超超臨界鍋爐過(guò)熱器管及其異種鋼焊接接頭狀態(tài)評(píng)估.pdf

1、超超臨界(USC)火電機(jī)組中的過(guò)熱器管在高溫、調(diào)峰運(yùn)行條件下容易造成蠕變、疲勞以及蠕變與疲勞交互作用下的失效，嚴(yán)重威脅USC火電機(jī)組的安全運(yùn)行。目前，對(duì)T92過(guò)熱器受熱面管裂紋擴(kuò)展以及T92/HR3C異種鋼受熱面管道焊接接頭高溫蠕變失效的研究還很少。因此，針對(duì)以上兩種問(wèn)題，對(duì)裂紋尖端塑性區(qū)大小、蠕變失效以及變負(fù)荷運(yùn)行條件下的裂紋擴(kuò)展展開(kāi)研究工作，這對(duì)于開(kāi)展USC機(jī)組過(guò)熱器管及其異種鋼管道焊接接頭運(yùn)行狀態(tài)的評(píng)估具有重要意義。
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2、1)對(duì)含裂紋的T92過(guò)熱器進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)及塑性區(qū)尺寸數(shù)值研究，結(jié)果表明在長(zhǎng)時(shí)間高溫高壓下裂紋尖端的應(yīng)力應(yīng)變有所增大，有限元求解塑性區(qū)大小的結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果相比存在一定誤差，證明長(zhǎng)時(shí)間高溫高壓下塑性區(qū)大小有所改變;對(duì)小范圍屈服進(jìn)行了評(píng)估后采用修正應(yīng)力強(qiáng)度因子K仍可作為疲勞裂紋擴(kuò)展合適的斷裂參量選擇。
　　(2)通過(guò)對(duì)T92/HR3C異種鋼管道焊接接頭進(jìn)行蠕變分析，發(fā)現(xiàn)最大主應(yīng)力、等效應(yīng)力和應(yīng)力三軸度的峰值位于焊接界面附近區(qū)域，并隨

3、內(nèi)壓的增加而增大;隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，T92區(qū)域內(nèi)壁應(yīng)力減弱而外壁加強(qiáng)，WM區(qū)的應(yīng)力呈現(xiàn)出不同變化趨勢(shì)易形成高拘束應(yīng)力集中，焊接界面為接頭的薄弱環(huán)節(jié)。
　　(3)利用高溫?cái)嗔蚜W(xué)和NSW/NSW-MOD模型對(duì)T92/HR3C異種鋼管道焊接接頭的主要弱化區(qū)域WM和T92HAZ/T92界面在高溫高壓下進(jìn)行蠕變裂紋擴(kuò)展研究，獲得了蠕變裂紋擴(kuò)展速率與C*的關(guān)系，內(nèi)壓的增大會(huì)加大兩處的速率，在T92HAZ/T92更為明顯。
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4、采用斷裂力學(xué)并結(jié)合數(shù)值模擬對(duì)變負(fù)荷運(yùn)行條件下含裂紋T92過(guò)熱器管進(jìn)行疲勞裂紋擴(kuò)展研究。結(jié)果表明不同負(fù)荷對(duì)應(yīng)力強(qiáng)度因子K有重要影響;負(fù)荷在500MW～1000MW范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí)疲勞裂紋擴(kuò)展速率明顯加快;負(fù)荷變化范圍幅度以及超壓或超溫對(duì)裂紋提前發(fā)生轉(zhuǎn)折有一定的影響，但是影響程度不同。
　　(5)考慮帶保載時(shí)間變負(fù)荷運(yùn)行條件下對(duì)含T92過(guò)熱器管進(jìn)行蠕變與疲勞交互作用下的裂紋擴(kuò)展。結(jié)果表明負(fù)荷在500WM～1000WM的運(yùn)行條件下，保載時(shí)間