汽水分離器壁厚的計算和選取原則

汽水分離器處在過冷水—飽和水一飽和蒸汽一過熱蒸汽4種介質(zhì)狀態(tài)下工作，對設(shè)備的承載能力是非常苛刻的考驗，設(shè)計時必須對各種工況進(jìn)行全面分析，包括材料使用狀態(tài)、材料機械性能的變化等等。當(dāng)汽水分離器內(nèi)介質(zhì)為過熱蒸汽階段時，工作溫度為570℃，此時筒壁材料處于高溫和內(nèi)壓載荷的雙重作用下，金屬的變形將隨時間而不斷增加，此時，材料有發(fā)生蠕變的可能，因此，汽水分離器的壁厚強度計算，分別采用了常規(guī)設(shè)計方法和應(yīng)力分析方法。

使用SW6-1999軟件，依據(jù)ASME核電規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)BPVC—III核設(shè)施部件建造規(guī)范第1冊 NH分卷中的NH-2160，選取許用應(yīng)力，根據(jù)GB150-1998《鋼制壓力容器》相關(guān)強度公式進(jìn)行計算，同時，按等效原理進(jìn)行切向斜接管的補強計算；應(yīng)力分析計算參照J(rèn)B4732-1995《鋼制壓力容器一應(yīng)力分析標(biāo)準(zhǔn)》，采用ANSYS10.0進(jìn)行建模計算，施加內(nèi)壓力載荷、考慮高溫蠕變對設(shè)備的影響、施加接管外載 荷作用后，接管根部薄膜加彎曲應(yīng)力的評定、考慮溫度載荷產(chǎn)生的局部溫差應(yīng)力；參考BS EN 13445-3:2009Clause19蠕變設(shè)計的許用應(yīng)力調(diào)整，按 ASME 核電規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)BPVC—Ill核設(shè)施部件建造規(guī)范NC分卷，計算出汽水分離器壁厚，并且考慮汽水分離器承受疲勞、循環(huán)交變的承載過程和蠕變的影響。

單從預(yù)防蠕變損傷角度考慮，可以通過增加設(shè)備壁厚，采用補償方法降低蠕變損傷程度，即用增加壁厚方法，將蠕變損傷的時間盡量延長，以保證設(shè)備的使用壽命；從疲勞損傷角度考慮，設(shè)備的壁厚越薄越好，因為在滿足內(nèi)壓強度要求的情況下，壁厚較薄時，內(nèi)、外壁溫差所產(chǎn)生的徑向溫差應(yīng)力較小，設(shè)備的疲勞損傷程度越小，可增強設(shè)備抗疲勞能力。這兩者是相互牽連和相互制約的，需兼顧考慮后進(jìn)行設(shè)計。