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DB34／T 2844.2-2017 大型低温超导磁体结构部件设计准则 第2部分：金属部件简介：

DB34/T 2844.2-2017 是中国江苏省的地方标准，全称为《大型低温超导磁体结构部件设计准则 第2部分：金属部件简介》。这个标准主要针对的是大型低温超导磁体（如超导磁体应用于粒子加速器、磁共振成像等设备）的金属部件设计，它提供了一套设计原则和规范，旨在保证这些部件在极低温度环境下（通常低于液氦温度）的性能稳定，以及结构安全。

该标准可能包括的内容有：

1. 金属材料的选择：根据低温环境对材料的性能要求，如低温下的强度、韧性、耐腐蚀性等进行规定。 2. 结构设计：如磁体部件的形状、尺寸、连接方式等，需要考虑热膨胀系数、应力分布、磁力线集中等因素。 3. 制造工艺：对金属部件的加工、热处理、表面处理等工艺提出要求，以确保其性能和使用寿命。 4. 试验与检验：规定了金属部件的出厂检验项目和方法，以及在安装和使用过程中的定期检查标准。

遵循这个标准，可以确保金属部件在低温超导磁体系统中的有效运行，降低故障风险，延长设备的使用寿命。

DB34／T 2844.2-2017 大型低温超导磁体结构部件设计准则 第2部分：金属部件部分内容预览：

DB34/T2844.1界定的术语和定义适用于本文件

式中： P一弯曲应力，单位为MPa。 4.1.4一次局部膜应力应满足式（4）的规定：

P. +P, ≤1.3K.S.

GB 3404-1982 硅质玻璃原料化学分析方法DB34/T 2844.22017

P——一次局部膜应力，单位为MPa。 4.1.5一次应力与二次应力之和应满足式（5）的规定

式中： P一一一次应力，单位为MPa; 二次应力，单位为MPa。 注1：一次应力与二次应力之和中不包括剩余应力和峰值应力。 注2：若峰值应力不能清楚地与二次应力区别开来，那么二次应力与峰值应力都应考虑。 6乘数K取决于使用限制级别，在表1中给出定义，

P,≤1.3K.S,

P, ≤1.3K.S.

P+Q≤1.5K.S.

表1对不同基底金属和焊接接头K因子的值

4.2导体铠甲和辐板的断裂评估

4.2.1工作应力强度因子K 4.2.2K需要在设计温度下与测量断裂韧性Krc进行比较。需要非破坏性测试程序证明其不大于“许 用初始缺陷”的概率大于95%： b） 在C级使用限制在力强度子鱼c/1.浩缺隐与加负的结可接受； c）在D级使用限制卡，方强度茵孕r/1.有缺陷弓品负羲的结告可接受。 4.2.3若运行过程中裂纹生长，在断裂评估中应使用完全生长的缺陷。 4.2.4在指定应力载荷时应考虑最安全的组合。

4.3导体铠甲和辐板疲劳应力

4.3.1假定初始缺陷

4.3.1.1用于疲劳分析的假定初始缺陷是一个嵌入式的椭圆或半椭圆平面裂纹 4.3.1.2非破坏性测试的真实灵敏度应在真实部件上得到验证。 4.3.1.3假定缺陷应与检查程序的灵敏度一致，并根据生产条件确认和调整。 注：在经过工作应力等级检查之后，可能会降低对非破坏性测试的要求。

4.3.1.1用于疲劳分析的假定初始缺陷是一个嵌入式的椭圆或半椭圆平面裂纹

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4.3.1.4部件检查中，非破坏性测试检查程序应证明没有一个许用初始缺陷”的概率超过95%。 4.3.1.5验收程序的假定初始缺陷由两倍的许用最大缺陷面积（有95%的侦测概率）来计算。 4.3.1.6缺少测量数据时，可将此缺陷视作裂纹，且最小初始裂纹纵横比设为3，并认为该裂纹定向 地置于最不利的位置。 注：最不利的位置指在这个方向能给出破裂前最大的K值。

4.3.2.1疲劳应力评估中的残余应力评估包括由生产工序引起的应力，即导体绕制、热处理、焊接等。 4.3.2.2由导体绕制引起的弯曲度，可通过对其进行有限元模拟，进行残余应力评估。有限元分析中， 允许考虑三维泊松效应和材料的实际应变曲线。 注：该种评估主要用于没有消除应力或没有经受热处理的导体。 4.3.2.3热处理会消除一些残余应力，经过反应热处理后导体内的残余应力应通经过量化。 4.3.2.4各部件不同材料残余应力的建议量级见表2，可用于概念设计和初步设计

表2各部件不同材料残余应力建议量级

4.3.3裂纹增长限制

4.3.3.1下列情况下，部件寿命结束：

a）裂纹深度达到部件壁厚； b）裂纹表面上任意一点的峰值应力强度因子超过许用的设计应力强度； 注：该任意点通常选择最深处的点。 c）如果出现泄漏。 4.3.3.2应考虑设计载荷对裂纹增长的累计影响。 4.3.3.3部件寿命应为装置系统运行周期的两倍。

4.3.3.2应考虑设计载荷对裂纹增长的累计影

DB34/T 2844. 22017

5.1螺栓的静态应力限制

5.1.1螺栓不可用于液态真空密封。 5.1.2装配螺栓的强度应高于运行温度下和起密封作用螺栓的强度。 注：运行温度下，有二次应力加载时，螺栓在没有超出屈服值的情况下允许较高的预紧力。 5.1.3螺栓的许用应力应根据不同运行温度进行修正： a）设计温度下的许用应力值Sml应小于设计温度下最小屈服应力的1/2； b）装配温度下的许用应力值S应小于装配温度下最小屈服应力的1/2。 5.1.4对于复杂的非标准螺栓，或者受屈服、剪切或者压缩应力的螺栓，应利用有限元等方法进行详 细的应力分析。 5.1.5在运行温度下，计算总操作应力需要在螺栓上除螺纹外的所有区域考虑外加的载荷，并加上残 余的预紧力及其他任何热收缩带来的载荷。应满足式（6）、式（7）的规定：

5.2.1只承受拉应力的螺栓

5.2.1.1螺栓残余预紧力S在运行温度下也可能超过工作应力：

5.2.2.1应在同时承受剪应力和拉应力的法兰接头处使用销钉或键来承受剪切应力。 5.2.2.2剪切应力计算时不考虑法兰间摩擦效应的影响。 5.2.2.3螺栓的平均剪切应力=法兰上受到的剪切应力/法兰之间的螺栓面积（通常没有螺纹） 5.2.2.4螺栓的平均拉应力=（外部载荷+残余预紧力+不同材料的热收缩造成的应力）/法兰之间的螺 栓面积（通常没有螺纹） 5.2.2.5剪切应力对螺栓螺纹处的拉应力载荷没有影响

5.3螺栓的疲劳应力限制

a）应力安全系数为2; b) 周期为20万次。

a）应力安全系数为2； b) ）周期为20万次。

5.4单向负载的螺栓设讯

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5.4.1单向负载的螺栓不需要再经过疲劳负载校验。 5.4.2张力与压应力都会引发裂纹，但只有张力引发的裂纹面才会使裂纹增长。 5.4.3螺纹根部开始的裂纹不会增长到或穿过螺杆的压力场。 5.4.4 一个周期内，交变应力幅度按式（9）计算：

螺纹的集中系数，K=4适用于螺纹部分的整体运行平均拉应力Sot 5.4.5单向负载的螺栓疲劳评估中，应考虑平均应力影响。可由式（10）计算。

5.1在螺栓疲劳分析中，除上述螺栓设计外，应考虑周期切应力和周期张力造成的螺杆负载。 5.2杆的应力状态需要使用有限元分析来计算峰值应力并进行疲劳评估。

5.5.1在螺栓疲劳分析中，除上述螺栓设计外，应考虑周期切应力和周期张力造成的螺杆负载。

6.1.1应力限制按式（1）计算

6.1.2依据平均应力设计键： a 键有两种明确的载荷，剪切载荷和轴向载荷； b 键受到的初始平均切向应力=切向载荷/切向力所加载的总面积。纯剪切应力加载面上的初始平 均切向应力<0.6KS； C 键受到的初始平均轴向应力=轴向力/截面积。平均轴向应力<1.0KS； d) 在A级和B级使用限制下，K=1.0； e) 在C级和D级使用限制下，K=1.5。 6.1.3采用有限元应力分析，取决于几何状态和应力状态，依据分析结果设计键的结构。 注，同择活用用全一次应五和二次应五

6.1.2依据平均应力设计键： a) 键有两种明确的载荷，剪切载荷和轴向载荷； b 键受到的初始平均切向应力=切向载荷/切向力所加载的总面积。纯剪切应力加载面上的初始平 均切向应力<0.6KS； C) 键受到的初始平均轴向应力=轴向力/截面积。平均轴向应力<1.0KS d 在A级和B级使用限制下，K=1.0； e) 在C级和D级使用限制下，K=1.5。 6.1.3采用有限元应力分析，取决于几何状态和应力状态，依据分析结果设计键的结构。

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6.2键的疲劳应力限制

7线圈重力支撑结构的设计

线圈重力支撑结构的静态应力限制

7.1.1A级使用限制下的应力限制

a）支撑的局部温度通过两端温度的插值法计算得到； 注：一端是4.5K，一端是室温。 b 建立温度梯度时应考虑支撑中的热阻； C 许用应力限制在室温下为S时，应力限制S取（2/3S，1/3S）中的最小值； 初始膜拉应力<1.0S，初始值（屈服应力+膜应力）<1.5S； 注1：两个数值应是局部温度下； 注2：重力支撑内的扩展载荷应作为初始值考虑在内； 注3：如果重力支撑的扩展载荷由温度膨胀或者收缩引起，而这些变化是由磁体自由移动而造成的位移和旋转计算 得到的，那么得出的支撑的应力结果被认为是二次应力； 注4：局部温度梯度产生的应力也被认为是二次应力。 e 在小于77K的运行温度下的部件， 初始值+ 次应力≤1.5S； f 在77K以上运行温度下的部件，初始值+二次应力≤（2S，S）中的最小值。 B，C和D级使用限制下的应力限制： a 初始膜应力<1.0KS%， 初始膜应力+屈服应力<1.5KS； 注：B级使用限制下，K=1.33。 b D级使用限制下，初始膜应力<（1.55%，1.2S）中的最大值，同时初始膜应力应<0.7Sr。 初始膜应力+屈服应力<1.5倍初始膜应力； C 二次应力的适用性则没有限制。

7.2线圈重力支撑结构的塑性屈服

7.2.1设计温度下的一般结构部件需要满足式（1）的规定

7.2.3室温下预紧结构的最大许用预负载，应力限制应小于式（1）或式（11）的计算结果。 7.2.4室温下线圈支撑结构中张力部件的最大许用预负载，应力限制应小于式（12）的计算结果：

7.2.5一次膜应力应满足式 的规定

7.2.5一次膜应力应满足式（2）的规定。

GB／T 3477.2-2017标准下载7.2.5一次膜应力应满足式（2）的规定。 7.2.6一次膜应力与弯曲应力之和应满足式（13）的规定：

一次膜应力应满足式（2）的规定

2.7一次局部膜应力应满足式（14）的规定：

7.2.8一次应力与二次应力之和应满足式（15）的规定：

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P+Q≤2.0KmSm

注：如果峰值应力不能明显的从二次应力中分离出来，那么二次应力和峰值应力都应包括在内。 7.2.9乘数K取决于使用限制级别，不同级别下的选取值见表1。 注1：焊接点被定义为整个焊接区域，包括基底金属，高温影响区域（HAZ）和焊接金属： 注2：未经消应力的焊接点有残余应力，在静态评估中不予考虑。 7.2.10任何情况下，最大许用一次膜应力都不应超过极限应力，

脱贫攻坚投资基金城乡供水巩固提升子基金锦屏县项目监理C2标段招标文件.pdf7.3线圈重力支撑结构的断裂评估