[发明专利]含断续夹层钢板的疲劳扩展寿命估算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于TOFD技术及断裂力学理论的含断续夹层钢板的疲劳扩展寿命估算方法。

背景技术

某电厂基建期，其1号、2号锅炉的钢结构主立柱翼板中存在断续夹层缺陷，这些断续夹层长约2mm～4mm，弥散分布于钢板内部。由于进度问题，2号锅炉含断续夹层缺陷的立柱全部退货，但是1号锅炉因为受热面已经全部安装，含断续夹层缺陷的立柱无法更换，只能通过加强监控和监督，继续使用。由于，锅炉运行工况所造成的振动比较大并且一直持续存在，因此，振动造成的断续夹层缺陷疲劳扩展，便成为最大的危险源。

其一，由于国内外未曾出现含断续夹层缺陷的立柱服役的情况，因此，对1号锅炉在用的含断续夹层缺陷的钢结构主立柱进行高灵敏度、高可靠度的疲劳扩展寿命估算变的尤为重要。

其二，初始缺陷尺寸对疲劳扩展过程影响较大，因此运用断裂力学理论进行疲劳扩展寿命估算时，初始缺陷长度的测量精度将影响估算结果的准确性。并且此断续夹层缺陷为埋藏性缺陷，其尺寸测量只能运用超声波检测或射线检测，但是由于此断续夹层缺陷较小，常规超声波和射线方法难以有效测量。因此，运用较高测量精度的TOFD技术进行初始缺陷尺寸的测量成为一种必要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够对锅炉钢结构主立柱翼板内部断续夹层缺陷进行疲劳扩展寿命估算的方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种含断续夹层钢板的疲劳扩展寿命估算方法，其关键技术在于：所述方法借助TOFD技术及断裂力学理论来完成，其包括以下步骤：

若某新建火电厂锅炉钢结构主立柱翼板层间存在弥散分布的断续夹层缺陷，则采用TOFD技术对所述断续夹层缺陷的尺寸进行测量，获得所述断续夹层缺陷长度值；

测量时，将TOFD探头组分别置于含所述断续夹层缺陷的所述翼板的内、外表面上，从而使得置于一面的第一TOFD探头发出声束，而置于另一面的第二TOFD探头接收声束，以达到TOFD声束与所述断续夹层缺陷长度方向平行的状态；

2）将采用TOFD技术测量的所述断续夹层缺陷的长度值作为初始缺陷长度，运用断裂力学理论估算含所述断续夹层缺陷的锅炉钢结构的疲劳扩展寿命。

所述断裂力学理论计算的其他参量由疲劳试验获得，该疲劳试验的试件由含所述断续夹层缺陷的翼板经切割取样制得；采集含所述断续夹层缺陷的锅炉钢结构的运行工况下的振动信息，将采集的数据用于所述试件的疲劳试验中。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明利用TOFD技术对与其声束平行的缺陷进测量精度极高（可达±0.3毫米）的特点，精确测量初始缺陷的长度，保障了断裂力学理论计算参量的准确性，从而使得含断续夹层缺陷的锅炉钢结构的疲劳扩展寿命估算结果更加可靠、更加接近实际情况。

附图说明

图1为火电厂锅炉钢结构主立柱结构示意图；

图2为主立柱翼板内部断续夹层缺陷剖面及TOFD测量方式示意图；

其中，1、翼板；2、断续夹层缺陷； 3、第一TOFD探头；4、第二TOFD探头。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参见附图1和2，可知火电厂锅炉钢结构主立柱所述翼板1内部的断续夹层缺陷2的位置情况及TOFD技术测量所述断续夹层缺陷2长度的情况。

本发明的监测步骤如下：

1、某新建火电厂锅炉钢结构主立柱所述翼板1层间存在弥散分布的所述断续夹层缺陷2；

2、采用TOFD技术对所述断续夹层缺陷2的尺寸进行测量，获得所述断续夹层缺陷2长度值。在运用TOFD技术进行测量时，将TOFD探头组分别置于含所述断续夹层缺陷2的所述翼板1的内、外表面上，从而使得置于一面的所述第一TOFD探头3发出声束，而置于另一面的所述第二TOFD探头4接收声束，以达到TOFD声束与所述断续夹层缺陷2长度方向平行的状态。这是由于TOFD对与其声束平行的缺陷测量精度极高，可达±0.3毫米。

3、将采用TOFD技术测量的所述断续夹层缺陷2的长度值作为断裂力学理论计算的初始缺陷长度。

4、断裂力学理论计算的其他参量由疲劳试验获得：将含所述断续夹层缺陷2的所述翼板1进行切割取样，作为疲劳试验的所述试件；采集含所述断续夹层缺陷2的锅炉钢结构的运行工况下的振动信息，将采集的数据用于所述试件的疲劳试验。

5、运用断裂力学理论，估算含所述断续夹层缺陷的锅炉钢结构的疲劳扩展寿命。

实施例