[00813781]高温石化装备的强度设计关键技术及应用

近年来，石化行业中的压力容器、旋转机械等重要设备的运行工况不断极端化，主要表现为更高服役温度、超长服役周期等。潜在的蠕变、高低周疲劳等复杂失效模式的强度设计成为分析的难点，突出体现在：现有弹性/非弹性方法难以满足设计需求、材料测试与数据表征存在难点、设计准则亟待建立。 基于此，该项目致力于高温石化装备强度设计的理论突破和技术创新，主要创新点包括： (1)发明了高温结构强度设计的新型数值方法-线性匹配方法。提出了基于迭代线性分析模拟材料以及结构的棘轮、疲劳、蠕变等非线性行为的分析方法，开发了基于有限元分析软件的线性匹配方法用户界面，形成了从基础理论、数值方法到软件工具的全链条技术体系，解决了复杂失效模式下高温部件强度设计的应力分析难题。 (2)构建了材料测试数据的尺度效应匹配新原理以及长时数据外推的新方法。提出了小试样和大试样短时强度、蠕变强度测试结果的尺度效应描述原理，突破了小试样与大试样的尺度效应匹配难题。构建了最小蠕变应变速率与蠕变二三阶段、一二阶段分界点对应蠕变时间的关系式，解决了长寿命下确定许用应力的数据外推方法难题。 (3)突破了虑及时间相关特性的工程部件先进设计准则。建立了基于应变和基于应力的承压部件蠕变设计准则，解决了现有应变设计准则设计结果过于保守的问题。提出了时间相关的疲劳断裂阀值预测模型，建立了承压部件强度考核的双判据图判据，打破了国外企业对重大装备疲劳强度设计和寿命分析技术垄断。 形成国家发明专利11项，PCT专利1件(公开)，软件著作权6项；制订国家标准4件，相关成果被DS/CWA15627、R5等国际规范引用。发表论文28篇，受到Ainsworth、Hyde、Pietraszkiewicz等院士的高度评价。 项目成果应用于镇海沸腾床渣油加氢装置加氢反应器(世界最大石化技术装备)等重大石化装备的制造。近三年，新增产值6.21亿元、利税7401万元。作大会特邀或主旨报告24次，承办ICPVT-14等大型会议18次，提升了中国高温部件的强度设计水平，推进了国内石化装备制造行业的技术进步。