锅炉汽包应力状态及低周疲劳寿命研究.pdfVIP

圭鋈霉塞璺磊篥豢叁2006年学木年会论文集(盎属工艺幸妻套) 锅炉汽包应力状态及低周疲劳寿命研究 华霖电力试验研究貌段鹂 媸 琦顾亚乎季献武 电站锅炉汽包是火力发电厂的最熏要部件之一。由于汽包结构复杂及筒壁较厚，在高度介质压力和 温度梯度场的作用下，汽包下降管与简体连接处由于本身几何不连续仓造成较大的应力集中，即使在正 常运行工挽下也会进入塑饿丽驻状态。琏着电网蜂谷差的苇断加大，大多带基本负荷豹槐组岿然要参与 调峰运行，调峰工况更进一步促进汽包危险部位过早薅生低周疲劳裂纹．最终可能导致低应力脆断。嚣 此，对电站锅炉汽包的低焉疲劳寿命研究具有十分重要的意义。 锅炉汽包低周疲劳寿命研究的重要内容是准确计算和分析锅炉汽龟在复杂边界条件下的应力状态。 传统的计算方法可采用“威力指数”法求解汽包下降管接管内壁危险赢的应力状态，这类方法一般先按照 篱单受舔圆筒进行力学分析，然蓐班相成规范和标准给高的应力集中系数得出汽包的戢大危验应力，其 分析方法较为粗糙。文献介绍了利用解析法求解锅炉汽包应力状态的进稔。文献选取了汽包下降管接 管处的局部模型进行了应力状态分析． 针对某调峰电厂舶一台在役锅炉汽包，为准确分析和计算锚妒汽包舶篡杂应力，本文选取了以“汽包 整体实嚣结构全模型”为计算对象，采翔宥疆元数基计算方洼详缨进行了复杂边界载荷f的汽包应力状 态分析和计算，并对锅炉汽包的低周疲劳寿命进行了研究．举项工作豹研究结果对于优化管理锅炉的寿 命管理策略和提高管理水平具有一定的参考价值。 1锅炉汽包概况 某电rSG4∞／l毒．2．Ⅱ型越高压中阉襻热匀然循环锅炉，于1974苹 投入运行，1982年之后参与两班制调蜂遂行。锅炉汽包蒋身直段分赢节， 600 加上两侧封头，其环向焊缝为六条，纵向焊缝五条，汽包内径1 mm，设 460 计壁厚75Itlm，简体长度13mE。汽包设计压力15．19M如。汽包底 部有五根大直径集中下降管，采用插入式管座型式，其结构形式觅圈1。 寰1 BIIVn8馨掌罐分 ％ 0．20—o．rio0．10～o．2Z ≤o．18 ≤o．40 1．oo～1．650．40～o．80 f 1 图1汽包下癣首营接头结构型式 汽包筒身和集中下降管接管均采用BHW38钢制造，该钢种系愿西德生产，其化学成分组成见袭l， 常、高潞力学性能和物理性能觅袁2。 2锅炉汽包应力有限元计算和分析模型 袭2辑鹞机槭最匏理性能 汽包有限元模型的建立借助于ANSYS5．4的 温度／℃ 20 200 300400 抗拉强度西／MPa 600～7rio 前处理器完成。按照汽包设计的实际尺寸和结构 屈腿强成“，MPa 430 3903,80 330 建立的宥限觉计算模型见图2．由于汽龟结构的 弹性攒赣E／t·mm-3 2t 18．S17．5 对称性，计算对象可选为1／4汽包结搀体，健实际线胀系数n·10a(与2矿raj)／℃一1 12．1 12．913．9 上涵盖了整个汽包构件，包括循环水上升管、导汽管积汽包吊集等。为准确分析汽包下降管接口和其他 管接口处的应力状态，对其进行了局部网格的细分，见图3。 计算模型的有限元单元类型为SOLID95，这是一个典有兰维自由度的20节点单元，可有效地进行热 和结构斑力舳耦合分析。计算摸望共捌分为5648个单始，节点总数为32426个． 3锅炉汽包非线性瞬态温度场分析与计算 锅炉的启停过程中．汽包的温度场变化实际上一个非常复杂的三维非稳态热传导过程。锅炉汽包的 上半空搦内部充满水蒸汽，而汽包内部下半空间为农赍质。由于两种介质对汽包壁的换热效果