Określanie stopnia uszkodzenia wysokociśnieniowych grubościennych elementów kotłów
Wariant tytułu
Assessment of wear degree for thick-walled high-pressure boiler elements
Autor
Osocha, Przemysław
Promotor
dr hab. inż. Bohdan Węglowski, prof. PK
Data wydania
2009
Wydawca
[s.n.]
Język
polski
Abstrakt
W pracy przedstawiono czynniki wpływające na zużycie grubościennych ciśnieniowych elementów kotłów i rurociągów parowych. Omówiono procesy zachodzące podczas rozruchu i odstawiania kotłów parowych, a wpływające na zużycie omawianych elementów. Przedstawiono metodę liniowego sumowania uszkodzeń od obciążeń niskocyklowych i od pełzania materiału. Omówione zostały ważniejsze metody zliczania cykli obciążeń ze szczególnym uwzględnieniem zaproponowanych do obliczeń zużycia metod Rain Flow i Range Pair. Zostało napisane oprogramowanie w języku C++ wspomagające obliczenia przy użyciu tych metod. Przedstawiono analizę cieplno-wytrzymałościową wybranego elementu grubościennego – trójnika widlastego. Pokazano sposób doboru siatki elementów skończonych dla tego elementu, rezultaty obliczeń MES zestawiono z pomiarami pochodzącymi z rzeczywistego elementu. Omówiono zjawisko pełzania materiału wraz ze związkami fizycznymi pomiędzy takimi jego parametrami jak: odkształcenie, prędkość pełzania, naprężenie, temperatura i czas. Przeprowadzono obliczenia stopnia zużycia fragmentu instalacji parowej na podstawie znanej długoletniej historii odkształcenia pełzania. Do obliczeń tych użyto dwóch różnych metod, które dały potwierdzające się wyniki. Na koniec przeprowadzono analizę odkształcenia pełzania trójnika widlastego z wykorzystaniem metody elementów skończonych. Użyto przy tym zaproponowanych w pracy zmodyfikowanych wzorów na zmianę odkształcenia pełzania w funkcji naprężenia i czasu, które zapisane w języku Fortran zostały włączone do programu Ansys.
This paper describes factors that affect the wear of thick-walled pressure elements of boilers and steam pipelines. The boilers' wear due to start-up and shut-down processes has been presented. Also, the method of linear damage summation for the low cycle wear and material creep has been shown. The main methods of cycle counting have been described and the usage of Rain Flow and Range Pair methods have been proposed. In order to help to use the above methods, the software in C++ language has been prepared. The thermal-strength analysis for the chosen thick-walled element – Y-branch pipe – has been conducted. Methods for a finite element mesh creation and selection have been shown and then FEM calculations have been conducted. The results of calculations have been compared to real world elements data. The phenomenon of material creep and its dependences on strain, creep rate, stress, temperature and time have been described. The calculations of the wear degree for the steam pipeline have been conducted on the basis of the known creep strain historical data, which has been collected for several years. To perform the above mentioned calculations, two methods have been applied, the results of which have been congruent. The paper finishes with a finite element analysis of the creep strain and stress change in time for Y-branch pipe. For these calculations, the modified equations describing creep strain change in dependence on stress and time, proposed in the paper, have been used. The equations written in Fortran language have been included in Ansys program.
Klasyfikacja PKT
371920 Maszyny i urządzenia energetyczne
371900 Przemysł maszynowy
370000 Budowa maszyn. Przemysł maszynowy i metalowy
Wydział
Wydział Mechaniczny
Licencja
Licencja PK. Brak możliwości edycji i druku.
Prawa dostępu
Zasób dostępny dla zalogowanych użytkowników lub z komputerów w domenie PK
