本文以化工设备中常见的加氢装置为研究对象,利用大型有限元软件ABAQUS对加氢装置中常见的氢鼓泡损伤进行模拟分析,并运用ASME合于使用的评价准则对含多个氢鼓泡筒体试样进行安全评估,从而减少不必要的停产及维修,并提高经济性与可靠性。通过瞬态分析来模拟含夹杂或裂纹的基体材料中的氢扩散,探究在氢鼓泡产生的最初阶段氢原子在基体中的扩散过程。建立三维实体含椭圆形氢鼓泡裂纹的筒体模型,分析线弹性条件下不同鼓泡尺寸及鼓泡氢压下应力强度因子,评估鼓泡裂纹失稳扩展趋势。通过对试样材料充氢得到实际服役状态下损伤材料,并通过拉伸试验测得材料的真应力应变数据。将真应力应变数据导入ABAQUS,模拟含氢鼓泡筒体在材料损伤前提下的鼓泡裂纹特性及J积分值。氢扩散瞬态分析结果表明,夹杂存在与否及其位置对氢鼓泡形成有决定作用,夹杂区域氢浓度高于基体氢浓度。裂纹尖端拉应力促进氢原子扩散,压应力抑制氢原子扩散,裂纹尖端处的氢浓度远大于周围基体氢浓度。三维实体含椭圆形氢鼓泡的裂纹分析结果表明,椭圆形裂纹的应力强度因子K和J积分值,从长半轴逆时针到短半轴路径上均逐渐增大。鼓泡裂纹尺寸越大,越容易发生失稳扩展。鼓泡鼓起高度相当时,不同尺寸鼓泡裂纹的J积分值比较接近,这些鼓泡裂纹失稳扩展的趋势也几乎相同。