超超临界锅炉垂直管圈水冷壁焊缝交错区域温度场建模及热应力模拟

以某660 MW超超临界锅炉为对象，构建垂直管圈水冷壁焊缝交错区域温度场模型，研究热应力分布对裂纹的影响。结果表明：焊缝交错区域管环焊缝向火侧顶点的温度高于直管段管壁向火侧顶点温度，发生超温时比直管段管壁向火侧更容易开裂；水冷壁管最大轴向拉应力位于焊缝交错区域管环焊缝焊趾向火侧顶点附近，在变负荷运行工况下易导致交变热应力，产生沿管环焊缝焊趾延伸的横向裂纹；焊缝交错区域应力集中处的等效应力大于直管段对应处，背火侧管环焊缝焊趾与鳍片角焊缝交接处等效应力最大，超过对应的高温屈服强度，材料在交变热应力作用下会诱发裂纹，裂纹沿管环焊缝焊趾向背火侧管壁延伸。