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第 25卷 第 1期 盐城工学院学报 (自然科学版) V01．25No．1 2012年 03月 JournalofYanchengInstituteofTechnology(NaturalScienceEdition) Mar．2012 基于有限元模拟的高温过热器弯头短期失效探析 樊晓红，林荣川 (集美大学 机械工程学院，福建 厦门 361021) 摘要：对某600MW超临界机组高温过热器弯头在运行不到 lO00h发生开裂现象进行 了外观 检查、显微分析 ，同时对冷弯成型工艺过程进行数值模拟。研究表明：亚稳态不锈钢TP347H冷 弯成形时内弧应变量超过ASME规范要求，产生马氏体相变，形成点蚀源，在残余应力与高温运 行时热应力的共同作用下引起的内弧面开裂是弯头寿命降低的主要原因。 关键词 ：过热器弯头；内弧面；冷弯成形 ；数值模拟 ；残余应力 中图分类号：TG386．3l 文献标识码 ：A 文章编号：1671—5322(2012)01—0029—04 过热器是锅炉的主要组成部分，是锅炉中金 表 l 亚稳态不锈钢TP347H化学成分 属壁温最高的受热面，所处的工作环境最恶劣。 Table1 Chemicalcompositionofmetastable TP347H(1Crl9Nil1Nb)属于高碳含铌奥氏体不锈 stainlesssteel-I1P347H ％ v № M№№ 钢，铌与碳生成的碳化物可 以产生沉淀强化作 元素 质量分数 用 J，因而广泛用于超临界电站锅炉高温过热器 0．49 管道中。弯头由于其在锅炉管道中所处位置及 自 0．11 身的弯制工艺，工作环境比直管段更为恶劣，是整 18．91 个管道系统中最薄弱环节。因此对弯管段的研究 1．74 68．07 对于整个管道系统的安全有着重要的意义。文献 9．82 [2—7]以事实及试验为依据，对一些过热器失效 0．73 个案进行分析，无损检测手段也能及时了解及判 0．13 断管道各部位的损伤情况。文献 [8]对含局部减 薄弯头进行了非线性有限元分析。文献 [9]研发 检验设备：美国FEI公司生产 SIRIONTMP 出一种用于电厂锅炉弯管质量控制的计算机集成 型场发射扫描电子显微镜。 系统，应用结果表明通过有限元的方法可以较好 弯管弯制工艺：采用回转式弯管机冷弯成型， 地预测弯管质量。本文就某锅炉厂600MW超Il缶 弯管外观照片、尺寸及试样选取见图l。 界机组高温过热器弯头在运行不到 1000h发生 开裂现象，结合试验方法和有限元模拟进行失效 2 试验结果 分析。 2．1 试样外观分析 1 试验条件
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