Eksperimentalno i numeričko ispitivanje cevnog luka urađenog od cevi izlaznog međupregrejača pare nakon eksploatacije

Bočna strana članka

PDF (1,181 kB)
Objavljeno: 2020-03-02
DOI: https://doi.org/10.2298/HEMIND190905005P
Ključne reči:
međupregrejač pare, cevni luk, čelik 12H1MF, gasna korozija, korelacija digitalnih slika, metoda konačnih elemenata.

Glavni sadržaj članka

Vladimir Pavkov
Institut za nuklearne nauke Vinča, Univerzitet u Beogradu
Gordana Bakić
Mašinski fakultet, Univerzitet u Beogradu
Vesna Maksimović
Institut za nuklearne nauke Vinča, Univerzitet u Beogradu
Aleksandar Petrović
Mašinski fakultet, Univerzitet u Beogradu
Nenad Mitrović
Mašinski fakultet, Univerzitet u Beogradu
Žarko Mišković
Mašinski fakultet, Univerzitet u Beogradu

Apstrakt

Jedan od važnih zadataka procene integriteta mašinskih elemenata i konstrukcija je određivanje lokalnih mehaničkih svojstava. U ovom radu izvršeno je eksperimentalno i numeričko ispitivanje mehaničkih svojstava cevi, izlaznog međupregrejača pare, izrađenog od toplotnopostojanog čelika 12H1MF, nakon 200.000h rada. Cev izlaznog međupregrejača pare je isečena iz cevnog sistema tokom remonta termoelektrane, a potom hladno deformisana savijanjem, u cilju dobijanja cevnog luka, za potrebe eksperimenta. Namenski je konstruisan držač za ispitivanje takvog uzorka. Eksperimentalno istraživanje je bazirano na primeni 3D metode korelacije digitalnih slika, dok je metoda konačnih elemenata primenjena u numeričkoj simulaciji. Metoda 3D korelacije digitalnih slika predstavlja optičku i bezkontaktnu eksperimentalnu metodu koja omogućava merenje polja pomeranja i deformacija geometrijski kompleksnih struktura. Za eksperimentalnu analizu kao i verifikaciju numeričkog modela korišćen je sistem Aramis, baziran na metodi korelacije digitalnih slika. Na osnovu dobijenih rezultata i uporedne analize eksperimentalnih i numeričkih vrednosti, koje se odnose na von Mizesove deformacije na temenu cevnog luka, javlja se odstupanje od oko 18%. Ovo odstupanje nastaje kao rezultat korišćenih metoda koje imaju bitne razlike u njihovim početnim uslovima ispitivanja.

Detalji članka

Broj časopisa

God. 74 Br. 1 (2020)

Rubrika

Inženjerstvo materijala - Metalni materijali

Kada je rukopis prihvaćen za objavlјivanje, autori prenose autorska prava na izdavača. U slučaju da rukopis ne bude prihvaćen za štampu u časopisu, autori zadržavaju sva prava.

Na izdavača se prenose sledeća prava na rukopis, uklјučujući i dodatne materijale, i sve delove, izvode ili elemente rukopisa:

  • pravo da reprodukuje i distribuira rukopis u štampanom obliku, uklјučujući i štampanje na zahtev;
  • pravo na štampanje probnih primeraka, reprint i specijalnih izdanja rukopisa;
  • pravo da rukopis prevede na druge jezike;
  • pravo da rukopis reprodukuje koristeći fotomehanička ili slična sredstva, uklјučujući, ali ne ograničavajući se na fotokopiranje, i pravo da distribuira ove kopije;
  • pravo da rukopis reprodukuje i distribuira elektronski ili optički koristeći sve nosioce podataka ili medija za pohranjivanje, a naročito u mašinski čitlјivoj/digitalizovanoj formi na nosačima podataka kao što su hard disk, CD-ROM, DVD, Blu-ray Disc (BD), mini disk, trake sa podacima, i pravo da reprodukuje i distribuira rukopis sa tih prenosnika podataka;
  • pravo da sačuva rukopis u bazama podataka, uklјučujući i onlajn baze podataka, kao i pravo prenosa rukopisa u svim tehničkim sistemima i režimima;
  • pravo da rukopis učini dostupnim javnosti ili zatvorenim grupama korisnika na osnovu pojedinačnih zahteva za upotrebu na monitoru ili drugim čitačima (uklјučujući i čitače elektonskih knjiga), i u štampanoj formi za korisnike, bilo putem interneta, onlajn servisa, ili putem internih ili eksternih mreža.

Kako citirati

[1]
V. Pavkov, G. Bakić, V. Maksimović, A. Petrović, N. Mitrović, and Žarko Mišković, “Eksperimentalno i numeričko ispitivanje cevnog luka urađenog od cevi izlaznog međupregrejača pare nakon eksploatacije”, Hem Ind, vol. 74, no. 1, pp. 51–63, Mar. 2020, doi: 10.2298/HEMIND190905005P.
Crossref
Scopus
Google Scholar
Europe PMC

Reference

Viswanathan R. Damage Mechanisms and Life Assessment of High Temperature Components. ASM International; 1989.

Gribelja VI. Tehnika borbi s korroziej. Leningrad, Himija; 1978.

Brkić Lj, Živanović T. Parni kotlovi. Beograd, Mašinski fakultet; 1999.

Bugaj NV, Berezina TG, Trunin II. Serviceability and Longtime Behaviour of Metal at Thermal Power Plants. Moscow, Energoatomizdat; 1994.

Krutasova EI. Metal Reliability at Thermal Power Plants. Moscow, Energoatomizdat; 1981.

Orteu J. 3-D computer vision in experimental mechanics. Opt Lasers Eng. 2009; 47: 282-291.

Pan B, Wu D, Yu L. Optimization of a three-dimensional digital image correlation system for deformation measurements in extreme environments. Appl Opt. 2012; 51: 440-449.

Sutton M, Orteu J, Hubert W. Image Correlation for Shape, Motion and Deformation Measurements: Basic Concepts, Theory and Applications. Berlin, Springer; 2009.

Wang DZ, Mottershead JE. Measurement Precision and Spatial Resolution with Kriging Digital Image Correlation. Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 2016; 62(7-8): 419-429.

Vautrot M, Balland P, Hopperstad OS, Tabourot L, Raujol-Veillé J, Toussaint F. Experimental Technique to Characterize the Plastic Behaviour of Metallic Materials in a Wide Range of Temperatures and Strain Rates: Application to a High-Carbon Steel. Exp Mech. 2014; 54: 1163-1175.

Wang P, Pierron F, Thomsen OT. Identification of Material Parameters of PVC Foams using Digital Image Correlation and the Virtual Fields Method. Exp Mech. 2012; 53: 1001-1015.

Subhash G, Liu Q, Moore DF, Ifju PG, Haile MA. Concentration Dependence of Tensile Behavior in Agarose Gel Using Digital Image Correlation. Exp Mech. 2011; 51: 255-262.

Turton N, Jin SY, Majumder A, An H, Vijayan V, Altenhof W, Green D. Experimentally Observed Strain Distributions Near Circular Discontinuities of AA6061-T6 Extrusions During Axial Crush. Exp Mech. 2011; 51: 111-129.

Lee D, Tippur H, Bogert P. Dynamic fracture of graphite/epoxy composites stiffened by buffer strips: An experimental study. Compos Struct. 2012; 94: 3538-3545.

Milošević M, Milošević N, Sedmak S, Tatić U, Mitrović N, Hloch S, Jovičić R. Digital image correlation in analysis of stiffness in local zones of welded joints. Technical Gazzete (ISSN 1330-3651). 2016; 23: 19-24.

Čolić K. Fracture Behaviour Analysis of Artificial Hip Biomaterials. Belgrade, University of Belgrade, D.Sc. thesis; 2012. (in Serbian)

Sedmak A, Milošević M, Mitrović N, Petrović A, Maneski T. Digital Image Correlation in Experimental Mechanical Analysis. Structural Integrity and Life (ISSN 1451–3749). 2012; 12(1): 39-42.

Gubeljak N. Application of Stereometric Measurement on Structural Integrity. Structural Integrity and Life (ISSN 1451–3749). 2006; 6(1-2): 65-74.

Rončević B, Bakić A, Kodvanj J. Numerical and experimental analysis of a frictionless receding contact between cylindrical indenter, layer and substrate. Transactions of FAMENA (ISSN 1849-1391). 2016; 40(2): 1-18.

Tihaček-Šojić Lj, Milić-Lemić A, Tanasić I, Mitrović N, Milošević M, Petrović A. Compressive strains and displacement in a partially dentate lower jaw rehabilitated with two different treatment modalities. Gerodontology. 2012; 29: 851-857.

Tanasić I, Milić-Lemić A, Tihaček-Šojić Lj, Stančić I, Mitrović N. Analysis of the compressive strain below the removable and fixed prosthesis in the posterior mandible using a digital image correlation method. Biomech Model Mechanobiol. 2012; 11: 751-758.

Sztefek P, Vanleene M, Olsson R, Collinson R, Pitsillides A, Shefelbine S. Using digital image correlation to determine bone surface strains during loading and after adaptation of the mouse tibia. J Biomech. 2010; 43: 599-605.

Machado G, Favier D, Chagnon G. Membrane Curvatures and Stress-strain Full Fields of Axisymmetric Bulge Tests from 3D-DIC Measurements. Theory and Validation on Virtual and Experimental results. Exp Mech. 2012; 52: 865-880.

Ahn B, Kim J. Measurement and characterization of soft tissue behavior with surface deformation and force response under large deformations. Med Image Anal. 2010; 14: 138-148.

Sadowski T, Marsavina L, Craciun EM, Kneć M. Modelling and experimental study of parallel cracks propagation in an orthotropic elastic material. Comput Mater Sci. 2012; 52: 231-235.

Hu JJ, Chen GW, Liu YC, Hsu SS. Influence of Specimen Geometry on the Estimation of the Planar Biaxial Mechanical Properties of Cruciform Specimens. Exp Mech. 2014; 54: 615-631.

Balać M, Grbović A, Petrović A. Numerical predictions of crack growth in a pressure vessel with welded nozzles. Structural Integrity and Life (ISSN 1451–3749). 2015; 15: 55-61.

Zhang R, He L. Measurement of mixed-mode stress intensity factors using digital image correlation method. Opt Lasers Eng. 2012; 50: 1001-1007.

Lin Q, Labuz JF. Fracture of sandstone characterized by digital image correlation. Int J Rock Mech Min Sci. 2013; 60: 235-245.

Čolić K, Sedmak A, Gubeljak N, Burzić M, Petronić S. Experimental analysis of fracture behavior of stainless steel used for biomedical applications. Structural Integrity and Life (ISSN 1451–3749). 2012; 12(1): 59-63.

Legweel K, Sedmak A, Čolić K, Burzić Z, Gubeljak L. Elastic-Plastic Fracture Behaviour of Multiphase Alloy MP35N. Structural Integrity and Life (ISSN 1451–3749). 2015; 15(3): 163-166.

Baltušnikas A, Levinskas R, Lukošiūtė I. Kinetics of Carbide Formation During Ageing of Pearlitic 12X1MФ Steel. Mater Sci-Medzg (ISSN 1392–1320). 2007; 13(4): 286-292.

ТУ 14-3Р-55-2001: Трубы стальные бесшовные для паровых котлов и трубопроводов. 2001.

ГОСТ 20072-74: Сталь теплоустойчивая. Технические условия. 2004.

ISO 6892-1:2016: Metallic materials — Tensile testing — Part 1: Method of test at room temperature. 2016.

Bakić GM, Šijački Žeravčić VM, Đukić MB, Maksimović SM, Plešinac DS, Rajičić BM. Thermal history and stress state of a fresh steam-pipeline influencing its remaining service life. Therm Sci. 2011; 15(3): 691-704.

ARAMIS, User information, Hardware, 2007.

Software, Abaqus 6.13, 2013. http://dsk.ippt.pan.pl/docs/abaqus/v6.13/index.html. Accessed November 7, 2019.

Giner E, Sukumar N, Tarancón JE, Fuenmayor FJ. An Abaqus implementation of the extended finite element method. Eng Fract Mech. 2009; 76: 347-368.

Mitrović NR, Petrović ALj, Milošević MS, Momčilović NV, Mišković ZZ, Maneski TDj, Popović PS. Experimental and numerical study of globe valve housing. Hem Ind. 2017; 71(3): 251-257.

AbuBakar AR, Ouyang H. Complex eigenvalue analysis and dynamic transient analysis in predicting disc brake squeal. Int J Vehicle Noise and Vibration. 2006; 2(2): 143-155.

Ioannides AM, Peng J, Swindler JR. ABAQUS model for PCC slab cracking. Int J Pavement Eng. 2006; 7(4), 311-321.

Tchalla A, Belouettar S, Makradi A, Zahrouni H. An ABAQUS toolbox for multiscale finite element computation. Compos Part B-Eng. 2013; 52: 323-333.

Wang G-D, Melly SK. Three-dimensional finite element modeling of drilling CFRP composites using Abaqus/CAE: a review. Int J Adv Manuf Technol. 2018; 94(1-4): 599-614.

Software, Abaqus 6.13, Thick conventional shell elements, 2013. http://dsk.ippt.pan.pl/docs/abaqus/v6.13/books/usb/de-fault.htm?startat=pt06ch29s06alm16.html. Accessed November 7, 2019.

Drobnjak Đ. Fizička metalurgija - Fizika čvrstoće i plastičnosti. Tehnološko-metalurški fakultet, Univerzitet u Beogradu, Beograd; 1986.

Stojiljković V. Teorija obrade deformisanjem. Niš; 1988.

Vujović V. Deformabilnost. Monografija, Fakultet tehničkih nauka, Novi Sad; 1992.

Prokić-Cvetković R., Popović O. Mašinski materijali 1. Mašinski fakultet, Univerzitet u Beogradu, Beograd; 2012.

Jovanović M., Adamović D., Lazić V., Ratković N. Mašinski materijali. Mašinski fakultet u Kragujevcu, Univerzitet u Kragujevcu, Kragujevac; 2003.

Rešković S. Teorija oblikovanja deformiranjem. Metalurški fakultet, Sveučilište u Zagrebu, Sisak; 2014.

Musafija B. Obrada metala plastičnom deformacijom. IGKRO "SVJETLOST" OOUR Zavod za udžbenike, Sarajevo; 1979.

Similar Articles

You may also start an advanced similarity search for this article.

Najčitanije od istog autora