主蒸汽管道多维蠕变监督对支吊架载荷的反推

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1、主蒸汽管道多维蠕变监督对支吊架载荷的反推高亮　刘尚慈　杨柯　刘宝军　王文安　李又祥　肖德中　　［摘要］　为了发现并防止因支架工作异常导致管系局部区域应力偏高，提高主蒸汽管道系统的安全性，通过建立多维蠕变变形与管段应力关系，反推支吊架工作状况及载荷。｝　　［关键词］　主蒸汽管道；多维蠕变变形；管段应力；支吊架载荷　　［中图分类号］　TK284．1；　TG115．57　［文献标识码］　A　［文章编号］　1006-3986（1999）01-0014-04DerivationoftheBurdenonSupportandHangerwithMultidimensionalCreep

2、MonitorinMainSteam　PipeGAO　Liang1，LIU　Sang-chi2，YANG　Ke2，LIU　Bao-jun2；WANG　Wen-an2　LI　You-xiang3，XIAO　De-zhong（1.ElectricPowerTesting&ResearchInstituteofHubeiprovince,Wuhan430077,China;2.WuhanUniversityofHydraulicandElectricEngineering,Wuhan430071,China;3.QingshanThermalpowerplant，Wuhan430

3、081,China)　　Abstract:Inordertodiscoverandpreventtheexcessstressonlocalareaofthepipesystem,duetoabnormalworkingofthesupportandhanger,thesecurityofmainsteampipecanbeincreased.Toestablishtherelationofmultidimensionalcreepdistortionandstressofpipeline,theworkingconditionandburdenofthesupportan

4、dhangercanbederivated.　　Key　words:mainsteampipe；　multidimensionalcreep；　stressofpipe；　forceofsupportandhanger　　目前，许多国家对主蒸汽管道进行寿命预测时采用蠕变变形量为主要指标。但是这样的蠕变测量仅限于周向蠕变测量，只反映周向应力作用的结果［1］。实际上，主蒸汽管道在运行时存在三向应力状态：周向应力σθ、轴向应力σZ、径向应力σr。只有当主蒸汽管道支吊架工作状况符合设计要求时，σθ＞σZ＞σr，即当周向蠕变变形εθ是主要部分时，才可以不考虑轴向应力的作用，只按周向最

5、大相对蠕变变形量进行主蒸汽管的寿命监督和预测。当运行过程中出现支吊架工作状况异常时，会产生较大的轴向应力。轴向应力过大是引起负蠕变现象和焊缝及弯管开裂的主要原因［2］。显然这种情况下只按周向蠕变变形量进行安全监督和寿命预测就不合适。作者的工作表明，对主蒸汽管道设立联合蠕变测量，监测周向蠕变变形和轴向蠕变变形可以合理地对主蒸汽管进行安全监督和寿命预测［3］。根据多维蠕变变形理论可以推算有关支吊架工作状况及载荷，发现并防止因支吊架工作异常导致管系局部区域应力偏高。1　主蒸汽管道的多维蠕变　　在一维应力条件下，当温度恒定时，第Ⅱ阶段蠕变速率和应力σ之间有如下经验公式：［4］=kσ

6、n　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（1）式中　k、n——试验温度、材料有关的常数。　　主蒸汽管道在运行时的应力状态为三向应力状态。在内压及持续外载的作用下受到周向应力σθ、轴向应力σZ和径向应力σr的作用。在三向应力作用下相应产生三向蠕变变形，其蠕变状态为多维蠕变。在多维蠕变变形理论方面存在以下假定：　　（1）　在蠕变变形中没有主应变速度旋转，应力主轴与蠕变应变速度主轴一致；　　（2）　变形微小；　　（3）　材料的体积不随蠕变变形变化，而材料的周向蠕变应变εθ、轴向蠕变应变εZ、径向蠕变应变εr有以下关系：εθ＋εZ＋εr=C　　　　　　　　　　　　　　　（2）　

7、　（4）　蠕变变形前和变形中，材料各向同性。因此可以推出泊松比μ=1／2。　　通常将一维应力下蠕变中的应力—蠕变应变速率关系推广到多维蠕变。三向应力状态的综合作用相当于等效应力σe的作用，其蠕变速率为等效蠕变应变速率e，蠕变应变为等效蠕变应变［5］。　　对于这方面最常用的有根据Yon．Mises屈服条件的Yon.Mises型公式［5］。　　　　　（3）　　三向应力状态下等效应力与等效蠕变应变速率的关系为［5］：e=kσen　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（4）2　主蒸汽管系支吊架载荷的反推2．1　直管段支吊架