含环向减薄缺陷主蒸汽管道蠕变应力变化规律研究.pdf

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1、含环向减薄缺陷主蒸汽管道蠕变应力变化规律研究薛吉林，周昌玉，生建文，贺小华(南京工业大学机械与动力工程学院，江苏南京210009)摘要：厚壁耐热钢广泛应用于高温电厂的主蒸汽管道。局部减薄缺陷是高温压力管道常见的体积型缺陷，局部减薄缺陷的存在对高温环境下运行的管道应力重分布会产生较大的影响，降低管道的承载能力。采用大型有限元分析软件ABAQUS对在蠕变条件下运行、受内压作用含环向减薄缺陷主蒸汽管的蠕变应力进行了有限元数值模拟，获得了应力重分布的变化过程。结果表明，含环向减薄缺陷直管，由于存在结构不连续，导致应力水平提高。在高温环境下，应力最大位置和应力集中系数最大位

2、置可能会随蠕变时间的变化而改变，给出了含环向减薄管道应该主要关注的位置。研究结果可为高温含环向减薄缺陷管道的安全评定和完整性分析提供依据。关键词：主蒸汽管；环向减薄；蠕变；应力集中；有限元中图分类号：TK223．1；TB115文献标识码：A文章编号：1001—4837(2010)11—0001—07doi：10．3969／j．issn．1001—4837．2010．11．001StudyonVariationLawofCreepStressofMainSteamPipewithHoopWallThinningXUEji—lin，ZHOUChang—yu，SHENG

3、Jian—wen，HEXiao—hua(CollegeofMechanicalandPowerEngineering，NanjingUniversityofTechnology，N姗jing2100199，China)Abstract：Thickwallheat—resistantsteelpipesarewidelyusedasmainsteampipeathightemperatureinpowerplants．Thelocalwallthinningdefectisacommondefectinhightemperaturepressurepipes．The

4、existoflocalwallthinningmayprobablyresultinstressredistributionofthepipesandreducestheloadcarryingcapabilityofthepipesatelevatedtemperatureinsei'viee．CreepstressofmainsteampipewithhoopwallthinningunderinternalpressureonlywassimulatedbythefiniteelementanalysiscodesABAQUS．Theresultsindi

5、catethatstructurediscontinuousnessofthepipewithhoopwallthinningwillraisethestressleve1．Thepositionofmaximumstressandmaximumstressconcentrationfactorsmaychangewiththecreeptimeincreaseathightemperature．Themostconcerningpointsofpipeswithlocalwallthinningwasgiven．Theresearchresultscanprov

6、idethepossibilityonsafetyassessmentandstructureintegrityanalysisofthepipewithhoopwallthinningathightemperatureeffectively．Keywords：mainsteampipe；hoopwallthinning；creep；stressconcentration；finiteelementanalysis基金项目：江苏省自然科学基金项目(BK2008373)；江苏省普通高校研究生科研创新计划项目(CXIOB一164Z)含环向减薄缺陷主蒸汽管道蠕变应力变化

7、规律研究0引言高温厚壁管广泛应用于核电站、电厂和石油化工厂系统。局部减薄是高温压力管道中常见的体积型缺陷，它可由冲蚀、腐蚀、机械损伤(如划擦、碰撞等)以及裂纹打磨修补产生1J。局部减薄缺陷的存在，会造成应力集中，降低管道的承载图1有限兀计算模型能力，增加高温构件失效的可能性，影响高温构件的完整性及安全运行。由高温蠕变导致材料失构模型H]：效，进而造成工程巨大损失，对人类生命安全造成s=BIT威胁的例子屡见不鲜j。因此，高温管道设计最式中——蠕变应变率，1／h为关注的是预测蠕变条件管道服役寿命，特别是——单轴应力，MPa在动力工业，目前操作周期超过150000h，这

8、一问，n—