高温蒸汽管道焊接接头缺陷分析与安全评定

方学锋，张伯君，梁 斌，雒相垚，文耀华

（南京市锅炉压力容器检验研究院，江苏南京210019）

压力管道焊缝易存在多种缺陷，造成接头承载面积降低和强度下降，引起失效［1～4］。近年来，国内外对管道安全评估做了大量研究，但对高参数含缺陷蒸汽管道的分析评定较少［5～7］。因此，文中通过有限元结合标准的方法对某企业高温含缺陷管道进行安全性评定，为管道安全提供数据支撑。

1 情况概述

对某新安装的蒸汽管道运用射线RT 检测技术发现埋地段的焊接接头存在缺陷。管道的材质是20 钢，基本参数见表1，设计温度下的力学性能参数见表2。管道射线检测结果见表3。

表1 蒸汽管道基本数据表

表2 20钢设计温度下性能参数

表3 管道射线检测结果

根据GB/T 19624［8］附录G第G4.1条规定，评定用材料断裂韧度的下限值（JIC）下限可取1.1AKV。根据试验，该压力管道材料容许的最低值AKV=27 J。由于该管道使用过程中一般不存在脆化倾向，因此JIC=29.7 N/mm。依据标准［8］，

将表2 中的性能参数代入公式，可得Kc=2 050.998 N·mm，取1.2 的 安 全 系 数，即Kc=2 461.198 N·mm。

2 有限元建模

根据标准［8］，评定计算时所需轴向力与弯矩时不考虑管道缺陷的影响。因管道较长，整体建模不够现实，因此选取对含有缺陷的部分管段进行建模计算。根据管道规格、缺陷位置、管道设计施工图等，采用CAESARⅡ软件进行有限元建模。

3 含缺陷焊接接头轴向力与弯矩计算结果

管系应力采用设计工况进行计算，除了考虑内压与温度，还考虑了管道的重力与支撑约束。设计工况下，缺陷焊缝处不考虑缺陷情况下轴向力及弯矩计算结果见表4。……