Оценка долговечности элементов конструкций энергетического оборудования на основе континуальной механики разрушения

Abstract

Рассматривается оценка долговечности элементов конструкций энергетического оборудования на основе континуальной механики разрушения. Предложено подход к определению показателей долговечности: гамма-процентного и среднего ресурса с учетом разброса условий эксплуатации энергетического оборудования. Представлена обобщенная формулировка и численное решение методом Бубнова–Галеркина задач континуальной механики разрушения, которое необходимо для определения показателей долговечности. В качестве примера использования предложенных подходов рассмотрено определение показателей долговечности для теплообменных труб пароперегревателей паровых котлов в условиях ползучести и коррозионного растрескивания. Показано, что оценка долговечности по среднему ресурсу может оказаться завышенной, поэтому наиболее полным показателем долговечности является гамма-процентный ресурс.

Розглядається оцінка довговічності елементів конструкцій енергетичного обладнання на основі континуальної механіки руйнування. Запропоновано підхід щодо визначення показників довговічності: гама-відсоткового та середнього ресурсу з урахуванням вірогідного розкиду умов експлуатації енергетичного обладнання. Подано узагальнене формулювання та числове розв’язування методом Бубнова–Гальоркіна задач континуальної механіки руйнування, що потрібно для визначення показників довговічності. Як приклад використання запропонованих підходів розглянуто визначення показників довговічності для теплообмінних труб пароперегрівника парового котла в умовах повзучості та корозійного розтріскування. Показано, що оцінка довговічності по середньому ресурсу може бути завищеною, тому найбільш повним показником довговічності є гама-відсотковий ресурс.

This paper deals with durability validation based on continual fracture mechanics for elements of power equipment constructions. Approaches of durability indexes (g-percentile and mean life) validation subject to random spread of operating conditions are proposed. Generalized mathematical formulation and numerical solution by Galerkin–Bubnov method of continual fracture mechanics which is necessary for durability indexes validation are presented. Validation of durability indexes of steam boilers superheaters heat exchanger tubes subject to high-temperature creep and stress corrosion cracking is shown as illustration of proposed generalized approaches. It is established that mean life validation reduce to overestimate and g-percentile life is more overall estimate.