含裂紋主蒸汽管球三通安全性分析及其焊接修復(fù)模擬.pdf

1、主蒸汽管球三通作為主蒸汽管路中的一種特殊結(jié)構(gòu)，在主蒸汽管路中用來分配和改變介質(zhì)的流動(dòng)方向，由于球三通結(jié)構(gòu)和功能的特殊性，使得其在管道領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用?？紤]到主蒸汽管球三通在主蒸汽管路中的重要性以及其發(fā)生事故的危害性，本文采用數(shù)值模擬與安全評(píng)定相結(jié)合的方法，對(duì)主蒸汽管球三通在含裂紋和挖掉裂紋情況下的安全性進(jìn)行分析與評(píng)定，分析了主蒸汽管球三通修復(fù)時(shí)的焊接溫度場(chǎng)以及殘余應(yīng)力場(chǎng)，并進(jìn)一步研究了焊接殘余應(yīng)力與工作載荷的耦合場(chǎng)，研究得出以下結(jié)論

2、：
　?。?）含裂紋主蒸汽管球三通在550℃、18.4MPa額定負(fù)荷下最小Von Mises應(yīng)力為27.3MPa，分布于球體外表面以及主管外表面部分區(qū)域；裂紋兩端處應(yīng)力峰值達(dá)到511MPa?；贕B/T19624-2004對(duì)含裂紋主蒸汽管球三通進(jìn)行安全性評(píng)價(jià)，失效評(píng)定圖與最大容許等效裂紋尺寸得出的結(jié)論一致，認(rèn)為主蒸汽管球三通是不安全的。
　　（2）挖掉裂紋主蒸汽管球三通在550℃、18.4MPa額定負(fù)荷下最小VonMises

3、應(yīng)力為26.2MPa，分布于球體外表面；應(yīng)力峰值為276MPa，相比于含裂紋情況下應(yīng)力峰值降低了45.9％；按照GB/T19624-2004對(duì)挖掉裂紋的主蒸汽管球三通進(jìn)行安全評(píng)定，其結(jié)果是滿足安全要求。
　　（3）采用焊條電弧焊工藝修復(fù)裂紋缺陷，預(yù)熱200℃時(shí)等效殘余應(yīng)力峰值為226MPa；預(yù)熱250℃焊接時(shí)，等效殘余應(yīng)力峰值位于焊縫處且達(dá)到210MPa，比預(yù)熱200℃時(shí)減小了7.6%，等效殘余應(yīng)力分布與預(yù)熱200℃時(shí)大體一致，均

4、關(guān)于焊縫區(qū)域基本對(duì)稱。
　?。?）預(yù)熱200℃和250℃兩種焊接條件下的周向殘余應(yīng)力、軸向殘余應(yīng)力分布基本一致，在250℃預(yù)熱條件下焊接，應(yīng)力值有所減小，應(yīng)力梯度降低；周向殘余應(yīng)力和軸向殘余應(yīng)力峰值隨焊接電流的增大而增大，隨焊接速度的增大而減??；提高焊接電流或降低焊接速度，軸向殘余應(yīng)力的增長(zhǎng)小于周向殘余應(yīng)力的增長(zhǎng)。
　?。?）預(yù)熱200℃焊接時(shí)殘余應(yīng)力與工作載荷的耦合應(yīng)力峰值為292MPa，預(yù)熱250℃焊接時(shí)殘余應(yīng)力與工作載