增压锅炉冷态启动过程中耦合应力及疲劳分析

作者：张振华; 史建新; 李小龙; 曾庆鹏; 宿兴东; 李晨硕; 李彦军^*

来源：哈尔滨工程大学学报（英文版）, 2021, 42(07): 997-1002.

• 冷态启动
• 增压锅炉
• 锅筒
• 有限元
• 耦合应力
• 热应力
• 机械应力
• 疲劳损耗

增压锅炉在冷态启动过程中锅筒的温度和压力变化非常剧烈,导致锅筒在热应力和机械应力的耦合作用下产生疲劳损伤,是造成锅筒发生疲劳破坏的主因。为研究增压锅炉启动过程中锅筒的温度和耦合应力分布规律,本文以实测温度和压力数据作为边界条件,基于ANSYS Workbench平台对增压锅炉锅筒的冷态启动过程进行瞬态有限元分析,获得了锅筒整体的温度、耦合应力及危险点的分布情况。结果表明:冷态启动可分为未饱阶段和饱和阶段,不同阶段中锅筒壁面的换热方式存在较大差异;在管孔边缘耦合应力分布具有方向性,且危险点始终位于锅筒辐射区第2排第1根管孔边缘;依据JB4732标准计算的单次启动过程造成的疲劳损耗为0.000 012 3。

• 单位
  中国船舶重工集团公司; 哈尔滨工程大学