华东理工大学涂善东教授和轩福贞教授课题组的“高温过程装备结构完整性关键技术与应用”项目,该项目获得了2013年度国家科技技术进步二等奖。全文刊登如下。
让工作条件达到500℃以上的高温高压设备能够“安心”工作,这是华东理工大学涂善东教授和轩福贞教授课题组花费多年时间解决的问题,采用该课题组研究的设备占据了该产品70%的世界市场份额。
据介绍,我国现有锅炉压力容器310多万台,压力管道80余万公里,且每年以5%—10%的速度递增,在这些承压类特种设备中,许多重大关键设备都是在高温环境下运行,并且都是用于国民经济的支柱领域,涉及年产值超过5000亿元。这类设备的失效,往往会诱发灾难性事故。但是由于涉及温度、压力介质等多因素,破坏和失效模式复杂,国内至今没有可以依据的标准和规范。
我国重大设备长期依赖进口,设计制造与使用管理脱节,可靠性难以保障,安全运行维护能力严重不足,缺乏有效的检测和监测手段,长周期运行风险控制难度加大……根本原因是缺乏针对高温失效机制的控制技术和手段。蠕变损伤是高温结构失效的主控机制,但由于涉及载荷、温度和时间等多个变化参量,大大增加了分析和控制的难度,被认为是设备中的“癌症”,也是当代结构完整性技术面临的关键挑战。
涂善东教授项目组对此开展了系统性的理论研究和技术攻关,提出了全寿命周期预防预警和失效控制的技术路线,基于高温结构完整性原理的突破,实现了高温蠕变设计、安全评价和损伤监控预警三个关键技术创新。