T23水冷壁失效分析及预防措施研究

摘要

超超临界机组能够大幅度提高循环热效率，降低发电煤耗，目前已经得到广泛的研究和应用。但是 T23水冷壁在服役过程中却出现了大量的开裂问题，而且这一问题目前仍未得到解决。
　　本文对于T23水冷壁出现的开裂问题，从焊接工艺和焊接残余应力分布两方面进行了分析。由于T23钢对于焊接工艺十分敏感，焊接工艺不同则可能导致接头性能较大的差别。因此对于焊缝形貌和接头组织进行了分析，对于断口的宏观微观形貌以及断口的元素成分进行了分析。分析发现焊接工艺控制不严格比如焊接过程中管子间隙过大，热输入过高，以及氩气保护不足是导致裂纹产生的因素之一。
　　对于焊接残余应力的分布进行了模拟。焊接残余应力的分布表明应力最大值出现在管子的6点钟和12点钟方向以及3点钟和9点钟方向。另外对于服役过程中的残余应力和蠕变应变的变化情况进行了模拟。计算结果发现：焊接残余应力在服役过程中很快得到释放过程，而且在焊接残余应力释放的过程中蠕变应变很快增加，并且等效蠕变应变最大值出现在6点钟和12点钟方向。因此焊接残余应力促进了蠕变应变的增加，是产生裂纹的另一个原因。
　　最后利用生死单元技术模拟开应力槽的过程。结果表明生死单元技术可以简单有效模拟开应力槽的过程，开应力槽对于释放和调整局部区域的应力分布的作用效果明显。随着开槽长度增加，应力值也越来越低。但是当开槽长度增加到305mm之后，应力值基本不再变化。开槽位置只有距离管子较近时，才能有效释放残余应力，稍远时则基本没有释放残余应力的作用。随着开槽宽度的增加，应力释放值也不断增加。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 水冷壁的主要特点

1.3 T23钢的开发

1.4 T23钢的焊接工艺

1.5 T23应用现状

.6 T23水冷壁研究现状

1.7本文的研究内容及目的

第二章 T23水冷壁焊接工艺及失效原因分析

2.1焊接试验

2.2金相组织实验

2.3本章小结

第三章 T23焊接残余应力及服役过程数值模拟

3.1焊接有限元分析基本理论

3.2有限元模型建立

3.3 焊接热源模型选取

3.4焊接数值模拟计算

3.5服役过程的模拟

3.6本章小结

第四章 切割应力槽对残余应力的释放作用

4.1开槽法的理论基础

4.2开应力槽的试验结果

4.3利用有限元优化开槽参数

4.3本章小结

第五章 结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢