[发明专利]一种减轻厚壁金属部件热疲劳损伤的方法

说明书

本发明公开了一种减轻厚壁金属部件热疲劳损伤的方法，其特征在于，在后壁金属部件的侧壁外部设置辅助工装，所述辅助工装控制后壁金属部件外侧壁的温度变化与内侧壁的温度变化相同步。本发明采用控制后壁金属部件外侧壁的温度变化与内侧壁的温度变化相同步的方法，以降低内外壁温度差，达到减轻厚壁金属部件热疲劳损伤的目的；且与现有的在后壁金属部件外包覆保温材料相比，本申请方法提升了对于厚壁金属部件热疲劳损伤减轻的效果。

技术领域

本发明属于金属部件热疲劳损伤技术领域，具体涉及一种减轻厚壁金属部件热疲劳损伤的方法。

背景技术

燃煤发电厂、化工厂等企业大量使用钢制厚壁金属部件用作高温、高压流动工质(如超临界水蒸汽)的通流部件，如主蒸汽管道、过热器集箱、高压自动主汽门等。

在上述厚壁金属部件长期的服役过程中，在设备启停机时或燃煤电厂调峰运行时，其内部工质的温度、压力会发生周期性的高低变化。内部工质的温度变化时，由于后壁金属部件壁厚方向上的热量传递需要一定的时间，从而在部件内外壁产生一定的温度差。在不同的温度下，钢材的热膨胀量不同，从而在这些后壁金属部件的金属材料内产生拘束热应力。通常工质的温度变化越快，造成的热应力越大。此热应力的周期性变化是导致厚壁金属部件产生热疲劳损伤的主要原因，而热疲劳损伤使金属材料承受载荷的性能降低。

目前，通常采用热应力极大值和热应力交变幅值两个参数对热应力进行描述。给定以上两个参数的条件下，通过试验能够获得金属材料断裂失效的疲劳寿命。当疲劳热应力的交变次数达到金属材料的疲劳寿命时，金属部件会产生疲劳开裂，最终造成部件失效，还可能造成严重的设备和人身伤害事故。

为减轻厚壁金属部件受到的热疲劳损伤，目前通常采取减缓工质温度变化速率、在金属部件外壁包覆保温层或减少设备启停机次数等方法。但是由于工质温度变化和设备启停通常均为刚性要求，例如电网侧要求火电机组频繁、深度调峰运行，或者化工工艺设计要求较大的温度变化率等，因此目前常用的减轻厚壁金属部件热疲劳损伤的方法为在金属部件外壁包覆保温层。然而，包覆保温层的方法对于减轻后壁金属部件热疲劳损伤的效果并不佳。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种减轻厚壁金属部件热疲劳损伤的方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种减轻厚壁金属部件热疲劳损伤的方法，在后壁金属部件的侧壁外部设置辅助工装，所述辅助工装控制后壁金属部件外侧壁的温度变化与内侧壁的温度变化相同步。

优选的，所述辅助工装包括同轴设置的内壳体、外壳体，所述内壳体、外壳体相应轴向端部之间通过封板进行封堵连接；所述内壳体、外壳体以及两端的封板之间形成腔室；

所述内壳体的内壁面包覆在后壁金属部件的外侧壁上；

所述内壳体内设置有能够对后壁金属部件的外侧壁进行加热的加热件；

所述腔室与用来提供冷却介质的冷却介质供给装置相连。

优选的，所述后壁金属部件的内侧壁上设置有用来检测内壁温度的第一温度传感器。

优选的，所述内壳体的内壁面上设置有用来检测后壁金属部件外壁温度的第二温度传感器。

优选的，所述第一温度传感器、第二温度传感器均与控制器相连；所述控制器与加热件相连。

优选的，所述腔室的入口与冷却供给装置的出口通过进口管相连，所述腔室的出口与冷却供给装置的入口通过回流管相连；

所述进口管上设置输送泵。

优选的，所述控制器与输送泵进行电性连接。

优选的，所述加热件为敷设在内壳体内部的电热丝。