Расчетная оценка причин образования трещин в кожухе воздуховода горячего дутья

Александр Олегович Чернявский

Аннотация


Воздухонагреватель доменной печи имеет металлический корпус, футерованный изнутри огнеупорным кирпичом. Технологический процесс предполагает циклическое изменение температуры газов внутри нагревателя от 400 до 1200 °С с длительностью цикла
3 часа. После определенной наработки в металлическом корпусе появляются трещины. Внутренне давление в корпусе невелико, но трещины тем не менее представляют опасность, поскольку поток горячего (1200 °С) обогащенного кислородом воздуха из трещины может повредить окружающие конструкции. Способы борьбы с трещинами зависят от механизма их образования. В качестве возможных механизмов рассматривались нескомпенсированные силы от теплового расширения всей конструкции в целом, вибрации и термические напряжения от локальной неравномерности нагрева кожуха.

Наблюдаемые трещины имеют различную ориентацию и в ряде случаев расположены достаточно близко друг к другу. Такая картина характерна для тепловых трещин и не характерна для трещин, вызванных механическими нагрузками и/или вибрациями. Расчетный анализ показал, что наблюдаемая неравномерность температуры (весьма малая на наружной поверхности кожуха) может быть причиной появления термоусталостных трещин. Фрактографические исследования подтвердили термоусталостный характер трещин. В качестве возможной меры борьбы рассмотрено создание 2-слойного кожуха, оценена эффективность такого решения. 


Ключевые слова


температурные напряжения; термическая усталость; трещины

Полный текст:

PDF

Литература


Kalugin Ja.P. [Evolution of Blast Stoves]. Chernaya metallurgiya, 2013, no. 3 (1359), pp. 57–72. (in Russ.)

Kalugin Ya.P. High-Temperature Stoves for Blast Furnaces: New Solutions. Metallurg, 1997, no. 12, pp. 29–30.

Kalugin Ya.P., Prokof'ev B.N., Rudnik V.M. Development of High-Temperature Stoves with a Long Service Life. Steel in Translation, 2000, vol. 30, no. 3, pp. 9–13.

Gokhfel'd D.A., Getsov L.B., Kononov K.M. at al. Mekhanicheskie svoystva staley i splavov pri nestatsionarnom nagruzhenii: sprav. [Mechanical Properties of Steels and Alloys under Nonstationary Loading. Handbook]. Ekaterinburg, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, 1996, 408 p.

Kuskov KV, Kovensky I.M. [Low-Cycle Fatigue of Welded Soy-Indium Steel 09G2S]. Bulletin of the Magnitogorsk State Technical University, 2012, no. 3, pp. 41–44. (in Russ.)

Makhutov N.A., Zatsarinnyy B.B., Bazaras Zh.L. et al. Statisticheskie zakonomernosti malo¬tsiklovogo razrusheniya Statistical regularities of low-cycle fracture [Statistical Regularities of Low-Cycle Fracture]. Moscow, Akademiya nauk SSSR Institut mashinovedeniya im. A.A. Blagonravova, 1989. 252 p.

Normy rascheta na prochnost' oborudovaniya i truboprovodov atomnykh energeticheskikh ustanovok PNAE G-7-002-86 [Strength Codes for the Equipment and Pipelines of Nuclear Power Plants PNAE G-7-002-86]. Moscow, Energoatomisdat, 1989. 525 p.

Gatewood B.E. Temperaturnye napryazheniya primenitel'no k samoletam, snaryadam i yadernym reaktoram [Thermal Stresses with Application to Airplanes, Missiles, Turbines and Nuclear Reactors]. Moscow, Izdatel'stvo inostr. lit., 1959. 359 p.]

Kovalenko A.D. Osnovy termouprugosti [Basics of Thermoelasticity]. Kiev, Naukova Dumka, 1970. 308 p.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.