Analiza rozwoju pęknięć w elementach urządzeń energetyki cieplnej pracujących w warunkach zmiennych temperatur

The paper presents a detailed analysis of the material damaging process due to lowcycle fatigue and subsequent crack growth under thermal shocks and high pressure. Finite Element Method (FEM) model of a high pressure (HP) by-pass valve body and a steam turbine rotor shaft (used in a coal power plant) is presented. The main damaging factor in both cases is fatigue due to cycles of rapid temperature changes. The crack initiation, occurring at a relatively low number of load cycles, depends on alternating or alternating-incremental changes in plastic strains. The crack propagation is determined by the classic fracture mechanics, based on finite element models and the most dangerous case of brittle fracture. This example shows the adaptation of the structure to work in the ultimate conditions of high pressure, thermal shocks and cracking.W pracy przedstawiono szczegółową analizę rozwoju pęknięć w wyniku niskocyklicznego zmęczenia materiału w warunkach szoków cieplnych i oddziaływania ustalonych obciążeń statycznych. Przeprowadzono analizę przebiegu procesu pękania na przykładzie korpusu zaworu redukcyjnego pary w elektrowni węglowej i wału wirnika turbiny parowej. Głównym czynnikiem w obydwu przypadkach są mniej lub bardziej gwałtowne powtarzalne cykle zmian temperatury .W przypadku inicjacji pęknięcia po stosunkowo małej liczbie cykli zmian obciążenia mechanizm zmęczenia zależy od naprzemiennej lub naprzemienno-przyrostowej zmiany odkształceń plastycznych. Propagację pęknięcia w głąb materiału wyznaczono metodami klasycznej mechaniki pękania na podstawie modeli MES i najbardziej niebezpiecznego modelu pękania kruchego. Przedstawiono przypadek przystosowania się konstrukcji do pracy w warunkach szoków cieplnych i pękania