泵头体是石油开采设备上非独立的承压部件,相当于高压容器,其工作环境恶劣,需要承受高压、腐蚀介质以及疲劳循环载荷等作用,导致其在使用过程中会产生裂纹而失效,因此白云泵业到对其安全性评估非常重要。
在对泵头体材料的断裂韧性研究的基础上,将用于对焊接接头的安全评定标准运用到对材料的性能安全评定中。
首先,在常温和低温下分别对材料进行了拉伸和冲击试验,得到材料的基本力学性能数据,并从材料的工程应力应变曲线得到其真实应力应变曲线。根据裂纹尖端张开位移测试标准,考虑实际情况设计并加工了测量裂纹尖端张开位移的三点弯曲试样,并成功得到材料的载荷和位移曲线,通过计算得到材料的CTOD值。
其次,考虑到泵头体的实际工作环境,无法对其在工作时的缸体内部的应力进行实际测量。通过目前最常用的数值模拟方法,用ANSYS件模拟其在最大工作载荷工作时缸体内部的应力大小,得到最大的峰值应力,并用实际测量外表面的应力值对模拟结果进行了验证,在一定程度上证明了模拟的准确性。
最后,白云泵业认为可根据SINTAP和BS7910两个标准,合理进行了评定曲线的计算和相关评定参数的计算,并将得到的评定点带入到安全评定图中,得到材料在常温下所能承受的裂纹的最大尺寸值。这在一定程度上为工厂提供了该种材料的抗开裂性性能指标,反过来对其实际使用情况有一定的指导意义。