高溫高壓管系焊接斜三通的結構設計與分析

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(1.東方汽輪機有限公司,四川德陽 618000；2.東方電機有限公司,四川德陽 618000)

0 引言

隨著環境污染與發電產能過剩等問題日益突出，電力工業的發展在不斷追求高效、清潔、安全的前提下，超臨界、超超臨界火力發電機組和燃氣-蒸汽聯合循環機組成為各發電企業的主力機型。高溫高壓管道與設備是機組的核心部件，在服役過程中，這些部件處于高溫高壓等苛刻的環境中，其在運行過程中一旦失效將發生重特大安全事故和造成巨大的經濟損失。高溫高壓管系焊接斜三通具有焊接制造工藝復雜、受力情況復雜、失效試驗難等特點，應用理論公式來準確計算焊接斜三通的應力增大系數(Stress Intensification Factor，SIF)是十分困難的。在工程上大多參照ASME B31.1，B31.3規范進行計算選取SIF[1-2]，因焊接斜三通的真實SIF與ASME B31規范中的SIF有較大差別[3]，所以其計算結果在大多數情況下與實際不符。

對高溫高壓管系焊接斜三通進行局部應力分析時，利用有限元應力分析計算SIF是行之有效的方法[4-5]。通過有限元程序對具體的管件結構進行計算得到新的SIF之后，將其帶回到管道應力分析程序中才可以應用ASME B31.1,B31.3等規范對管道系統進行應力評定，同時得到正確的計算結果。因此焊接斜三通的SIF的正確選取，對管道系統的安全評定至關重要[6-7]。

本文針對汽輪機高溫高壓管系中的焊接斜三通，在分析其結構型式的基礎上，結合焊接斜三通的補強分析計算方法和有限元分析方法，重點分析焊接斜三通幾何參數的選取對SIF的影響，為焊接斜三通的設計與選型提供參考，進一步指導校核高溫高壓管系整體的安全性評定和配管設計。……