锅炉“四管”的失效机理研究与寿命预测

摘要

首先,该文为了提高故障诊断和状态监测的准确性和增强锅炉运行的可靠性,深入探讨了锅炉“四管”失效机理和可靠性理论,将管道的寿命损伤参数通过威布尔分布函数进行表征得出各参数对失效速度的影响,确认运行温度、压力和服役时间是寿命损伤的主要因素.其次,该文将有限元分析方法引入到锅炉“四管”寿命评估研究中,从材料力学的角度针对锅炉高温管道的实际工作环境,建立管道失效模型并进行仿真,评估管件寿命.对水冷壁直管段和过热器弯管段进行力学分析,建立微分单元矩阵方程,应用ANSYS有限元分析软件定量分析温度、压力等参数对管道运行中热-应力耦合场的影响,验证了寿命评估的准确性.然后,通过试验研究了过热器和再热器管12Cr2MoWVTiB钢材的金相组织、合金元素和硬度等对管道寿命的影响,分析管材在高温高压下长期运行后金相组织的变化情况,对管材定性寿命评估,这种与强度寿命分析完全不同的方法直观可信的展示了材料损伤状况.最后,综合以上应力解析法、有限元应力计算和金相试验研究开发了管件寿命评估软件系统,并使用该系统综合评估了屏式过热器管段的寿命.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1引言

1.2锅炉“四管”失效诊断专家系统分析

1.3国内外电站故障诊断与状态监测研究概况

1.3.1美、日、欧等国对电厂失效诊断与寿命预测系统的研究

1.3.2国内电站故障诊断与状态监测研究概况

1.4锅炉高温受热面管道的寿命预测及管理概述

1.4.1寿命预测方法的研究与发展

1.4.2剩余寿命三级评估方法

1.4.3微小组织定量寿命评估法

1.4.4欧、美、日寿命评估技术比较

1.5.锅炉“四管”失效机理研究

1.5.1“四管”主要失效机理研究

1.5.2“四管”的主要失效方式及改进措施

1.6本论文的主要研究内容

第二章锅炉“四管”可靠性分析

2.1引言

2.2锅炉管道的状态维修和故障维修

2.2.1管道的状态监测维修与故障维修比较

2.2.2寿命损伤的可靠性模型

2.3锅炉管道的加速寿命试验方法

2.3.1可靠性试验的分类

2.3.2试验步骤和基本假定

2.3.3双应力加速试验

2.4“四管”加速寿命试验方法分析

2.5本章小结

第三章锅炉“四管”寿命评估模型

3.1引言

3.2锅炉受热管的应力分析

3.2.1弹性应力分析

3.2.2弹塑性应力分析

3.2.3热应力

3.2.4在长度方向膨胀受阻引起的应力

3.2.5径向温差引起的热弹性应力分布

3.3直管的寿命评估模型

3.3.1直管寿命评估模型的基本假设

3.3.2基本方程

3.3.3氧化层厚度的影响

3.3.4剩余寿命评估

3.4评估模型的仿真与分析

3.5本章小结

第四章锅炉“四管”的有限元计算与研究

4.1有限元分析概述

4.2水冷壁直管段有限元分析

4.2.1模型的建立

4.2.2管段热-应力分析

4.2.3单元热-应力耦合场分析

4.2.4有限元计算参数和流程

4.2.5计算结果与分析

4.3过热器弯管段有限元分析

4.3.1问题描述

4.3.2模型的建立

4.3.3管道弯头的热-应力分析

4.3.4有限元计算参数

4.3.5计算结果与分析

4.4本章小结

第五章管道材料金属特性变化研究

5.1引言

5.2管道材料碳化物相结构类型的转变

5.3金相组织变化的研究

5.3.1珠光体球化对损伤的影响

5.3.2 12Cr2MoWVTiB(钢102)金相试验研究

5.3.3金属焊缝接合处的试验研究

5.4合金元素含量对金属性能的影响

5.4.1合金元素的重要性

5.4.2 1 2Cr2MoWVTiB合金元素含量的分析

5.5硬度检测

5.6金相法对剩余寿命的评估

5.7本章小结

第六章锅炉“四管”寿命评估系统

6.1引言

6.2寿命评估系统实现模块划分

6.3系统实现的部分流程设计

6.3.1寿命综合评估推理流程

6.3.2锅炉“四管”诊断推理流程

6.3.3应力解析法寿命评估流程

6.4系统实现部分界面

6.5本章小结

第七章全文总结与展望

7.1工作总结

7.2将来发展方向

参考文献

致谢