Analysis of Superheater Work Under Creep Conditions

• Autorzy: Duda P. , Felkowski Ł.

Identyfikatory

DOI

10.12736/issn.2300-3022.2015104

Warianty tytułu

PL

Analiza przegrzewacza pracującego w warunkach pełzania

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

The aim of this article is work modelling of superheater SH3. It is made of the austenitic stainless steel Super 304H. Its design temperature T is 604 C, and the design pressure P acting on the inner surface of the pipes is 284 bar. The high temperature is the reason of the superheater work under creep conditions. In this article calculations of the optimally mounted coil superheater SH3 are presented. The calculations are carried out first on the basis of the applicable European standards and with the help of the Auto Pipe program. Then, calculations are performed using the ANSYS program based on conducted creep tests and proposed creep equation. The coefficients in creep equation are determined based on the research conducted at the Instytut Metalurgii Żelaza in Gliwice. The model approximates the creep strain as the function of time and stress and this function is presented in the form of a three-dimensional surface . The results of calculations by both methods will be compared and conclusions will be presented. The performed analyzes can estimate the superheater coil remnant life and the usage after the selected time of its operation.

PL

Celem artykułu jest modelowanie pracy wężownicy przegrzewacza pary SH3. Wykonany jest on ze stali austenitycznej Super 304H. Temperatura obliczeniowa T przegrzewacza SH3 to 604oC, zaś ciśnienie obliczeniowe P, działające na wewnętrzną powierzchnię rur, wynosi 284 bary. Wysoka temperatura pracy sprawia, że przegrzewacz pracuje w warunkach pełzania. W artykule zostaną przedstawione obliczenia wytrzymałościowe dla optymalnie zamocowanej wężownicy przegrzewacza pary SH3. Obliczenia będą prowadzone najpierw na podstawie obowiązujących norm europejskich i za pomocą programu Auto Pipe. Następnie zostanie przedstawione modelowanie pracy wężownicy przegrzewacza przy wykorzystaniu programu ANSYS na podstawie przeprowadzonych prób pełzania i proponowanego równania pełzania. Współczynniki w równaniu są wyznaczone na podstawie badań przeprowadzonych w Instytucie Metalurgii Żelaza w Gliwicach. Opracowany model aproksymujący odkształcenia pełzania w zależności od czasu i naprężeń będzie pokazany w postaci trójwymiarowej powierzchni. Przedstawione zostanie porównanie wyników uzyskanych z obu metod oraz wynikające z tego porównania wnioski. Przeprowadzone analizy pozwolą na oszacowanie czasu pracy rur przegrzewacza oraz określenie jego zużycia dla wybranego czasu eksploatacji.

Słowa kluczowe

EN

steam boilers; stress; creep strain; diagnostic system

PL

kotły parowe; naprężenie; odkształcenia pełzania; układ diagnostyczny

• Wydawca: ENERGA SA
• Czasopismo: Acta Energetica
• Rocznik: 2015
• Tom: nr 1
• Strony: 46--56
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Duda P.

• Cracow University of Technology

autor

Felkowski Ł.

• Cracow University of Technology

Bibliografia

• 1. Felkowski Ł., Duda P., Thermal and strength analysis of coil superheater. Analysis of Power Systems, Editor. Węglowski B., Duda P., Cracow University of Technology Press, Krakow 2013, pp. 387–401.
• 2. Superheater coils SH3 documentation, Rafako S.A.
• 3. The Pressure Equipment Directive 97/23/EC (PED).
• 4. EN 12952-3 Water-tube boilers and auxiliary installations. Design and calculation of pressure parts.
• 5. EN 13480-3 Metallic industrial piping. Design and calculation.
• 6. Bentley Auto Pipe V8i Select series 5 Edition Workbook (9-24-2013).
• 7. Cases of ASME Boiler and Pressure Vessel Code. Case 2328-2.2010.
• 8. Zieliński A., Structure and properties of Super 304H steel for pressureelements of boilers with ultra-supercritical parameters, Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering 2012, Vol. 55, No. 2, pp. 403–409.
• 9. Material data for Super 304H. Nippon Steel & Sumitomo Metal.
• 10. Wala T., Hernas A., Dobor materiałow na przegrzewacze referencyjnego kotła nadkrytycznego, Prace IMiUE Politechniki Śląskiej 2009, Vol. III, No. 23, pp. 221–237.
• 11. The laboratory results obtained under the Project Development-Behavioral Assessment and forecast long-term operation of new generation steel boiler elements operated above the temperature limit – Instytut Metalurgii Żelaza, Politechnika Krakowska, Rafako S.A.
• 12. Naumenko K., Altenbach H., Modeling of Creep for Structural Analysis. Springer – Verlag Berlin Heidelberg 2007, pp. 1–15.
• 13. Osocha P., Określenie stopnia uszkodzenia wysokociśnieniowych grubościennych elementow kotłow, Phd Dissertation, Krakow 2009.
• 14. ANSYS User’s Manual, Revision 12.0 A.
• 15. Miroshnik R., Shaked Y., Elmakis D., Life Assessment Evaluation of piping branch connection under creep & fatigue. International Journal of Pressure Vessels and Piping, Vol. 8, 1997, pp. 147–154.