[发明专利]一种确定高温压力管道极限载荷的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种确定高温压力管道极限载荷的方法，属于压力管道在高温环境下服役的完整性评价技术。

背景技术

极限载荷是指压力容器与管道能承受的最大载荷，即最大承载能力。目前，研究压力容器与管道的极限载荷的主要手段有解析分析方法、数值分析方法以及实验分析方法。极限载荷的确定准则有两倍弹性斜率准则、双切线准则、零曲率准则、两倍弹性变形准则、三倍δ准则、塑性功准则等，其中前三种用法比较普遍。

目前，成熟的极限载荷理论都针对的是常温下的压力容器与管道，而其在高温下的极限载荷研究较少，没有明确的极限载荷准则给出。因此，确定压力容器与管道在高温下的极限载荷，对于其在高温环境下服役的完整性评价技术具有重要的现实意义。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种确定高温压力管道极限载荷的方法，可以有效确定高温压力管道的极限载荷，为高温压力管道在高温环境中服役提供安全保障，完善高温完整性评价技术。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种确定高温压力管道极限载荷的方法，包括如下步骤：

(1)确定高温服役压力管道的材料、服役温度以及服役时间；

(2)获得该材料在服役温度以及服役时间下的等时应力应变曲线；

(3)基于等时应力应变曲线，使用有限元计算方法模拟计算高温压力管道的极限载荷；

(4)根据有限元计算方法模拟计算得到的结果，将高温压力管道发生2％应变所对应的应力值定义为高温下该材料能服役相应时间的极限应力，并将极限应力对应的载荷定义为高温下该材料能服役相应时间的极限载荷。

所述等时应力应变曲线可以由蠕变实验获得，亦可以通过标准查得。

一般来说，所述服役时间应当大于100小时。

所述有限元计算方法模拟计算高温压力管道的极限载荷可以采用ABAQUS软件实现相关计算。

基于该方法，可以将2％应变控制点作为极限载荷判据。

有益效果：本发明的确定高温压力管道极限载荷的方法，是一种可简单、方便、快速确定压力管道在高温环境下服役时的极限载荷的方法，对于其在高温环境下服役的完整性评价技术具有重要的现实意义。

附图说明

图1为实施例的等时应力应变曲线；

图2为基于等时应力应变曲线的极限应力方法。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

一种确定高温压力管道极限载荷的方法，包括如下步骤：

(1)确定高温服役压力管道的材料、服役温度以及服役时间；

(2)获得该材料在服役温度以及服役时间下的等时应力应变曲线；

(3)基于等时应力应变曲线，使用有限元计算方法模拟计算高温压力管道的极限载荷；

(4)根据有限元计算方法模拟计算得到的结果，将高温压力管道发生2％应变所对应的应力值定义为高温下该材料能服役相应时间的极限应力，并将极限应力对应的载荷定义为高温下该材料能服役相应时间的极限载荷。

所述等时应力应变曲线可以由蠕变实验获得，亦可以通过标准查得。

一般来说，所述服役时间应当大于100小时。

所述有限元计算方法模拟计算高温压力管道的极限载荷可以采用ABAQUS软件实现相关计算。

基于该方法，可以将2％应变控制点作为极限载荷判据。

下面以P91钢为例，对本发明做出进一步的说明。

一种确定高温压力管道极限载荷的方法，包括如下步骤：

(1)确定高温服役压力管道的材料、服役温度以及服役时间：

P91钢在600℃下服役100,000小时。

(2)获得该材料在服役温度以及服役时间下的等时应力应变曲线：

P91钢的应力应变曲线为：