技術(shù)資訊
發(fā)電機(jī)汽包高溫高壓應(yīng)力測(cè)試

某廠7號(hào)機(jī)組汽包自投運(yùn)使用已有15年歷史,在檢修過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)該汽包存在多處缺陷,目前該設(shè)備處于帶缺陷運(yùn)行狀態(tài)。為了解汽包在高溫、高壓工作條件下的應(yīng)力分布情況,為汽包的設(shè)計(jì)、檢查、安全鑒定提供依據(jù),我們對(duì)該汽包進(jìn)行了常溫加壓及高溫高壓應(yīng)力測(cè)試。

汽包常溫加壓試驗(yàn)

儀器介紹及應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置

儀器采用聚航科技JHYC動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀,測(cè)點(diǎn)主要布置在汽包中縫附近的環(huán)向,汽包封頭焊縫附近和汽包1、2號(hào)下降管管座焊縫及附近處,總共有16個(gè)測(cè)點(diǎn),每個(gè)測(cè)點(diǎn)均貼上二向或三向應(yīng)變花。

試驗(yàn)工況為0MPa,2MPa,4MPa,6MPa、8MPa、9.2MPa。

常溫加壓實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

從試驗(yàn)結(jié)果可以看出;

相同工況下,汽包筒體上2-7號(hào)測(cè)點(diǎn)主應(yīng)力值相差不大。其中,2號(hào)、6號(hào)測(cè)點(diǎn)應(yīng)力較大。在8MPa壓力工況下,2號(hào)測(cè)點(diǎn)主應(yīng)力e1= 77.04MPa,6號(hào)測(cè)點(diǎn)主應(yīng)力e1= 72.58MPa,在zui大壓力(9.2MPa)工況下,2號(hào)測(cè)點(diǎn)e1= 86.60MPa,6號(hào)測(cè)點(diǎn)e1= 82.78MPa。

汽包筒體與下降管連接焊縫區(qū)附近,在同一工況下,主應(yīng)力值分布規(guī)律大致一樣,即汽包靠焊縫處(8號(hào)、11號(hào)、13號(hào)測(cè)點(diǎn))的應(yīng)力值較大,下降管靠焊縫處(9號(hào)、12號(hào)、14號(hào)測(cè)點(diǎn))的應(yīng)力值較小,在焊縫區(qū)(10號(hào)、15號(hào)測(cè)點(diǎn))的應(yīng)力值也不大,在9.2MPa壓力工況下,8號(hào)、13號(hào)測(cè)點(diǎn)zui大應(yīng)力e1值分別為105.74MPa和106.55MPa。

汽包高溫加壓試驗(yàn)

應(yīng)變測(cè)點(diǎn)和溫度測(cè)點(diǎn)布置

高溫應(yīng)變測(cè)點(diǎn)位置與常溫測(cè)點(diǎn)位置基本相同,點(diǎn)數(shù)略少一些,共10個(gè)測(cè)點(diǎn)。溫度測(cè)點(diǎn)與應(yīng)變測(cè)點(diǎn)位置基本一致,并略多一些,共12個(gè)測(cè)點(diǎn)。汽包筒體上各測(cè)點(diǎn)沿環(huán)向、縱向焊上高溫應(yīng)變片,汽包與下降管連接焊縫區(qū)的測(cè)點(diǎn)沿三向焊上高溫應(yīng)變片。

高溫加壓試驗(yàn)工況為0MPa、2MPa、4MPa、6MPa、8MPa、9.8MPa。在記錄測(cè)點(diǎn)應(yīng)變時(shí),也會(huì)記錄測(cè)點(diǎn)溫度。試驗(yàn)時(shí)加壓速度為0.1MPa/min。

高溫加壓試驗(yàn)結(jié)果分析

從試驗(yàn)結(jié)果可以看出;

在汽包筒體上1-6號(hào)測(cè)點(diǎn)在相同工況下主應(yīng)力值有一定差距,例如,在8MPa工況下,1-6號(hào)測(cè)點(diǎn)e1分別為67.88MPa,74.32MPa,95.50MPa,65.70MPa,101.78MPa,92.69MPa,在zui大壓力(9.8MPa)工況下,1-6號(hào)測(cè)點(diǎn)e1分別為84.71MPa,100.97MPa,106.88MPa,81.20MPa,115.07MPa,108.33MPa。

在汽包筒體與下降管連接焊縫區(qū)附近,在相同工況下,汽包靠焊縫處的主應(yīng)力值比下降管靠焊縫處的主應(yīng)力值要大,在8MPa壓力工況下(溫度約276-280℃),8號(hào)、9號(hào)、10號(hào)測(cè)點(diǎn)e1分別為61.85MPa、105.29MPa、44.36MPa,在zui大壓力(9.8MPa)工況下(溫度約281-297℃),8號(hào)、9號(hào)、10號(hào)測(cè)點(diǎn)e1分別為66.81MPa、128.26MPa、50.98MPa。

常溫加壓與高溫加壓試驗(yàn)結(jié)果比較

常溫測(cè)點(diǎn)

高溫測(cè)點(diǎn)

e1=8MPa

e1=9.2MPa

e1=9.89.2MPa

常溫

高溫

常溫

高溫

1

1


67.88


84.71

2


77.04


86.60


3

2


74.32


100.97

4

3

68.56

95.50

77.19

106.88

5

4

62.90

65.70

72.80

81.20

6

5

72.58

101.78

82.78

115.07

7

6

69.00

92.69

78.19

708.33

8

7

92.36


105.74


9

8

22.78

61.85

26.76

66.81

13

9

93.20

105.30

106.55

128.30

14

10

31.54

44.40

36.96

51.00

從上表的試驗(yàn)對(duì)比結(jié)果可以看出;

1.在相同壓力下,常溫加壓與高溫加壓應(yīng)力的分布規(guī)律基本相同;高溫加壓下各測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力值比常溫加壓相應(yīng)點(diǎn)的應(yīng)力值要高,約高13-30MPa。

2.在汽包與下降管連接之焊縫區(qū)上y方向測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力值較大,在常溫加壓(9.29.2MPa)工況下,13號(hào)測(cè)點(diǎn)主應(yīng)力e1=106.55MPa;在高溫(297℃)加壓(9.8MPa)工況下,相應(yīng)的測(cè)點(diǎn)(高溫9號(hào))的主應(yīng)力e1=128.30MPa。

結(jié)論

① 7號(hào)機(jī)汽包常溫加壓試驗(yàn)測(cè)試精度較高,反映了汽包測(cè)點(diǎn)在各壓力工況下的實(shí)際應(yīng)力值,可作為理論計(jì)算時(shí)重要參考。

② 本次試驗(yàn)是在汽包與下降管焊縫進(jìn)行修補(bǔ)之后,設(shè)備處于完好情況下進(jìn)行的,測(cè)試結(jié)果反映了汽包工作室的實(shí)際情況。

③ 在筒體區(qū),常溫、高溫應(yīng)力分布規(guī)律相同,應(yīng)力水平相差不大,如:常溫試驗(yàn)在9.2MPa工況下,測(cè)點(diǎn)應(yīng)力在72.80MPa至86.60MPa之間,高溫試驗(yàn)在9.8MPa工況下,測(cè)點(diǎn)應(yīng)力在81.20MPa至108.33MPa之間,如果達(dá)到汽包zui高工作壓力(11MPa)時(shí),zui大應(yīng)力值可達(dá)到120MPa。

④ 在汽包與下降管之間的焊縫區(qū),常溫、高溫應(yīng)力分布規(guī)律相似,在9.2MPa工況下的常溫試驗(yàn)中,zui大主應(yīng)力e1=106.55MPa,在9.8MPa工況下的高溫試驗(yàn)中,zui大主應(yīng)力e1=128.30MPa,如果達(dá)到汽包zui高工作壓力時(shí),zui大應(yīng)力可達(dá)140MPa。

這說(shuō)明,汽包在正常工作zui大壓力11MPa下,筒體應(yīng)力在120MPa左右,屬正常范圍,在汽包與下降管焊縫區(qū)靠汽包一側(cè)應(yīng)力可達(dá)140MPa左右,焊縫區(qū)應(yīng)力較復(fù)雜,加上焊接殘余應(yīng)力,此區(qū)域應(yīng)力值較高,是汽包工作時(shí)的危險(xiǎn)位置。

上一個(gè):蒸汽管道現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)力測(cè)試
下一個(gè):動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀在船舶氣囊下水過(guò)程中結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試的應(yīng)用
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