Оцінка коефіцієнтів інтенсивності напружень в півеліптичних тріщинах колектора пароперегрівача ТЕС

Abstract

З використанням методу скінченних елементів (МСЕ) змодельовано систему півеліптичних тріщин, локалізованих у містку між отворами колектора пароперегрівача теплової електростанції (ТЕС). Геометрія тріщин відповідає результатам аналізу пошкоджень реальних конструкцій. Повномасштабну тривимірну модель колектора з тріщиною навантажували термомеханічними навантаженнями, які охоплюють найбільш небезпечні режими експлуатації за дії внутрішнього тиску пари та різниці внутрішньої і зовнішньої температур стінок колектора. З використанням прямого методу визначення напружень отримано розподіли коефіцієнтів інтенсивності напружень (КІН) вздовж фронтів тріщин різних глибин. З урахуванням НДС внутрішньої поверхні містка між отворами пароперегрівача та визначених КІН у фронтах тріщин різних розмірів отримано поправкову функцію КІН. Функція враховує різницю зовнішньої та внутрішньої температур колектора і глибину тріщини.

holes of thermal power plant (TPP) superheater collector is modeled. The geometry of the cracks corresponds to the results of the analysis of real structures damage. Full-scale three-dimensional model of the collector with a crack was loaded by thermomechanical loads that cover most dangerous modes of operation under the actions of internal steam pressure and temperature difference on the internal and external collector walls. Using the direct method of stress determination the distributions of stress intensity factors (SIF) along the crack front for different crack depth were obtained. Taking into account the stress strain state of the internal surface of the ligament between the holes of superheater and determined SIF at the crack fronts of different sizes the obtained correction function of SIF were evaluated. The function takes into account the difference of external and internal temperature of the collector and the depth of the crack.

С использованием метода конечных элементов (МКЭ) смоделировано систему полуэллиптических трещин, локализованных в мостике между отверстиями коллектора пароперегревателя тепловой электростанции (ТЭС). Геометрия трещин соответствует результатам анализа повреждений реальных конструкций. Полномасштабную трехмерную модель коллектора с трещиной нагружали термомеханическими нагрузками, которые охватывают наиболее опасные режимы эксплуатации при действии внутреннего давления пара и разности внутренней и внешней температур стенок коллектора. При использовании прямого метода определения напряжений получено распределения коэффициентов интенсивности напряжений (КИН) вдоль фронтов трещин различных глубин. С учетом НДС внутренней поверхности мостика между отверстиями пароперегревателя и определенных КИН во фронтах трещин различных размеров получено поправочную функцию КИН. Функция учитывает разницу внешней и внутренней температур коллектора и глубину трещины.