一种疲劳工况下导汽管焊缝结构的损伤计算方法技术

本发明专利技术公开了一种疲劳工况下导汽管焊缝结构的损伤计算方法，数据采集：使用应变片对导汽管焊缝进行应变数据采集；数据修正：根据应变片灵敏度系数随温度之间的关系提取对应温度下的灵敏度系数，并对导汽管焊缝的连续应变数据进行修正；应力计算：将修正后的数据分别代入公式计算应力；应力波动分析：利用雨流计数方法分析应力波动幅度随时间之间的关系；雨流分析：利用ncode软件对雨流数据进行分析，获取不同波动幅值和平均应力对应的循环次数；损伤计算：利用累积损伤理论进行焊缝结构的损伤进行计算，本发明专利技术设计合理，能够定量地进行导汽管焊缝结构的损伤进行分析和计算，有效地指导了疲劳工况下导汽管后期的维护和保养。

A Damage Calculating Method for Weld Structure of Steam Pipe under Fatigue Conditions

【技术实现步骤摘要】
一种疲劳工况下导汽管焊缝结构的损伤计算方法
本专利技术涉及火力发电
，尤其涉及一种疲劳工况下导汽管焊缝结构的损伤计算方法。
技术介绍
火电厂超超临界机组和超临界机组指的是锅炉内工质的参数达到或超过临界压力以上的机组。锅炉内的工质都是水，水的临界压力是22.129MPa,临界温度是374.15℃；在这个压力和温度时，因高温膨胀的水和因高压压缩的水蒸汽的密度是相同的，就叫水的临界点，炉内工质压力低于这个压力就叫亚临界锅炉，大于这个压力就是超临界锅炉，炉内蒸汽温度不低于593℃或蒸汽压力不低于31MPa被称为超超临界。在工程上也常常将25MPa以上的称为超超临界。近年来随着超临界、超超临界机组的投运，由于金属部件应力状态引起的问题连续发生。由于缺少对应力数据的测量，都不能进行完整深入的定量分析。在这些事故中尤其以管道焊缝开裂、联箱管座接头开裂的事故数量最多。因此对于导汽管焊缝结构的损伤进行定量分析和计算是相当必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种疲劳工况下导汽管焊缝结构的损伤计算方法，能够定量地进行导汽管焊缝结构的损伤进行分析和计算，指导疲劳工况下导汽管后期的维护和保养。为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术是通过以下技术方案实现：一种疲劳工况下导汽管焊缝结构的损伤计算方法，包括如下步骤：S100、数据采集：使用应变片对疲劳工况下导汽管焊缝进行应变数据采集，获取导汽管焊缝的连续应变数据；S200、数据修正：根据应变片灵敏度系数随温度之间的关系提取对应温度下的灵敏度系数，并对导汽管焊缝的连续应变数据进行修正；S300、应力计算：通过应变片计算应力时，主应变方向可以判定时，将修正后的数据分别代入公式计算应力。即εx＝ε1，εy＝ε2，γxy＝0，相应的物理方程为：式中，σ1、σ2为主应力，ε1、ε2为主应变，Et和μt分别为随温度变化的弹性模量和泊松比；S400、应力波动分析：利用雨流计数方法分析应力波动幅度随时间之间的关系；S500、雨流分析：利用ncode软件对雨流数据进行分析，获取不同波动幅值和平均应力对应的循环次数；S600、损伤计算：利用累积损伤理论对疲劳工况下导汽管焊缝结构的损伤进行计算。优选地，上述疲劳工况下导汽管焊缝结构的损伤计算方法中，步骤S100中，导汽管焊缝结构的应变数据采用三线制接线的方法进行测量。优选地，上述疲劳工况下导汽管焊缝结构的损伤计算方法中，步骤S100中，导汽管焊缝结构的应变数据采集频率为200Hz。优选地，上述疲劳工况下导汽管焊缝结构的损伤计算方法中，步骤S200中，导汽管焊缝结构应变值修正后的计算公式为：式中，ΔR为应变片电阻的变化值，R为应变片原电阻值，K'为应变片在当前测量温度下所对应的灵敏度系数。优选地，上述疲劳工况下导汽管焊缝结构的损伤计算方法中，步骤S300中，当主应变的方向不能判定时，主应力和方向分别用下式计算：式中，θ是σ1与ε0之间的夹角，逆时针方向为正，顺时针方向为负；ε0、ε45和ε90分别为直角应变在0°、45°和90°方向上的应变值。优选地，上述疲劳工况下导汽管焊缝结构的损伤计算方法中，步骤S400中，雨流计数法具体步骤为：S401、雨流的起点依次从每个峰值的内侧边开始，波形左半部为内侧边；S402、雨点在下一个峰值落下，直到对面有一个比开始时的峰值更大的峰值为止，即比开始时的最大值更大的值或者比最小值更小的值为止；S403、当雨流遇到来自上面屋顶流下的雨时就停止；S404、按以上过程取出所有全循环，并记下各自的变程；S405、按正负斜率去除所有半循环，并记下各自的变程；S406、取出的半循环按修正的变程对计数法配成全循环。优选地，上述疲劳工况下导汽管焊缝结构的损伤计算方法中，步骤S600中，导汽管焊缝结构的损伤计算公式为：式中，λ为导汽管焊缝结构达到损坏的总周期数，nk为常幅交变应力σk作用下的循环数，Nk为常幅交变应力σk作用下的疲劳寿命。本专利技术的有益效果是：本专利技术采集疲劳工况下导汽管焊缝结构的运行应变参数，采集的应变数据修正后更加准确地反映了导汽管焊缝结构的运行实况，配合后续的软件仿真，能够直观清晰地了解到疲劳工况下导汽管焊缝结构的预期运行状况，最终通过疲劳累积损伤理论进行疲劳损伤的计算，能够准确地进行疲劳损伤的定量分析和计算，便于后续对疲劳工况下导汽管焊缝结构的维护和保养。当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术的疲劳工况下导汽管焊缝结构的损伤计算方法流程图；图2为本专利技术的雨流计算方法图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1-2所示，本实施例为一种疲劳工况下导汽管焊缝结构的损伤计算方法，包括如下步骤：S100、数据采集：使用应变片对疲劳工况下导汽管焊缝进行应变数据采集，获取导汽管焊缝的连续应变数据；S200、数据修正：根据应变片灵敏度系数随温度之间的关系提取对应温度下的灵敏度系数，并对导汽管焊缝的连续应变数据进行修正；S300、应力计算：通过应变片计算应力时，主应变方向可以判定时，将修正后的数据分别代入公式计算应力，即εx＝ε1，εy＝ε2，γxy＝0，相应的物理方程为：式中，σ1、σ2为主应力，ε1、ε2为主应变，Et和μt分别为随温度变化的弹性模量和泊松比；S400、应力波动分析：利用雨流计数方法分析应力波动幅度随时间之间的关系；S500、雨流分析：利用ncode软件对雨流数据进行分析，获取不同波动幅值和平均应力对应的循环次数；S600、损伤计算：利用累积损伤理论对疲劳工况下导汽管焊缝结构的损伤进行计算。优选地，上述疲劳工况下导汽管焊缝结构的损伤计算方法中，步骤S100中，导汽管焊缝结构的应变数据采用三线制接线的方法进行测量。优选地，上述疲劳工况下导汽管焊缝结构的损伤计算方法中，步骤S100中，导汽管焊缝结构的应变数据采集频率为200Hz。优选地，上述疲劳工况下导汽管焊缝结构的损伤计算方法中，步骤S200中，导汽管焊缝结构应变值修正后的计算公式为：式中，ΔR为应变片电阻的变化值，R为应变片原电阻值，K'为应变片在当前测量温度下所对应的灵敏度系数。优选地，上述疲劳工况下导汽管焊缝结构的损伤计算方法中，步骤S300中，当主应变的方向不能判定时，主应力和方向分别用下式计算：式中，θ是σ1与ε0之间的夹角，逆时针方向为正，顺时针方向为负；ε0、ε45和ε90分别为直角应变在0°、45°和90°方向上的应变值。优选地，上述疲劳工况下导汽管焊缝结构的损伤计算方法中，步骤S400中，雨流计数法具体步骤为：S401、雨流的起点依次从每个峰值的内侧边开始，波形左半部为内侧边；S402本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种疲劳工况下导汽管焊缝结构的损伤计算方法，其特征在于：包括如下步骤：S100、数据采集：使用应变片对疲劳工况下导汽管焊缝进行应变数据采集，获取导汽管焊缝的连续应变数据；S200、数据修正：根据应变片灵敏度系数随温度之间的关系提取对应温度下的灵敏度系数，并对导汽管焊缝的连续应变数据进行修正；S300、应力计算：通过应变片计算应力时，主应变方向可以判定时，将修正后的数据分别代入公式计算应力。即εx＝ε1，εy＝ε2，γxy＝0，相应的物理方程为：

【技术特征摘要】
1.一种疲劳工况下导汽管焊缝结构的损伤计算方法，其特征在于：包括如下步骤：S100、数据采集：使用应变片对疲劳工况下导汽管焊缝进行应变数据采集，获取导汽管焊缝的连续应变数据；S200、数据修正：根据应变片灵敏度系数随温度之间的关系提取对应温度下的灵敏度系数，并对导汽管焊缝的连续应变数据进行修正；S300、应力计算：通过应变片计算应力时，主应变方向可以判定时，将修正后的数据分别代入公式计算应力。即εx＝ε1，εy＝ε2，γxy＝0，相应的物理方程为：式中，σ1、σ2为主应力，ε1、ε2为主应变，Et和μt分别为随温度变化的弹性模量和泊松比；S400、应力波动分析：利用雨流计数方法分析应力波动幅度随时间之间的关系；S500、雨流分析：利用ncode软件对雨流数据进行分析，获取不同波动幅值和平均应力对应的循环次数；S600、损伤计算：利用累积损伤理论进行疲劳工况下导汽管焊缝结构的损伤进行计算。2.根据权利要求1所述的疲劳工况下导汽管焊缝结构的损伤计算方法，其特征在于：步骤S100中，导汽管焊缝结构的应变数据采用三线制接线的方法进行测量。3.根据权利要求1所述的疲劳工况下导汽管焊缝结构的损伤计算方法，其特征在于：步骤S100中，导汽管焊缝结构的应变数据采集频率为200Hz。4.根据权利要求1所述的疲劳工况下导汽管焊缝结构的损伤计算方法，其特征在于：步骤S200中，导汽管焊...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭德瑞，张新，刘长福，刘永超，
申请(专利权)人：中国大唐集团科学技术研究院有限公司火力发电技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11