探讨中铬钼钢管和奥氏体不锈钢管接头连接的最佳方案

全文：由于莱氏体钢制与中可拆式曳丝电阻率的差别,莱氏体钢制集箱胶凝与中可拆式钢筋相连后在低温旋转磁场运转时能造成非常大的电绝缘,引起相连处的毁坏。通过选择适当的镍基焊材及换用电阻率在两者之间的过渡阶段段展开过渡阶段,可以有效降低相连处的电绝缘。责任编辑采用有限模块法排序相同相连计划的电绝缘,并展开预测综合评价,进而结构设计出莱氏体钢制胶凝与中可拆式钢筋相连的最差计划。

关键字： 积分学 地貌学 电绝缘 过渡阶段段

随着燃煤模块的提升,燃煤熔化面铁管的金属材料等级随之提升,熔化面铁管从炉内到炉外常常出现莱氏体钢制和中可拆式纤维状钢相相连的内部结构。在相同环境温度下,莱氏体钢制(如SA-213TP316等)的线电阻率比中可拆式钢(如SA-213T92等)高出30%以内,且低温剪切模量和热传导系数也有差别,在三种金属材料的堆叠达维季夫卡造成非常大的电绝缘。特别是蒸汽环境温度高达630℃时,钢制金属材料与中可拆式钢金属材料相相连时,此电绝缘很容易超出沟槽和三种金属材料的许用形变值覆盖范围,并在沟槽处形成形变集中,在燃煤怠速及损耗大幅变化等旋转磁场下,沟槽处的形变集中区域受到接头处形变的作用,进而造成疲劳或曲柄效应,形成毁坏的裂缝源,进而造成沟槽脱落外泄甚至渗漏。

责任编辑通过换用镍基焊材、调整铁管技术标准、选取相同过渡阶段段织物等手段,对织物为TP316、TP310HCBN的莱氏体钢制集箱胶凝与T92铁管的相连提出了合理的相连计划。并对各计划的排序结果展开预测,得出相同金属材料相连时电绝缘对实际内部结构的影响程度,找到既满足内部结构明确要求,也符合动力性明确要求的金属材料相连计划。

1、研究文本

责任编辑结构设计了中可拆式钢相连管与莱氏体钢制胶凝的三种相连计划,五种相连计划排序了ϕ219×20和ϕ219×30三种技术标准。具体计划文本六义1,其中计划1、2对比排序了T92与TP316和TP310HCbN三种金属材料换用镍基焊材直接冲压的形变情况;计划3为T92与TP316相连,换用TP310HCbN铁管过渡阶段的相连计划。换用ANSYS13.0软件对以内计划分别建立模型展开排序预测,模型采用面模块SOLID8NODE186。

表1相同相连计划的相连形式

排序模块及金属材料性能统计数据如下表右图:

排序模块为:最高工作环境温度为630℃,运转期间环境温度市场波动取30℃,即工作时铁管壁温在600℃～630℃覆盖范围市场波动,工作压力7.04MPa。

依照上文表1中的结构设计计划,责任编辑涉及的金属材料如下表右图:莱氏体钢制集箱织物为SA-213TP316和SA-213TP310HCbN三种,相连管换用SA-213T92织物,过渡阶段段换用了莱氏体钢制SA-213TP310HCbN,镍基焊材织物为ERNiCrCoMo-1。依照ASME标准以及相关资料,以内织物的耐热性和机械性能统计数据如下表右图,六义2右图。

表2各种金属材料物理及机械性能状态参数

2、各计划电绝缘排序及预测

2.1T92与TP316换用镍基焊材冲压

计划1排序了三种技术标准的T92相连管与TP316集箱胶凝换用镍基焊材ERNiCrCoMo-1冲压的电绝缘。图1为技术标准ϕ219×20铁管相连处的电绝缘云图,可见最大形变点出现在莱氏体钢制胶凝TP316与镍基焊材熔合处。

对排序结果沿铁管壁厚、沟槽本体及沟槽熔合处展开线性化,线性化结果汇总六义3。可见T92相连管与TP316胶凝段形变均不合格。其中ϕ219×20接管处T92相连管端形变是法规形变的1.27倍,TP316胶凝端形变是法规形变的1.63倍。

将技术标准增加为ϕ219×30,接管处T92相连管端形变有所下降,但TP316胶凝端形变升高。这是由于增加壁厚沿管壁的一次形变平均值会降低,同时二次形变值增加,T92电阻率与镍基焊材接近,壁厚增加对二次形变的影响较小,铁管总体当量形变降低。而TP316与镍基焊材电阻率相差非常大,增加壁厚会使二次形变显著增加,铁管总体当量形变升高。通过与规范形变对比,技术标准为ϕ219×30的接管薄膜+弯曲形变仍不符合规范明确要求。

图1相连计划1形变云图

注:线性化位置,1:T92铁管母材;2:T92母材与沟槽熔合处;3:沟槽本体;4:TP316与沟槽融合处;5:TP316铁管母材。

2.2T92与TP310HCbN换用镍基焊材冲压

计划2探讨焊材对技术标准为ϕ219的T92与TP310HCbN相连处电绝缘的影响,排序的形变云图见图2。与计划1类似,形变最大点出现在镍基焊材与莱氏体钢制胶凝融合处。

图2相连计划2形变云图

对排序结果展开线性化,结果六义4。对比计划1,此计划的电绝缘有所降低。这是由于工作环境温度下TP310HCbN的线电阻率小于TP316的线电阻率,与镍基焊材ERNiCrCoMo-1的线电阻率更为接近。当胶凝技术标准为ϕ219×20时,TP310HCbN胶凝与沟槽熔合线处的形变满足规范明确要求,但T92相连管端形变是规范形变的1.15倍,不满足规范明确要求。

增加壁厚到ϕ219×30后,接管各个部位形变均符合规范明确要求,此计划满足应用条件。但此计划中,集箱与胶凝织物均为TP310HCbN,其Cr、Ni含量相比TP316均较高,价格更贵,该计划会增加集箱的金属材料成本。

表4T92与TP310HCbN冲压(焊材ERNiCrCoMo-1)的形变综合评价

注:线性化位置,注1:T92铁管母材;注2:T92母材与沟槽熔合处;注3:沟槽本体;注4:TP310HCbN与沟槽融合处;注5:TP310HCbN铁管母材。

2.3T92与TP316相连换用TP310HCbN过渡阶段

鉴于计划2换用TP310HCbN制作集箱成本较高,计划3换用TP316制作集箱,采用TP310HCbN铁管展开过渡阶段,铁管技术标准分别为ϕ219×20、ϕ219×30三种。

计划3铁管过渡阶段处的排序形变云图见图3。该种相连方式最大形变点出现在T92与TP310HCbN相连处的TP310HCbN端。由于热电阻率与剪切模量接近,三种钢制TP316和TP310HCbN相连处形变较小。

对相连处各部位沿壁厚展开线性化,结果汇总于表5。依照排序结果,对比上述计划,可见利用TP310HCbN展开过渡阶段可以有效降低相连处的电绝缘。由于T92在630℃许用形变较低,导致了技术标准为ϕ219×20的T92铁管端电绝缘是规范许用值的1.07倍。将铁管技术标准增加为ϕ219×30,相连处各部位的薄膜+弯曲线性化结果均小于法规明确要求,综合评价合格,此种相连计划基本满足明确要求。

图3相连计划4形变云图

表5T92与TP316换用TP310HCbN过渡阶段相连的形变综合评价

注:线性化位置,1:T92铁管母材;2:T92母材与过渡阶段段沟槽熔合处;3:过渡阶段段母材;4:TP316与过渡阶段段沟槽融合处;5:TP310HCbN过渡阶段段母材;6:TP310HCbN过渡阶段段与TP316胶凝相连处。

3、结论

责任编辑在结构设计环境温度630℃,结构设计压力7.04MPa的条件下,对中可拆式钢SA-213T92和钢制SA-213TP316及SA-213TP310HCbN的相连,结构设计并排序了三种技术标准,3种相连计划的电绝缘,并展开预测综合评价,得出结论如下表右图:

1)T92相连管和TP316胶凝换用镍基焊材冲压,沟槽处一次加二次形变值超过规范许用值,此种计划不合格。

2)T92相连管和TP310HCbN胶凝采用镍基焊材冲压,ϕ219×20技术标准的T92相连管端形变不满足规范,其他部位形变均在规范允许覆盖范围内;当技术标准增加为ϕ219×30后,各部位形变综合评价均合格。但此种计划需采用TP310HCbN织物制造集箱,成本较高。

3)采用TP316制造集箱,T92相连管与TP316胶凝相连换用TP310HCbN过渡阶段。当接管技术标准为ϕ219×20时,T92铁管母材处不满足规范明确要求;当相连管壁厚增加到ϕ219×30后,相连处各部位二次形变均在规范允许覆盖范围内,此种计划满足采用明确要求。

综上,结构设计环境温度630℃,结构设计压力为7.04MPa时,采用SA-TP316制造集箱,换用TP310HCbN过渡阶段这一计划较为经济合理。此外,胶凝沟槽强度与冲压质量、热处理情况等均有密切关系,实际应用时应多方面考虑。