GB T 19624-2004 在用含缺陷压力容器安全评定.pdf
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1、ICS 23.020.30; 13.110 J 74 华11: -、王GB/T 19624 2004 全Safety assessment for in-service pressure vessels containing defects 2004-12-29发布2005-06-01实施/ 、飞、飞:哥17中华人民共和国国家质量监督检验检菇总局中国国家标准化管理委员会发布GB/T 19624-2004 目、ht入前言. . . . . . . . 引言. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 范围. . 2 规范性引用文件. . . ., . . . .
2、 . . 3 术语、i义与符号. . 4 总论 . . . . . . . . . . . . . . . . . . ., . . . . . . . . 5 断裂与塑性失效评定. . . . . . . . . 6 疲劳失效评定. . . . . . . . . 附录A(规范性附录)缺陷间的干涉效应系数. . . . 附录B(规范性附录)材料性能数据的测定和选取方法. . . . . . . . . 附录C(规范性附录)载荷比L,参量的计算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 附录D(规范性附录)应力强度因子
3、KI的计算. . . . 附录E(资料性附录)应力腐蚀和高温蠕变环境对安全评定的影响. . . 附录F(资料性附录)平面缺陷的分析评定方法. . . 附录G(规范性附录)压力管道直管段平面缺陷安全评定方法. . . . . . 附录H (规范性附录)压力管道直管段体积缺陷安全评定方法. I E 1 1 2 8 9 29 37 40 42 45 66 68 82 91 一GB/T 19624-2004 前本标准的附录A、附录B、附录C、附录D、附录G、附录H为规范性附录,附录E、附录F为资料性附录。本标准由中国特种设备检测研究中心提出。本标准由全国锅炉压力容器标准化技术委员会归口。本标准的负责起
4、草单位和主要起草人员中国特种设备检测研究中心z陈钢、李学仁、左尚志、孙亮、陶雪荣、贾国栋;北京航空航天大学=钟群鹏、田永江;华东理工大学=李培宁、王志文g清华大学.余寿文、董亚民p合肥通用机械研究所z陈学东、张立权、何处仁、王冰;中国石化经济技术研究院寿比南3浙江工业大学z张康达;大连理工大学z秦红;中国通用石化机械工程公司E肖有谷;浙江大学z王宽福,南京工业大学z沈士明。I 本标准是为适应国家有关法规、规章中关于在用含缺陷压力容器、压力管道安全评定要求和工程需要而提出的对在用含缺陷压力容器、压力管道进行安全评定的方法。本标准依据合于使用和最弱环原则,用于判别在用含缺陷压力容器在规定的使用工况
5、条件下能否继续安全使用,锅炉和管道的承压元件也可以参照本标准进行安全评定,是-种适合于工程实际的安全评定方法。引GB/T 19624-2004 -|llil-IIIll-Ill-、JJJilf E 一一一GB/T 19624-2004 在用含缺陷压力容安全评定范围本标准规定了在用含缺陷压力容器安全评定的术语、定义与符号,总论,断裂与塑性失效评定,疲劳失效评定。本标准适用于在用钢制含超标缺陷压力容器的安全评定。锅炉、管道以及其他金属材料制容器中的承压元件在进行安全评定时也可参照使用。2 本标准适用于含下列类型缺陷的承压元件的安全评定z-一平面缺陷包括裂纹、未熔合、未焊透、深度大于等于1mm的咬边
6、等g一一体积缺陷z包括凹坑、气孔、夹渣、深度小于1mm的咬边等。本标准不适用于下列压力容器和结构:核能装置中承受核辐射的压力容器和结构;机器上非独立的承压部件(如压缩机、发电机、泵、柴油机的承压壳或气缸等); 承受直接,火的受压元件;一一电力行业专用的封闭式电气设备的电容压力容器(封闭电器); 一-潜在失效模式为蠕变的压力容器和结构。规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标
7、准。GB 150-1998 钢制压力容器GB/T.228-2002 金属材料室温拉伸试验方法(eqvISO 6892: 1998) GB/T 229-1994 金属夏比缺口冲击实验方法(eqvISO 148,1983) GB/T 2321999金属材料弯曲试验方法(eqvISO 7438:1985) GB/T 699-1999 优质碳素结构钢GB/T 1172一1999黑色金属硬度及强度换算值GB/T 2038 1991 金属材料延性断裂韧度JIC试验方法GB/T 2358-1994 金属材料裂纹尖端张开位移试验方法GB/T 2970一1991中厚钢板超声波检验方法GB/T 3077 1999
8、 合金结构钢(neqDIN EN 10083-1: 1991) GB/T 3280-1992 不锈钢冷轧钢板GB 3531-1996 低温压力容器用低合金钢厚钢板GB 4161 1984 金属材料平面应变断裂韧度K1C试验方法GB/T 4237-1992 不锈钢热轧钢板(neqIS G4304 ,1 984) GB 6398-1986 金属材料疲劳裂纹扩展速率试验方法(eqvASTM E647: 1995) GB 6654一1996压力容器用碳素钢和低合金钢厚钢板GB 12337一1998钢制球形储罐GB/T 15970.6-1998金属和合金的腐蚀应力腐蚀试验JB 4708 2000 钢制压
9、力容器焊接工艺评定第6部分预裂纹试样的制备和应用1 一 GB/T 19624-2004 3 B 4710 钢制塔式容器B 4 7262000 压力容器用碳素钢和低合金钢锻件B 47272000 低温压力容器用碳素钢和低合金钢铸件B 4 7282000 压力容器用不锈钢锻件B 4730一1994压力容器无损检测B 47321995 钢制压力容器一分析设计标准术语、定义与符号3. 1 术语、定义3. 1. 1 超标缺陷defect exceed standard 指超过有关压力容器制造或验收标准及法规、规章所规定的容许尺寸的缺陷。3. 1. 2 断裂评定fracture assessunent 采
10、用断裂力学的方法,评价含缺陷压力容器和结构能否排除断裂失效的安全评定。3. 1. 3 塑性失效评定plastic collapse assessment 采用塑性极限分析的方法,评价含缺陷压力容器和结构能否排除塑性失效的安全评定。3. 1. 4 疲劳评定fatigue assessment 评价含缺陷压力容器和结构在预期疲劳载荷的作用下,在所要求的继续使用期内能否排除疲劳失效的安全评定.3. 1.5 缺陷表征defect characterization 将实际缺陷按规则简化为一个简单几何形状的缺陷,称为缺陷表征或缺陷的规则化。经表征或规则化的缺陷尺寸称为表征缺陷尺寸。3. 1. 6 等效裂纹
11、尺寸effective crack size, Equivalent crack size 在平面缺陷的简化评定中,按等应力强度因子的原则,将表征后的椭圆埋藏裂纹或半椭圆表面裂纹用具有相等应力强度因子的穿透裂纹代替,该穿透裂纹的半长称为等效裂纹尺寸。3. 1. 7 塑性极限载荷plastic collapse load 采用极限分析方法,按理想塑性材料假设,以实际材料屈服强度和抗拉强度的平均值作为材料的流变应力进行计算,所得到的该结构所能承受的最大载荷。3. 1. 8 塑性屈服载荷plastic yield load 采用极限分析的方法,按理想塑性材料假设,以实际材料屈服强度进行计算所得到的该
12、结构所能承受的最大载荷。3. 1. 9 鼓胀效应bulging effect 内压对壳面的作用力迫使缺陷部位壳体局部凸出,导致实际的裂纹尖端应力强度因子值高于未考虑局部凸出时计算所得的应力强度因子值,这一现象称为鼓胀效应.鼓胀效应所导致的应力强度因子增大的放大倍数,称为鼓胀效应系数M,o气GB/T 19624-2004 3. 1. 10 ROR材料ROR material 应力应变关系满足/st/s十(/s)的材料。3.2 符号(未包括附录F、G和H中的特殊符号)A AKV aj a, a, az a J ao a am B B B, Bmin B, Boo Bo b C, C Cj c, c
13、, C, C J Co D DE Dn 本标准所用的符号含义如下3材料疲劳裂纹扩展速率与t.K关系式中的系数,N-m.mm 1+3m/2) cycle-1; 夏比V型缺口冲击功,J;平面缺陷规则化后的表征裂纹尺寸(穿透裂纹为其半长;二维缺陷为椭圆化后短轴长度的一半,即表面裂纹的深度、埋藏裂纹自身高度的一半、或角裂纹沿接管壁的深度),mm; 相邻两共面裂纹中较大者的a值,mm;相邻两共商裂纹中较小者的a值,mm; 裂纹疲劳扩展后a的最终尺寸,mm; 第1个疲劳应力)循环后的值,i=1,2,3,n,mm号疲劳扩展分段计算法中第1计算段中裂纹尺寸的平均值.二,2,3,.,u,mm; 疲劳分析初始裂纹
14、的值,mm; 简化评定中缺陷的等效裂纹尺寸,mrn; 简化评定中缺陷的最大容许等效裂纹尺寸,mm; 评定用完体计算厚度,即扣除一个评定周期的内、外壁腐蚀量后的缺陷附近容器完体壁厚(B二Bo-C,mm; 计算对接焊接接头中因错边引起的弯曲二次应力时,错边两侧的容器壁厚的较大值,mm; 计算对接焊接接头中因错边引起的弯曲二次应力时,错边两侧的容器壁厚的较小值,rnm; 接管内拐角至外拐角的距离,mm; 评定用接管计算厚度,即扣除一个评定周期内外壁腐蚀量后的缺陷附近接管璧厚,mm; 缺陷附近实测接管壁厚,mm; 缺陷附近实测容器完体壁厚,mm; 在计算对接焊接接头中因错边引起的弯曲二次应力的公式中,
15、容器壁厚参数的指数项,元量纲;一个评定周期内因内外壁介质腐蚀而导致的壁厚减薄量,mm; 表征椭圆埋藏裂纹或半椭圆表面裂纹在沿壳体表面方向的半长,mm; 相邻两共商裂纹中较大者的c值,mm; 相邻两共面裂纹中较小者的c值,mm; 裂纹疲劳扩展后c的最终尺寸,mm; 第z个疲劳(应力)循环后的c值,mm, 疲劳扩展分段计算法中第1计算段中裂纹尺寸c的平均值,=1,2,3,.,u,mm; 疲劳分析初始裂纹的c值,mm; 容器平均直径,mm; 容器内直径,mm; 接管内直径,mm; 3 P 1 GB/T 19624-2004 接管平均直径,mm; 容器外直径,mm; 接管外直径,mm;疲劳评定时,大小
16、不同的应力变化范围的种数,无量纲;计算对接焊接接头中因角变形引起的弯曲二次应力时,在与焊缝垂直的截面上,角变形的直边段在壁厚方向上的技影长度的一半,mm; 在某指定温度和指定应力下的工作时间,h; 应力腐蚀裂纹扩展速率,mm/s; 在评定温度下的材料弹性模量,MPa;表征埋藏椭圆裂纹中心偏离壁厚中心的偏心距,mm; 错边量,rnm; 接管拐角裂纹的边界修正因子,元量纲;fb及fm的总称,元量纲;ft及f的总称,无量纲g计算由弯曲应力B引起的裂纹尺寸a方向裂纹尖端处应力强度因子时所用的裂纹构形因子,无量纲;计算由弯曲应力B引起的裂纹尺寸c方向裂纹尖端处应力强度因子时所用的裂纹构形因子,无量纲g计
17、算拐角裂纹的Kr时所用的因子,无量纲gf及f的总称,元量纲,计算由薄膜应力m引起的裂纹尺寸方向裂纹尖端处应力强度因子时所用的裂纹构形因子,无量纲;计算由薄膜应力凡引起的裂纹尺寸c方向裂纹尖端处应力强度因子时所用的裂纹构形因子,无量纲;相邻两裂纹间弹塑性干涉效应系数,无量纲;综合描述凹坑缺陷尺寸的参数,无量纲pG。的容许极限值,无量纲$缺陷沿板厚方向的实测最大自身高度,mmj 填角焊缝焊脚尺寸,mm; d种应力变化范围的各自代号,i=1,2,3,.d.无量纲;J积分值,N!mrn;材料稳定裂纹扩展量t:.aO.2mm时,对应于t:.aO.2 mm的材料J积分断裂韧度,N/mm; 按金相剖面法测得
18、的材料J积分断裂韧度,N/mm;材料的J阻力曲线,N/rnm;裂纹扩展分成u段计算的段次,=1,Z,3,.,u,元量纲;以应力强度因子表示材料的断裂韧度,或由J积分断裂韧度/CTOD断裂韧度换算的以应力强度囚子表示的材料断裂韧度,N/mm3!2; I型应力强度因子,N/mm3!Z; 材料的平面应变断裂韧度,N/mm3/2; n。OPDDDdd dt da/dt E e hi 町瓦ffhnf mmAm fJFJFJ .f! G Go GO , max h WC LzrJFJ JIC is JR(t:.) J Kc Kj K C 4 GB/T 19624-2004 材料在相应介质环境下产生应力腐蚀
19、开裂的界限应力强度,N/mm3/2; 平面缺陷常规评定中考虑了分安全系数后,以应力强度因子表示的材料断裂韧度,N/mm3/2 ; 平面缺陷常规评定用断裂比,指施加载荷作用下的应力强度因子与以应力强度因子表示的材料断裂韧度的比值,无量纲:应力集中系数,元量纲;一次应力引起的应力强度因子,N/mm3/2; 二次应力引起的应力强度因子,N/mm312; 两凹坑间的最小间距,mm; 板长度的一半,mm;载荷比,指引起一次应力的施加载荷与塑性屈服极限载荷的比值,表示载荷接近于材料塑性屈服极限载荷的程度,无量纲;有焊趾裂纹或填角焊焊根裂纹的焊接接头上两相邻对称焊趾间的距离,mm; L,的容许极限,元量纲g
20、平面缺陷沿壳体自由表面方向的实测最大长度,mm; 计算对接焊接接头中因角变形引起的弯曲三次应力时,在与焊缝垂直的戳面上,角变形两直边段总跨度.mm; 相邻两裂纹间的线弹性干涉效应系数,无量纲;鼓胀效应系数,无量纲;疲劳裂纹扩展速率与t,K关系式中的指数,元量纲,恒幅疲劳应力循环总次数,cycle;ROR材料的应力应变关系式中的指数项,无量纲;表示(t,m);及(t,B)富的应力变化范围的循环次数,cycle;一次应力,MPa;一次弯曲应力.MP的以材料流变应力值进行极限分析所得到的结构塑性极限载荷,MPa;一次薄膜应力,MPa;以材料屈服强度值进行极限分析所得到的结构塑性屈服载荷,MPa;安全
21、评定要求的容器工作压力,MPa;埋藏缺陷距壳板两表面的距离,且p,O.2mm时,对应于4O.2 mm时材料的CTOD断裂韧度,mm;按金相剖面法测定的材料CTOD断裂韧度,mm; 平面缺陷简化评定用断裂比,指在施加应力作用下的裂纹尖端张开位移与材料的张开位移断裂韧度的比值,无量纲;泊松比,无量纲;平面缺陷常规评定中计算二次应力的塑性修正因子,无量纲;应力,MPa;截面上的应力分布经线性化处理后在内、外壁上的应力值,MPa;条件屈服强度,即材料拉伸残余应变量为0.2%时所对应的应力值,MPa;由应力分布线性化规则得到的弯曲应力(由P引起的称Pb由Q引起的称Qb).MPa; 评定温度下材料的抗拉强
22、度,MPa;净截面应力,MPa;薄膜应力(由P引起的称Pm由Q引起的称Qm).MPa; 焊接残余应力,MPa;焊接残余应力均在截面上的最大值,MPa;评定温度下的材料屈服点,也可用其条件屈服强度0.2代替,MPaj评定温度下的焊缝金属的屈服点,也可用其条件屈服强度.2代替,MPa;温度应力.MPa;平面缺陷简化评定中佼用的总当量拉伸应力,MPa;平面缺陷简化评定中,由一次膜应力Pm及局部应力集中引起的当量拉伸应力,MPa;平面缺陷简化评定中,由面外弯曲应力Pb引起的当量拉伸应力,MPa;平面缺陷简化评定中,由焊接残余应力引起的当量拉仰应力,MPa;评定温度下材料的流变应力,MPa;7 GB/T
23、 19624-2004 评定温度下材料的流动应力,MPa;平面缺陷常规评定中,为计算K,所涉及的塑性修正因子p时的中间参量,无量纲;角度,C; 椭圆裂纹形状因子,无量纲焊接接头系数,无量纲g表团裂纹或埋藏裂纹的裂纹尖端离壳壁表面的最近距离,mffi; 平面缺陷简化评定中,汁算角变形及错变量的应力集中的中间参量,无量纲;应变,无量纲;屈服应变,无量纲;平面缺陷简化评定中,相应于总当量拉伸应力的应变,无量纲。1 ,VAohe晶,可F 三 E, 总论4 4. 1 总贝IJ采用本标准进行压力容器安全评定除应遵循本标准的规定外,还应遵守国家有关部门颁布的相关法律、法规和规章。4.2 资格与职责4. 2.
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