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某熱電廠為滿足生產(chǎn)需要，從芬蘭AHLSTROM PYROPOWER公司引進了一臺規(guī)格220 t/h循環(huán)流化床鍋爐。該鍋爐主要由燃燒室、水冷壁、鍋殼、旋風分離器、過熱器、省煤器、除渣器等組成。由燃燒室中逸出的煙道氣，經(jīng)過旋風分離器和過熱器后進入省煤器。省煤器是一個螺旋管結(jié)構(gòu)，在其內(nèi)部氣體自上而下流動。而鍋爐給水則通過吊掛管自下而上流動。在省煤器內(nèi)部實現(xiàn)熱量交換，充分利用煙道氣的熱能。
該省煤器的吊掛管既要承擔省煤器、過熱器(Ⅰ、Ⅲ)及集管的全部重量，又要承受鍋爐給水的壓力。根據(jù)省煤器的具體結(jié)構(gòu)及安裝要求，該吊掛管需要在安裝過程中現(xiàn)場組焊對接。但在現(xiàn)場安裝過程中發(fā)現(xiàn)，該吊掛管上下兩部分的對焊口存在錯口，錯口距離達45 mm。見圖1所示。
基于設(shè)備實際結(jié)構(gòu)的限制，并考慮到工程的實際進度情況，吊掛管的現(xiàn)場組焊必須通過冷拉強行對口，即對其施加一定的力和力矩，使接口被強制對中，再行組焊。圖2為經(jīng)冷拉對口焊接后的結(jié)構(gòu)。
本文對冷拉對口焊接后的吊掛管的強度情況、設(shè)備的現(xiàn)場運行情況進行了較詳細的有限元分析。
對流室吊掛管安裝系統(tǒng)示意如圖3所示。在1點，吊掛管焊接在省煤器出口集管上，并支撐其上面的重量；在2點，吊掛管被頂壁所固定；4點為現(xiàn)場對口焊接位置；3點為冷拉彎曲點；5點支撐過熱管，相當于簡支結(jié)構(gòu)。簡化后的吊掛管的支撐及受力如圖4所示。
SA-210 A.l其泊松比μ=0.3。彈性模量E、熱膨脹系數(shù)α及許用應(yīng)力見表1。
使用符合ANSI/ASME B31.1(1992)之規(guī)定的CAEPIPE 386 V3.7 Rev 1程序，進行吊掛管的各點受力分析和應(yīng)力計算。將整個吊掛管分為6個節(jié)點，5個管單元。分兩種載荷情況進行考慮，一種是非加熱情況，另一種是正常工作情況。
由表4可以看出，最大當量應(yīng)力發(fā)生在3節(jié)點，Smax=(σ1-σ3)=173.6 MPa。根據(jù)ASME鍋爐及受壓容器規(guī)范的強度判定條件，吊掛管受這些組合載荷作用下的強度條件為1.5KSm=185.5 MPa，Smax<1.5KSm，可見滿足強度條件。
通過上述計算和分析可以看出，在吊掛管冷拉對口的情況下，其焊接后管子的強度仍可滿足強度要求，可以投入使用。2年來鍋爐省煤器(包括吊掛管)運行情況良好，也說明了原來計算分析的可靠性。
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