1.2材料性能

3.2缺陷

3.3缺陷评定

3.3.1 缺陷的表征

3.3.2 应力的确定

3.3.3材料断裂性能

3.3.4 裂纹评定情况

第四章 结论

参考文献

致谢

第一章 绪论

1.1课题研究的背景和意义

减温器在多个行业，领域中都有着运用，常出现在电厂锅炉设备或化工厂成套设备中。是一种用水作冷却介质调节过热式再热汽温的装置，其作用是控制和保持过热汽温或再热汽温为规定值，并防止过热器、再热器管壁受热[1-3]。因此减温器管道常处于高温高压状态[4]。当管道在这种高强度环境下长期运行时，经常会遇到一些焊口压力设备焊缝开裂和管道漏汽的问题。为了保证生产的进行和提高经济效益，必须要找寻一种不停工停产，在管道处于高温高压状态下，对其进行维护的一种方法，实现对承压容器部件进行堵漏的作用。安全且经济性较好的带压堵漏技术就此诞生。

在使用带压填漏技术的时候，由于裂纹处于高温高压环境，无法使用裂纹尖端打孔[5]的方法防止其进一步扩散，所以有必要对修补过后的管道进行安全评定。而减温器管道泄漏后，经过多次修补焊接，在焊缝处产生复杂的残余应力。另外，系统波动会产生热应力，两者对管道失效必将产生影响。因此，有必要对焊接残余应力、热应力进行计算，为安全评定提供参考。

1.2带压堵漏焊接

1.2.1 带压堵漏的作用

带压堵漏[6]。带压堵漏是指在有压强、高温等负面因素条件下对失效管件或设备堵漏修补的技术。该技术多用于火电站、石油化工厂等拥有高温高压设备的行业。该技术能在不停止其他关联设备工作的条件下，对失效的设备进行维护修复，减小局部失效对整体生产产生的影响。带压堵漏在提高工厂经济性，降低设备维护的成本方面，具有很高的应用价值。目前，我国压力堵塞的高效技术水平已经成熟稳定[7]。

1.2.2 带压堵漏的焊接方法

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