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极端条件重大承压设备的设计、制造与维护

机械工程学报 2013年第22期49卷 66-75页

作者：陈学东范志超崔军陈永东艾志斌合肥通用机械研究院国家压力容器与管道安全工程技术研究中心合肥230031

近年来,随着世界经济形势快速变化、资源品质劣化和能源结构调整,承压设备逐渐向高温、深冷、复杂介质腐蚀、超大容积、超大壁厚等极端方向发展。研究突破极端条件重要承压设备的设计制造与维护关键技术,实现重大装备的国产化并保证其... 详细信息

近年来,随着世界经济形势快速变化、资源品质劣化和能源结构调整,承压设备逐渐向高温、深冷、复杂介质腐蚀、超大容积、超大壁厚等极端方向发展。研究突破极端条件重要承压设备的设计制造与维护关键技术,实现重大装备的国产化并保证其长周期安全运行,成为我国过程装备科技工作者面临的重要课题。阐述过程工业承压设备当前的主要发展趋势,分析以往我国承压设备设计制造与使用管理标准规范和技术方法存在的不足,介绍'十一五'期间我国在高温、深冷、复杂腐蚀、超大容积、超大壁厚等极端条件重大承压设备设计、制造与维护方面所取得的主要成果和解决的若干技术难点问题,对将来需要进一步开展的主要研究工作进行展望。

关键词：承压设备风险寿命设计制造维护

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基于延性耗竭理论的疲劳蠕变寿命预测方法

金属学报 2006年第4期42卷 415-420页

作者：范志超陈学东陈凌蒋家羚国家压力容器与管道安全工程技术研究中心合肥230031 浙江大学化工机械研究所杭州310027

延性耗竭理论认为,高温疲劳和蠕变产生的材料流动可以用粘性流进行描述,失效判据为材料动粘性等于材料韧性, ∑ud=Tm．本文在此基础上提出一种新的疲劳蠕变寿命预测方法,认为只有拉伸应力引起的塑性变形或蠕变变形才构成延性耗竭,并提... 详细信息

延性耗竭理论认为,高温疲劳和蠕变产生的材料流动可以用粘性流进行描述,失效判据为材料动粘性等于材料韧性, ∑ud=Tm．本文在此基础上提出一种新的疲劳蠕变寿命预测方法,认为只有拉伸应力引起的塑性变形或蠕变变形才构成延性耗竭,并提出以拉伸应力达到(σmax-^(σmaxσa)/(1/2))作为开始塑性变形的条件．该方法适用于应力控制模式,且能综合反映应力比、加载速率、拉伸保载时间和平均应变速率的影响．用该方法对1．25Cr0．5Mo钢540℃应力控制下的疲劳区、蠕变区及疲劳蠕变交互作用区的寿命进行预测,预测结果与实测结果吻合较好,精度明显优于频率修正法及应变能频率修正法．

关键词：疲劳蠕变延性应力控制高温

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我国危化品承压设备防灾减灾技术进展

中国机械工程 2020年第2期31卷 237-245页

作者：范志超陈学东董杰艾志斌合肥通用机械研究院有限公司(国家压力容器与管道安全工程技术研究中心)

灾害环境下如何确保危化品承压设备“不漏不爆”,灾害发生后如何对设备受损情况进行快速甄别评价,是工程界急需解决的技术难题。介绍了近年来我国在高耸塔式容器风振响应分析、风振疲劳寿命预测和抗振优化设计技术,海底油气管道大尺度... 详细信息

灾害环境下如何确保危化品承压设备“不漏不爆”,灾害发生后如何对设备受损情况进行快速甄别评价,是工程界急需解决的技术难题。介绍了近年来我国在高耸塔式容器风振响应分析、风振疲劳寿命预测和抗振优化设计技术,海底油气管道大尺度悬跨和偏移安全性评价技术,火灾过烧压力容器的损伤快速检测诊断技术等方面的研究进展,并结合当前工业物联网、大数据、人工智能技术的发展趋势,针对今后危化品承压设备防灾减灾技术的研究提出了建议。

关键词：危化品压力容器压力管道台风浪流火灾

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基于微裂纹扩展的疲劳蠕变寿命预测方法

金属学报 2008年第10期44卷 1167-1170页

作者：董杰陈学东范志超江慧丰陆守香国家压力容器与管道安全工程技术研究中心合肥230031 中国科学技术大学安全科学与工程系合肥230027

在“等效裂纹”概念及裂纹扩展理论基础上，从微裂纹扩展导致材料破坏的角度出发，得到了一种新的疲劳蠕变寿命预测模型。该模型在处理微裂纹扩展时考虑了时间无关疲劳以及时间相关静蠕变、循环蠕变的影响．时间无关疲劳裂纹扩展采用Tom... 详细信息

在“等效裂纹”概念及裂纹扩展理论基础上，从微裂纹扩展导致材料破坏的角度出发，得到了一种新的疲劳蠕变寿命预测模型。该模型在处理微裂纹扩展时考虑了时间无关疲劳以及时间相关静蠕变、循环蠕变的影响．时间无关疲劳裂纹扩展采用Tomkins模型，时间相关蠕变裂纹扩展采用C^＊控制参量，用该寿命预测模型对1．25Cr0．5Mo钢540℃应力控制下疲劳蠕变寿命进行了预测，预测结果与实验结果符合较好。

关键词：微裂纹疲劳蠕变寿命预测

应变强化及深冷对奥氏体不锈钢组织性能的影响

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材料热处理学报 2015年第S2期36卷 75-80页

作者：陈勇陆戴丁孔韦海合肥通用机械研究院国家压力容器与管道安全工程技术研究中心安徽省压力容器与管道安全技术重点实验室安徽合肥230031

为考察应变强化、深冷温度对S30408奥氏体不锈钢组织性能的影响,对S30408钢进行室温预应变后,在深冷温度进行冲击试验,通过XRD、TEM、金相观察等分析S30408钢相组成及组织变化。结果表明,S30408室温冲击韧性随着应变量增大而逐渐降低;... 详细信息

为考察应变强化、深冷温度对S30408奥氏体不锈钢组织性能的影响,对S30408钢进行室温预应变后,在深冷温度进行冲击试验,通过XRD、TEM、金相观察等分析S30408钢相组成及组织变化。结果表明,S30408室温冲击韧性随着应变量增大而逐渐降低;不同预应变量S30408钢冲击韧性随着温度降低而下降,并在77~4.2 K温度范围内出现'平台'。10%应变后的S30408钢显微组织为α’马氏体与γ奥氏体相间分布,继续深冷温度处理后显微组织变化不明显,相组成仍主要为γ与α’,马氏体总体含量并未显著增加。

关键词：应变强化奥氏体不锈钢深冷冲击韧性马氏体相变

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我国大型换热器的技术进展

机械工程学报 2013年第10期49卷 134-143页

作者：陈永东陈学东合肥通用机械研究院合肥230031 国家压力容器与管道安全工程技术研究中心合肥230031

大型管壳式换热器、缠绕管式换热器、板壳式换热器在我国许多工业领域的应用日益增大。介绍与大乙烯、大炼油、大型煤化工等成套装置相适应的大型管壳式换热器、缠绕管式换热器、板壳式换热器的技术难点。大型管壳式换热器传热流动特性... 详细信息

大型管壳式换热器、缠绕管式换热器、板壳式换热器在我国许多工业领域的应用日益增大。介绍与大乙烯、大炼油、大型煤化工等成套装置相适应的大型管壳式换热器、缠绕管式换热器、板壳式换热器的技术难点。大型管壳式换热器传热流动特性与结构设计的协同性研究、超长换热管材料的技术要求、大型管板的设计与制造技术等方面在十一五期间都取得了显著的进展。大型多股流缠绕管式换热器、低焊接残余应力镍基合金对接焊接接头的高压缠绕管式换热器、组合结构的低温甲醇洗装置原料气冷却器等大型缠绕管式换热器产品的研制相继取得成功。兼顾流体分布与传热性能的换热板片、整板分次步进模压成型工艺、氩弧焊/电阻焊焊接工艺、新型进料喷雾分布器等关键技术为超大型板壳式换热器的国产化提供了保证。本文还列举了大型换热器具有代表性的典型产品。我国已能生产换热面积超过10 000 m2的管壳式换热器、换热面积超过7 000 m2的缠绕管式换热器,换热面积超过10 000 m2的板壳式换热器,并在煤化工和石油化工装置上得到成功应用。从混合介质的实际相变机理研究、高效传热元件的采用和可靠性研究等方面指出了大型换热器在国产化进程中存在的不足之处和发展方向。

关键词：大型管壳式换热器缠绕管式换热器板壳式换热器技术进展

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疲劳-蠕变交互作用的寿命预测探讨

材料研究学报 2007年第5期21卷 537-541页

作者：蒋家羚陈凌范志超陈学东浙江大学化工机械研究所杭州310027 国家压力容器与管道安全工程技术研究中心合肥230031

从反映物系运动过程的能量守恒定律和动量守恒定律出发,对材料疲劳-蠕变交互作用下的破坏过程进行了分析,推导出一个新的疲劳-蠕变交互作用的寿命预测模型.与已有的疲劳-蠕变交互作用寿命预测模型相比,本文提出的模型具有适用性强(对于... 详细信息

从反映物系运动过程的能量守恒定律和动量守恒定律出发,对材料疲劳-蠕变交互作用下的破坏过程进行了分析,推导出一个新的疲劳-蠕变交互作用的寿命预测模型.与已有的疲劳-蠕变交互作用寿命预测模型相比,本文提出的模型具有适用性强(对于应力控制模式和应变控制模式均适用)、形式简单、所需参数少和应用方便等优点.为检验本文提出模型的准确性,进行了1.25Cr0.5Mo钢光滑试样540℃和520℃环境下应力控制的梯形波加载试验,用本文提出的模型进行了上述两种温度环境下的疲劳-蠕变交互作用的寿命预测,预测结果与实际测量结果符合较好.

关键词：材料科学基础学科 1.25Cr0.5Mo钢疲劳-蠕变应变能

420℃下16MnR钢的寿命预测方法及疲劳设计曲线研究

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机械强度 2006年第3期28卷 387-391页

作者：范志超陈学东蒋家羚浙江大学化工机械研究所杭州310027 国家压力容器与管道安全工程技术研究中心合肥230031

提出另一种循环总应变能密度疲劳寿命预测方法，根据不同的应力比，给出对疲劳损伤起作用的循环总应变能密度计算表达式。针对应力控制下的脉动循环试验，设计两种加载方式把循环蠕变对寿命的影响与疲劳的影响区别开，将循环蠕变损伤与... 详细信息

提出另一种循环总应变能密度疲劳寿命预测方法，根据不同的应力比，给出对疲劳损伤起作用的循环总应变能密度计算表达式。针对应力控制下的脉动循环试验，设计两种加载方式把循环蠕变对寿命的影响与疲劳的影响区别开，将循环蠕变损伤与疲劳损伤进行线性累积，得到16MnR钢420℃兼有疲劳、循环蠕变影响的寿命预测方法，预测结果与实测结果吻合良好。将循环蠕变对寿命的影响扣除在外，得到16MnR钢375℃～420℃之间的疲劳设计曲线，对JB4732—95疲劳设计曲线作有益的补充。

关键词：应力控制循环蠕变寿命预测疲劳设计

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LNG工厂换热技术的研究进展

天然气工业 2012年第10期32卷 80-85,117-118页

作者：陈永东周兵程沛合肥通用机械研究院国家压力容器与管道安全工程技术研究中心

对比分析适用于多股流传热的缠绕管式换热器(SWHE)和板翅式换热器(PFHE)的应用效果,指出PFHE具有结构相对紧凑、传热效率较高等特点,但其在可靠性、抗热冲击负荷、浮式LNG的适应性等方面表现较差,国际上存在着PFHE大型化和SWHE小型化的... 详细信息

对比分析适用于多股流传热的缠绕管式换热器(SWHE)和板翅式换热器(PFHE)的应用效果,指出PFHE具有结构相对紧凑、传热效率较高等特点,但其在可靠性、抗热冲击负荷、浮式LNG的适应性等方面表现较差,国际上存在着PFHE大型化和SWHE小型化的趋势。介绍了新型核状沸腾强化管(GEWA-PB)和冷凝强化管(GEWA-KS)的应用,论述了采用海水一次通过的直接冷却法的优点:可靠性高、易维护、电耗低、生产稳定性好、安全性高;从全寿命周期的经济性和可靠性角度指出选择钛材作为主制冷剂冷凝器和压缩机级间冷却器具有明显的优势。还介绍了实际混合物制冷剂的冷凝过程及Hammerfest LNG工厂基于实际冷凝过程和机械可靠性对使用的螺旋折流板换热器进行结构改进的措施。最后建议,中国在LNG工厂的换热技术上应着手以下几个方面的研究工作:①开展基于SWHE、处理规模为106 m3/d LNG装置MCHE的研究;②开展基于实际工质下高效冷凝管和蒸发管的传热与流动研究;③系统研究直接冷却法和间接冷却法对LNG装置的影响,加大整个装置范围内材料及设备对海水的适应性研究;④加大钛高效管的研究,结合壳程纵向流动的研究和高效传热元件的利用,开发出具有良好热力性能和机械可靠性的实际混合物制冷剂冷凝器。

关键词： LNG换热器 SWHE PFHE GEWA—PB GEWA KS 直接冷却法螺旋折流板换热器