Pa straen cylchyn uchaf a ganiateir ar dymheredd gwain fewnol 500 gradd sy'n rheoli bywyd rhwygiad 100,000 awr o 316 o diwbiau gwresogydd dur gwrthstaen

Sail Straen Dylunio ar gyfer Bywyd Gwasanaeth ar Dymheredd Uchel

Ar gyfer 316 o diwbiau gwresogi trydan wedi'u gorchuddio â dur di-staen a ddefnyddir mewn cymwysiadau gwresogi aer neu nwy tymheredd uchel gyda thymheredd metel mewnol o 500 gradd, ac yn y wal fewnol o wain wedi'i drochi mewn hylifau tymheredd is, mae'r straen cylchyn uchaf a ganiateir ar gyfer bywyd rhwyg ymgripiad 100,000 awr yn baramedr dylunio pwysig. Ar gyfer dyluniad tymheredd ystafell, cryfder y cnwd yw'r sail ar gyfer y straen a ganiateir, ond ar gyfer dyluniad tymheredd uchel ar gyfer gweithrediad cyfyngedig creep, mae'r lefelau straen yn golygu na fydd y gydran yn rhwygo gan geudod ymgripiad a chracio ffiniau grawn o fewn ei oes ddylunio. Ar gyfer 316 o ddur di-staen ar 500 gradd, mae'r straen cyfartalog i achosi rhwyg mewn 100,000 o oriau (tua 11.4 mlynedd o weithrediad parhaus) tua 120-140 MPa, yn dibynnu ar y cemeg gwres penodol a maint grawn. Uchafswm y straen cylchyn a ganiateir yw 80-95 MPa gyda'r ffactor diogelwch arferol o 1.5 ar gyfer dyluniad yn erbyn rhwygiad ymgripiad (dull Adran 2 Adran VIII ASME). Mae'r erthygl yn rhoi data meintiol o straen rupture creep ar gyfer 316 gwain gwresogydd yn yr ystod tymheredd 450 gradd i 650 gradd a methodoleg i gyfrifo pwysau gweithredu diogel a thrwch wal ar gyfer gwasanaeth tymheredd uchel.

Mecanwaith Ymrwygo Ymlusgol a Maen Prawf Miller Larson

Ar gyfer 316 o ddur di-staen rhwyg ymgripiad yn digwydd gan cavitation ffin grawn a lluosogi crac. Mae'r amser i rwygo'n amrywio gyda thymheredd yn ôl perthynas Arrhenius a chyda straen yn ôl deddf pŵer gwrthdro. Mae paramedr Larson-Miller (LMP=T × (C + log t_r), lle mae T yn dymheredd absoliwt yn Kelvin, t_r yn amser rhwyg mewn oriau ac mae C yn gysonyn materol fel arfer 15-20 ar gyfer dur gwrthstaen austenitig) yn ffordd o allosod data prawf ymgripiad tymor byr i fywydau gwasanaeth estynedig. Mae profion helaeth wedi'u cynnal ar 316 i ganfod cryfder rhwygiad ymgripiad o 100,000 awr ar 500 gradd rhwng 110 MPa (arffin is, hyder 95%) a 150 MPa (arffin uchaf) gyda chymedr arferol o 130 MPa. Y cryfder rhwyg ar 100,000 o oriau yw 60-90 MPa ar 550 gradd. Ac ar 600 gradd mae'n gostwng i 30-50 MPa. Ar 650 gradd, dim ond 15-25 MPa yw'r cryfder rhwyg o 100,000 awr. Mae hyn yn is na'r straen cylchyn o bwysau mewnol yn y rhan fwyaf o ddyluniadau gwresogyddion ac mae'n golygu na all 316 gyflawni bywyd 100,000 awr ar 650 gradd waeth pa mor drwchus yw'r wal, oherwydd bydd rhwygiad ymgripiad yn anochel. Y canlyniad ymarferol yw bod yn rhaid adeiladu 316 o wresogyddion gwain a adeiladwyd ar gyfer gwasanaeth parhaus 100,000 awr (11.4 mlynedd) fel nad yw'r tymheredd gwain gweithredu uchaf yn fwy na 530-550 gradd yn dibynnu ar y pwysau mewnol.

Straen Cylchyn a Ganiateir, Wedi'i Fesur am 100,000 Awr o Fywyd.

Mae Tabl 4.3 yn dangos y straen cylchyn uchaf a ganiateir ar gyfer 316 o diwbiau gwresogydd dur di-staen gyda bywyd rhwygiad ymgripiad o 100,000 awr ar dymheredd rhwng 450 gradd a 650 gradd. Darperir tri gwerth straen, hy y straen cymedrig i rwygiad (50% goroesi), y straen rhwymedig is (95% goroesi, sail dylunio API/ASME), a'r straen a ganiateir dyluniad a awgrymir (arffin isaf wedi'i rannu â ffactor diogelwch o 1.25-1.5 yn dibynnu ar y cod. Ar gyfer dyluniad y gwresogydd gan ddefnyddio'r straen derbyniol penodedig, dylid cyfrifo'r pwysau mewnol uchaf fformiwla - cylchyn tenau {p} {4} cylchyn uchaf: {4} σ caniatáu / D yn golygu, lle t yw trwch y wal, D cymedr yw'r diamedr cymedrig.

Tymheredd ( gradd ) Straen Rhwygo Cymedrig (MPa) 100,000 awr Ffin Is (95% Goroesi) Straen rhwygiad (MPa) Dyluniad a Argymhellir Straen a Ganiateir (MPa) (SF=1.4 ar y ffin isaf) Uchafswm Straen Cylchyn ar gyfer 100,000-awr Cymhwysiad Oes (MPa) {6} Cymhwysiad Bywyd Di-Ddiogel {6} Nodweddiadol ar gyfer y rhan fwyaf o wresogyddion
500 120-150 100-130 70-95 85 Sail dylunio safonol 525 85-110 70-95 50-70 60 Dyluniad gwael yn ofynnol 550 60-80 45-65 30-45 40 Byr-bywyd neu isel-straen yn unig 575 40-55 30-45 20-30 25 Ymylol ar gyfer gwasanaeth parhaus 600 25-40 18-30 12-20 15 Heb ei argymell am 100,000-awr 625 15-25 10-18 7-12 10 Annerbyniol am oes hir
650 10-15 5-10 3-7 5 316 ddim yn addas; uwchraddio aloi
Trosi Pwysedd Mewnol a Thrwch Wal yn Straen a Ganiateir

Y dyluniad a argymhellir ar gyfer straen cylchyn a ganiateir ar gyfer gwain gwresogydd confensiynol 316 o ddiamedr allanol 10 mm a thrwch wal 1.5 mm (diamedr cymedrig 8.5 mm) yw 85 MPa ar 500 gradd, sy'n rhoi pwysau mewnol uchaf o P_max=(2 1.5 85) ​​/ 8.5=30 MPa (300 bar). Mae hyn ymhell uwchlaw unrhyw bwysau dichonadwy yng ngwasanaeth gwresogyddion trochi, sy'n dangos nad rhwygiad ymgripiad ar 500 gradd yw'r ffactor sy'n cyfyngu ar wresogydd o'r fath - bydd problemau eraill fel ocsidiad neu flinder thermol yn dominyddu. Ar wain diamedr mawr neu ymgripiad tymheredd uchel yn dod yn gyfyngol. Ar gyfer gwain OD 20 mm gyda wal 2.0 mm (diamedr cymedrig 18 mm) ar 550 gradd (straen a ganiateir 40 MPa) dim ond Pmax=(2 2.0 40) / 18=8.9 MPa (89 bar) yw'r pwysau mewnol uchaf. Gall hyn fod yn rhy ychydig ar gyfer gwresogydd ar 550 gradd mewn system dan bwysau (ee dŵr wedi'i gynhesu'n ormodol neu stêm ar bwysedd 80-100). Dylai'r dylunydd gynyddu trwch wal, gostwng y tymheredd trwy leihau dwysedd pŵer, neu ddiweddaru'r deunydd.

Ffactorau sy'n Effeithio ar Gryfder Ymyriad Ymlusgol

Cryfderau rhwyg sydyn yn y tabl yw 316 maint grawn ASTM 6-8 (30-50 m) sydd wedi'i anelio'n llwyr. Mae tri pheth yn newid y gwerthoedd hyn. Y cyntaf yw maint grawn. Mae deunydd graen bras (ASTM 3-5, 50-80 µm) yn dangos cryfder rhwygiad ymgripiad 10-20 % cryfach ar yr un tymheredd na deunydd graen mân oherwydd ffiniau grawn yw'r prif safleoedd ceudod ymledol ac mae meintiau grawn mwy bras yn golygu llai o ffiniau fesul uned cyfaint o ddeunydd ac felly dwysedd is o geudodau. Gall mynd i isafswm maint grawn o ASTM 5 ddarparu ymyl ychwanegol. Yr ail gydran yw gwaith oer blaenorol: mae gwaith oer 10-20% yn rhoi hwb i'r cryfder cychwynnol ond yn achosi rhyddhau straen cyflym ac ailgrisialu tua 500-600 gradd, gan arwain at gryfder ymgripiad hirdymor gwaeth na deunydd anelio llawn. Mae anelio llawn yn well ar gyfer gwasanaeth cyfyngedig creep. Y trydydd pwynt yw dosbarthiad carbidau. Mae deunydd gyda charbidau mewngronynnog mân (o anelio hydoddiant cywir) yn cryfhau dyddodiad sy'n cynyddu ymwrthedd creep. Mae carbidau ffin grawn, bras (sensiteiddio) yn lleihau cryfder ymgripiad gan fod y carbidau'n gweithredu fel lleoliadau cnewyllol ar gyfer ceudodau. Mae carbidau mewngroenynnog mân y tu mewn i ficrostrwythur hydoddiant wedi'i anelio yn angenrheidiol ar gyfer cymwysiadau sydd â chyfyngiad ymgripiad

Penderfynu Tymheredd Gwain yn Ymarferol ar gyfer Cyfrifiadau Bywyd Cripian

Mae tymheredd y wain fewnol (y tymheredd metel yn y wal fewnol sy'n rheoli ymgripiad y gwasgedd sy'n cynnwys trawsdoriad(-) y gwresogydd mewn gwasanaeth yn uwch na thymheredd y wain allanol a fesurir yn hylif y broses. Y gwahaniaeth tymheredd ar draws y wal yw ΔT=(q × t) / k lle mae q yn llif gwres (W/m2), t yw trwch wal a k yw dargludedd thermol o 316 (tua 20 W/m·K ar 500 gradd). Ar gyfer gwresogydd dŵr nodweddiadol gyda thymheredd siaced allanol 90 gradd a thrwch wal 1.5 mm, dim ond 1-2 radd yn uwch yw tymheredd y siaced fewnol, sy'n ddibwys. Os yw tymheredd y gwain allanol yn 600 gradd, gall tymheredd y wain fewnol fod yn 620-630 gradd oherwydd y gostyngiad tymheredd ar draws y wal, a fydd yn lleihau'r bywyd ymgripiad yn fawr. Dylid defnyddio'r fflwcs gwres i bennu tymheredd y wal fewnol wedi'i gyfrifo pan ddefnyddir data rhwygo ymgripiad yn hytrach na'r tymheredd allanol a gofnodwyd. Nid creep yw'r dull methiant sy'n cyfyngu ar fywyd yn y mwyafrif o gymwysiadau gwresogi trochi mewn hylifau. Ar gyfer gwresogi aer a nwy uwchlaw tymheredd y tu allan i 500 gradd, mae'n rhaid ystyried ymgripiad yn benodol.

Crynodeb: Cymhwyso Data Ymyriad Ymlusgol i Ddyluniad 316 o Gwresogyddion

Ar gyfer 316 o wresogyddion wedi'u gorchuddio â dur di-staen gyda thymheredd mewnol o 500 gradd, yr uchafswm straen cylchyn a ganiateir am oes rhwygiad ymgripiad o 100,000 awr (11.4 mlynedd) yw 85 MPa (dyluniad a argymhellir a ganiateir). Mae'r gwerth straen hwn yn caniatáu gwain diamedr bach rheolaidd (10 mm OD, wal 1.5 mm) i ymdopi â phwysau mewnol hyd at 300 bar - llawer y tu hwnt i amodau gwasanaeth arferol. Ar 550 gradd a ganiateir, mae straen yn cael ei leihau i 40 MPa ac ar 600 gradd i 15 MPa, sy'n golygu bod bywyd rhwyg ymgripiad yn cyfyngu ar lawer o ddyluniadau gwresogyddion. Rhaid i beirianwyr sydd angen 316 gwain ar gyfer gwasanaeth tymheredd uchel gyfrifo tymheredd y wal fewnol o'r fflwcs gwres a thrwch wal, yna dewis trwch wal a phwysau gweithredu fel nad yw'r straen cylchyn sy'n deillio o hyn yn fwy na'r gwerthoedd a ganiateir yn y tabl ar gyfer y bywyd gwasanaeth a ddymunir. Mae'r bensaernïaeth a ddisgrifir yma yn cysylltu straen rhwygiad ymgripiad â pharamedrau tymheredd, amser a diogelwch fel y gall cwsmeriaid adeiladu 316 o wresogyddion caeedig a fydd yn gweithredu'n barhaus am 100,000 o oriau heb fethiant ymgripiad.