热电厂F12材质主蒸汽管道系统的寿命评价

高温持久强度试验和微观结构分析显示,某热电厂材质为F12(X20CrMoV12.1)主蒸汽管道经1.65×105 h运行后,材料的力学性能和组织结构产生明显的退化或损伤.尽管没有发现蠕变空洞或裂纹等动态缺陷,但微观结构表现出明显的脆化倾向和蠕变损伤特征,弯管部分尤为显著.服役材料的持久强度试验结果和主蒸汽管线运行状态下的有限元方法应力计算分析表明,该主蒸汽管道的再设计许用应力值已不能满足继续安全运行1×105 h的基本条件.最后对其剩余使用寿命做出评价.     

高温蒸汽管道在高温蠕变与低周疲劳交互作用下的损伤演化和寿命估算方法

基于近年来固体力学发展的前沿领域中较成熟的连续损伤力学的概念与理论,着重讨论火电厂中高温蒸汽管道,在高温和周期加载条件下运行时,将发生高温蠕变与低周疲劳交互作用下的材质劣化损伤行为。针对这种性状来研究蒸汽管道常用耐热钢在高温蠕变与低周疲劳交互作用时的损伤本构关系,提出用于管道结构分析的基本方程与变分方法,并从工程实用角度出发,根据火电厂中大多数高温结构元件的服役运行工况,利用"间置加载"型载荷谱的特点,提出两个基本假设,以突出蠕变与疲劳交互作用过程中的主要特征,并依据初始循环应力应变场,来对损伤过程中的循环应力应变场进行逼真描述,为更好地解决管道结构分析中的实际问题以及构件的寿命估算,从而提出更为严谨的理论和管道结构分析的变分方法。     

CAESARII在主蒸汽汽锤计算中的应用

应用CAESARII软件对新疆工程主蒸汽汽锤动态工况进行应力分析,假定边界条件,组合冲击荷载工况,定义时程及步长,描述频谱响应,在控制结果参数后输出主蒸汽运行动态工况结果。针对结果最大应力点等指导后期管道运行及施工安装,设置阻尼器稳固管系,保证运行安全可靠。     

管道H_2/空气爆燃流场和动态响应的计算研究

针对反应堆热交换器安全问题,对管道H2/空气爆燃和结构动力学响应进行了数值研究.基于MPI模型和分块求解,利用迎风TVD格式求解多组元带化学反应N-S方程得到了H2/空气爆燃流场.化学源项采用点隐处理,数值点火模型是在指定空间和时间内注入能量CpΔT,用12组元/23反应描述H2/空气反应机理,得到了不同时刻压力、OH质量分数等云图和指定点压力时间分布.基于解耦计算思想,将不同时刻管内壁面压力作为输入载荷,采用FEM求解Lagrange坐标系下的虚功原理,得到不同时刻管道应力、应变云图和指定点等效应力时间曲线.结果表明：本文计算条件下,管道头部点火后,冲击波在慢化剂室和外管组成的空间内不断反射,冲击波经过狭缝（宽2mm）未被所诱导的边界层耗散,即爆燃未熄灭.在狭缝出口处,冲击波和高温燃气射流在内管表面反射并出现重点火.冲击波在下游演化为平面波并在管道端面反射.当管内冲击波产生和传播时,外管、慢化剂壳体和内管产生了以更快速度传播的应力波.应力波在管体内外壁面反射,冲击波在下游传播方向和管道轴线一致,管道受力较小.慢化剂室顶面和侧面交线、下底面和内管连接处均出现应力集中,成为结构易受破坏区域.基于自编计算程序,该文提供了管内气体爆炸引起的管道结构安全的一种分析方法,所得结果和定性物理分析相符,但需作进一步的实验验证.     

耐热钢12Cr1MoV蠕变性能的描述和外推

对广泛用于电厂主蒸汽管道的耐热钢１２ＣｒＭｏＶ的蠕变曲线进行了研究，将恒应力蠕变与恒载荷蠕变进行对比。证明原始的θ－ＣｏｎｃｅｐｔＰｒｏｊｅｃｔ方法可以成功地描述恒应力蠕变，但它不能用于恒载荷蠕变。     

高射速自动机身管热容量及热应力分析

针对高射速自动机在连续射击条件下,身管承受高频、高温及高压冲击作用的特点,采用传热学理论与有限元方法相结合方法,建立了高射速自动机身管热结构耦合分析模型.选取不同管径比的身管为实例,对自动机以高射速连续射击条件下身管的热容量和热应力情况进行了仿真,得出了管壁温度和热应力随连续射弹数的变化趋势及热应力在管壁内的分布规律,在考虑膛压和温度场共同作用下,进一步分析了热应力的存在对不同管径比身管强度安全性的影响.该文分析方法和仿真结果对小口径高射速自动机身管的设计具有一定的参考价值.     

某电厂主蒸汽管道SA335P91制造质量分析

本文通过对电厂SA335P91主蒸汽管道的现场检验和试验室取样综合分析,指出该批管道由于制造加工或热处理过程控制不当,导致管道内、外壁表面及近表面出现块状铁素体,金相组织异常,表面硬度值偏低.     

主蒸汽滤网三通角焊缝现场修复焊接及热处理工艺研究与应用

滤网三通是电站主蒸汽系统中的关键设备之一,其体积大、结构不对称等造成了对其进行修复的难度较大.本文通过对电厂主蒸汽虑网三通角焊缝现场处理的研究和实践,初步探索对于电站这种异型结构现场进行焊接、热处理修复的方法和思路.实践证明,对于这种异型结构的热处理应充分考虑热处理造成的结构温度场分布不均匀,热处理应力大等问题,因此在进行工艺设计中应充分考虑热处理功率、升温速度等因素.     

恒温下结构钢的应力-应变关系

为确定合理的高温中钢材应力-应变关系模型,在已有恒温加载试验研究的基础上,通过对高温中弹性模量、屈服强度、极限强度、硬化应变和极限应变等实测数据的拟合分析,提出高温中钢材的应力-应变关系模型.与ASCE和EC3中钢材的应力-应变关系模型相比,该模型的计算曲线与实测曲线吻合度更好.     

双层海底管道隆起屈曲参数分析

海底管道在铺设安装过程中可能因为操作不当,使得管道在海底时存在局部的初始隆起.管道初始局部缺陷是诱发海底管道产生屈曲的潜在因素.管道轴向压力是导致海底管道发生屈曲的主要原因.当海底管道在高温载荷下工作时,管道将会由于温度变化引起轴向力的增大而发生隆起屈曲.对于双层管道来说,内管与外管之间的相互作用是非常复杂的,双层管的复杂结构导致其整体屈曲理论分析十分困难,因此提出了一种有限元模型,该模型利用管中管技术分析具有初始缺陷管道的隆起屈曲问题.基于该模型开展了参数分析,得到了管道初始不直度和环隙对海底高温管道发生隆起屈曲的影响趋势.同时这些计算结果对我国实际工程项目中的双层管隆起屈曲分析具有一定的参考价值.     

注蒸汽吞吐井井筒应力的数值计算方法

将注蒸汽吞吐井井筒温度场的计算结果引入井筒应力分析模型中,利用有限元分析软件ANSYS计算了不同约束条件下的井筒应力。计算结果表明,最大热应力都发生在套管内壁,且超过了N80套管的热弹性屈服极限;最大热膨胀都发生在温度变化过渡区,当套管周围掏空时,其热应变达到了2%,远远超过材料弹性极限应变值(0 3%),这是导致热采井套管变形损坏的主要原因。     

蒸汽管道外接管座温度场与热应力场的有限元计算

应用ANSYS软件,对火力发电厂蒸汽管道以及与之相连接的接管座处的温度场和应力场进行了有限元数值模拟.采用经验公式拟合法和编程计算法计算的边界条件,可以得到类似的三维温度场和热应力场分布.在现场运行阶段,温度梯度和VonMises等效热应力最大的地方都出现在蒸汽管道与接管相接处,该处的最大热应力已经超过了材料的许用应力,很容易产生热裂纹.经验公式拟合法和编程计算法的计算结果反映了相同的启动阶段热应力变化趋势,但是编程计算法不像经验公式拟合法那样具有经验性,故工程应用性更强.     

稠油热采井补贴管管柱界面粘脱分析与防治

稠油井注汽热采过程中,热应力易使补贴管与水泥环之间出现微裂缝、微环隙,致使界面出现粘脱现象,进而导致补贴失效。为延长补贴管使用周期,首先基于井下管柱三轴热应力理论与界面破坏准则,运用ABAQUS有限元软件建立热采井补贴管热力耦合三维有限元模型,模拟实际注蒸汽热采过程,得出补贴管-水泥-旧套管-水泥-地层系统的温度场、应力场分布规律及补贴管界面粘脱情况,并研究不同注汽温度、注汽压力、胶结强度等因素对补贴管界面粘结状态的影响;随后将预应力技术应用于补贴管二次固井过程中,并在不同工况下将施加预应力技术前后补贴管界面粘脱状态进行对比,界面粘脱长度显著降低;最后确定了不同温升条件下的预应力施加值,为二次固井与套损治理提供指导意义。     

基于应变的热采井套管设计方法

提出基于应变的热采井套管设计方法,确定基于应变的设计准则,通过建立三维弹塑性有限元模型,模拟分析热采井多轮次生产过程中应力和应变变化规律,并以胜利油田A井为例进行实例设计。结果表明,该设计方法密切结合热采井"注-焖-采"生产过程,可考虑多轮次循环温度载荷对套管的损伤程度,通过计算多轮次生产条件下套管上的累积塑性应变,依据热采井生产轮次要求及应变准则,科学灵活地设计套管,可以为热采井套管柱设计提供新思路。     

稠油注蒸汽热采过程中射孔段套管热应力仿真模拟

我国稠油资源约占总石油资源的30%。稠油油藏以蒸汽吞吐开采为主,一个蒸汽吞吐循环周期包括蒸汽注入阶段、焖井阶段和采油阶段。其中,造成稠油热采井套管损坏的主要原因之一是热采井高温及温度剧烈变化,利用ABAQUS有限元软件建立了三维井筒模型,分析了蒸汽注入阶段、闷井阶段的热传导过程及射孔段套管的热应力分布,其中射孔部位是稠油热采过程中较易破坏的地方,经过几个吞吐周期后套管上会积累较高的残余应力而使套管发生塑性破坏。     

稠油热采注蒸汽管网枝状布置优化设计

采用最优化方法设计管网可以最大程度地提高管网的总体经济效益。为了在管网设计中较好地体现注汽井分布不规则的情况,提出了一种稠油热采注蒸汽干管拐弯的枝状网布置形式和优化设计方法。该种管网布置方式是将每个方向伸出的干管分成两段,中间拐弯,能够较好地体现注汽井分布的不规则性。以初投资的年摊还额和运行费用为优化设计目标函数,把管线管径、保温层厚度、注汽站位置和干管走向与长度等设计变量纳于一体,同步设计,得到了总体最优的设计管网,并开发了优化设计软件。根据某油田的实际井位分布情况,运用该软件进行了设计。在相同的经济参数下,优化设计结果同实际管网的对比表明,优化管网大大降低了干管的长度和年运行费用,提高了管网的总体经济效益。     

火电厂耐热钢的非线性局部化蠕变损伤理论研究

针对火电厂中蒸汽管道与汽包一类承压部件常用耐热钢材,在经历长时间高温高压作用后,处于蠕应变Ⅲ阶段过程时,发生非线性局部化（大变形）蠕变损伤问题,给出损伤本构描述,提出非线性局部化蠕变损伤本构模型及其数值变分原理与有限元离散化形式,从而形成另一种弹塑性蠕变损伤理论与数值变分新方法。     

基于组件技术的主蒸汽管道寿命预测的在线实现

为了提高对某厂室内蒸汽管道安全性能的监测,基于COM组件技术,以一种新的体系结构设计管道剩余寿命预测分析模块,并嵌入到锅炉的DCS系统中.分析管道寿命预测的模型及模块的设计过程.现场运行情况表明,采用组件技术开发该系统具有模块化、可重用性高的特点.该模块运行稳定,可实现对主干蒸汽管道寿命评价.     

火电厂蒸汽管道的弹塑性蠕变损伤本构模型研究

针对火电厂中蒸汽管道与汽包一类承压部件常用耐热钢材,由于长时间承受高温高压使用,处于蠕应变Ⅱ阶段过程中,发生弹塑性蠕变损伤问题,给出完整的损伤本构描述,建立起弹塑性蠕变损伤本构模型及其数值变分原理与有限元离散化形式,从而形成完整的数值变分新方法。     

常规套管井筒隔热技术研究

目前各国稠油主要采用注蒸汽的热采方式,即向地下油层内注入高温高压蒸汽。注汽过程中的能量损失,特别是井筒中的能量损失,直接影响热采效果。采用一定技术手段保证井筒隔热效果,对保持稠油热采效率起重要作用。提出了注汽施工中存在的一些问题。为了解决这些问题,提出油管接箍隔热扶正技术、井下热胀补偿器隔热保护技术、长效汽驱用热采封隔技术和二次封固技术相结合的改进技术,以提高隔热油管井筒隔热性能和使用寿命,保证稠油热采效果。并通过试验验证了该方法的可行性。