含裂紋主蒸汽管球三通安全性分析及其焊接修復(fù)模擬.pdf

1、主蒸汽管球三通作為主蒸汽管路中的一種特殊結(jié)構(gòu)，在主蒸汽管路中用來分配和改變介質(zhì)的流動方向，由于球三通結(jié)構(gòu)和功能的特殊性，使得其在管道領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用?？紤]到主蒸汽管球三通在主蒸汽管路中的重要性以及其發(fā)生事故的危害性，本文采用數(shù)值模擬與安全評定相結(jié)合的方法，對主蒸汽管球三通在含裂紋和挖掉裂紋情況下的安全性進行分析與評定，分析了主蒸汽管球三通修復(fù)時的焊接溫度場以及殘余應(yīng)力場，并進一步研究了焊接殘余應(yīng)力與工作載荷的耦合場，研究得出以下結(jié)論

2、：
　?。?）含裂紋主蒸汽管球三通在550℃、18.4MPa額定負荷下最小Von Mises應(yīng)力為27.3MPa，分布于球體外表面以及主管外表面部分區(qū)域；裂紋兩端處應(yīng)力峰值達到511MPa。基于GB/T19624-2004對含裂紋主蒸汽管球三通進行安全性評價，失效評定圖與最大容許等效裂紋尺寸得出的結(jié)論一致，認為主蒸汽管球三通是不安全的。
　?。?）挖掉裂紋主蒸汽管球三通在550℃、18.4MPa額定負荷下最小VonMises

3、應(yīng)力為26.2MPa，分布于球體外表面；應(yīng)力峰值為276MPa，相比于含裂紋情況下應(yīng)力峰值降低了45.9％；按照GB/T19624-2004對挖掉裂紋的主蒸汽管球三通進行安全評定，其結(jié)果是滿足安全要求。
　?。?）采用焊條電弧焊工藝修復(fù)裂紋缺陷，預(yù)熱200℃時等效殘余應(yīng)力峰值為226MPa；預(yù)熱250℃焊接時，等效殘余應(yīng)力峰值位于焊縫處且達到210MPa，比預(yù)熱200℃時減小了7.6%，等效殘余應(yīng)力分布與預(yù)熱200℃時大體一致，均

4、關(guān)于焊縫區(qū)域基本對稱。
　?。?）預(yù)熱200℃和250℃兩種焊接條件下的周向殘余應(yīng)力、軸向殘余應(yīng)力分布基本一致，在250℃預(yù)熱條件下焊接，應(yīng)力值有所減小，應(yīng)力梯度降低；周向殘余應(yīng)力和軸向殘余應(yīng)力峰值隨焊接電流的增大而增大，隨焊接速度的增大而減??；提高焊接電流或降低焊接速度，軸向殘余應(yīng)力的增長小于周向殘余應(yīng)力的增長。
　?。?）預(yù)熱200℃焊接時殘余應(yīng)力與工作載荷的耦合應(yīng)力峰值為292MPa，預(yù)熱250℃焊接時殘余應(yīng)力與工作載