一种减轻厚壁金属部件热疲劳损伤的方法技术

本发明专利技术公开了一种减轻厚壁金属部件热疲劳损伤的方法，其特征在于，在后壁金属部件的侧壁外部设置辅助工装，所述辅助工装控制后壁金属部件外侧壁的温度变化与内侧壁的温度变化相同步。本发明专利技术采用控制后壁金属部件外侧壁的温度变化与内侧壁的温度变化相同步的方法，以降低内外壁温度差，达到减轻厚壁金属部件热疲劳损伤的目的；且与现有的在后壁金属部件外包覆保温材料相比，本申请方法提升了对于厚壁金属部件热疲劳损伤减轻的效果。金属部件热疲劳损伤减轻的效果。金属部件热疲劳损伤减轻的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种减轻厚壁金属部件热疲劳损伤的方法


[0001]本专利技术属于金属部件热疲劳损伤
，具体涉及一种减轻厚壁金属部件热疲劳损伤的方法。

技术介绍

[0002]燃煤发电厂、化工厂等企业大量使用钢制厚壁金属部件用作高温、高压流动工质(如超临界水蒸汽)的通流部件，如主蒸汽管道、过热器集箱、高压自动主汽门等。
[0003]在上述厚壁金属部件长期的服役过程中，在设备启停机时或燃煤电厂调峰运行时，其内部工质的温度、压力会发生周期性的高低变化。内部工质的温度变化时，由于后壁金属部件壁厚方向上的热量传递需要一定的时间，从而在部件内外壁产生一定的温度差。在不同的温度下，钢材的热膨胀量不同，从而在这些后壁金属部件的金属材料内产生拘束热应力。通常工质的温度变化越快，造成的热应力越大。此热应力的周期性变化是导致厚壁金属部件产生热疲劳损伤的主要原因，而热疲劳损伤使金属材料承受载荷的性能降低。
[0004]目前，通常采用热应力极大值和热应力交变幅值两个参数对热应力进行描述。给定以上两个参数的条件下，通过试验能够获得金属材料断裂失效的疲劳寿命。当疲劳热应力的交变次数达到金属材料的疲劳寿命时，金属部件会产生疲劳开裂，最终造成部件失效，还可能造成严重的设备和人身伤害事故。
[0005]为减轻厚壁金属部件受到的热疲劳损伤，目前通常采取减缓工质温度变化速率、在金属部件外壁包覆保温层或减少设备启停机次数等方法。但是由于工质温度变化和设备启停通常均为刚性要求，例如电网侧要求火电机组频繁、深度调峰运行，或者化工工艺设计要求较大的温度变化率等，因此目前常用的减轻厚壁金属部件热疲劳损伤的方法为在金属部件外壁包覆保温层。然而，包覆保温层的方法对于减轻后壁金属部件热疲劳损伤的效果并不佳。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种减轻厚壁金属部件热疲劳损伤的方法。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一种减轻厚壁金属部件热疲劳损伤的方法，在后壁金属部件的侧壁外部设置辅助工装，所述辅助工装控制后壁金属部件外侧壁的温度变化与内侧壁的温度变化相同步。
[0009]优选的，所述辅助工装包括同轴设置的内壳体、外壳体，所述内壳体、外壳体相应轴向端部之间通过封板进行封堵连接；所述内壳体、外壳体以及两端的封板之间形成腔室；
[0010]所述内壳体的内壁面包覆在后壁金属部件的外侧壁上；
[0011]所述内壳体内设置有能够对后壁金属部件的外侧壁进行加热的加热件；
[0012]所述腔室与用来提供冷却介质的冷却介质供给装置相连。
[0013]优选的，所述后壁金属部件的内侧壁上设置有用来检测内壁温度的第一温度传感
器。
[0014]优选的，所述内壳体的内壁面上设置有用来检测后壁金属部件外壁温度的第二温度传感器。
[0015]优选的，所述第一温度传感器、第二温度传感器均与控制器相连；所述控制器与加热件相连。
[0016]优选的，所述腔室的入口与冷却供给装置的出口通过进口管相连，所述腔室的出口与冷却供给装置的入口通过回流管相连；
[0017]所述进口管上设置输送泵。
[0018]优选的，所述控制器与输送泵进行电性连接。
[0019]优选的，所述加热件为敷设在内壳体内部的电热丝。
[0020]优选的，所述加热件为敷设在内壳体内部的感应加热线圈。
[0021]优选的，所述辅助工装控制后壁金属部件外侧壁的温度变化与内侧壁的温度变化相同步的方法为：
[0022]第一温度传感器检测后壁金属部件的内壁温度，并将内壁温度数据传递给控制器；
[0023]第二温度传感器检测后壁金属部件的外壁温度，并将外壁温度数据传递给控制器；
[0024]控制器比较内壁温度、外壁温度的大小；
[0025]当内壁温度大于外壁温度时，控制器控制加热件加热功率增大或/和输送泵输送流量降低；
[0026]当内壁温度小于外壁温度时，控制器控制加热件加热功率减小或/和输送泵输送流量升高；
[0027]当内壁温度等于外壁温度时，控制器控制加热件加热功率不变、输送泵输送流量不变。
[0028]优选的，所述辅助工装包括同轴设置在后壁金属部件侧壁外部的壳体；所述壳体的轴向两端通过壳体封板与后壁金属部件侧外侧壁固定连接；
[0029]所述壳体、后壁金属部件侧壁以及两端的壳体封板围成中空腔；
[0030]所述中空腔两端对应的后壁金属部件侧壁上各开设有一个流通孔。
[0031]优选的，所述辅助工装控制后壁金属部件外侧壁的温度变化与内侧壁的温度变化相同步的方法为：后壁金属部件内的介质沿轴向流通过程中，在介质压力的作用下，一部分介质沿后壁金属部件的内腔流动，另一部分介质沿一端的流通孔流入中空腔、沿另一端的流通孔回流至后壁金属部件内，从而在中空腔内引入了后壁金属部件内的流通介质；通过使中空腔、后壁金属部件内流通同一温度介质，保证后壁金属部件内壁、外壁温度变化相同步。
[0032]本专利技术的有益效果是：
[0033]本专利技术采用控制后壁金属部件外侧壁的温度变化与内侧壁的温度变化相同步的方法，以降低内外壁温度差，达到减轻厚壁金属部件热疲劳损伤的目的；且与现有的在后壁金属部件外包覆保温材料相比，本申请方法提升了对于厚壁金属部件热疲劳损伤减轻的效果。
附图说明
[0034]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
[0035]图1是本专利技术实施例2中辅助工装的结构示意图；
[0036]图2是本专利技术实施例3中辅助工装的结构示意图；
[0037]图3是本专利技术中某主蒸汽管道距离内表面不同深度处的环向应力极大值变化曲线图；
[0038]图4是本专利技术中某主蒸汽管道距离内表面不同深度处的环向应力交变幅值变化曲线图；
[0039]其中：
[0040]0‑
后壁金属部件；
[0041]11
‑
内壳体，12
‑
外壳体，13
‑
封板，14
‑
腔室，141
‑
进口管，142
‑
回流管，15
‑
加热件，16
‑
冷却供给装置，17
‑
控制器，18
‑
第一温度传感器，19
‑
第二温度传感器，110
‑
输送泵；
[0042]21
‑
壳体，22
‑
壳体封板，23
‑
中空腔，24
‑
流通孔。
具体实施方式
[0043]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种减轻厚壁金属部件热疲劳损伤的方法，其特征在于，在后壁金属部件的侧壁外部设置辅助工装，所述辅助工装控制后壁金属部件外侧壁的温度变化与内侧壁的温度变化相同步。2.如权利要求1所述的减轻厚壁金属部件热疲劳损伤的方法，其特征在于，所述辅助工装包括同轴设置的内壳体、外壳体，所述内壳体、外壳体相应轴向端部之间通过封板进行封堵连接；所述内壳体、外壳体以及两端的封板之间形成腔室；所述内壳体的内壁面包覆在后壁金属部件的外侧壁上；所述内壳体内设置有能够对后壁金属部件的外侧壁进行加热的加热件；所述腔室与用来提供冷却介质的冷却介质供给装置相连。3.如权利要求2所述的减轻厚壁金属部件热疲劳损伤的方法，其特征在于，所述后壁金属部件的内侧壁上设置有用来检测内壁温度的第一温度传感器。4.如权利要求3所述的减轻厚壁金属部件热疲劳损伤的方法，其特征在于，所述内壳体的内壁面上设置有用来检测后壁金属部件外壁温度的第二温度传感器。5.如权利要求4所述的减轻厚壁金属部件热疲劳损伤的方法，其特征在于，所述第一温度传感器、第二温度传感器均与控制器相连；所述控制器与加热件相连。6.如权利要求5所述的减轻厚壁金属部件热疲劳损伤的方法，其特征在于，所述腔室的入口与冷却供给装置的出口通过进口管相连，所述腔室的出口与冷却供给装置的入口通过回流管相连；所述进口管上设置输送泵。7.如权利要求6所述的减轻厚壁金属部件热疲劳损伤的方法，其特征在于，所述控制器与输送泵进行电性连接。8.如权利要求2所述的减轻厚壁金属部件热疲劳损伤的方法，其特征在于，所述加热件为敷设在内壳体内部的电热丝。9.如权利要求2所述的减轻厚壁金属部件热疲劳损伤的方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔崇，纳日苏，肖德铭，李渊，常青，张艳森，
申请(专利权)人：国能锅炉压力容器检验有限公司，
类型：发明
国别省市：