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尿素合成塔缺陷评定 陈团海 ， 陈国明 。 李伟 ( 中国石油大学( 华东 )机电工程学院 ， 山东 东营2 5 7 O 6 1 ) 摘要： 为确保尿素合成塔安全运行， 采用失效评定 图对尿素合成塔进行 了缺 陷评定。鉴 于有 限元 分析技术可以针对尿素合成塔这一特定结构建立精细的分析模 型进行参数分析， 能够 大大地提高 结果的准确度 ， 采用有限元方法计算评定参数。建立含裂纹结构的尿素合成塔缺 陷三维分析模型， 通过节点位移插值计算应力强度 因子； 基于塑性屈服和裂纹稳态扩展准则求得结构的极限载荷 ； 利 用 s I N T A P中的失效评定曲线进行缺陷评定与1 4年后的安全预评定。结果表明， 目 前设备处于 安全状态， 安全裕度为 0 2 0 2 6， 1 2年后设备仍安全， 第 3年临界安全 ， 第 4年设备失效。 关键词： 尿素合成塔 ； 有限元分析 ； 缺陷评定； 失效评定 图； 极 限载荷 中图分类号： T Q 0 5 3 5 文献标识码 ： A 文章编号： 1 0 0 1 4 8 3 7 ( 2 0 0 9) 0 3 0 0 4 3 0 6 d o i ： 1 0 3 9 6 9 i i s s n 1 0 014 8 3 7 2 0 0 9 0 3 o o 9 De f e c t As s e s s me n t 0 n Ur e a S y n t h e t i c Re a c t 0 r s CHEN Tua n h a i ，CHEN GuOmi ng，LI W e i ( C 0 U e g e 0 f Me c h a n d E l e c E n g i n e e r i n g ，C h i n a U n i v e r s i t y o f P e t r o l e u m，D o n g y i n g 2 5 7 0 6 1 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： T h e f a i l u r e a s s e s s m e n t d i a g r a m ( n D)me t h o d w a s a p p l i e d t o c 0 n d u c t e a d e f e c t a s s e s s m e n t 0 f u I a s y n t h e t i c r e a c t o r i n o r d e r t o e n s u r e i t s s a f _e s e r i c e C o n s i d e r i n g t h e d e t a i l e d a n a l v s i s mo d e l 0 f u I le a s y n t h e t i c I -e a c t o r c o u l d b e c I le a t e d t h r o u g h f i n i t e e l e me n t a n a l y s i s ， a n d t h e a c c u I a c y o f r e s u l t s c o u l d b e i mp r 0 v e d l a r g e l y，f i n i t e e 1 e me n t me t h 0 d wa s u s e d t 0 d e t e nn i n e t h e a s s e s s me n t pa r a me t e r s Th e 3 D d e f e c t a n a l y s i s m 0 d e 1 0 f t h e c r a c k e d s t mc t u r e w a s c r e a t e d a n d t h e s t r e s s i n t e n s i t y f a c t 0 r( S I F )w a s c a 1 c u 1 砒e d b v n 0 d a l d i s p l a c e me n t i n t e I p 0 l a t i 0 n T h e c 0 l l a p s e l o a d w a s i n v e s t i g a t e d t h I D u g h t h e p l a s t i c y i e l d a n d c I la c k s t e a d y p r ( 】 p a g a t i o n c t e r i 0 n s Th e de f e c t a s s e s s me n t o n t h e s t I 1 J c t u r e a n d t h e s t y p r e d i c t i o n s we r e c a r r i e d 0 u t v i a a F AD 0 f S I NT AP p I o c e d u r e T h e r e s u l t s s h o w t h a t t h e u I _e a s v n t h e t i c r le a c t 0 r i s c u n 'e n t l v s wi t h a ma I gi n 0 f 0 2 02 6，i n t h e 6r s t 2 y e a r s i t i s s t i I l s a f e ， a n d i n t h e s t a t e 0 f c r i t i c a l s a f le t v i n t h e 3t h y e a r ，a n d f a i l e d i n t h e 4t h y e a r Ke y wO r d s ： u r e a s y n t h e t i c r e a c t o r ； f i n i t e e l e me n t a n a l y s i s ； d e f _e c t a s s e s s me n t ； f a i l u r e a s s e s s me n t d i a g r a m； c o l l a D s e l o a d 尿素生产设备具有大型化、 复杂化及生产连续 温高压等特征。尿素合成塔作为尿素生产中最关键 化的特点， 工作介质又多具有易爆、 有毒或高( 低) 的设备之一， 其内部承受高温高压， 安全非常重要 ， 基金项目： 国家8 6 3 计划 2 【 】 ( ) 6 年度专题课题( 2 o o 6 A A 0 9 z 3 5 5 ) ； 中国石油天然气股份公司安保基金 · 4 3· 尿素合成塔缺陷评定 V o l 2 6 N 0 3 2 0 o 9 一 次意外的停车会造成近百万元 的损失 ， 若发生事 故损失更大 ， 而缺 陷的存在是尿素合 成塔失效的一 个主要因素 ， 因此进行缺陷评定是非常必要的。 尿素合成塔 的缺陷评定可 以按照 多种方法进 行 ， 为同时考虑脆性破坏和极限失稳两种失效模式 ， 文中采用失效评定图( F a il u r e A s s e s s m e n t D i a g r a m， 简称 F A D) 对尿素合成塔进行评定。通常情况 F A D 的评定参数( 比如应力强度因子和极限载荷) 都是 由公式计算得 到 J ， 但这些公式是在一些简单模 型基础上建立的， 将这些公式直接应用于尿素合成 塔这样复杂结构的评定 中则可能带来较大的误差 ， 而采用有限元仿真的方法则可以针对尿素合成塔这 一 特定结构建立模型进行分析， 对于需要重点分析 的缺陷区域进行精细模拟， 能够 大大提高计算准确 度。近年来， 有限元分析在工程设计和分析中得到 了越来越广泛的重视， 采用有限元分析技术对尿素 合成塔 进行 缺 陷评 定 成 为最 佳选 择。文 中采 用 F A D ， 基于有限元分析技术对尿素合成塔进行缺陷 评定， 并根据裂纹的腐蚀扩展规律计算缺陷尺寸， 预 测其 l一 4年后的安全性 。 1 缺陷评定方法简介 欧洲委员会于 1 9 9 9年完成了“ 欧洲工业结构完 整性评定方法” ， 简称 s I N T A P ， 已于 2 O 0 0年发表并 形成了一个未来欧洲统一标准 的草稿 。由于英 国 R 6 、 P D 6 4 9 3 、 德 国 的 C K s s及 瑞 典 技 术 中心 都 是 s I N T A P 研究的核心成员， s I N T A P也是他们共同参 与研究后形成的共识 j ， 且 目前基于“ 合于使用” 原 则的含缺陷结构安全评定方法大多 以 s I N T A P为核 心基础 ， 故文 中采用 s I N T A P对尿素合成塔进行缺 陷评定。 s I N T A P 采用失效评定图 F A D和裂纹推动力 c D F 两类分析方法， 这两类方法在形式上有所不 同， 但实质是一样的。2 0世纪 8 0年代 以来 ， 随着 断 裂力学的发展 ， 国际上逐步发展形成 了兼顾安全可 靠性和经济性的适用性评定方法， 多数采用 F A D技 术 ， F A D的关键是 确定失 效评 定 曲线 ( F a i l u r e A s - s e s s m e n t c u r v e ， 简称 F A c ) ， s I N T A P评定方法共有 7个级别 ， 分别对应不同的 F A c， 第 3级及其 以上级 别的失效评定曲线比较复杂 ， 不便推广应用。在常 用的前 3个级别中， 第 0级 比第 1级和第 2级 曲线 趋于保守 ， 这意味着在第 0级评定安全的缺陷在 以后级别 中也能满足安全要求。 对于无屈服平台的连续屈服材料 ， s I N T A P第 0 级的 F A C方程可表示为 ： = 1+( 1 5 0 ) 。 ( L ， a x ) ( ， 一 ) ( 1 a ) ( 1 b ) 式中L L 的容许极限 应力强度因子比， K = K ， 裂纹尖端应力强度因子 材料断裂韧性 K L 载荷 比， L = P P P 外加载荷 尸 极限载荷 材料屈服应力 ， M P a 由式 ( 1 a ) 和式 ( 1 b ) 作 出的 F A C如 图 1所示 ， 横坐标为载荷比 ， ， 纵坐标为应力强度因子比 。 利用 F A D进行评定时 ， 计算给定条件下的 和 ， 值 并在图中作 出该点 ， 若评定点 ( K r ， ， ) 落在 C内 侧 ， 缺 陷被认 为是安全 的； 若 评定点 ( K ， ) 落在 F A c外侧 ， 则不安全 。另外 当 ， K ， 时 ， 构件发生 脆性断裂 ， 当 PP 时， 构件发生极 限载荷失效 ， 这 两种情况可不采用 F A D进行评定 ， 直接判断构件失 效 。 图 1 失效评定图 ( A D ) 利用失效评定图不但可以确定含缺陷结构在一 定载荷作用下的安全状态， 还可以进一步分析其安 全系数与安全裕度 。如图 1中评定点 A点的状 态 ， 其安全系数为 ： s = D ( 2 ) 而安全裕度 则为 ： 3 C； 6 加 )p 既 5 7 + + ( 0 ， J C l I 【 = K 第 2 6卷第3期 压 力 容 器 总第 1 9 6期 M s =AB oA= F s一、 2 尿素合成塔缺陷评定 ( 3 ) 以某石化厂尿素合成塔 为评定对象 ， 该设备的 设计压力为 l 6 MP a ， 设 计温度为 1 9 1 ， 其结 构主 要 由顶盖 、 上下封头 、 简体、 筋板、 裙座 、 筛板 、 输液管 组成， 内径为2 8 m， 总长 3 6 1 m。其中筒体由9 个 筒节环焊而成 ， 每个筒节总壁厚为 l 2 4 m m， 外层 由 9层 l 2 m m的钢板卷焊再经层板包扎而成 ， 钢板材 料为 K T E N 6 2 M； 内层 为 6 mm的盲板和 1 0 mm的 内筒( 衬里) ， 盲板材料为 l 6 Mn ， 内筒处 于最里层 ， 与 各 种 反 应 介 质 直 接 接 触 ，其 材 料 为 ) ( 2 C r MN 0 1 8 1 2 Mo D (对 应 中 国G B 型 号 为 0 0 c r l 7 N i 1 3 Mo 2 N) ， 具有 良好的耐腐蚀性 ， 但强度不 高 ， 屈服强度为 2 2 2 MP a ， 极 限强度为 5 5 0 MP a _ g J ， 内 筒作为尿素合成塔的重要组成部分之一， 当内筒存 在缺陷且评定不安全时， 应该立即停止作业， 并更换 新的内筒 ， 因此 内筒穿透 可以作为尿素合成塔的一 种失效形式 。 该尿素合成塔于 1 9 9 7年 5月建成投产 ， 目前已 服役 l 0余年， 厂家每年对整套设备进行检测， 对检 测到较大的缺陷则进行 维修 ， 最新 的检测报告显示 内筒存在腐蚀凹坑 和平面缺陷 ， 如 图 2所示。在所 有的腐蚀凹坑中， 最小壁厚为 8 8 m m( 完好结构为 l 0 m m) ， 即最大腐蚀厚度为 1 2 m m； 最大平面缺陷 在长度方 向尺寸 为 4 0 m m， 深度方 向 H为 3 mm， 根据 G B T 1 9 6 2 4 2 o 0 4 在用含缺陷压力容器安全 评定 ， 该缺陷可简化成一短半轴 o： 3 m m， 长半 轴 c = 2 0 mm的半椭圆表面裂纹进行分析。 图2 尿素合成塔内筒缺陷照片 采用 s I N T A P的评定曲线对尿素合成塔进行缺 陷评定时 ， 由于材料 的断裂韧性 和外加载荷 P 已知 ， 评定的关键是计算在给定载荷条件下裂 纹尖 端的应力强度因子 和结构的极 限载荷 P ， 这两个 参数均可以通过有限元方法求得。 采用有限元计算应力强度因子的基本方法是对 裂纹区域进行细化建模， 利用奇异单元模拟裂纹尖 端附近 的结构 ， 通过离裂纹尖端最 近一对节点 的位 移插值求得裂尖应力强度因子。所谓奇异单元就是 由正常的二次等参单元修改而成， 在邻近尖端的边 上 ， 将节点定义在离裂尖 l 4处 ， 所得 的单元在角点 附近出现 r 级的应力奇异 ， 能够很好地模拟裂纹 尖端 的应力场¨ 。 含裂纹结构极限状态 的判断准则是整个结构进 入塑性极 限状态或裂纹发生失稳扩展 ， 此时的作用 载荷 即为极限载荷 。裂 纹发生失稳扩展 可通过 K ， ，c 判断， ， 可以通过有限元方法求得； 而结构 进入塑性极限状 态的判 断可 以通过 A N S Y S中非线 性 的大变形技术实现 ， 即在 A N S Y S非线性选项中将 N L G E O M选项设为开启状态 ， 当程序计算 不收敛时 即认为结构进入极 限状态_ l 。故采用有限元软件 A N s Y S求解含裂纹结 构 的极 限载荷 可按下面步骤 进行 ： ( 1 )建立含裂纹结构的有限元模型， 打开非线 性大变形选项， 对模型逐步加大载荷进行计算 ， 取程 序发散前一载荷子步所对应 的载荷为 P ( 2 )由含裂纹结构模型求得 P 对应的应力强 度因子 ， ， 若 K ， ， 则进行第 ( 3 ) 步。 ( 3 )对上面建立 的含缺陷模型逐步加大载荷进 行求解 ， 计算每个载荷对应 的 ， ， 取 =K 的载荷 为P 此载荷为脆性断裂载荷， 由文献 1 1 可知此 载荷也是整个结构的极 限载荷 ， 此时裂纹发生稳态 扩展 ， 结构处于不安全状态 ， 不需采用 F A D进行评 定 。 根据上述检测资料对尿素合成塔进行缺陷评 定 ， 忽略上下封头安装接 管时在结构上挖孔对缺陷 的影响， 这样整个结构具有对称性， 故建立整个结构 的 1 8有限元模 型进行分析 ， 如图 3所示 。按照建 立的模型和施加 的边界条件进行非线性求解 ， 提取 模型的位移和应力结果。图4所示为结构关于裂纹 面对称扩展后 的等效应 力云图， 从 图中的应力分布 可以看出， 裂纹最深处尖端 的应力最大 ， 而上下封头 和筒体其他位置应力分布较均匀， 简体上的等效应 力在 1 8 9 MP a附近小 幅度波动 ， 小 于材料 的许用应 力。通过位移插值计算出裂纹尖端的应力强度因 子 ， 计算发现裂纹最深点的应力强度 因子较裂纹表 尿素合成塔缺陷评定 V o 1 2 6 N 0 3 2 0 o 9 面点大 ， 故以裂纹最深点的应力强度因子进行评定。 经计算裂纹最深点第一应力强度因子 = 8 l 8 5 2 3 N mm ， 另外 ， 按照极 限载荷求解步骤求得结构 的 极限载荷为 2 0 9 1 8 MP a 。 图 3 含裂纹尿素合成塔 1 8有限元模型 图 4 含裂纹结构对 称扩 展后 的等效应力云 图 合成塔内筒的材料为 ) ( 2 c r N i N 0 l 8 1 2 M 0 D ， 加工 时消除了吕德斯带现象 ， 故材料无屈服平台 ， 可采用 式 ( 1 a ) 和式 ( 1 b ) 的 F A c评定 曲线 进行第 0级评 定， 材料的 c= 2 3 2 5 N m m ， = 2 2 2 M P a ， 丌 n = l+( 1 5 0 2 2 2 ) =1 3 7 5 。断裂韧性和极 限载荷 的 分安全系数均取为 l ： 1 ， 于是可 以计算 出载荷 比 L ： 1 6 ( 2 0 9 l 8 1 ： 1 )=0 8 4 1 3 8 ， K ，=8 1 8 5 2 3 ( 2 3 2 5 1 ： 1 )=0 3 8 7 2 6， 在 F A D 中作 出评 定 点 ( 0 8 4 l 3 8 ， 0 3 8 7 2 6 ) ， 如 图 5所示， 可以看 出该点在 F A D的安全区域内， 即当内筒存在 3 m m深的表面 裂纹时 ， 采 用 S I N T A P第 0级 F A C评定是安全 的。 由于 S I N T A P第 0级评定保守性最高 ， 第 0级评定 安全的缺陷， 在更高的级别也应该是安全的， 因此可 以判断此时尿素合成塔处于安全状态。 通过图5中的虚线 B可求得结构 的安全 系 ·46 数和安全裕度， 其中 D为原点， A为评定点， B为直 线 延长后与 F A c的交点 ， 由计算 可得安全系数 F s =1 2 0 2 6 ， 安全裕度 = 0 2 O 2 6 。 载荷比L r 图5 裂纹深度为 3 m m的合成塔 F A D图 3 考虑应力腐蚀扩展的缺陷评定 由于尿素合成塔的内筒长期处于尿素腐蚀介质 中， 一旦存在裂纹却没有及时检测到或没有采取相 应的修复措施， 则有可能发生应力腐蚀扩展， 据试验 测定应力腐蚀速率 d 8 出随应力强度因子 的变化 曲线如图 6所示 ， 其 中 。 。 为应力腐蚀应力强度 因 子门槛值 。 l l 6 d 0 d f ， 曲线 该 曲线可以分成 3个阶段 ： 第 1 阶段 ： 当 稍大于 。 ， 经过一段孕育期 后 d 0 剧增， 此阶段内扩展速率对 很敏感； 第 阶段； K ， 的变化对 d 口 d t 影响不大， 腐蚀介 质的电化学腐蚀起主导作用； 第阶段： 当 ， 趋近 时， d 口 d 剧增， 并伴随 着断裂过程。 由于第 阶段占整个应力腐蚀寿命周期的大部 分， 故常以第 阶段的腐蚀扩展速率对整个寿命周 期进行预测， 且近似认为第 阶段的腐蚀扩展速率 为常数。 第 2 6卷第 3 期 压 力 容 器 总第 1 9 6期 由材 料 手 册 查 得 内简 的 。 。=9 9 7 5 N m m 。为确定裂纹发生应力腐蚀扩展的深度和长 度 ， 以 0 0 1 m m为裂纹深度方 向的步长 ， 计算 裂纹 深度由 3 05 O m m时对应 的应力强度因子 ( 经初 步估计 9 9 7 5 N mm 在该范 围之内) ， 通过线性插 值计算当 ， = K = 9 9 7 5 N m m 时的裂纹深度 为 4 1 7 m m， 采用 同样 的方法计算得长度方 向的临 界尺寸为 4 0 5 m m。即当裂纹 尺寸 04 1 7 ( c 4 0 5 ) 时 ， K， K 发生深度方 向 ( 长度 方向) 应力 腐蚀开裂， 裂纹扩展加速， 最大腐蚀速率达到0 8 7 O 6 mm a 。由不 同应力强度 因子下裂纹扩展速率可 以 预测一段时间后的裂纹 尺寸 ， 由裂纹尺寸计算 出相 应 的应力强度 因子和极 限载荷 ， 进而采用 F A D对缺 陷进行安全预评价。 目前检测 的裂纹深度为 3 m m， 小 于 4 1 7 mm， 为保守起见， 取最大腐蚀速率 0 5 m n l ， a 预测裂纹 尺寸 ， 不采取任何修复措施经过 2 3 4年后裂纹深度 达到 4 1 7 m m， 此后以腐蚀速率 O 8 7 0 6 m珈 a 扩展 ， 至第 4年裂纹深度为 5 6 1 5 2 m m， 小于内筒壁厚 的 0 7倍 ， 故评定 期 内结构 的裂纹均按照表面裂纹进 行分析 ； 目前裂纹长度为 2 0 m m， 远小于裂纹临界尺 寸为 4 O 5 m m， 故长度方 向一直 以O 5 m n a 速率进 行扩展 。考虑到裂纹最深点的应力强度 因子大于表 面点 ， 故以裂纹最深点的应力强度因子进行预评定 ， 由第 l 4年裂纹尺寸计算所得的应力强度因子、 结 构极限载荷见表 1 。 根据表 l 计算出的应力强度因子和极限载荷， 表 1 服役不 同年 限后 结构 的应 力强度 因子 、 极 限载荷 时间 f ( a ) 0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 裂纹深度 。 ( m m) 3 2 5 3 5 0 3 7 5 4 0 o 4 3 O 9 3 4 7 4 4 6 5 1 7 9 9 5 6 1 5 2 裂纹长度 c ( mm) 2 O 5 2 1 O 2 1 5 2 2 0 2 2 5 2 3 0 2 3 5 2 4 0 ( N· m mI 3 ) 8 6 1 6 9 9 0 1 5 3 9 4 1 4 O 9 8 6 2 8 l 0 6 9 9 3 l 1 1 3 5 l 1 2 l 1 3 4 1 2 5 1 6 8 极限载荷 P ( MP a ) 2 O 2 3 2 1 9 5 6 5 1 9 0 4 3 l 8 6 0 9 1 7 6 2 1 1 7 0 8 5 1 6 0 5 8 1 5 7 6 7 利用 F A D对尿素合成塔进行安全预评价。计算出 各个裂纹深度下的( ， ， ) ， 并在 F A D中对这些评 定点进行评 定。先 采用 s I N T A P的第 0级 进行 评 定 ， 如 图 7中的 s I N T A P L e v e l 0曲线 为第 0级 的 F A C， 在图中作 出第 14年 的状态评 定点 ， 如图 中 的2 ， 3 ， 4 ， 5点所示， 并计算出这 4个评定点的安全 系数 分 别 为 1 1 6 3 8 ， 1 0 9 5 2 ， O 9 9 5 8 ， 0 9 0 9 4( 失 效 ) 。由图可知 ， 前 2年评定点处于 F A D的安全 区 域内， 设备安全； 第 3年失效评定点几乎处于 F A c 上 ， 安全裕度 0， 处于临界安全状态 ； 第 4年评定 点 位于 F A D的不安全 区域 ， 设备失效 。随着服役年限 的增加 ， 设备 的安全系数和安全裕度越来越小 ， 这是 因为随着时间的增长裂纹不 断加深 ， 应力强度 因子 越来越大， 当应力强度因子超过 。 时， 腐蚀速率 迅速增大 ， 裂纹加速扩展 ， 最终导致裂纹尖端 的应力 强度因子增大和结构 的极 限承载能力变小 ， 设备 的 安全系数和安全裕度下降。 考虑到 s I N T A P的第 0级评定具有较高的保守 性， 文中还采用了第 1 级的 F A c进行评定 ， 如图 7 中的 S I N T A P L e v e l 1曲线所示 ， 由图可知 ， 第 1 级的 评定结果和第 O 级一致。考虑到第2级失效评定曲 线主要用于焊接接头强度不匹配程度大 于 1 0 的 含焊接缺陷设备的安全评定 ， 评定时必须知道母材 和焊缝两者的拉伸力学性能 ， 而文 中的裂纹不属于 焊缝裂纹， 故不采用第 2 级的F A c进行评定。因此 采用 s I N T A P方法对尿素合成塔缺陷预评定 的结果 是： 第 1 2 年设备安全； 第 3年处于临界安全状态； 第 4年设备失效。 丑 函 籁 载荷 比L 1为 目前状态评定点 ； 2 5为 1 4年后 的评定点 图7 经过不同服役期后合成塔 F A D图 4 结语 采用 F AD对尿素合成塔进行 了缺陷评定。通 过有限元分析技术， 给出评定参数的确定方法， 建立 了含裂纹结构的尿素合成 3 D模型， 利用奇异单元 模拟裂纹尖端 ， 通过裂纹尖端 附近两对节点的位移 插值确定应力强度因子； 给出含裂纹结构极限强度 47 C P V T 尿素合成塔缺陷评定 V 0 l 2 6 N 0 3 2 0 0 9 计算流程， 并最终确定尿素合成塔的极限载荷； 根据 所计算的应 力强度 因子 和极 限载荷 ， 利用 s I N T A P 中的 F A C进行缺陷评定。最后 根据裂纹腐蚀扩展 规律预测裂纹尺寸， 采用同样 的方法对结构进行 l 一 4年的安全预评定 ， 得到以下结论 ： ( 1 )根据当前的检测资料进行缺陷评定 ， 尿素 合成塔处于安全状态 ， 且有安全 系数 1 2 0 2 6 ， 安全 裕度 0 2 0 2 6 。 ( 2 )对尿素合成塔进行安全预评价 ， 前 2年设 备处于安全状态 ， 第 3年处于临界安全状态 ， 第 4年 设备失效 ， 4年的安全 系数分别为 1 1 6 3 8 ， 1 0 9 5 2 ， 0 9 9 5 8 ， 0 9 0 9 4 。3年后应立即停工检修 。 计算时若考虑到检测和裂纹扩展过程 中存在的 一 些不确定因素 ， 结合所用参数的概论分布特性进 行缺陷评定 ， 结果将更趋于实际。 参考文献 ： 1 李思源，陈亚茹尿素合成塔的安全评定 J 石油 化工设备， l 9 9 1 ， 2 0 ( 6 ) ： 8 1 1 2 叶伟文尿素合成塔的检验与安全评定 J 石油化 工设备， 2 0 0 5 ， 3 4 ( 5 ) ： 8 2 8 4 3 4 5 2 5 ( 2 ) ： 3 3 3 7 6 s I N T A P s t r u c t u r e I n t e g r i t y A s s e s s me n t P r 0 c e d u r e f 0 r E u r l0 p e a n I n d u s t r y P r o j e c t B E 9 51 4 2 6 z F i n a l P r o c e d u r e，Br i t i s h St e e l Re p 0 n，Ro t h e r ha m，1 99 9 7 A d i b H，J a l 1 o u f s ， s c h m i t t c ， e t a 1 E v a l u a t i 0 n o f t h e e f c t o f c o n-0 s i 0 n d e c t s o n t he s t m c t ur a l i n t e t y 0 f X 5 2 g a s p i p e l i n e s u s i n g t h e S I NT AP p r 0 c e d u I _e a n d n o t c h t h e o I y J P r e s s u r e V e s s e 1 s a n d P i p i n g ， 2 0 0 7 ， 8 4 ：l 2 3 1 31 8 潘家祯压力容器材料实用手册 M 北京 ： 化学工 业 出版社 ， 2 0 0 0 4 9 4 4 9 9 9 G B T 1 9 6 2 4 2 0 0 4， 在用含缺陷压力容器安全评定 s 1 0 中国航 空研究 院应力强度 因子手 册 ( 增订版) M 北京： 科学出版社，1 9 9 3 1 82 O 1 1 王生楠，于红艳含裂纹结构的极限载荷分析 J 机械科学与技术， 2 0 0 4 ， 2 3 ( 7 ) ： 8 6 38 6 5 1 2 王辰 ， 李培宁内压载荷作用下含缺陷弯头的塑性 极限载荷有限元分析 J 压力容器， 2 o o 5 ， 2 2 ( 8 ) ： 6 9 1 3 任凌波， 任小蕾压力容器腐蚀与控制 M 北京： 化学工业 出版社 ， 2 0 0 3 1 1 91 2 0 。 曼 合 成 塔 缺 陷 ，的 断 裂 力 学 分 析 及 其 处 理 收 稿 日 期 ：2 0 0 8 0 4 0 7 修 稿 日 期 ：2 0 0 9 0 2 1 6 。 一 ： 。， 三! ： 4 2 =- 4 ：。 。 者 简 介 ： 陈 团 海 ( 1 9 8 4 一 ) ， 男 ， 中 国 石 油 大 学 ( 华 东 ) 机 电 成 ： 曼 容 器 安 全 评 定 技 术 基 础 M _研 究 生 H事 ： 中 曼 出 ： 2 竺 ! ： 。 方 ： 地 。 ：2 s 0 6 山 营 牟 国 砉 吴 学 ： 墨 伟 。， 芋 耋 的 含 缺 蟊 s 级 。 一 。 陷 压 力 管 道 安 全 评 定 方 法 评 述 J 压力容器， 2 0 0 8 ， 。一 。 ( 上接第 5 8页) 物品环境 ， 使用环境 中存在大量氯离子 和高温水等 有害物质 ， 对断 口中腐蚀产物元素的检测结果也证 实了使用环境中存在大量应力腐蚀物质； 在灭菌器 的使用中， 较高的焊接残余应力与工作应力叠加， 总 应力将超过屈服极 限； 较大的拉应力和应力腐蚀环 境的共同作用 ， 引起应力腐蚀 ， 是造成灭菌器内腔开 裂 的直接原因。由于灭菌器工作条件及使用环境具 有不可避免的腐蚀介质， 无法改变， 因此有效降低焊 接残余应力是解决 内腔开裂的重要途径 。 6结论 ( 1 ) 脉动真空灭菌器内腔开裂主要原因是应力 腐蚀 ； ( 2 ) 正常工作状态下 ， 最大静态 Mi s e s 应力仅为 0 2 4 。 ，应力水平较低 ， 且动、 静态应力相 当， 具有 · 48 · 足够 的安全系数 ； ( 3 ) 引起应力腐蚀的主要原因是焊接残余应 力。 参考文献： 1 德 埃里希 哈克哈德著， 栗卓新， 朱学军译 不锈钢 焊接冶金 M 北京： 化学工业出版社 2 张震 0 c r 1 8 N i 9 n奥氏体不锈钢焊接接头应力腐蚀行 为的研究 J 木工机床 2 0 0 2， 1 9 ( 3 ) 3 业成， 李强， 周昌玉， 等0 c d 8 N i 9奥 氏体不锈钢在低 浓度 N a c l 溶液中的腐蚀疲劳裂纹扩展规律及机理研 究 J 压力容器， 2 0 o 2 ， 1 7 ( 2 ) ： 2 7 3 1 ， 2 4 Y Y T o 0 8 5 1 1 9 9 2 ， 脉动真空压力蒸汽灭菌器 s 收稿 日期 ： 2 0 0 8 0 9 0 6 作者简介： 程红伟( 1 9 7 6一) ， 男， 工程师 ， 主要从事在用压力 容器、 压力管道检验工作， 地址 ： 北京朝阳区双龙南里1 3 O 号。