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不锈钢锅炉管的应力与恒速期的蠕变速度对蠕变失效的影响 

发布时间:2022-04-24

由于蠕变,不锈钢锅炉管往往会失去工作能力。因此,在计算这些不锈钢管的强度时,必须考虑蠕变故障。     

    的蠕变极限和持久强度是蠕变失效的两个高温强度特征。

    

    图3-5在一定温度下对应三个不同应力的蠕变曲线。

    应力σ1较大导致试验时间(数千至1万小时)内断裂;应力σ2小于σ1,不锈钢锅炉管在试验时间内未破裂,但会引起一定的蠕变速度Vc(恒速期);应力σ3;又小于σ2,试验时间内,试件不仅未破裂,而且恒速期蠕变速度为零。

     如果锅炉管中的应力是σ,蠕变现象在短时间内消失似乎非常安全。然而,在高温下不会引起蠕变图像的应力很小,这不仅浪费了不锈钢管。此外,由于壁厚,附加交变温度应力很大,有时不安全。

     不锈钢锅炉管在整个工作期内不得积累蠕变变形,一般有允许值[ε]:各国规定不锈钢锅炉管[ε]=1%(详见原因§3-4);其他要求变形严格的高温元件,如汽轮机中的某些元件,规定[ε]=0.1%。

    根据以上情况:将某温度下在指定工作期限内引起允许总变形的应力叫“蠕变限”,并以它为基础进行高温强度计算。高温元件中的工作应力小于蠕变限,元件即属可靠。

目前,许多国家取10万小时(约12年),试验时间应取10000小时,即10000小时,延伸至10000小时的总变形认为可靠。

    对应上述应力的蠕变速度(恒速期),忽略相对较小的蠕变速度△ε值(见图3-5)在这种情况下,应该是

    Vc=[ε]/τ式中:[ε]——允许总变形;

    τ——指定工作期限。

    

    Vc=1%/10 5小时=10 -5    %/小时

    因此,不锈钢锅炉管的蠕变限制也可以表示在一定温度下的蠕变速度等于10 -5 %/小时应力。

     不锈钢锅炉管的蠕变限制常用σ符号表示。

    根据大量试验结果,应力与恒速蠕变速度在一定温度下存在以下相似关系:

    Vc= aσb

     :a、b——与不锈钢管材质、温度有关的常数。

    如此lgσ-lgVc为了坐标,必须有直线关系。可以看出,根据一些应力较大的测试数据。可以通过延伸法找到。Vc= 10 -5 %%/小时的蠕变限来。应该注意,有时在此关系上会出观折点,使折线向左下方转折,因此试验时间太短、过于延长直线,可能得到不准确的推测结果。

对于不锈钢锅炉管,蠕变本身并不影响锅炉的工作。根据锅炉钢管的持久塑性,不锈钢锅炉管的允许总变形值应为(§3-4)确定值,不同锅炉钢管在不同工作温度下的耐久塑性值差异很大。一般来说,允许总变形值为1%,具有很大的相似性。近年来,这一蠕变强度指标不再应用于一些国家的不锈钢管强度计算标准,而是被另一个能够更好地反映锅炉钢管故障特性的强度指标——持久强度所取代。1956年以后,苏联的标准不再采用蠕变限制,而是采用持久强度。联邦德国TRD蒸汽锅炉技术规程只有在保证更高可靠性的条件下,才考虑蠕变限制和持久强度,一般只考虑持久强度。但美国标准仍然使用蠕变限制来考虑高温强度。


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