发电机汽包高温高压应力测试

某厂7号机组汽包自投运使用已有15年历史，在检修过程中，发现该汽包存在多处缺陷，目前该设备处于带缺陷运行状态。为了解汽包在高温、高压工作条件下的应力分布情况，为汽包的设计、检查、安全鉴定提供依据，我们对该汽包进行了常温加压及高温高压应力测试。

汽包常温加压试验

仪器介绍及应变测点布置

仪器采用聚航科技JHYC动态应变仪，测点主要布置在汽包中缝附近的环向，汽包封头焊缝附近和汽包1、2号下降管管座焊缝及附近处，总共有16个测点，每个测点均贴上二向或三向应变花。

试验工况为0MPa，2MPa，4MPa，6MPa、8MPa、9.2MPa。

常温加压实验结果分析

从试验结果可以看出；

相同工况下，汽包筒体上2-7号测点主应力值相差不大。其中，2号、6号测点应力较大。在8MPa压力工况下，2号测点主应力e₁= 77.04MPa，6号测点主应力e₁= 72.58MPa，在zui大压力（9.2MPa）工况下，2号测点e₁= 86.60MPa，6号测点e₁= 82.78MPa。

汽包筒体与下降管连接焊缝区附近，在同一工况下，主应力值分布规律大致一样，即汽包靠焊缝处（8号、11号、13号测点）的应力值较大，下降管靠焊缝处（9号、12号、14号测点）的应力值较小，在焊缝区（10号、15号测点）的应力值也不大，在9.2MPa压力工况下，8号、13号测点zui大应力e₁值分别为105.74MPa和106.55MPa。

汽包高温加压试验

应变测点和温度测点布置

高温应变测点位置与常温测点位置基本相同，点数略少一些，共10个测点。温度测点与应变测点位置基本一致，并略多一些，共12个测点。汽包筒体上各测点沿环向、纵向焊上高温应变片，汽包与下降管连接焊缝区的测点沿三向焊上高温应变片。

高温加压试验工况为0MPa、2MPa、4MPa、6MPa、8MPa、9.8MPa。在记录测点应变时，也会记录测点温度。试验时加压速度为0.1MPa/min。

高温加压试验结果分析

从试验结果可以看出；

在汽包筒体上1-6号测点在相同工况下主应力值有一定差距，例如，在8MPa工况下，1-6号测点e₁分别为67.88MPa，74.32MPa，95.50MPa，65.70MPa，101.78MPa，92.69MPa，在zui大压力（9.8MPa）工况下，1-6号测点e₁分别为84.71MPa，100.97MPa，106.88MPa，81.20MPa，115.07MPa，108.33MPa。

在汽包筒体与下降管连接焊缝区附近，在相同工况下，汽包靠焊缝处的主应力值比下降管靠焊缝处的主应力值要大，在8MPa压力工况下（温度约276-280℃），8号、9号、10号测点e₁分别为61.85MPa、105.29MPa、44.36MPa，在zui大压力（9.8MPa）工况下（温度约281-297℃），8号、9号、10号测点e₁分别为66.81MPa、128.26MPa、50.98MPa。

常温加压与高温加压试验结果比较

从上表的试验对比结果可以看出；

1.在相同压力下，常温加压与高温加压应力的分布规律基本相同；高温加压下各测点的应力值比常温加压相应点的应力值要高，约高13-30MPa。

2.在汽包与下降管连接之焊缝区上y方向测点的应力值较大，在常温加压（9.29.2MPa）工况下，13号测点主应力e₁=106.55MPa；在高温（297℃）加压（9.8MPa）工况下，相应的测点（高温9号）的主应力e₁=128.30MPa。

结论

①　7号机汽包常温加压试验测试精度较高，反映了汽包测点在各压力工况下的实际应力值，可作为理论计算时重要参考。

②　本次试验是在汽包与下降管焊缝进行修补之后，设备处于完好情况下进行的，测试结果反映了汽包工作室的实际情况。

③　在筒体区，常温、高温应力分布规律相同，应力水平相差不大，如：常温试验在9.2MPa工况下，测点应力在72.80MPa至86.60MPa之间，高温试验在9.8MPa工况下，测点应力在81.20MPa至108.33MPa之间，如果达到汽包zui高工作压力（11MPa）时，zui大应力值可达到120MPa。

④　在汽包与下降管之间的焊缝区，常温、高温应力分布规律相似，在9.2MPa工况下的常温试验中，zui大主应力e₁=106.55MPa，在9.8MPa工况下的高温试验中，zui大主应力e₁=128.30MPa，如果达到汽包zui高工作压力时，zui大应力可达140MPa。

这说明，汽包在正常工作zui大压力11MPa下，筒体应力在120MPa左右，属正常范围，在汽包与下降管焊缝区靠汽包一侧应力可达140MPa左右，焊缝区应力较复杂，加上焊接残余应力，此区域应力值较高，是汽包工作时的危险位置。