超超臨界鍋爐過熱器管及其異種鋼焊接接頭狀態(tài)評估.pdf

1、超超臨界(USC)火電機組中的過熱器管在高溫、調(diào)峰運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，嚴重威脅USC火電機組的安全運行。目前，對T92過熱器受熱面管裂紋擴展以及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，針對以上兩種問題，對裂紋尖端塑性區(qū)大小、蠕變失效以及變負荷運行條件下的裂紋擴展展開研究工作，這對于開展USC機組過熱器管及其異種鋼管道焊接接頭運行狀態(tài)的評估具有重要意義。
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2、1)對含裂紋的T92過熱器進行應(yīng)力應(yīng)變場及塑性區(qū)尺寸數(shù)值研究，結(jié)果表明在長時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)果與理論計算結(jié)果相比存在一定誤差，證明長時間高溫高壓下塑性區(qū)大小有所改變;對小范圍屈服進行了評估后采用修正應(yīng)力強度因子K仍可作為疲勞裂紋擴展合適的斷裂參量選擇。
　　(2)通過對T92/HR3C異種鋼管道焊接接頭進行蠕變分析，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;隨著運行時間的延長，T92區(qū)域內(nèi)壁應(yīng)力減弱而外壁加強，WM區(qū)的應(yīng)力呈現(xiàn)出不同變化趨勢易形成高拘束應(yīng)力集中，焊接界面為接頭的薄弱環(huán)節(jié)。
　　(3)利用高溫斷裂力學和NSW/NSW-MOD模型對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行蠕變裂紋擴展研究，獲得了蠕變裂紋擴展速率與C*的關(guān)系，內(nèi)壓的增大會加大兩處的速率，在T92HAZ/T92更為明顯。
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4、采用斷裂力學并結(jié)合數(shù)值模擬對變負荷運行條件下含裂紋T92過熱器管進行疲勞裂紋擴展研究。結(jié)果表明不同負荷對應(yīng)力強度因子K有重要影響;負荷在500MW～1000MW范圍內(nèi)波動時疲勞裂紋擴展速率明顯加快;負荷變化范圍幅度以及超壓或超溫對裂紋提前發(fā)生轉(zhuǎn)折有一定的影響，但是影響程度不同。
　　(5)考慮帶保載時間變負荷運行條件下對含T92過熱器管進行蠕變與疲勞交互作用下的裂紋擴展。結(jié)果表明負荷在500WM～1000WM的運行條件下，保載時間