Ocena wpływu parametrów eksploatacji elementów kotła na występujące w nich zjawisko zmęczenia cieplno-mechanicznego

• Autorzy: Okrajni J.

Warianty tytułu

EN

Assessment of the influence of boiler operation conditions on the thermo-mechanical fatigue process

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono zagadnienie badania zachowania się elementów poddanych zmęczeniu cieplno-mechanicznemu. Skoncentrowano się na opisie przebiegu procesu odkształcania na przykładzie wybranego obiektu pracującego w przemyśle energetycznym. Przedstawiono metodykę wyznaczania charakterystyk procesu zmęczeniowego w postaci pętli histerezy w układzie odkształcenie mechaniczne - naprężenie. Modelując zachowanie się rozpatrywanego elementu zastosowano metodę elementów skończonych. Wyniki obliczeń naprężeń i odkształceń na powierzchni rozpatrywanego elementu wykazały, że naprężenia i odkształcenia spowodowane ciśnieniem wewnętrznym są znacznie mniejsze od naprężeń i odkształceń spowodowanych obciążeniami mechanicznymi. Można na tej podstawie wyciągnąć wniosek, że za powstawanie i rozwój pęknięć w obszarach o największym wytężeniu odpowiedzialne będą w głównej mierze obciążenia cieplne. Przedstawione w pracy rozważania reprezentują fragment metodyki badań złożonych procesów zmęczenia cieplno-mechanicznego koncentrując się na modelowaniu zjawisk zachodzących w warunkach tego procesu i porównaniu wyników analizy teoretycznej z badaniami eksperymentalnymi.

EN

The main purpose of the work is the method of the description of the thermo-mechanical fatigue process of power plant components working under mechanical and thermal loading. The work focuses on the chosen component strain-stress characteristics. The FEM modelling has been used to describe the local stress-strain behaviour of the chosen power plant element. The calculations of stress and strain distribution on the component surface show that the internal pressure induces considerably smaller values of stresses and strains in comparison with the same stresses and strains specified for thermal loads. Thus, thermal impacts are responsible for cracks initiation and growth in areas of the greatest intensity of damage accumulation. The presented analysis is the part of the complex investigation method which main purpose is increasing the accuracy of the TMF process description and thermo-mechanical life assessment. In such situation investigations curried out in the work give the model approach and data for the comparison the real behaviour with the predictions.

Słowa kluczowe

PL

kotły energetyczne; eksploatacja elementów kotłów; zmęczenie cieplno-mechaniczne

EN

power boiler; boiler elements exploitation; thermo-mechanical fatigue

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Energia [Stowarzyszenie Elektryków Polskich - COSiW]
• Czasopismo: Energetyka
• Rocznik: 2011
• Tom: nr 11
• Strony: 696--703
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys.

Twórcy

autor

Okrajni J.

• Politechnika Śląska, Katedra Technologii Materiałów

Bibliografia

• [1] PN-EN 12952-3:2004
• [2] PN-EN 12952-4:2002
• [3] Nuclear Electric Ltd, Assessment Procedure for the High Temperature Response of Structure, Proc. R5 Issue 2, UK,1997
• [4] High Temperature Defects Assessment (HIDA) Project, 2th International HIDA Conference, Stuttgart 2000
• [5] FITNET Report (European Fitness-for-service Network) Edited by Kocak M., Webster S., Janosch J.J., Ainsworth R.A., Koers R., Contract No. G1RT-CT-2001 -05071, 2006
• [6] Adams R., Kaegi U., Sherikar S.V.: Getting reliable Turbine Bypass System performance in Cycling Power Plants, ETD Conference on Cyclic Operation of Power Plant, London 2007
• [7] Orłoś Z., pod red.: Naprężenia cieplne. PWN, Warszawa 1991
• [8] Nowak W. (2003): Materiałowe i techniczne uwarunkowania trwałości komór przegrzewaczy pary kotła BB1150. Rozprawa doktorska, Biblioteka Główna Politechniki Śląskiej, Gliwice
• [9] Bressers J., Remy L. (eds.): Fatigue under Thermal and Mechanical loading. Kluwer Academic Publishers, Netherlands, 1996
• [10] Hahner P. et al.: Research and development into a European code-of-practice for strain-controlled thermo-mechanical fatigue testing, International Journal of Fatigue, v. 30, issue 2, January 2008, pp. 372-381
• [11] Renowicz D., Hernas A., Cieśla M., Mutwil K.: Degradation of the cast steel parts working in power plant pipelines, 15th Scientific International Conference AMME'2006, Gliwice, vol. 18, iss. 1-2, 2006, pp. 219-222
• [12] Okrajni J., A. Marek, G. Junak: Thermo-mechanical fatigue: code of practice and development of mechanical models. Internet Journal, OMMI (Operation Maintenance and Materials Issue), 2008, Vol. 5., Issue 1, May
• [13] Sehitoglu H.: Thermal and Thermo-mechanical Fatigue of Structural Alloys, Fatigue and Fracture, Vol. 19, ASTM Handbook, 1996, pp. 527-556
• [14] Manson S.S.: Thermal Stress and Low Cycle Fatigue, McGraw-Hill, New York 1966
• [15] Okrajni J.: Thermo-mechanical conditions of power plant components, Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, vol. 33, issue 1, 2009, 53-61
• [16] Okrajni J., Junak G., Marek A.: Modelling of the deformation process under thermo-mechanical fatigue conditions, International Journal of Fatigue, v. 30, issue 2, January 2008, pp. 324-329