目前關(guān)于煤泥干燥設(shè)備為數(shù)不少的水冷爐排管發(fā)生彎曲后,經(jīng)檢查其管內(nèi)并無結(jié)垢,金屬機械性能和金相組織也沒有發(fā)生變化,即沒有發(fā)生金屬過熱現(xiàn)象。而且事后我們將彎曲部位割開觀察,管內(nèi)確實無垢,后做金相分析和機械性能試驗,結(jié)果表明,金相組織也沒有發(fā)現(xiàn)過熱組織,而且機械性能基本沒有發(fā)生變化。因此,引起個別水冷爐排管彎曲的原因只能從其他方面進行分析。
理論分析得知,水冷爐排屬細、長壓桿,而且是大柔度壓桿。如果爐排管所受壓應(yīng)力達到或超過其失穩(wěn)臨界應(yīng)力,一旦受外界橫向應(yīng)力的干擾,爐排管就會失穩(wěn)彎曲。水冷爐排管承受壓應(yīng)力有以下幾個來源:(1)裝配時焊接應(yīng)力。當爐排管為直管時,兩端同集箱連接,裝配時,必然是逐根裝配焊接。由于集箱剛性很大,在每根爐排管上都會產(chǎn)生焊接應(yīng)力,應(yīng)力大小和方向與裝配次序有關(guān),先焊的管子受壓應(yīng)力,越先焊的管子受壓應(yīng)力越大,后焊的管子承受拉應(yīng)力。(2)運行時溫度應(yīng)力。爐排管在運行中處于爐膛的高溫區(qū),其壁溫高于管內(nèi)的工質(zhì)溫度。當爐排管的熱膨脹受到限制(有結(jié)構(gòu)引起的,也有安裝引起的),就使爐排管受壓應(yīng)力。(3)爐排管的管壁上下存在溫差,一般下部溫度約高20~30℃,使爐排管下部承受壓應(yīng)力。
如果上述三方面的壓應(yīng)力加起來,對于某個管若超過其失穩(wěn)臨界壓力,于是在橫向力擾動下管子就會彎曲。橫向力一般為燃料和鋼管的壓力,所以管子多為向下彎曲。另外,管子安裝時的偏心也會造成橫向應(yīng)力。
根據(jù)鍋爐的結(jié)構(gòu)特點、熱力特性和裝配情況,爐排管所承受的應(yīng)力,若超過失穩(wěn)臨界應(yīng)力,就會發(fā)生彎曲。當一根管子彎曲后,將直接使其他管子壓應(yīng)力增加,于是爐排管就會產(chǎn)生相繼彎曲。通過計算和分析證明,爐排管的最大壓應(yīng)力達到或接近材料的屈服極限,就會產(chǎn)生塑性變形。停爐時,爐排管彎曲彈性變形部分得以恢復,而塑性變形部分則保留下來。隨著鍋爐的不斷啟停,塑性變形不斷積累。但這種塑性變形不會無限制發(fā)展下去,隨著變形的增加,壓應(yīng)力就要減少。
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