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不锈钢锅炉管持久强度的计算公式及其与不锈钢材质、应力、爬行时间的关联

文章作者:admin 人气: 发表时间:2021-09-13 09:36:38

不锈钢管的持续强度是指定工作期间引起蠕变破坏的应力,常用σd表示。这种强度特性反映了破坏问题。爬行限制不反映变形问题。对于锅炉不锈钢管来说,没有精密的配合,不锈钢管失效的形式主要是破坏而不是变形,因此用持久强度计算不锈钢锅炉管的强度是合理的。

不锈钢管在蠕变条件下,应力大时,蠕变快。相反,如果加入的应力小,则破坏迟缓。应力与蠕变破坏的时间更好地符合以下功能关系:

ta=bσ-m。

式中:tu-蠕变破坏的时间

σ-应力;

b、m-与不锈钢材质和温度有关的常数。以lgσ-lgtata为坐标,获得的直线关系。试验时对各种不锈钢锅炉管施加的应力较大,在短时间内破坏,伸长上述直线,可以要求10万小时蠕变破坏应力-持续强度等指定工作期限。

应该指出,在某些情况下(如果测试温度不高),上述直线可能会显示折点并变成折点。折点两侧开裂性质不同。此时,直线延伸应谨慎。有时不仅仅是折点。试验时间应尽可能长。苏联l996年锅炉不锈钢管强度计算标准规定试验时间在7000小时以上。目前,一般来说,试验时间不应小于工作期限的十分之一,即一万小时。

试验时间是工作期间的十分之一,利用延伸法寻求的持续强度完全可靠吗?根据更长的试验时间(例如11年)的收入结果,不锈钢锅炉管的实际耐久性比延伸法的收入值低得多。这说明,高温强度特性的确定尚须进行大量工作。但长期以来直至目前广为应用的不锈钢锅炉管强度计算方法:利用延伸法得出的持久强度除以必要的安全系数(1.5或更大些),已经受了超过指定工作期限(10万小时)的运行考验。当然,这不等于说,  目前作法是完美的。今后,在高温强度特性方面进行更细致的工作之后,会使不锈钢锅炉管的强度计算建立在更严格的科学基础之上。

1952年拉尔逊(F.R.Larson)和密勒(J.Miller)提出了确定高温强度的参数法,受到各国的广泛重视,引用了很多文献和手册,我国也经常用这种方法分析高温试验结果。根据这种方法,可以通过数百小时的短时间测试寻求持续强度。

根据一些测试结果和数据分析,拉尔逊和密尔顿发现,对于某种应力,绝对温度y和破坏的时间t有以下关系

t(c1gt)=常数式中:t-与不锈钢材质相关的常数。根据珠光体钢的不同,c值在18~22之间,取c=20

误差不超过±10%。

t(clg-c)被称为拉尔逊一密勒参数。以下方法可以利用该参数关系确定持续强度

取一系列应力值对应各应力,选择比工作温度高50~100℃的试验温度:进行持续强度试验。这样,试件可以在短时间内被破坏,从而获得被破坏的时间t值。将温度和时间代替上式,获得一系列上述参数,各应力值得相应的参数,将其关系连接到图3-9的下半部。然后,对应横坐标的参数值,如。

T=(2011g,)=17。X。103,=10,10,10,...小时,代入上式,获得相应的2=407,435,...℃。另外,对于另一个参数值,进行同样的换算,按顺序进行,可以得到图3-9的上半部分的关系。图3-9给出的是12Cr1MoV耐热钢的参数图。按图可以很方便地求出不同深度下对应不同指定工作期限的持久强度。

    利用拉尔逊一密勒参数可以很容易地推算出超温后不锈钢锅炉管寿命的降低程度,详见§6-3。

    应该指出,蠕变限与持久强度并不总成正比关系,有时在相同温度条件下,蠕变限高的不锈钢锅炉管具有较低的持久强度。http://www.hstgss.com/show.aspid=525。