主蒸汽温度和压力波动对汽轮机转子蠕变疲劳损伤的影响

采用Abaqus有限元软件建立了某GW(百万千瓦)级超超临界汽轮机高压转子的轴对称有限元模型,加载基于电厂实际运行的主蒸汽温度和压力的边界条件,以分析转子在稳态运行过程中的力学行为;采用Lemaitre连续损伤力学模型分析高压转子在实际运行过程中的蠕变疲劳损伤,并与不考虑主蒸汽温度和压力波动条件下的计算结果进行对比.结果表明:主蒸汽温度和压力的波动对转子的热力状态产生影响;转子的温度和应力随着主蒸汽温度和压力的波动而变化;在转子进汽口位置(A点),主蒸汽温度和压力波动下的蠕变疲劳损伤值超过主蒸汽温度和压力恒定条件下的2倍.

基于降阶模型的汽轮机应力及损伤评估方法

针对火电灵活性运行背景下汽轮机热应力控制难题,创新性地采用降阶模型算法,结合有限元方法,高效模拟启动过程中汽缸的温度场、应力场和寿命损伤分布。该算法大幅降低了计算自由度,实现了在线应力评估,较传统方法计算效率提升约300倍,精度满足工程应用。通过Lemaitre损伤模型评估了汽缸疲劳-蠕变损伤,实时寿命损耗评估可为优化运行策略、提升机组灵活性与安全性提供科学依据。研究成果验证了降阶模型在复杂热力系统瞬态分析中的有效性,为汽轮机高温部件在线监测提供了新方法和思路。

类裂纹不连续区高温蠕变疲劳评价方法对比

反应堆存在大量由于焊接造成的类裂纹不连续区,在高温条件下较连续结构更易发生蠕变-疲劳断裂失效。以压力容器贯穿件的类裂纹不连续区为对象,分别基于ASME NH和RCC-MRx规范中的高温蠕变-疲劳评价方法进行了蠕变-疲劳损伤分析,并揭示了RCC-MRx规范特征距离的选取原理。结果表明,在类裂纹不连续区,相比RCC-MRx规范基于等效应力原理的σ-d特征距离方法,ASME NH规范的等效应力集中因子难以精确求取,同时蠕变参数对一次应力较为敏感,导致随着应力集中程度由低变高,蠕变和疲劳损伤系数由略保守变为不保守。建议使用RCC-MRx规范对类裂纹区域进行高温蠕变-疲劳评定。

某超超临界汽轮机转子蠕变-疲劳损伤分析及寿命评估

工业用电需求使得汽轮机组进行频繁的启停,针对此情况,建立某1000MW超超临界机组汽轮机高压转子的有限元模型,基于Norton定理模拟其冷态启动和额定工况下的正常运行过程,研究转子在启动及运行过程中的危险点位置、温度和应力的变化规律。根据模拟计算结果,采用CDM(Continuum damage mechanics)模型分析该转子在每年20次冷态启动工况下的疲劳损伤、蠕变损伤及考虑两者交互的蠕变-疲劳损伤,并将结果与美国ASME及法国RCC-MR和DDS标准进行对比,表明该汽轮机转子的寿命在ASME标准下为30年,而在法国RCC-MR和DDS标准下偏于不安全。

快堆高温钠管道蠕变——疲劳交互作用分析

CEFR(中国实验快堆)中运行的管道承受着反复的热载荷和机械载荷,存在高温蠕变—疲劳损伤问题。介绍了多种材料蠕变—疲劳寿命预测模型,之后依据ASME规范的双线性累积损伤法,以CEFR的一段管道为例,计算了该管道的蠕变—疲劳损伤。通过计算,掌握相应的研究方法,为示范快堆的管道系统设计打下坚实的基础。

载荷变化对燃气轮机透平叶片损伤影响的研究

运用有限元分析方法对燃气轮机透平叶片的蠕变与低周疲劳进行分析。在三维热模型中获取热边界条件后,开展燃气轮机正常启停工况下针对不同载荷(即离心力、气动和热载)的低周疲劳损伤分析。同时,进行了150000 h的蠕变损伤分析,结合2种典型运行方式对蠕变损伤与疲劳损伤线性累积的总损伤进行了分析。结果表明,热载荷对蠕变损伤的影响最为显著,而离心力的变化对低周疲劳损伤的影响最为显著。对叶片总损伤的考核,需要与运行模式相结合。在长期稳定运行模式下,热载荷的变化对叶片的总损伤有显著影响。在频繁启停运行模式下,离心力载荷的变化对叶片的总损伤有显著影响。该研究为透平叶片设计提供了理论依据,并揭示了不同载荷对叶片总体寿命损伤的影响。

基于ASMEⅢ-5中800H合金材料数据的高温部件非弹性分析评价方法

ASME规范第Ⅲ卷第5册(简称ASMEⅢ-5)为高温部件设计提供了具体可实行的弹性分析方法,但并未指定开展非弹性分析所需要的详细全面的材料非弹性本构模型,因而使得设计者无法直接依据现有规范执行高温部件的非弹性分析评价。高温气冷堆蒸发器高温部件主要采用800H合金。依据ASMEⅢ-5提供的800H合金等时应力应变曲线重构非弹性本构模型,完成弹塑性和蠕变本构模型的验证,再借助Abaqus子程序的数值编程工具开发计算程序,并结合蠕变断裂和疲劳性能数据,实现了基于非弹性分析的高温部件应变限值评价和蠕变-疲劳损伤评价,最后通过算例将非弹性分析方法与弹性分析方法评价结果进行对比,进一步展示非弹性分析方法的运用场景与优势。

火电机组锅炉高温集箱的寿命评估

分析火电机组锅炉高温集箱的损伤原因,集箱的应力集中部位承受蠕变-疲劳交互作用,其大直径接管的管孔附近受力复杂,相对于蒸汽管道更容易造成损伤。介绍高温集箱蠕变-疲劳寿命评估的部分国内外标准,对火电机组锅炉高温集箱的寿命评估方法进行总结。以实例说明有限元法在蠕变计算中的应用,并对美国机械工程师协会锅炉压力容器规范的使用以及对集箱的检验提出建议。

高温部件的分析评价方法

对现有高温部件的评价标准(ASME-NH、RCC-MR和R5)进行了综述和分析。重点针对ASME规范,通过对比ASME-NB与ASME-NH的分析方法,详细阐述ASME规范对高温部件的评价分析方法,并对高温部件规范的发展进行了展望。

焦炭塔鼓胀变形合于使用评价

针对发生严重鼓胀变形的焦炭塔,本文在宏观检查、壁厚测定、硬度测定等常规检验的基础上,采用三维激光扫描技术获取精确的鼓胀变形量,然后利用得到的数据进行ANSYS建模,通过有限元应力分析以及疲劳蠕变损伤分析对该焦炭塔能否继续服役进行评价。经过合于使用评价,确定该焦炭塔在当前的工况下可以继续使用至计划停车检修时间点。

高温下控制棒驱动机构结构完整性分析

控制棒驱动机构（CRDM）是核电站反应堆补偿燃料消耗和调节反应速率的重要装置。高温条件下CRDM的结构完整性直接影响反应堆的正常运行和反应堆的安全可靠性，是其安全运行的关键设备之一。利用ANSYSWorkBench软件对CRDM进行了稳态热力学分析，计算了其在高温下的热应力。对CRDM进行了疲劳-蠕变损伤分析，计算了其在交变温度下的蠕变-疲劳损伤量以及疲劳寿命。分析结果表明，高温下CRDM热应力满足要求；在交变温度下蠕变疲劳损伤中，蠕变损伤占主要因素，蠕变一疲劳损伤值落在蠕变-疲劳损伤包络曲线以内，CRDM结构不会发生蠕变破坏。因此，CRDM在服役期间，能够保持其结构的完整性。