CN113642205A - 核电站用boss头焊缝轴向缺陷评估方法、装置、设备及介质 - Google Patents

核电站用boss头焊缝轴向缺陷评估方法、装置、设备及介质 Download PDF

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CN113642205A CN202110765104.1A CN202110765104A CN113642205A CN 113642205 A CN113642205 A CN 113642205A CN 202110765104 A CN202110765104 A CN 202110765104A CN 113642205 A CN113642205 A CN 113642205A
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孔小飞
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熊志亮
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Shenzhen China Guangdong Nuclear Engineering Design Co Ltd
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Abstract

本发明涉及核电站检测技术领域，本发明公开了一种核电站用BOSS头焊缝轴向缺陷评估方法、装置、设备及介质，所述方法包括：通过获取核电站中待评估BOSS头的有限元建模数据、模型约束条件和运行采集数据；确定截取长度，以及选取BOSS头区域模型；通过对其进行温度场分析、热应力分析和机械载荷分析，获得应力结果和评定路径；运用BOSS头轴向裂纹识别模型识别出轴向裂纹区域，并运用应力强度因子分析法，进行轴向疲劳裂纹扩展和轴向应力腐蚀裂纹扩展，评估出轴向裂纹评价结果，并输出出相应的修复措施。本发明实现了通过自动识别出轴向裂纹区域，客观地输出焊缝缺陷评估结果及措施。

Description

核电站用BOSS头焊缝轴向缺陷评估方法、装置、设备及介质
技术领域
本发明涉及核电站检测技术领域，尤其涉及一种核电站用BOSS头焊缝轴向缺陷评估方法、装置、设备及介质。
背景技术
目前，在核电站管道系统中大量采用BOSS头焊缝结构(母管开孔，BOSS管道直接焊接在开孔处)，而实现BOSS头焊缝结构的焊接，主要采用氩-电联合(手工氩弧焊打底焊接，焊条电弧焊填充盖面)的焊接工艺，对于按照焊接工艺焊接完的BOSS头，需对待焊表面、根部焊道及完工焊缝表面进行液体渗透(PT)检验，以检验焊接质量，但是此种检验存在对焊缝内部质量无法检测的情况，然而焊缝内部气孔、裂纹及未熔合等缺陷在一回路高温高压的服役环境下，容易成为失效源，从而导致BOSS头焊缝产生应力腐蚀开裂等问题。在役期间发现BOSS头焊缝结构出现轴向缺陷时，缺少结构完整性评估，则无法判断其在换料周期或整个服役寿命期内的稳定性。
发明内容
本发明提供一种核电站用BOSS头焊缝轴向缺陷评估方法、装置、设备及介质，本发明实现了通过有限元建模，按照核电站实际运行的工作情况自动地、快速地、客观地从轴向维度进行疲劳裂纹扩展和应力腐蚀裂纹扩展计算，完成轴向裂纹评价结果，最终输出BOSS头焊缝缺陷评估结果，及时采取相应的挖补修复或者更换等措施，能够更好的为核电站的安全运营提供技术支持和保障，减少未及时采取措施带来了巨大损失，提高了核电站的运营经济效益。
一种核电站用BOSS头焊缝轴向缺陷评估方法，包括：
接收核电站中待评估BOSS头的评估请求，获取所述评估请求中的BOSS头关联的有限元建模数据、模型约束条件和运行采集数据；所述待评估BOSS头包括母管、呈预设角度连通在所述母管上的支管，以及连接在所述母管和所述支管之间的环形焊缝区域；所述环形焊缝区域沿其环形方向被切割为若干对比块；
根据所述有限元建模数据中的主管道参数，确定截取长度，并按照所述截取长度从所述有限元建模数据中选取出BOSS头区域模型；
根据所述有限元建模数据中的材料参数、所述模型约束条件和所述运行采集数据，对所述BOSS头区域模型进行温度场分析、热应力分析和机械载荷分析，得到应力结果和多个评定路径；
获取与所述待评估BOSS头的环形焊缝区域的各所述对比块对应的轴向裂纹参数，将所述轴向裂纹参数和所有所述评定路径输入所述BOSS头轴向裂纹识别模型中，通过所述BOSS头轴向裂纹识别模型识别出每一对比块的轴向裂纹参数与各所述评定路径之间的重合区域，并将与最大的重合区域对应的对比块记录为轴向裂纹区域；
运用应力强度因子分析法，对所述应力结果和所述轴向裂纹区域进行轴向疲劳裂纹扩展和轴向应力腐蚀裂纹扩展，得到轴向裂纹评价结果；
根据所述轴向裂纹评价结果，输出与所述轴向裂纹评价结果相应的修复措施。
一种核电站用BOSS头焊缝轴向缺陷评估装置，包括：
接收模块，用于接收核电站中待评估BOSS头的评估请求，获取所述评估请求中的BOSS头关联的有限元建模数据、模型约束条件和运行采集数据；所述待评估BOSS头包括母管、呈预设角度连通在所述母管上的支管，以及连接在所述母管和所述支管之间的环形焊缝区域；所述环形焊缝区域沿其环形方向被切割为若干对比块；
截取模块，用于根据所述有限元建模数据中的主管道参数，确定截取长度，并按照所述截取长度从所述有限元建模数据中选取出BOSS头区域模型；
分析模块，用于根据所述有限元建模数据中的材料参数、所述模型约束条件和所述运行采集数据，对所述BOSS头区域模型进行温度场分析、热应力分析和机械载荷分析，得到应力结果和多个评定路径；
获取模块，用于获取与所述待评估BOSS头的环形焊缝区域的各所述对比块对应的轴向裂纹参数，将所述轴向裂纹参数和所有所述评定路径输入所述BOSS头轴向裂纹识别模型中，通过所述BOSS头轴向裂纹识别模型识别出每一对比块的轴向裂纹参数与各所述评定路径之间的重合区域，并将与最大的重合区域对应的对比块记录为轴向裂纹区域；
评估模块，用于运用应力强度因子分析法，对所述应力结果和所述轴向裂纹区域进行轴向疲劳裂纹扩展和轴向应力腐蚀裂纹扩展，得到轴向裂纹评价结果；
输出模块，用于根据所述轴向裂纹评价结果，输出与所述轴向裂纹评价结果相应的修复措施。
一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述核电站用BOSS头焊缝轴向缺陷评估方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述核电站用BOSS头焊缝轴向缺陷评估方法的步骤。
本发明提供的核电站用BOSS头焊缝轴向缺陷评估方法、装置、设备及介质，通过接收核电站中待评估BOSS头的评估请求，获取所述评估请求中的BOSS头关联的有限元建模数据、模型约束条件和运行采集数据；所述待评估BOSS头包括母管、呈预设角度连通在所述母管上的支管，以及连接在所述母管和所述支管之间的环形焊缝区域；所述环形焊缝区域沿其环形方向被切割为若干对比块；根据所述有限元建模数据中的主管道参数，确定截取长度，并按照所述截取长度从所述有限元建模数据中选取出BOSS头区域模型；根据所述有限元建模数据中的材料参数、所述模型约束条件和所述运行采集数据，对所述BOSS头区域模型进行温度场分析、热应力分析和机械载荷分析，得到应力结果和多个评定路径；获取与所述待评估BOSS头的环形焊缝区域的各所述对比块对应的轴向裂纹参数，将所述轴向裂纹参数和所有所述评定路径输入所述BOSS头轴向裂纹识别模型中，通过所述BOSS头轴向裂纹识别模型识别出每一对比块的轴向裂纹参数与各所述评定路径之间的重合区域，并将与最大的重合区域对应的对比块记录为轴向裂纹区域；运用应力强度因子分析法，对所述应力结果和所述轴向裂纹区域进行轴向疲劳裂纹扩展和轴向应力腐蚀裂纹扩展，得到轴向裂纹评价结果；根据所述轴向裂纹评价结果，输出与所述轴向裂纹评价结果相应的修复措施。
如此，本发明实现了自动从有限元建模数据中识别截取长度，并选取出BOSS头区域模型，运用温度场分析、热应力分析和机械载荷分析的算法，自动输出应力结果和多个评定路径，以及运用BOSS头轴向裂纹识别模型自动识别出轴向裂纹区域，而且运用轴向应力强度因子分析法，进行轴向疲劳裂纹扩展和轴向应力腐蚀裂纹扩展，自动评估出轴向裂纹评价结果，从而通过结合额外裂纹评价结果进行断裂分析，输出待评估BOSS头的焊缝缺陷评估结果，及时做出相应的修复措施，因此，实现了通过有限元建模数据按照核电站实际运行的工作情况自动进行应力分析、应力提取、假设轴向裂纹、轴向应力强度因子输出、轴向裂纹力学分析等步骤的处理，客观地根据轴向裂纹评价结果输出相应的修复措施，确定其在核电站换料周期或整个核电站服役寿命期内的稳定性，能够及时采取相应的挖补修复或者更换等措施，能够更好的为核电站的安全运营提供技术支持和保障，减少未及时采取措施带来了巨大损失，提高了核电站的运营经济效益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例中核电站用BOSS头焊缝轴向缺陷评估方法的应用环境示意图；
图2是本发明一实施例中核电站用BOSS头焊缝轴向缺陷评估方法的流程图；
图3是本发明一实施例中核电站用BOSS头焊缝轴向缺陷评估方法的步骤S20的流程图；
图4是本发明一实施例中核电站用BOSS头焊缝轴向缺陷评估方法的步骤S30的流程图；
图5是本发明一实施例中核电站用BOSS头焊缝轴向缺陷评估方法的步骤S302的流程图；
图6是本发明一实施例中核电站用BOSS头焊缝轴向缺陷评估方法的步骤S50的流程图；
图7是本发明一实施例中核电站用BOSS头焊缝轴向缺陷评估装置的原理框图；
图8是本发明一实施例中计算机设备的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供的核电站用BOSS头焊缝轴向缺陷评估方法，可应用在如图1的应用环境中，其中，客户端(计算机设备)通过网络与服务器进行通信。其中，客户端(计算机设备)包括但不限于为各种个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑和便携式可穿戴设备。服务器可以用独立的服务器或者是多个服务器组成的服务器集群来实现。执行客户端(计算机设备)通过网络与服务器进行通信。其中，执行客户端(计算机设备)包括但不限于为各种个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑和便携式可穿戴设备。
在一实施例中，如图2所示，提供一种核电站用BOSS头焊缝轴向缺陷评估方法，包括以下步骤S10-S60：
S10，接收核电站中待评估BOSS头的评估请求，获取所述评估请求中的BOSS头关联的有限元建模数据、模型约束条件和运行采集数据；所述待评估BOSS头包括母管、呈预设角度连通在所述母管上的支管，以及连接在所述母管和所述支管之间的环形焊缝区域；所述环形焊缝区域沿其环形方向被切割为若干对比块。
可理解地，在核电站的基站中的运行中应用的管道中，例如反应堆管道、安全阀控制管道、冷却水流动管道等等，会出现母管上增加支管的BOSS头(核电站特殊接管座)连接，即母管开孔，BOSS管道(支管)直接焊接在开孔处，呈预设角度连通在所述母管上，两管道的连接处通过BOSS头连接，并在所述母管和所述支管之间的环形焊缝区域通过BOSS头焊缝结构的焊接工艺方式进行堆焊连接，对于焊缝完成的BOSS头通过ANSYS仿真工具软件模拟该BOSS头的有限元建模的三维模型，有限元建模的过程中可以通过扫描采集焊缝后的BOSS头的堆焊外观尺寸进行三维模型的建立，所述环形焊缝区域为有限元建模的三维模型中焊接BOSS头的环形的焊缝的区域，在需要对选中的所述待评估BOSS头进行评估时，触发所述评估请求，所述待评估BOSS头为焊缝后需要评估其完整性和稳定性的BOSS头，所述评估请求包括均与所述待评估BOSS头关联的所述有限元建模数据、所述模型约束条件和所述运行采集数据，所述有限元建模数据为建立有限元模型的过程中输入及建立三维模型输出的数据，所述有限元建模数据包括三维模型、主管道参数、材料参数、BOSS管道半径值和BOSS管道壁厚值，所述三维模型为主管道和BOSS管道以及BOSS头焊缝构建的三维立体的模型，所述主管道参数为与所述待评估BOSS头连接的主管道相关的参数，所述材料参数为主管道和BOSS管道的材料相关的参数，所述BOSS管道半径值为BOSS管道的内径，所述BOSS管道壁厚值为BOSS管道的壁厚。
其中，所述环形焊缝区域沿其环形方向被切割为若干对比块，所述对比块为在所述环形焊缝区域在其中心轴方向上划分出若干预设段，在每个预设段所对应的环形焊缝区域中的环形方向，均匀切割出若干个所述对比块，所述模型约束条件为根据需求预先设置的热应力模型构建的约束条件或者规则，以及机械载荷模型构建的约束条件或者规则，所述模型约束条件包括所述热应力模型约束条件和机械载荷模型约束条件，所述热应力模型约束条件为构建热应力模型的约束条件或者规则，所述机械载荷模型约束条件为构建机械载荷模型的约束条件或者规则，所述运行采集数据为主管道和BOSS管道在工作运行过程中历史收集的各个时间点的瞬态温度数据、热应力数据和机械载荷应力数据，所述运行采集数据包括温度场云图、热应力场云图和机械载荷应力场云图。
S20，根据所述有限元建模数据中的主管道参数，确定截取长度，并按照所述截取长度从所述有限元建模数据中选取出BOSS头区域模型。
可理解地，所述主管道参数包括主管道半径均值和主管道壁厚值，所述主管道半径均值为与所述待评估BOSS头连接的主管道的平均半径值，所述主管道壁厚值为与所述待评估BOSS头连接的主管道的壁厚，运用截取长度函数，计算输出所述截取长度，所述截取长度为从所述有限元建模数据中选取三维模型中主管道的长度，使所述截取长度外的主管道基本不再受BOSS头接入后不连续效应引起的应力的影响，通过所述截取长度可以从三维模型中选取出所述BOSS头区域模型，所述BOSS头区域模型为从三维模型中以所述截取长度为边长的正方体截取的三维区域。
在一实施例中，如图3所示，所述步骤S20中，即所述根据所述有限元建模数据中的主管道参数，确定截取长度，并按照所述截取长度从所述有限元建模数据中选取出BOSS头区域模型，包括：
S201，将主管道半径均值和主管道壁厚值输入截取长度函数，通过所述截取长度函数计算出最短长度；所述主管道参数包括所述主管道半径均值和所述主管道壁厚值。
可理解地，所述最短长度函数为通过历史收集的应力分布情况总结的最小的长度范围内会收到BOSS头接入而受影响的函数，所述截取长度函数为：
Figure BDA0003150776340000061
其中，
Lmin为最短长度；
Rm为主管道半径均值；所述主管道半径均值为主管道外径和主管道内径的平均值；
t为主管道壁厚值。
S202，对所述最短长度进行向上取整，得到所述截取长度。
可理解地，所述最短长度通常存在小数点，即为小数值，需要对所述最短长度进行取整，便于后续截取的BOSS头区域模型的构建温度场模型、热应力场模型和机械载荷应力模型，因此，对所述最短长度进行向上取整，以获得所述截取长度。
S203，以所述有限元建模数据中的汇合中心为中心点和所述截取长度为边长，从所述有限元建模数据中选取出所述BOSS头区域模型；所述汇合中心为所述主管道的中心轴与所述待评估BOSS头的中心轴在同一平面的相交点。
可理解地，通过所述有限元建模数据中的汇合中心为正方体的中心，以所述截取长度为正方体的边长，从所述有限元建模数据中选取出该正方体，将该三维的正方体确定为所述BOSS头区域模型，其中，所述汇合中心为所述主管道的中心轴与所述待评估BOSS头的中心轴在同一平面的相交点，即两个圆柱体的中心轴交汇的点。
本发明实现了通过将主管道半径均值和主管道壁厚值输入截取长度函数，通过所述截取长度函数计算出最短长度；对所述最短长度进行向上取整，得到所述截取长度；以所述有限元建模数据中的汇合中心为中心点和所述截取长度为边长，从所述有限元建模数据中选取出所述BOSS头区域模型，如此，实现了运用截取长度函数，自动获得截取长度，通过该截取长度，科学地、客观地截取出受BOSS头接入后不连续效应引起的应力影响的BOSS头区域模型，便于后续截取的BOSS头区域模型的构建温度场模型、热应力场模型和机械载荷应力模型，以及为后续的焊缝缺陷评估提供基础数据。
S30，根据所述有限元建模数据中的材料参数、所述模型约束条件和所述运行采集数据，对所述BOSS头区域模型进行温度场分析、热应力分析和机械载荷分析，得到应力结果和多个评定路径。
可理解地，所述材料参数为主管道和BOSS管道的材料相关的参数，所述材料参数包括主管道材料参数和BOSS管道材料参数，所述主管道材料参数为主管道的材料型号，例如：主管道材料参数为X2 CrNi 19.10，X2 CrNi 19.10是一种不锈钢管的型号，所述BOSS管道材料参数为BOSS管道的材料型号，例如：BOSS管道材料参数为Z2 CND 18-12NC，Z2 CND18-12NC为用于反应堆冷却剂系统管路的不锈钢管的型号，所述模型约束条件为根据需求预先设置的热应力模型构建的约束条件或者规则，以及机械载荷模型构建的约束条件或者规则，所述模型约束条件包括所述热应力模型约束条件和机械载荷模型约束条件，所述热应力模型约束条件为构建热应力模型的约束条件或者规则，所述机械载荷模型约束条件为构建机械载荷模型的约束条件或者规则，所述运行采集数据为主管道和BOSS管道在工作运行过程中历史收集的各个时间点的瞬态温度数据、热应力数据和机械载荷应力数据，所述运行采集数据包括温度场云图、热应力场云图和机械载荷应力场云图，所述温度场云图为BOSS头区域模型中各点的温度随时间变化的变化分布图，即通过所述温度场云图可以看出所述BOSS头区域模型随着时间变化的温度分布及变化情况，所述热应力场云图为BOSS头区域模型中各点的热应力随时间变化的变化分布图，即通过所述热应力场云图可以看出所述BOSS头区域模型随着时间变化的热应力分布及变化情况，所述机械载荷应力场云图为BOSS头区域模型中的内壁各点随时间变化承受的机械载荷应力的变化分布图，即通过所述机械载荷应力场云图可以看出所述BOSS头区域模型随着时间变化的内壁承受机械载荷应力的变化情况。
其中，所述温度场分析的过程为从所述运行采集数据中的温度场云图中获取各所述评定路径的瞬态温度场数据，描绘出与各所述评定路径对应的所述瞬态温度场曲线的过程，所述热应力分析的过程为从所述运行采集数据中的热应力场云图中获取各所述评定路径的瞬态热应力场数据，描绘出与各所述评定路径对应的所述瞬态热应力场曲线的过程，所述机械载荷分析的过程为从所述运行采集数据中的机械载荷应力场云图中获取各所述评定路径的瞬态机械载荷应力场数据，描绘出与各所述评定路径对应的所述瞬态机械载荷应力曲线的过程，所述评定路径为经过评定路径识别后输出的路径，所述评定路径识别的过程为在构建的所述温度场模型、所述热应力场模型和所述机械载荷应力模型中寻找重合且处于焊缝邻近区域中的路径节点集合，所述焊缝邻近区域为BOSS头焊接处扩展预设距离围住的三维区域，汇总所有所述瞬态温度场曲线、所有所述瞬态热应力曲线和所有所述瞬态机械载荷应力曲线，从而确定出所述应力结果，所述应力结果体现了各所述评定路径上温度场、热应力场和机械载荷应力场等维度的应力分布情况。
在一实施例中，如图4所示，所述步骤S30中，即所述根据所述有限元建模数据中的材料参数、所述模型约束条件和所述运行采集数据，对所述BOSS头区域模型进行温度场分析、热应力分析和机械载荷分析，得到应力结果和多个评定路径，包括：
S301，根据所述有限元建模数据中的材料参数和所述模型约束条件，对所述BOSS头区域模型进行多维度结构单元划分，划分出温度场模型、热应力场模型和机械载荷应力模型。
可理解地，所述多维度结构单元划分为构造三维固体结构的不同划分方式，所述多维度结构单元划分包括ANSYS仿真工具软件中的SOLID45、SOLID70、SOLID185和SOLID285等单元划分，通过多维度结构单元划分可以对BOSS头区域模型划分出不同维度的三维模型，从多维度结构单元划分中选取分别适合温度场、热应力场和机械载荷应力场的单元划分方法，例如：采用SOLID70单元划分对BOSS头区域模型进行划分得到温度场模型，采用SOLID185单元划分对BOSS头区域模型进行划分得到热应力模型，采用SOLID185单元划分对BOSS头区域模型进行划分得到机械载荷应力模型。
在一实施例中，所述步骤S301中，即所述根据所述有限元建模数据中的材料参数和所述模型约束条件，对所述BOSS头区域模型进行多维度结构单元划分，划分出温度场模型、热应力场模型和机械载荷应力模型，包括：
S3011，根据所述材料参数和所述热应力模型约束条件，分别对所述BOSS头区域模型进行第一结构单元划分和第二结构单元划分，分别得到与所述BOSS头区域模型对应的温度场模型和热应力场模型；所述模型约束条件包括所述热应力模型约束条件和机械载荷模型约束条件。
可理解地，所述第一结构单元划分和所述第二结构单元划分的结构单元划分的方法可以根据需求设定，比如，第一结构单元划分为采用SOLID70单元划分，第二结构单元划分为采用SOLID185单元划分，所述第一结构单元划分和所述第二结构单元划分的方式可以相同，也可以不相同。
其中，SOLID70是一个具有导热能力的结构单元，该单元有八个节点，每个节点只有一个温度自由度，该单元可用于三维的稳态或瞬态热分析问题，可理解为将所述BOSS头区域模型划分多个SOLID70的结构单元，按照所述主管道材料参数和所述BOSS管道材料参数，以及所述热应力模型约束条件，采用SOLID70单元划分方式对所述BOSS头区域模型中的主管道和BOSS管道进行不同材料的划分，从而将划分的多个SOLID70的结构单元拼构成温度场模型，SOLID185应用三维实体结构的建模，该单元有八个自由度的节点，具有正交各相异性的材料属性之间的弹性形变混合应力的单元，按照所述主管道材料参数和所述BOSS管道材料参数，以及所述热应力模型约束条件，采用SOLID185单元划分方式对所述BOSS头区域模型中的主管道和BOSS管道进行不同材料的划分，从而将划分的多个SOLID185的结构单元拼构成热应力场模型。
S3012，根据所述材料参数和所述机械载荷模型约束条件，对所述BOSS头区域模型第三结构单元划分，得到与所述BOSS头区域模型对应的机械载荷应力模型。
可理解地，所述第三结构单元划分可以根据需求设定，比如，第三结构单元划分为采用SOLID185单元划分，所述机械载荷模型约束条件为构建机械载荷模型的约束条件或者规则，根据所述主管道材料参数和所述BOSS管道材料参数，按照所述机械载荷模型约束条件，对所述主管道内壁和所述BOSS管道内壁(包括BOSS头内壁)进行SOLID185单元划分，划分出所述主管道内壁和所述BOSS管道内壁在不同材料的情况下受到的机械载荷应力的单元，从而可以拼构成所述机械载荷应力模型。
本发明实现了通过根据所述材料参数和所述热应力模型约束条件，分别对所述BOSS头区域模型进行第一结构单元划分和第二结构单元划分，分别得到与所述BOSS头区域模型对应的温度场模型和热应力场模型；根据所述材料参数和所述机械载荷模型约束条件，对所述BOSS头区域模型第三结构单元划分，得到与所述BOSS头区域模型对应的机械载荷应力模型，如此，实现了运用热应力模型约束条件和机械载荷模型约束条件，自动采用适合不同维度的结构单元划分方法，对不同材料的主管道和BOSS管道进行温度场、热应力场和机械载荷应力场等维度的模型建立，为后续的核电站用BOSS头焊缝轴向缺陷评估提供了多维度的数据基础，提高了评估的准确性和可靠性。
S302，对所述温度场模型、所述热应力场模型和所述机械载荷应力模型进行评定路径识别，识别出多个所述评定路径。
可理解地，所述评定路径识别的过程为在构建的所述温度场模型、所述热应力场模型和所述机械载荷应力模型中寻找重合且处于焊缝邻近区域中的路径节点集合，从而可以描绘出多条所述评定路径，通过所述评定路径便于后续的应力强度因子的提取。
在一实施例中，如图5所示，所述步骤S302中，即所述对所述温度场模型、所述热应力场模型和所述机械载荷应力模型进行评定路径识别，识别出多个评定路径，包括：
S3021，在所述温度场模型、所述热应力场模型和所述机械载荷应力模型中寻找重合且处于所述BOSS头区域模型中焊缝邻近区域中的路径节点。
可理解地，主要寻求所述温度场模型和所述热应力场模型中的重合的路径节点，因为所述机械载荷应力模型只在内壁的区域建立模型，所以与所述温度场模型和所述热应力场模型的交集较少，也即首先通过所述温度场模型和所述热应力场模型寻求两个模型之间重合的节点，再通过重合的节点与所述机械载荷应力模型中的节点进行交集寻找，最后将交集的节点进行路径探索，探索出接近直线的路径的节点的集合，并将该接近直线的路径的两端延伸至BOSS管道内壁和外壁，从而将该延伸后的接近直线的路径的节点确定为所述路径节点。
S3022，对所有所述路径节点进行评定路径规则检测，得到检测结果。
可理解地，所述评定路径规则检测为对评定路径设置的预设规则，例如路径节点形成的评定路径是否满足待评估BOSS头的焊缝区域，路径节点形成的路径总数是否超出预设个数，以及预设邻近距离范围内是否存在其他路径节点等规则，通过所述评定路径规则检测能够输出所述检测结果，所述检测结果体现了是否存在符合评定路径规则的路径节点，所述检测结果包括符合规则和不符合规则。
S3023，若所述检测结果为符合规则，将符合规则且邻近的所述路径节点进行标记区分，并将相同标记的所述路径节点连接，得到所述评定路径。
S3024，若所述检测结果为不符合规则，在所述焊缝邻近区域中按照预设方向及截面进行路径选取，选取出所述评定路径。
可理解地，如果所述检测结果为不符合规则，说明没有找到符合评定路径规则的路径节点，需要在所述焊缝邻近区域按照所述预设方向及截取的平面进行路径选取，所述预设方向可以根据需求设定，比如在BOSS管道的径向平面的0°、45°、90°和180°四个方向，按照所述预设方向的轴向进行截取平面，在截取的平面(截面)中的待评估BOSS头的焊缝区域通过4条路径方向进行选取，选取出4条所述评定路径，即16条所述评定路径。
本发明实现了通过在所述温度场模型、所述热应力场模型和所述机械载荷应力模型中寻找重合且处于所述BOSS头区域模型中焊缝邻近区域中的路径节点；对所有所述路径节点进行评定路径规则检测，得到检测结果；若所述检测结果为符合规则，将符合规则且邻近的所述路径节点进行标记区分，并将相同标记的所述路径节点连接，得到所述评定路径；若所述检测结果为不符合规则，在所述焊缝邻近区域中按照预设方向及截面进行路径选取，选取出所述评定路径，如此，实现了自动选取符合评定路径规则的评定路径，为后续的应力结果的提取分析基础。
S303，根据所述运行采集数据，对各所述评定路径进行温度场分析、热应力分析和机械载荷分析，得到与各所述评定路径对应的瞬态温度场曲线、瞬态热应力曲线和瞬态机械载荷应力曲线。
可理解地，所述温度场分析的过程为从所述运行采集数据中的温度场云图中筛选出各个所述评定路径中的各个节点的瞬态温度场数据，从而获取各所述评定路径的瞬态温度场数据，并对各所述评定路径的瞬态温度场数据进行分析，分析瞬态温度剧烈变化时温度分布情况，描绘出与各所述评定路径对应的所述瞬态温度场曲线的过程，所述瞬态温度场曲线体现了各节点的随着时间的温度变化曲线；所述热应力分析的过程为从所述运行采集数据中的热应力场云图中筛选出各个所述评定路径中的各个节点的瞬态热应力场数据，从而获取各所述评定路径的瞬态热应力场数据，并对各所述评定路径的瞬态热应力场数据进行分析，分析瞬态温度剧烈变化时热应力分布情况，描绘出与各所述评定路径对应的所述瞬态热应力场曲线的过程，所述瞬态热应力场曲线体现了各节点的随着时间的热应力变化曲线；所述机械载荷分析的过程为从所述运行采集数据中的机械载荷应力场云图中筛选出各个所述评定路径中的各个节点的瞬态机械载荷应力场数据，从而获取各所述评定路径的瞬态机械载荷应力场数据，并对各所述评定路径的瞬态机械载荷应力场数据进行分析，分析瞬态温度剧烈变化时机械载荷应力分布情况，描绘出与各所述评定路径对应的所述瞬态机械载荷应力场曲线的过程，所述瞬态机械载荷应力场曲线体现了各节点的随着时间的机械载荷应力变化曲线。
在一实施例中，所述步骤S303中，即所述根据所述运行采集数据，对各所述评定路径进行温度场分析、热应力分析和机械载荷分析，得到与各所述评定路径对应的瞬态温度场曲线、瞬态热应力曲线和瞬态机械载荷应力曲线，包括：
S3031，从所述运行采集数据中的温度场云图中获取各所述评定路径的瞬态温度场数据，并将各所述评定路径的瞬态温度场数据进行温度场分析，描绘出与各所述评定路径对应的所述瞬态温度场曲线。
可理解地，从所述运行采集数据中的温度场云图中筛选出各个所述评定路径中的各个节点的瞬态温度场数据，从而获取各所述评定路径的瞬态温度场数据，并对各所述评定路径的瞬态温度场数据进行分析，分析瞬态温度剧烈变化时温度分布情况，例如：第100秒处温度从345度骤降至10度的温度分布情况，第3700秒处温度从10度急速上升至345度的温度分布情况，描绘出与各所述评定路径对应的所述瞬态温度场曲线的过程，所述瞬态温度场曲线体现了各节点的随着时间的温度变化曲线，所述瞬态温度场数据指的是所述评定路径的各个节点上瞬态温度的数据集合，所述瞬态温度场数据是时间和温度坐标的函数，反映了温度在时间上的分布情况。
S3032，从所述运行采集数据中的热应力场云图中获取各所述评定路径的瞬态热应力场数据，并将各所述评定路径的瞬态热应力场数据进行热应力分析，描绘出与各所述评定路径对应的所述瞬态热应力场曲线。
可理解地，从所述运行采集数据中的热应力场云图中筛选出各个所述评定路径中的各个节点的瞬态热应力场数据，从而获取各所述评定路径的瞬态热应力场数据，并对各所述评定路径的瞬态热应力场数据进行分析，分析瞬态温度剧烈变化时热应力分布情况，例如：第100秒处温度从345度骤降至10度的热应力分布情况，第3700秒处温度从10度急速上升至345度的热应力分布情况，描绘出与各所述评定路径对应的所述瞬态热应力场曲线的过程，所述瞬态热应力场曲线体现了各节点的随着时间的热应力变化曲线，所述瞬态热应力场数据指的是所述评定路径的各个节点上瞬态热应力的数据集合，所述瞬态热应力场数据是时间和热应力坐标的函数，反映了热应力在时间上的分布情况。
S3033，从所述运行采集数据中的机械载荷应力场云图中获取各所述评定路径的瞬态机械载荷应力场数据，并将各所述评定路径的瞬态机械载荷应力场数据进行机械载荷分析，描绘出与各所述评定路径对应的所述瞬态机械载荷应力曲线。
可理解地，从所述运行采集数据中的机械载荷应力场云图中筛选出各个所述评定路径中的各个节点的瞬态机械载荷应力场数据，从而获取各所述评定路径的瞬态机械载荷应力场数据，并对各所述评定路径的瞬态机械载荷应力场数据进行分析，分析瞬态温度剧烈变化时机械载荷应力分布情况，例如：第100秒处温度从345度骤降至10度的机械载荷应力分布情况，第3700秒处温度从10度急速上升至345度的机械载荷应力分布情况，描绘出与各所述评定路径对应的所述瞬态机械载荷应力场曲线的过程，所述瞬态机械载荷应力场曲线体现了各节点的随着时间的机械载荷应力变化曲线，所述瞬态机械载荷应力场数据指的是所述评定路径的各个节点上瞬态受到的机械载荷应力的数据集合，所述瞬态机械载荷应力场数据是时间和机械载荷应力坐标的函数，反映了机械载荷应力在时间上的分布情况。
其中，所述步骤S3031、步骤S3032和步骤S3033可以并行执行，也可以串行执行，先后顺序不做限制。
本发明实现了通过从所述运行采集数据中的温度场云图中获取各所述评定路径的瞬态温度场数据，并对各所述评定路径的瞬态温度场数据进行温度场分析，描绘出与各所述评定路径对应的所述瞬态温度场曲线；从所述运行采集数据中的热应力场云图中获取各所述评定路径的瞬态热应力场数据，并对各所述评定路径的瞬态热应力场数据进行热应力分析，描绘出与各所述评定路径对应的所述瞬态热应力场曲线；从所述运行采集数据中的机械载荷应力场云图中获取各所述评定路径的瞬态机械载荷应力场数据，并对各所述评定路径的瞬态机械载荷应力场数据进行机械载荷分析，描绘出与各所述评定路径对应的所述瞬态机械载荷应力曲线，如此，实现了运用温度场分析方法、热应力场分析方法和机械载荷应力场分析方法，对运行采集数据进行分析，描绘出各个评定路径的瞬态温度场曲线、瞬态热应力场曲线和瞬态机械载荷应力曲线，能够客观地、直观地获取对后续的应力强度因子有用及有效的数据。
S304，汇总所有所述瞬态温度场曲线，得到所述瞬态温度场分布，同时汇总所有所述瞬态热应力曲线，得到所述瞬态热应力分布，以及汇总所有所述瞬态机械载荷应力曲线，得到所述瞬态机械载荷应力分布。
可理解地，将所有所述瞬态温度场曲线进行汇总在一个空间、时间和温度的三维坐标上，得到所述瞬态热应力分布；将所有所述瞬态热应力曲线进行汇总在一个空间、时间和热应力的三维坐标上，得到所述瞬态热应力分布；将所有所述瞬态机械载荷应力曲线进行汇总在一个空间、时间和机械载荷应力的三维坐标上，得到所述瞬态机械载荷应力分布。
S305，将所述瞬态热应力分布和所述瞬态机械载荷应力分布确定为所述应力结果。
本发明实现了通过根据所述有限元建模数据中的材料参数和所述模型约束条件，对所述BOSS头区域模型进行多维度结构单元划分，划分出温度场模型、热应力场模型和机械载荷应力模型；对所述温度场模型、所述热应力场模型和所述机械载荷应力模型进行评定路径识别，识别出多个评定路径；根据所述运行采集数据，对各所述评定路径进行温度场分析、热应力分析和机械载荷分析，得到与各所述评定路径对应的瞬态温度场曲线、瞬态热应力曲线和瞬态机械载荷应力曲线；汇总所有所述瞬态温度场曲线，得到所述瞬态温度场分布，同时汇总所有所述瞬态热应力曲线，得到所述瞬态热应力分布，以及汇总所有所述瞬态机械载荷应力曲线，得到所述瞬态机械载荷应力分布；将所述瞬态热应力分布和所述瞬态机械载荷应力分布确定为所述应力结果，如此，实现了通过多维度结构单元划分，自动划分出温度场模型、热应力场模型和机械载荷应力模型，并自动科学地、快速地识别出评定路径，以及运用温度场分析、热应力分析和机械载荷分析，获取温度维度、热应力维度和机械载荷应力维度的应力结果，减少了人工寻找评定路径和分析输出应力结果的成本，提高了效率，提高了应力结果输出的准确性和质量。
S40，获取与所述待评估BOSS头的环形焊缝区域的各所述对比块对应的轴向裂纹参数，将所述轴向裂纹参数和所有所述评定路径输入所述BOSS头轴向裂纹识别模型中，通过所述BOSS头轴向裂纹识别模型识别出每一对比块的轴向裂纹参数与各所述评定路径之间的重合区域，并将与最大的重合区域对应的对比块记录为轴向裂纹区域。
可理解地，所述轴向裂纹参数为模拟或者假设所述对比块出现裂纹的相关参数，获取轴向裂纹参数的过程可以根据需求设定，比如获取所述轴向裂纹参数的过程可以为从历史裂纹库中获取与所述待评估BOSS头的环形焊缝区域匹配的相关裂纹的参数，或者通过输入从现场探测出预估的相关裂纹的参数以获取等等，所述BOSS头轴向裂纹识别模型为用于根据所述轴向裂纹参数和所有所述评定路径识别出轴向裂纹区域的模型，所述轴向裂纹区域为轴向维度模拟出现最恶劣的块状或者一段环形的裂纹的区域。
在一实施例中，所述步骤S40中，即所述获取与所述待评估BOSS头的环形焊缝区域的各所述对比块对应的轴向裂纹参数，将所述轴向裂纹参数和所有所述评定路径输入所述BOSS头轴向裂纹识别模型中，通过所述BOSS头轴向裂纹识别模型识别出每一对比块的轴向裂纹参数与各所述评定路径之间的重合区域，并将与最大的重合区域对应的对比块记录为轴向裂纹区域，包括：
S401，获取所述有限元建模数据中的BOSS管道半径值、BOSS管道壁厚值和BOSS管材料参数。
S402，根据所述BOSS管道半径值、所述BOSS管道壁厚值和所述BOSS管材料参数，进行裂纹模拟处理，得到每一对比块的所述轴向裂纹参数。
可理解地，所述裂纹模拟处理为根据所述BOSS管道半径值、所述BOSS管道壁厚值和所述BOSS管材料参数，从历史裂纹库中获取与其匹配的裂纹参数，所述历史裂纹库存储了历史收集的不同材料下不同管道壁厚产生的块状或者半圆形的裂纹参数，并学习获得该裂纹参数与BOSS管道内径、材料和管道壁厚的关联关系，因此，可以从所述历史裂纹库中获得与所述BOSS管道半径值、所述BOSS管道壁厚值和所述BOSS管材料参数均匹配的所述轴向裂纹参数，根据历史裂纹库中历史收集的数据，模拟或者假设出所述待评估BOSS头的裂纹情况的过程，模拟所述待评估BOSS头出现轴向的块状或者半圆形的裂纹，通过模拟的环向裂纹和半椭圆形裂纹进行缺陷的评估，能够提高评估的准确性和可靠性。
其中，所述轴向裂纹参数为出现块状或者不封闭的环形或者半个环形的裂纹的相关参数，所述轴向裂纹参数包括轴向裂纹的深度和轴向裂纹的宽度，所述轴向裂纹的深度为所述轴向裂纹的宽度的三倍。
S403，将所述轴向裂纹参数和所有所述评定路径输入所述BOSS头轴向裂纹识别模型中。
S404，通过所述BOSS头轴向裂纹识别模型确定出每一对比块的轴向裂纹参数与各所述评定路径之间的重合区域。
可理解地，确定的过程为根据每一对比块的所述轴向裂纹参数，输出每一对比块的多个轴向裂纹模拟区域，所述轴向裂纹模拟区域为在所对应的所述对比块中出现裂纹的区域，由于该区域可能会分布在该对比块的不同位置，因此，计算同一对比块的各所述轴向裂纹模拟区域与各所述评定路径之间交集的体积，寻找出在同一对比块中的各所述轴向裂纹模拟区域与各所述评定路径之间交集的体积中的最大体积，将该最大体积所对应的所述轴向裂纹模拟区域记录为该对比块的轴向裂纹参数与各所述评定路径之间的重合区域的过程。
在一实施例中，所述步骤S404中，即所述通过所述BOSS头轴向裂纹识别模型确定出每一对比块的轴向裂纹参数与各所述评定路径之间的重合区域，包括：
S4041，通过所述BOSS头轴向裂纹识别模型根据每一对比块的所述轴向裂纹参数，模拟输出每一对比块的多个轴向裂纹模拟区域。
可理解地，根据一个所述对比块的所述轴向裂纹参数，模拟该轴向裂纹参数围成的区域在该对比块中的不同位置，即在该对比块中移动，每移动一步就输出一个所述轴向裂纹模拟区域。
S4042，通过所述BOSS头轴向裂纹识别模型计算同一对比块的各所述轴向裂纹模拟区域与各所述评定路径之间交集的体积。
可理解地，计算与同一所述对比块的所述轴向裂纹模拟区域与各个所述评定路径之间的交集的部分的体积。
S4043，通过所述BOSS头轴向裂纹识别模型获取同一对比块的各所述轴向裂纹模拟区域与各所述评定路径之间交集的体积中的最大体积，将该最大体积所对应的所述轴向裂纹模拟区域记录为该对比块的轴向裂纹参数与各所述评定路径之间的重合区域。
本发明实现了通过所述BOSS头轴向裂纹识别模型根据每一对比块的所述轴向裂纹参数，模拟输出每一对比块的多个轴向裂纹模拟区域；计算同一对比块的各所述轴向裂纹模拟区域与各所述评定路径之间交集的体积；获取同一对比块的各所述轴向裂纹模拟区域与各所述评定路径之间交集的体积中的最大体积，将该最大体积所对应的所述轴向裂纹模拟区域记录为该对比块的轴向裂纹参数与各所述评定路径之间的重合区域，如此，能够通过BOSS头轴向裂纹识别模型自动识别出各对比块的轴向裂纹参数与各所述评定路径之间的重合区域，为后续确定出轴向裂纹区域提供了准确的模拟数据，提高了后续裂纹评估的准确性。
S405，通过所述BOSS头轴向裂纹识别模型分别计算各个重合区域的体积，对所有所述重合区域的体积进行排序，获取体积最大的重合区域，并将该重合区域记录为轴向裂纹区域。
可理解地，对所有所述重合区域的体积进行按照降序排序，将排序靠前的第一个作为体积最大的重合区域，将该重合区域记录为所述轴向裂纹区域。
本发明实现了通过获取所述有限元建模数据中的BOSS管道半径值、BOSS管道壁厚值和BOSS管材料参数；根据所述BOSS管道半径值、所述BOSS管道壁厚值和所述BOSS管材料参数，进行裂纹模拟处理，得到每一对比块的所述轴向裂纹参数；将所述轴向裂纹参数和所有所述评定路径输入所述BOSS头轴向裂纹识别模型中；通过所述BOSS头轴向裂纹识别模型确定出每一对比块的轴向裂纹参数与各所述评定路径之间的重合区域；通过所述BOSS头轴向裂纹识别模型分别计算各个重合区域的体积，对所有所述重合区域的体积进行排序，获取体积最大的重合区域，并将该重合区域记录为轴向裂纹区域，如此，实现了自动获取轴向裂纹参数，根据轴向裂纹参数进行模拟所述待评估BOOS头的焊缝缺陷，并自动识别出轴向裂纹区域，提高了后续缺陷评估的准确性和可靠性。
S50，运用应力强度因子分析法，对所述应力结果和所述轴向裂纹区域进行轴向疲劳裂纹扩展和轴向应力腐蚀裂纹扩展，得到轴向裂纹评价结果。
可理解地，所述应力强度因子分析法为对裂纹所在的位置由BOSS管壁厚上垂直于裂纹面的应力进行多项式拟合，然后采用应力强度因子函数，计算出轴向裂纹区域的应力强度因子的方法，所述轴向疲劳裂纹扩展为在轴向裂纹区域按照疲劳裂纹扩展速率进行估算裂纹疲劳寿命的扩展方法，所述轴向疲劳扩展速率与所述BOSS管材料参数和应力强度因子相关，所述轴向应力腐蚀裂纹扩展为在轴向裂纹区域按照应力腐蚀扩展速率进行估算裂纹腐蚀寿命的扩展方法，所述轴向应力腐蚀裂纹扩展速率与所述BOSS管材料参数和应力强度因子相关，对所述轴向裂纹区域进行轴向疲劳裂纹扩展和轴向应力腐蚀裂纹扩展，得到轴向裂纹评价结果，所述轴向裂纹评价结果体现了轴向裂纹区域进行裂纹扩展的评价结果。
其中，应力强度因子函数为断裂力学中应力强度因子的计算公式。
在一实例中，如图6所示，所述步骤S50中，即所述运用应力强度因子分析法，对所述应力结果和所述轴向裂纹区域进行轴向疲劳裂纹扩展和轴向应力腐蚀裂纹扩展，得到轴向裂纹评价结果，包括：
S501，获取所述材料参数中的BOSS管材料参数和所述轴向裂纹区域。
可理解地，所述识别出环向裂纹区域的过程为依据所述环向裂纹参数，在所述BOSS头区域模型中检测出环向裂纹区域的外表面的各节点与各所有评定路径的距离最优的过程；所述识别出轴向裂纹区域的过程为依据所述半椭圆形裂纹参数，在所述BOSS头区域模型中检测出轴向裂纹区域与所有所述评定路径的交集最大的过程。
S502，运用应力强度因子分析法，对所述所述瞬态热应力分布和所述瞬态机械载荷应力分布进行多项式拟合，并通过轴向应力强度因子函数计算出轴向裂纹应力强度因子。
可理解地，所述应力强度因子分析法为对裂纹所在的位置由BOSS管壁厚上垂直于裂纹面的应力进行多项式拟合，然后采用应力强度因子函数，计算出轴向裂纹区域的应力强度因子的方法，对所述瞬态热应力分布和所述瞬态机械载荷应力分布进行多项式拟合的过程为根据所述瞬态热应力场分布结合所述轴向裂纹区域，通过ANSYS仿真工具软件可以分别输出所述轴向裂纹区域的热应力结果，根据所述瞬态机械载荷应力分布结合所述轴向裂纹区域，通过ANSYS仿真工具软件可以分别输出所述轴向裂纹区域的机械载荷应力结果，所述轴向裂纹应力强度因子的获得为采用应力强度因子函数，对所述轴向裂纹区域热应力结果和机械载荷应力结果进行各自的加权因子相乘求和，求和之后取整并与
Figure BDA0003150776340000171
相乘后获得，其中，a为轴向裂纹的裂纹深度。
S503，根据所述BOSS管材料参数和所述轴向裂纹应力强度因子，对所述轴向裂纹区域进行轴向疲劳裂纹扩展和轴向应力腐蚀裂纹扩展，得到轴向裂纹评价结果。
可理解地，所述轴向疲劳裂纹扩展为在轴向裂纹区域按照疲劳裂纹扩展速率进行估算裂纹疲劳寿命的扩展方法，所述轴向疲劳扩展速率与所述BOSS管材料参数和应力强度因子相关，所述轴向应力腐蚀裂纹扩展为在轴向裂纹区域按照应力腐蚀扩展速率进行估算裂纹腐蚀寿命的扩展方法，所述轴向应力腐蚀裂纹扩展速率与所述BOSS管材料参数和应力强度因子相关，对所述轴向裂纹区域进行轴向疲劳裂纹扩展和轴向应力腐蚀裂纹扩展，得到轴向裂纹评价结果，所述轴向裂纹评价结果体现了轴向裂纹区域进行裂纹扩展的评价结果。
其中，所述轴向裂纹评价结果表明了所述待评估BOSS头存在轴向裂纹区域情况下在所处的核电站基站的寿命期内每年末的裂纹扩展结果。
本发明实现了通过获取所述材料参数中的BOSS管材料参数和所述轴向裂纹区域；运用应力强度因子分析法，对所述瞬态热应力分布和所述瞬态机械载荷应力分布进行多项式拟合，并通过轴向应力强度因子函数计算出轴向裂纹应力强度因子；根据所述BOSS管材料参数和所述轴向裂纹应力强度因子，对所述轴向裂纹区域进行轴向疲劳裂纹扩展和轴向应力腐蚀裂纹扩展，得到轴向裂纹评价结果，如此，实现了自动识别出轴向裂纹区域，运用应力强度因子分析法，计算出轴向裂纹应力强度因子，从而输出裂纹评价结果，能够科学地、客观地、快速地输出轴向裂纹区域每年裂纹扩展的裂纹评价结果，提供了一种针对BOSS头焊缝缺陷的结构从轴向的维度评估裂纹扩展的结果的方法，能够更好的为核电站的安全运营提供技术支持和保障，减少未及时采取措施带来了巨大损失，提高了核电站的运营经济效益。
S60，根据所述轴向裂纹评价结果，输出与所述轴向裂纹评价结果相应的修复措施。
可理解地，对轴向裂纹评价结果进行断裂分析，分析过程为对所述轴向裂纹评价结果中的各个因素进行每年的评估结果的判断，例如：若初始轴向裂纹的长度为5mm，在第9年末裂纹深度为14.4962mm，其应力强度因子小于材料韧性，且14.4962mm已经超过所述BOSS管道壁厚(17.8mm)的0.75倍(17.8×0.75＝13.35mm)，结构会存在发生塑性垮塌的失效，将会发生冷却剂外泄风险，根据所述轴向裂纹评价结果判断是否存在预设年份内出现失效，结合断裂分析的结果输出相应的修复措施，所述修复措施包括第几年份需要进行挖补修复或者更换该待评估BOSS头的措施，展示出该修复措施。
其中，将所述裂纹评价结果中的所述额外裂纹评价结果和所述轴向裂纹评价结果进行综合分析，对比相同时间点的裂纹扩展的长度和深度的比例，以及发生断裂的风险的年份，输出该待评估BOSS头的焊缝缺陷评估结果，并根据该焊缝缺陷评估结果展示第几年份需要进行挖补修复或者更换该待评估BOSS头的措施。
本发明实现了通过接收核电站中待评估BOSS头的评估请求，获取所述评估请求中的BOSS头关联的有限元建模数据、模型约束条件和运行采集数据；所述待评估BOSS头包括母管、呈预设角度连通在所述母管上的支管，以及连接在所述母管和所述支管之间的环形焊缝区域；所述环形焊缝区域沿其环形方向被切割为若干对比块；根据所述有限元建模数据中的主管道参数，确定截取长度，并按照所述截取长度从所述有限元建模数据中选取出BOSS头区域模型；根据所述有限元建模数据中的材料参数、所述模型约束条件和所述运行采集数据，对所述BOSS头区域模型进行温度场分析、热应力分析和机械载荷分析，得到应力结果和多个评定路径；获取与所述待评估BOSS头的环形焊缝区域的各所述对比块对应的轴向裂纹参数，将所述轴向裂纹参数和所有所述评定路径输入所述BOSS头轴向裂纹识别模型中，通过所述BOSS头轴向裂纹识别模型识别出每一对比块的轴向裂纹参数与各所述评定路径之间的重合区域，并将与最大的重合区域对应的对比块记录为轴向裂纹区域；运用应力强度因子分析法，对所述应力结果和所述轴向裂纹区域进行轴向疲劳裂纹扩展和轴向应力腐蚀裂纹扩展，得到轴向裂纹评价结果；根据所述轴向裂纹评价结果，输出与所述轴向裂纹评价结果相应的修复措施，此，本发明实现了自动从有限元建模数据中识别截取长度，并选取出BOSS头区域模型，运用温度场分析、热应力分析和机械载荷分析的算法，自动输出应力结果和多个评定路径，以及运用BOSS头轴向裂纹识别模型自动识别出轴向裂纹区域，而且运用轴向应力强度因子分析法，进行轴向疲劳裂纹扩展和轴向应力腐蚀裂纹扩展，自动评估出轴向裂纹评价结果，从而通过结合额外裂纹评价结果进行断裂分析，输出待评估BOSS头的焊缝缺陷评估结果，及时做出相应的修复措施，因此，实现了通过有限元建模数据按照核电站实际运行的工作情况自动进行应力分析、应力提取、假设轴向裂纹、轴向应力强度因子输出、轴向裂纹力学分析等步骤的处理，客观地根据轴向裂纹评价结果输出相应的修复措施，确定其在核电站换料周期或整个核电站服役寿命期内的稳定性，能够及时采取相应的挖补修复或者更换等措施，能够更好的为核电站的安全运营提供技术支持和保障，减少未及时采取措施带来了巨大损失，提高了核电站的运营经济效益。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
在一实施例中，提供一种核电站用BOSS头焊缝轴向缺陷评估装置，该核电站用BOSS头焊缝轴向缺陷评估装置与上述实施例中核电站用BOSS头焊缝轴向缺陷评估方法一一对应。如图7所示，该核电站用BOSS头焊缝轴向缺陷评估方装置包括接收模块11、截取模块12、分析模块13、获取模块14、评价模块15和输出模块16。各功能模块详细说明如下：
接收模块11，用于接收核电站中待评估BOSS头的评估请求，获取所述评估请求中的BOSS头关联的有限元建模数据、模型约束条件和运行采集数据；所述待评估BOSS头包括母管、呈预设角度连通在所述母管上的支管，以及连接在所述母管和所述支管之间的环形焊缝区域；所述环形焊缝区域沿其环形方向被切割为若干对比块；
截取模块12，用于根据所述有限元建模数据中的主管道参数，确定截取长度，并按照所述截取长度从所述有限元建模数据中选取出BOSS头区域模型；
分析模块13，用于根据所述有限元建模数据中的材料参数、所述模型约束条件和所述运行采集数据，对所述BOSS头区域模型进行温度场分析、热应力分析和机械载荷分析，得到应力结果和多个评定路径；
获取模块14，用于获取与所述待评估BOSS头的环形焊缝区域的各所述对比块对应的轴向裂纹参数，将所述轴向裂纹参数和所有所述评定路径输入所述BOSS头轴向裂纹识别模型中，通过所述BOSS头轴向裂纹识别模型识别出每一对比块的轴向裂纹参数与各所述评定路径之间的重合区域，并将与最大的重合区域对应的对比块记录为轴向裂纹区域；
评估模块15，用于运用应力强度因子分析法，对所述应力结果和所述轴向裂纹区域进行轴向疲劳裂纹扩展和轴向应力腐蚀裂纹扩展，得到轴向裂纹评价结果；
输出模块16，用于根据所述轴向裂纹评价结果，输出与所述轴向裂纹评价结果相应的修复措施。
关于核电站用BOSS头焊缝轴向缺陷评估装置的具体限定可以参见上文中对于核电站用BOSS头焊缝轴向缺陷评估方法的限定，在此不再赘述。上述核电站用BOSS头焊缝轴向缺陷评估装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图8所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部服务器通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种核电站用BOSS头焊缝轴向缺陷评估方法。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述实施例中核电站用BOSS头焊缝轴向缺陷评估方法。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中核电站用BOSS头焊缝轴向缺陷评估方法。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种核电站用BOSS头焊缝轴向缺陷评估方法，其特征在于，包括：
接收核电站中待评估BOSS头的评估请求，获取所述评估请求中BOSS头关联的有限元建模数据、模型约束条件和运行采集数据；所述待评估BOSS头包括母管、呈预设角度连通在所述母管上的支管，以及连接在所述母管和所述支管之间的环形焊缝区域；所述环形焊缝区域沿其环形方向被切割为若干对比块；
根据所述有限元建模数据中的主管道参数，确定截取长度，并按照所述截取长度从所述有限元建模数据中选取出BOSS头区域模型；
根据所述有限元建模数据中的材料参数、所述模型约束条件和所述运行采集数据，对所述BOSS头区域模型进行温度场分析、热应力分析和机械载荷分析，得到应力结果和多个评定路径；
获取与所述待评估BOSS头的环形焊缝区域的各所述对比块对应的轴向裂纹参数，将所述轴向裂纹参数和所有所述评定路径输入所述BOSS头轴向裂纹识别模型中，通过所述BOSS头轴向裂纹识别模型识别出每一对比块的轴向裂纹参数与各所述评定路径之间的重合区域，并将与最大的重合区域对应的对比块记录为轴向裂纹区域；
运用应力强度因子分析法，对所述应力结果和所述轴向裂纹区域进行轴向疲劳裂纹扩展和轴向应力腐蚀裂纹扩展，得到轴向裂纹评价结果；
根据所述轴向裂纹评价结果，输出与所述轴向裂纹评价结果相应的修复措施。
2.如权利要求1所述的核电站用BOSS头焊缝轴向缺陷评估方法，其特征在于，所述根据所述有限元建模数据中的主管道参数，确定截取长度，并按照所述截取长度从所述有限元建模数据中选取出BOSS头区域模型，包括：
将主管道半径均值和主管道壁厚值输入截取长度函数，通过所述截取长度函数计算出最短长度；所述主管道参数包括所述主管道半径均值和所述主管道壁厚值；
对所述最短长度进行向上取整，得到所述截取长度；
以所述有限元建模数据中的汇合中心为中心点和所述截取长度为边长，从所述有限元建模数据中选取出所述BOSS头区域模型；所述汇合中心为所述主管道的中心轴与所述待评估BOSS头的中心轴在同一平面的相交点。
3.如权利要求1所述的核电站用BOSS头焊缝轴向缺陷评估方法，其特征在于，所述根据所述有限元建模数据中的材料参数、所述模型约束条件和所述运行采集数据，对所述BOSS头区域模型进行温度场分析、热应力分析和机械载荷分析，得到应力结果和多个评定路径，包括：
根据所述有限元建模数据中的材料参数和所述模型约束条件，对所述BOSS头区域模型进行多维度结构单元划分，划分出温度场模型、热应力场模型和机械载荷应力模型；
对所述温度场模型、所述热应力场模型和所述机械载荷应力模型进行评定路径识别，识别出多个所述评定路径；
根据所述运行采集数据，对各所述评定路径进行温度场分析、热应力分析和机械载荷分析，得到与各所述评定路径对应的瞬态温度场曲线、瞬态热应力曲线和瞬态机械载荷应力曲线；
汇总所有所述瞬态温度场曲线，得到所述瞬态温度场分布，同时汇总所有所述瞬态热应力曲线，得到所述瞬态热应力分布，以及汇总所有所述瞬态机械载荷应力曲线，得到所述瞬态机械载荷应力分布；
将所述瞬态热应力分布和所述瞬态机械载荷应力分布确定为所述应力结果。
4.如权利要求3所述的核电站用BOSS头焊缝轴向缺陷评估方法，其特征在于，所述根据所述有限元建模数据中的材料参数和所述模型约束条件，对所述BOSS头区域模型进行多维度结构单元划分，划分出温度场模型、热应力场模型和机械载荷应力模型，包括：
根据所述材料参数和所述热应力模型约束条件，分别对所述BOSS头区域模型进行第一结构单元划分和第二结构单元划分，分别得到与所述BOSS头区域模型对应的温度场模型和热应力场模型；所述模型约束条件包括所述热应力模型约束条件和机械载荷模型约束条件；
根据所述材料参数和所述机械载荷模型约束条件，对所述BOSS头区域模型第三结构单元划分，得到与所述BOSS头区域模型对应的机械载荷应力模型。
5.如权利要求3所述的核电站用BOSS头焊缝轴向缺陷评估方法，其特征在于，所述对所述温度场模型、所述热应力场模型和所述机械载荷应力模型进行评定路径识别，识别出多个评定路径，包括：
在所述温度场模型、所述热应力场模型和所述机械载荷应力模型中寻找重合且处于所述BOSS头区域模型中焊缝邻近区域中的路径节点；
对所有所述路径节点进行评定路径规则检测，得到检测结果；
若所述检测结果为符合规则，将符合规则且邻近的所述路径节点进行标记区分，并将相同标记的所述路径节点连接，得到所述评定路径；
若所述检测结果为不符合规则，在所述焊缝邻近区域中按照预设方向及截面进行路径选取，选取出所述评定路径。
6.如权利要求3所述的核电站用BOSS头焊缝轴向缺陷评估方法，其特征在于，所述根据所述运行采集数据，对各所述评定路径进行温度场分析、热应力分析和机械载荷分析，得到与各所述评定路径对应的瞬态温度场曲线、瞬态热应力曲线和瞬态机械载荷应力曲线，包括：
从所述运行采集数据中的温度场云图中获取各所述评定路径的瞬态温度场数据，并对各所述评定路径的瞬态温度场数据进行温度场分析，描绘出与各所述评定路径对应的所述瞬态温度场曲线；
从所述运行采集数据中的热应力场云图中获取各所述评定路径的瞬态热应力场数据，并对各所述评定路径的瞬态热应力场数据进行热应力分析，描绘出与各所述评定路径对应的所述瞬态热应力场曲线；
从所述运行采集数据中的机械载荷应力场云图中获取各所述评定路径的瞬态机械载荷应力场数据，并对各所述评定路径的瞬态机械载荷应力场数据进行机械载荷分析，描绘出与各所述评定路径对应的所述瞬态机械载荷应力曲线。
7.如权利要求3所述的核电站用BOSS头焊缝轴向缺陷评估方法，其特征在于，所述运用应力强度因子分析法，对所述应力结果和所述轴向裂纹区域进行轴向疲劳裂纹扩展和轴向应力腐蚀裂纹扩展，得到轴向裂纹评价结果，包括：
获取所述材料参数中的BOSS管材料参数和所述轴向裂纹区域；
运用应力强度因子分析法，对所述瞬态热应力分布和所述瞬态机械载荷应力分布进行多项式拟合，并通过轴向应力强度因子函数计算出轴向裂纹应力强度因子；
根据所述BOSS管材料参数和所述轴向裂纹应力强度因子，对所述轴向裂纹区域进行轴向疲劳裂纹扩展和轴向应力腐蚀裂纹扩展，得到轴向裂纹评价结果。
8.如权利要求1所述的核电站用BOSS头焊缝轴向缺陷评估方法，其特征在于，所述获取与所述待评估BOSS头的环形焊缝区域的各所述对比块对应的轴向裂纹参数，将所述轴向裂纹参数和所有所述评定路径输入所述BOSS头轴向裂纹识别模型中，通过所述BOSS头轴向裂纹识别模型识别出每一对比块的轴向裂纹参数与各所述评定路径之间的重合区域，并将与最大的重合区域对应的对比块记录为轴向裂纹区域，包括：
获取所述有限元建模数据中的BOSS管道半径值、BOSS管道壁厚值和BOSS管材料参数；
根据所述BOSS管道半径值、所述BOSS管道壁厚值和所述BOSS管材料参数，进行裂纹模拟处理，得到每一对比块的所述轴向裂纹参数；
将所述轴向裂纹参数和所有所述评定路径输入所述BOSS头轴向裂纹识别模型中；
通过所述BOSS头轴向裂纹识别模型确定出每一对比块的轴向裂纹参数与各所述评定路径之间的重合区域；
通过所述BOSS头轴向裂纹识别模型分别计算各个重合区域的体积，对所有所述重合区域的体积进行排序，获取体积最大的重合区域，并将该重合区域记录为轴向裂纹区域。
9.如权利要求8所述的核电站用BOSS头焊缝轴向缺陷评估方法，其特征在于，所述通过所述BOSS头轴向裂纹识别模型确定出每一对比块的轴向裂纹参数与各所述评定路径之间的重合区域，包括：
通过所述BOSS头轴向裂纹识别模型根据每一对比块的所述轴向裂纹参数，模拟输出每一对比块的多个轴向裂纹模拟区域；
通过所述BOSS头轴向裂纹识别模型计算同一对比块的各所述轴向裂纹模拟区域与各所述评定路径之间交集的体积；
通过所述BOSS头轴向裂纹识别模型获取同一对比块的各所述轴向裂纹模拟区域与各所述评定路径之间交集的体积中的最大体积，将该最大体积所对应的所述轴向裂纹模拟区域记录为该对比块的轴向裂纹参数与各所述评定路径之间的重合区域。
10.一种核电站用BOSS头焊缝轴向缺陷评估装置，其特征在于，包括：
接收模块，用于接收核电站中待评估BOSS头的评估请求，获取所述评估请求中的BOSS头关联的有限元建模数据、模型约束条件和运行采集数据；所述待评估BOSS头包括母管、呈预设角度连通在所述母管上的支管，以及连接在所述母管和所述支管之间的环形焊缝区域；所述环形焊缝区域沿其环形方向被切割为若干对比块；
截取模块，用于根据所述有限元建模数据中的主管道参数，确定截取长度，并按照所述截取长度从所述有限元建模数据中选取出BOSS头区域模型；
分析模块，用于根据所述有限元建模数据中的材料参数、所述模型约束条件和所述运行采集数据，对所述BOSS头区域模型进行温度场分析、热应力分析和机械载荷分析，得到应力结果和多个评定路径；
获取模块，用于获取与所述待评估BOSS头的环形焊缝区域的各所述对比块对应的轴向裂纹参数，将所述轴向裂纹参数和所有所述评定路径输入所述BOSS头轴向裂纹识别模型中，通过所述BOSS头轴向裂纹识别模型识别出每一对比块的轴向裂纹参数与各所述评定路径之间的重合区域，并将与最大的重合区域对应的对比块记录为轴向裂纹区域；
评估模块，用于运用应力强度因子分析法，对所述应力结果和所述轴向裂纹区域进行轴向疲劳裂纹扩展和轴向应力腐蚀裂纹扩展，得到轴向裂纹评价结果；
输出模块，用于根据所述轴向裂纹评价结果，输出与所述轴向裂纹评价结果相应的修复措施。
11.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至9任一项所述核电站用BOSS头焊缝轴向缺陷评估方法的步骤。
12.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至9任一项所述核电站用BOSS头焊缝轴向缺陷评估方法的步骤。
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