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복합화력발전에서 배열회수보일러(HRSG)의 고압과열기는 가혹한 운전조건으로 인해 고온 파손에서 가장 중요한 부품이다. 에너지 소비의 증가와 연료자원의 고갈로 인해 새로 지어지는 발전소는 증기압과 온도증가를 통해 높은 효율로 전기를 생산하는 것이 요구된다. 게다가 고온 및 고압의 환경에서 운전되는 고압과열기에서 보일러 헤더 혹은 stub 튜브에 균열은 크리프와 피로 손상에 더 취약하다.
본 연구의 첫번째 부분은 크리프 범위에서 동작하는 고압과열기 부품의 크리프 손상 분석에 초점을 맞추었다. 크리프에 의한 응력완화를 평가하기 위해 ...

복합화력발전에서 배열회수보일러(HRSG)의 고압과열기는 가혹한 운전조건으로 인해 고온 파손에서 가장 중요한 부품이다. 에너지 소비의 증가와 연료자원의 고갈로 인해 새로 지어지는 발전소는 증기압과 온도증가를 통해 높은 효율로 전기를 생산하는 것이 요구된다. 게다가 고온 및 고압의 환경에서 운전되는 고압과열기에서 보일러 헤더 혹은 stub 튜브에 균열은 크리프와 피로 손상에 더 취약하다.
본 연구의 첫번째 부분은 크리프 범위에서 동작하는 고압과열기 부품의 크리프 손상 분석에 초점을 맞추었다. 크리프에 의한 응력완화를 평가하기 위해 유한요소해석을 실시하였다. 그 후 누적된 크리프 손상은 실험 데이터를 바탕으로 유도된 응력-파단시간의 관계를 이용하여 계산하였다.
이러한 접근방법은 코드 사용 의존성을 줄이고 현실적인 결과를 얻을 수 있다. 또한 재료의 수명을 고려하여 정확한 부품 교체 시기를 파악할 수 있다.
두번째 부분은 부품에 균열이 발견되었을 때, 균열성장 기반 잔여수명 뿐만 아니라 균열 정도를 예측하는 것이 필요하다. 본 연구에서 고압과열기의 헤더와 튜브간의 연결부에 길이 반원형 표면균열의 잔여수명을 평가하는데 ASME Fitness For Service(FFS-1)와 Welding Research Council(WRC) bulletin 483을 사용하였다. FFS-1코드를 사용하여 설계 및 가동조건에서 크리프, 크리프-피로 균열성장 기반 잔여수명평가를 수행했다. WRC-483코드를 사용하여 잦은 기동/정지와 지속적인 안정상태에서의 크리프 균열 성장에 따른 잔여수명을 예측하기 위해 유한요소해석을 수행하였다.
코드를 사용한 두가지 접근법의 결과가 유사함을 알 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

High pressure superheater of a heat recovery steam generator (HRSG) in combined cycle power plant is the most critical component that suffered high temperature failure due to its critical operating condition. The increase of energy consumption and limitation of fuel sources requires new power plants...

High pressure superheater of a heat recovery steam generator (HRSG) in combined cycle power plant is the most critical component that suffered high temperature failure due to its critical operating condition. The increase of energy consumption and limitation of fuel sources requires new power plants to have higher efficiency, which means increasing the steam pressure and temperature. Hence the high temperature operating components such as high pressure superheater is more vulnerable to creep and fatigue damage associated with cracking in boiler header or stub tubes.
The first part of this study focused on the creep damage analysis of high pressure superheater component operating in creep range. Finite element analysis was performed to assess the stress relaxation due to creep with consideration of variation of system load due to creep and adequate thermal stress effect. Then the accumulated creep damage was calculated by using the stress to rupture time relation derived from test data. This approach could help to reduce the conservatives of using codes, obtain more realistic result and hence avoid condemning service-worthy components.
When the crack exists in an operating component, assessment is needed to evaluate the seriousness of crack as well as the crack growth residual life of component. In the second part, ASME Fitness for Service (FFS-1) code and Welding Research Council (WRC) bulletin 483 approaches were employed to assess the residual life of a longitudinal semicircular surface crack at the join between header and tube of a high pressure superhear. Creep and creep-fatigue crack growth residual life at designed and operating conditions were carried out using FFS-1 code. WRC-483 approach was extended with the assistant of finite element analysis to predict the residual life of creep crack growing for both short-time cyclic operation and long-time steady operation. In this study, a method to calculate creep crack growth parameter Ct for unconventional crack was established. The advance of finite element was taken into the formulation of stress intensity factor K, geometry function F(a/t) which resulted in the availability of Ct.