船用锅炉过热器管束胀品应力应变分析

摘要

蒸汽过热器是船用锅炉的重要组成部分之一,在整个蒸汽动力装置中占有极其重要的地位。过热器的作用是将汽包中产生的饱和蒸汽进一步加热成更高温度的过热蒸汽以满足船舶航行的需求。过热器的换热管与集箱管板通常采用胀接方式连接,有时在运行过程中会出现胀口渗漏的现象。
　　 本文为找出过热器管束胀口渗漏原因,进行了以下研究:
　　 1.在综合了国内外大量文献资料的基础上,采用ANSYS大型有限元分析软件,经过适当简化,建立了船用锅炉过热器集箱与换热管的单管胀接接头三维有限元分析模型。通过弹塑性有限元分析,考察12Cr1MoVg、1Cr19Ni11Nb、GH984三种常用过热器管材与集箱的冷态胀接性能。分析结果表明:三种材料与集箱的冷态胀接性能良好,管板开槽后可以提高接头的密封性及连接强度,管板开两个槽即可获得较好的胀接性能。
　　 2.对接头在高温工作条件下的密封性能进行了研究,结果表明:以1Cr19Ni11Nb做过热器管材,接头在降温过程中将发生渗漏;对12Cr1MoVg和GH984做管材的接头在循环温度及压力载荷作用下的密封性能做了分析,加载次数对接头密封性的影响较小,温度对接头密封性影响较大。
　　 3.接头经启动停炉后残余接触压力下降,胀口渗漏主要是受管子与管板材料膨胀系数差值的影响,为此本文对管子与管板材料膨胀系数差值做了不同情况的探讨,当管子热膨胀系数高于管板时,接头在降温过程中将可能发生渗漏;当管子比管板热膨胀系数低时,接头有可能在升温过程中发生渗漏。
　　 通过以上研究,为防止过热器胀口渗漏提出了一些建议,对工程应用具有一定的指导作用。