Page 42 - 理化检验-物理分册2022年第十期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202210006

不等厚 P92 钢弯头的球形缺陷应力分析及预测

叶盛春 ,张何镜 ,郭延军 ,肖开儒 ,江毅明 ,李海洋 2

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( 1. 福建华电邵武能源有限公司,邵武 354000 ; 2. 华电电力科学研究院有限公司,杭州 310030 )

摘 要: 对含球形缺陷 P92 钢弯头的应力情况进行分析, 根据球形缺陷最大等效应力与壁厚、 环
向角度的函数关系, 建立了弯头轴向截面为 15°~85° 的缺陷最大应力预测方程。结果表明: 不同轴
向截面对球形缺陷的应力影响不大, 缺陷在弯头的内弧侧应力更为集中, 且随着缺陷与内壁距离的
增加, 其应力逐渐下降。

关键词: 弯头;应力;有限元分析;球形缺陷

中图分类号: O242.21 文献标志码: A 文章编号: 1001-4012 ( 2022 ) 10-0026-03

S p hericaldefectstressanal y sisandp redictionofP92steel

elbowwithune q ualthickness

,
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YEShen g chun , ZHANGHe j in g GUOYan j un , XIAOKairu , JIANGYimin g LIHai y an g 2

( 1.Fu j ianHuadianShaowuEner gyCo. , Ltd. , Shaowu354000 , China ;

2.HuadianElectricPowerResearchInstituteCo. , Ltd. , Han g zhou310030 , China )

Abstract : ThestressofP92steelelbow withs p hericaldefectswasanal y zed.Accordin gtothefunctional

relationshi pbetweenthe maximum e q uivalentstressofs p hericaldefectsand wallthicknessandcircumferential

an g le , thep redictione q uationofthedefect maximum stressoftheelbow withaxialsectionof15°-85° was

established.Theresultsshowthatdifferentaxialsectionshadlittleeffectonthestressofs p hericaldefects , andthe

stresswasmoreconcentratedintheinnerarcsideoftheelbow , andthestressdecreasedwiththeincreaseofthe

distancebetweenthedefectandtheinnerwall.

Ke y words : bend ; stress ; finiteelementanal y sis ; s p hericaldefect

电站管道的弯头能够提高管路的柔性及改变管 模拟分析。该弯头的规格为 419mm×103mm ( 外

道的方向, 缓解管道产生的约束力与振动 [ 1 ] 。在制 径 × 壁厚), 弯曲半径为 991 mm , 外弧设计壁厚为

作和安装过程中, 弯头容易产生缺陷 [ 2 ] , 这些缺陷的 108mm , 内弧设计壁厚为 136 mm , 为消除弯头边
存在将影响弯头的使用寿命, 近年来国内外曾多次 界效应的影响, 给弯头两端增加长度为 700 mm 的

发生主蒸汽管道弯头爆裂事故 [ 3-4 ] , 因此弯头是电站 直段 [ 5 ] 。
检验人员需要重点关注的部件之一。笔者利用有限 在内压载荷的作用下, 90° 弯头中球形缺陷的尺
元方法对弯头常见的球形缺陷进行研究, 结果可为 寸对其最大应力的影响并不明显 [ 6 ] 。为分析球形缺
相关人员提供参考。 陷在弯头不同位置的受力情况, 模拟的球形缺陷直

径为 8 mm , 分 别 分 布 在 弯 头 轴 向 角 度 为 0° , 15° ,
1 有限元分析
30° , 45° ( 记为 zx _ 0 , zx _ 15 , zx _ 30 , zx _ 45 ) 的轴向截
1.1 计算模型 面, 在各截面位置构造环向角度分别为 0° , 45° , 90° ,
对超超临界主蒸汽管道 P92 钢弯头进 行应力 135° , 180° ( 记为 hx _ 0 , hx _ 45 , hx _ 90 , hx _ 135 , hx _
180 ), 且 至 内 壁 距 离 分 别 为 5 , 10 , 20 , 40 , 60 , 80 ,

100mm 。缺陷在弯头中的分布如图 1 所示。
收稿日期: 2022-02-23
作者简介: 叶盛春( 1974- ), 男, 高级工程师, 主要从事火电厂生 1.2 弯头材料性能
该弯头在现场工况下的设计压力为 27.49 MPa ,

产技术管理及相关设备材料研究工作, 2455301813@ qq .com
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