Analysis of Superheater Work Under Creep Conditions

The aim of this article is work modelling of superheater SH3. It is made of the austenitic stainless steel Super 304H. Its design temperature T is 604 C, and the design pressure P acting on the inner surface of the pipes is 284 bar. The high temperature is the reason of the superheater work under creep conditions. In this article calculations of the optimally mounted coil superheater SH3 are presented. The calculations are carried out first on the basis of the applicable European standards and with the help of the Auto Pipe program. Then, calculations are performed using the ANSYS program based on conducted creep tests and proposed creep equation. The coefficients in creep equation are determined based on the research conducted at the Instytut Metalurgii Żelaza in Gliwice. The model approximates the creep strain as the function of time and stress and this function is presented in the form of a three-dimensional surface . The results of calculations by both methods will be compared and conclusions will be presented. The performed analyzes can estimate the superheater coil remnant life and the usage after the selected time of its operation.

Celem artykułu jest modelowanie pracy wężownicy przegrzewacza pary SH3. Wykonany jest on ze stali austenitycznej Super 304H. Temperatura obliczeniowa T przegrzewacza SH3 to 604oC, zaś ciśnienie obliczeniowe P, działające na wewnętrzną powierzchnię rur, wynosi 284 bary. Wysoka temperatura pracy sprawia, że przegrzewacz pracuje w warunkach pełzania. W artykule zostaną przedstawione obliczenia wytrzymałościowe dla optymalnie zamocowanej wężownicy przegrzewacza pary SH3. Obliczenia będą prowadzone najpierw na podstawie obowiązujących norm europejskich i za pomocą programu Auto Pipe. Następnie zostanie przedstawione modelowanie pracy wężownicy przegrzewacza przy wykorzystaniu programu ANSYS na podstawie przeprowadzonych prób pełzania i proponowanego równania pełzania. Współczynniki w równaniu są wyznaczone na podstawie badań przeprowadzonych w Instytucie Metalurgii Żelaza w Gliwicach. Opracowany model aproksymujący odkształcenia pełzania w zależności od czasu i naprężeń będzie pokazany w postaci trójwymiarowej powierzchni. Przedstawione zostanie porównanie wyników uzyskanych z obu metod oraz wynikające z tego porównania wnioski. Przeprowadzone analizy pozwolą na oszacowanie czasu pracy rur przegrzewacza oraz określenie jego zużycia dla wybranego czasu eksploatacji.