[發明專利]內缸、外缸與閥殼的內表面制造缺陷的監控裝置及方法

有效

• 申請號: 201610788168.2
• 申請日: 2016-08-31
• 公開（公告）號: CN106321164B
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 史進淵;汪勇;危奇;陳鑫;鄧志成;孫慶;李汪繁;徐佳敏
• 申請（專利權）人: 上海發電設備成套設計研究院
• 主分類號: F01D21/00
• 分類號: F01D21/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司31001
• 代理人: 翁若瑩,吳小麗

1.一種內缸、外缸與閥殼內表面制造缺陷的監控方法，其特征在于，步驟為：

第一步：探傷確定內缸、外缸與閥殼的內表面制造缺陷的當量直徑d；

第二步：計算內缸、外缸與閥殼的內表面制造缺陷的面積A₀；

內缸、外缸與閥殼的內表面制造缺陷的面積A₀的計算公式為：

A0=12×10πd24=5πd24]]>

式中：

d——內缸、外缸與閥殼的內表面制造缺陷探傷的當量直徑；

第三步：確定內缸、外缸與閥殼的內表面制造缺陷的半橢圓形裂紋的初始短軸半徑a₀；

把汽輪機和燃氣輪機的內缸、外缸與閥殼的內表面制造缺陷處理為半橢圓形裂紋，半橢圓形裂紋的初始短軸半徑為a₀，半橢圓形裂紋的初始長軸半徑為c₀，給定a₀/2c₀＝x，內缸、外缸與閥殼的內表面制造缺陷的半橢圓形裂紋的初始短軸半徑a₀的計算公式為：

a0=5xd2]]>

式中：

d——內缸、外缸與閥殼的內表面制造缺陷探傷的當量直徑；

x——半橢圓形裂紋的初始短軸半徑為a₀與2倍初始長軸半徑c₀的比值，x＝a₀/2c₀；

第四步：計算內缸、外缸與閥殼的內表面制造缺陷所在部位的最大應力σ_{max i}；

對汽輪機和燃氣輪機的內缸、外缸與閥殼的內表面制造缺陷部位，計算在無缺陷情況下，缺陷所在部位在正常停機、滑參數停機和事故停機共三種瞬態過程的最大主應力，第i種瞬態工況的最大主應力用σ_1i表示，第i種瞬態工況的內缸、外缸與閥殼的內表面制造缺陷所在部位的最大應力σ_{max i}的計算公式為：

σ_maxi＝σ_1i+σ_re

式中：

σ_re——內缸、外缸與閥殼的殘余應力；

第五步：計算內缸、外缸與閥殼的內表面制造缺陷的臨界裂紋尺寸a_ci；

第i種瞬態工況的內缸、外缸與閥殼的內表面制造缺陷的臨界裂紋尺寸a_ci的計算公式為：

aci=K1C2Mσmaxi2]]>

式中：

σ_{max i}——第i種瞬態工況的內缸、外缸與閥殼內的表面制造缺陷所在部位的最大應力；

M——與裂紋形狀參數Q有關的常數；

對于內缸、外缸與閥殼的內表面缺陷，

Q=∫0π2(1-c2-a2c2sin2θ)dθ]]>

a——半橢圓形裂紋短軸半徑；

c——半橢圓形裂紋長軸半徑；

θ——過缺陷周線上任意一點的徑向線與半橢圓長軸的夾角；

K_1C——內缸、外缸與閥殼的材料斷裂韌性；

第六步：計算內缸、外缸與閥殼的內表面制造缺陷的裂紋擴展壽命N_fi；

第i種瞬態工況的內缸、外缸與閥殼的內表面制造缺陷的裂紋擴展壽命N_fi的計算公式為：

Nfi=2(m0-2)C0(σmaxi)m0Mm02[1a0(m0-2)2-1aci(m0-2)2]]]>

式中：

a₀——內缸、外缸與閥殼的內表面制造缺陷的半橢圓形裂紋的初始短軸半徑；

C₀、m₀——內缸、外缸與閥殼的材料裂紋擴展的試驗常數；

第七步：計算內缸、外缸與閥殼的內表面制造缺陷的等效正常停機次數n_ne：

汽輪機和燃氣輪機的內缸、外缸與閥殼的內表面制造缺陷的等效正常停機次數n_ne的計算公式可表示為：

nne=ns0Nfs+ne0Nfe1Nfn+nn0]]>

式中：

n_n0——電站用戶要求的正常停機次數；

n_s0——電站用戶要求的滑參數停機次數；

n_e0——電站用戶要求的事故停機次數；

N_fn——正常停機過程中的疲勞裂紋擴展壽命；

N_fs——滑參數停機過程中的疲勞裂紋擴展壽命；

N_fe——事故停機過程中的疲勞裂紋擴展壽命；

第八步：確定內缸、外缸與閥殼的內表面制造缺陷的起停壽命判據值N₀：

將汽輪機和燃氣輪機的內缸、外缸與閥殼的等效正常停機次數n_ne與起停壽命次數N進行比較，按照以下方法確定內缸、外缸與閥殼的內表面制造缺陷的起停壽命判據值N₀：

(1)若n_ne<N次，取N₀＝N次；

(2)若n_ne≥N次，取N₀＝n_ne次；

式中：

n_ne——等效正常停機次數；

第九步：計算內缸、外缸與閥殼的內表面制造缺陷的允許裂紋尺寸a_i；

汽輪機和燃氣輪機的內缸、外缸與閥殼的內表面制造缺陷的允許裂紋尺寸a_i的計算公式為：

ai=[2acn(m0-2)2N0C0(m0-2)(σmaxn)m0Mm02acn(m0-2)2+2]2m0-2]]>

式中：

a_cn——在正常停機的瞬態過程，內缸、外缸與閥殼的內表面制造缺陷部位的最大應力σ_{max n}對應的臨界裂紋尺寸；

σ_{max n}——在正常停機的瞬態過程，內缸、外缸與閥殼的內表面制造缺陷部位在無缺陷情況下計算的最大主應力；

N₀——內缸、外缸與閥殼起停壽命的判據值；

第十步：計算內缸、外缸與閥殼的內表面制造缺陷的允許初始裂紋尺寸判據值[a]；

對于汽輪機和燃氣輪機的內缸、外缸與閥殼的內表面制造缺陷的允許裂紋尺寸a_i，取安全系數為n，得出內缸、外缸與閥殼的內表面制造缺陷的允許初始裂紋尺寸判據值[a]的計算公式為：

[a]=ain]]>

式中：

a_i——內缸、外缸與閥殼的內表面制造缺陷的允許裂紋尺寸；

第十一步：汽輪機和燃氣輪機的內缸、外缸與閥殼的內表面制造缺陷的評價與監控；

將內缸、外缸與閥殼的內表面制造缺陷的初始短軸半徑a₀和允許初始裂紋尺寸判據值[a]進行比較：

若a₀<[a]，內缸、外缸與閥殼的內表面制造缺陷是合格的，表明服役到起停壽命N次，內缸、外缸與閥殼的內表面制造缺陷不會擴展至臨界裂紋尺寸，該內缸、外缸或閥殼可以使用，對內缸、外缸與閥殼的內表面缺陷進行打磨消除，且打磨后內缸、外缸與閥殼的公差在允許的范圍內；

若a₀≥[a]，內缸、外缸與閥殼的內表面制造缺陷是不合格的，應予以報廢。