Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Analysis of Superheater Work Under Creep Conditions

Duda P., Felkowski Ł.

Acta Energetica

|

2015

|

nr 1

46--56

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.

2

Modelowanie zjawiska pełzania oraz symulacja pracy wybranych elementów przegrzewacza pary części ciśnieniowej kotła o nadkrytycznych parametrach pracy

Dobrzański J., Duda P., Mirecki L.

Prace Instytutu Metalurgii Żelaza

|

2014

|

T. 66, nr 3

29--41

PL

Przedstawiono wybrane wyniki badań uzyskane w projekcie rozwojowym pt. „Ocena zachowania się i prognoza długotrwałej pracy stali nowej generacji na elementy kotłów eksploatowanych powyżej temperatury granicznej” [1], w zakresie zbudowania modeli zjawiska pełzania, które to modele wraz z zaproponowaną analizą numeryczną posłużyły do opracowania sposobu wyznaczania trwałości eksploatacyjnej elementów o zróżnicowanej geometrii do pracy w części ciśnieniowej kotłów o parametrach nadkrytycznych (ciśnienie do 28,5 MPa; temperatura do 620oC) wykonanych z wybranych stali, a w szczególności: wysokochromowych stali martenzytycznych o zawartości 9 i 12% Cr w gatunkach X10CrMoVNb9-1 (P91), X12CrCoWVNb12-2-2 (VM12SHC) oraz austenitycznej stali chromowo-niklowej w gatunku X10CrNiCuNb18-9-3 (Super 304H), co jest drugą częścią opracowania. W pierwszej części przedstawiono sporządzone charakterystyki materiałowe badanych stali, omówiono zaproponowaną metodologię oceny stanu materiału i jego stopnia wyczerpania (zmiany obrazu mikrostruktury, zmiany składu fazowego wydzieleń, model ewolucji mikrostruktury, klasyfikacja mikrostruktury) oraz narzędzia do jego oceny [2]. W omawianej części opracowania zaprezentowano zbudowane dla badanych stali modele zjawiska pełzania: – Garofalo (Soderberga) opisujące I i II etap pełzania przy stałym naprężeniu oraz w stałej temperaturze, – własne modele opisujące odkształcenie pełzania dla I, II i III etapu pełzania przy stałym naprężeniu i w stałej temperaturze, – modele opisujące zależności czasu do zniszczenia od naprężenia dla wybranych stali, – modele opisujące prędkości pełzania w stanie ustalonym od wartości naprężenia dla wybranych stali. Na ich podstawie zaproponowano matematyczne modele odkształcenia pełzania w funkcji czasu i naprężenia dla wszystkich trzech analizowanych stali. Przedstawiono analizę wytężenia wybranych elementów konstrukcyjnych o zróżnicowanej geometrii: kolektora wylotowego wykonanego ze stali P91, przegrzewacza SH3 wykonanego ze stali Super 304H i przegrzewacza SH3 wykonanego ze stali VM12SHC, w oparciu o uprzednio wykonaną przez wytwórcę kotłów dokumentację projektową. Wykonana analiza przy wykorzystaniu metody elementów skończonych pozwoliła na wskazanie miejsc koncentracji naprężeń w tych elementach konstrukcyjnych. Przeprowadzona analiza numeryczna pozwoliła na określenie rozkładu odkształceń i naprężeń w nowych elementach konstrukcyjnych oraz takich, w których jest już widoczny wpływ postępującego procesu pełzania, a ponadto na symulację pracy wybranych elementów krytycznych w czasie znacznie przekraczającym czas przeprowadzonych prób pełzania. Modelowano pracę elementów urządzeń do 200 000 godzin pracy, podczas gdy najdłuższe próby pełzania zrealizowane w ramach projektu trwały około 25 000 godzin.

EN

This paper presents selected investigation results obtained in the development project “The assessment of behaviour and forecast about long-term operation of new-generation steel for components of boilers operated above limit temperature” with regard to building the creep effect models which, along with proposed numerical analysis, were used for development of the method for determination of life time of elements with different geometry intended for operation in the pressure part of boilers with supercritical parameters (pressure up to 28.5 MPa; temperature up to 620oC) made of selected steels, in particular: high-chromium martensitic steels containing 9 and 12% of Cr – grades X10CrMoVNb9-1 (P91) and X12CrCoWVNb12-2-2 (VM12SHC), and austenitic chromium-nickel steel – grade X10CrNiCuNb18-9-3 (Super 304H), which is the second part of the study. In the first part, the material characteristics developed for selected steels were presented, the proposed methodology for the assessment of material condition and exhaustion extent (changes in the image of microstructure, changes in phase composition of precipitates, microstructure evolution model, microstructure classification) and the assessment tools were discussed [1]. In this part of the study, the following creep effect models built for the examined steels were presented: – Garofalo (Soderberg) model describing stage I and II of the creep at constant stress and constant temperature, – own models describing creep strain for stage I, II and III of the creep at constant stress and constant temperature, – models describing the relationships between time to destruction and strain for selected steels, – models describing steady-state creep rates depending on stress values for selected steels. On the basis of these, the mathematical models of creep strain as a function of time and stress for all the three analysed steels were proposed. The effort analysis for selected structural components with different geometry: discharge collector made of P91 steel, SH3 superheater made of Super 304H steel and SH3 superheater made of VM12SHC steel, was presented based on the design documentation prepared previously by the boiler manufacturer. The analysis made using the finite-element method allowed the points of stress concentration in these structural components to be indicated. The numerical analysis allowed the determination of strain and stress distribution in new structural components as well as those where the effect of progressing creep process was already visible, and moreover the operation simulation for selected critical elements within the time significantly exceeding that of completed creep tests. The operation of the equipment elements was modelled for up to 200,000 hours, while the longest creep tests performed as a part of the project were approx. 25,000 hours.

3

Pełzanie rurociągów parowych z owalnym przekrojem poprzecznym

Łopata S., Kwintowski K.

Czasopismo Techniczne. Mechanika

|

2008

|

R. 105, z. 2-M

181-190

PL

Wysokie wartości ciśnienia i temperatury pary przegrzanej przesyłanej rurociągami sprzyjają powolnemu płynięciu materiału - pełzaniu. W pracy przeanalizowano wpływ początkowej owalności przekroju poprzecznego rurociągów na osiągane z upływem czasu eksploatacji wartości trwałego odkształcenia pełzania. Do modelowania numerycznego odcinka rurociągu wykorzystano program ANSYS. Szczególną uwagę zwrócono na krzywe pełzania otrzymane na podstawie wyników uzyskanych dla każdego z prostopadłych do siebie kierunków badań niezależnie.

EN

The high pressure and temperature values of superheated steam transferred by pipelines cause slow material flow - creep process. This article contains analysis of the influence initial cross-section ovality on creep strain values achieved during the whole operating period. ANSYS software was applied to the pipeline element numerical simulation. The creep curves achieved on the basis of the results obtained for each perpendicular measurement directions independently were particularly taken into consideration.