火电机组高温厚壁金属部件的应力场谷点特性研究

• 作者: 崔崇 肖德铭 纳日苏 周锡琨
• 来源期刊: 电力科技与环保
• 关键词: 调峰 主汽门 裂纹 应力分析 谷点
• 年，卷（期）: 2021,（4）
• 所属期刊栏目: “灵活性运行条件下火电机组金属材料问题研究与对策”专栏|Special Subject of "Studies and Countermeasures of Metal Parts Deterioration in Flexible Operated Thermal Power Units”
• 页码范围: 12-19
• 页数: 8页
• 分类号: TM621
• 语种: 中文
• DOI: 10.19944/j.eptep.1674-8069.2021.04.002

摘要

针对火电机组灵活性运行方式带来的厚壁金属部件热疲劳问题开展了研究工作.以某电厂高压主汽门现场缺陷检验和焊接修复项目为例,对调峰工况下火电机组厚壁金属部件内部的应力场进行了有限元分析.发现了火电机组调峰运行时在主蒸汽阀门壁厚的某一深度能够形成交变应力幅值谷点的现象,研究了谷点的发生机制和谷点对裂纹萌生和扩展的抑制作用,为厚壁金属部件的失效分析和缺陷治理提供了理论支撑.谷点是交变应力幅由部件内表面最大值随着距离内表面深度增加而降低到最小值所对应的深度位置.因此,在部件内部形成的微裂纹在谷点作用下会择优向内表面方向扩展,并且在超过谷点位置后难以形成新的疲劳裂纹.通过对主汽门实际检测发现的裂纹位置和深度分布进行分析,验证了上述研究结果.此外,通过将主汽门模型替换为一段蒸汽管道的模型,并对其进行调峰工况下的应力场分析,发现谷点的形成位置与几何尺寸、外壁处的散热条件有关,与部件金属材料的密度、热膨胀系数、热导率、比热容、杨氏弹性模量等性能无关.以上研究结果对于深入认识和进一步减轻火电机组灵活性运行带来厚壁特征的金属部件热疲劳损伤问题具有指导意义.