P91钢蠕变—疲劳特性研究及蒸汽管道的寿命评估

发布时间：2020-06-22 05:47

【摘要】： 在我国的石油化工、航空航天、火力发电等行业,有大量的设备和容器长期工作在高温、高压工况下。由于这些设备和容器承受较高的温度和复杂载荷作用,要求它们具有一定的可靠寿命对于保障人员和财产安全意义重大。在火力发电厂,锅炉及蒸汽管道工作在高温和循环载荷工况下,它们的典型失效形式主要为疲劳、蠕变及疲劳蠕变交互作用引起的材料破坏。本文以电站锅炉P91钢蒸汽管道为研究对象,其主要研究工作包括：运用ANSYS有限元软件,对处于高温高压工况下的P91钢直管、90°弯管及三通管进行应力分析;计算了三种管子的应力分布；分析和讨论了椭圆度和热应力对弯管危险部位应力分布的影响,为降低管道应力及寿命评估提供了参考依据。对电站锅炉用P91钢进行蠕变、疲劳及蠕变—疲劳交互试验,通过对试验结果进行分析和处理,得出P91钢的蠕变、疲劳及蠕变—疲劳交互作用材料特性及蠕变-疲劳损伤图。根据有限元计算结果及实验数据,分别用持久强度法及P91钢蠕变-疲劳损伤图对宁海电厂2号机组的P91钢蒸汽管道直段和弯头进行蠕变-疲劳寿命评估。评估结果表明,宁海电厂2号机组P91钢蒸汽管道目前运行安全,并仍有较长的剩余寿命。
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TG142
【图文】：

有限元模型,直管,管弯头

西安理工大学硕士学位论文图3一3直管有限元模型Fig.3一 3thefiniteelementmodeofStraightPIPe由于90。管弯头结构及载荷是对称的，可以沿纵剖面取弯头的一半进行有限元建模。若只考虑弯头的内压载荷，弯头结构和外荷载则具有2个相同的对称面。为了尽可能地消除边界效应及减少局部应力集中，准确地分析弯头的应力分布，计算前在弯头的端部接一长5m的直管，其规格与连接管道相同，分析时沿管轴向道将约束施加于直管段上。分析稳态工况时，采用solid95三维实体单元进行网格划分;分析瞬态工况时，采用solidgo单元进行热分析，solid95单元进行热一结构祸合分析。由于直管和弯管的结构比较规律

直管,有限元模型,网格密度,外弧

可采用映射划分，体扫描形成网格，截面上内壁网格数量与外壁一一对应，内弧网格密度略大于外弧网格密度。研究对象弯头段划分单元数为540，单元节点数为2910，弯头(略去外接直管段)段网格划分如图3一4。图3一4弯头有限元模型Fig，3一 4thefiniteelementmodeofelbow

【引证文献】