一种防止产生横向疲劳裂纹的水冷壁管及水冷壁管屏的制作方法

1.本实用新型属于锅炉设备设计领域，具体涉及一种防止产生横向疲劳裂纹的水冷壁管及水冷壁管屏。


背景技术：

2.水冷壁是锅炉重要设备，用于加热锅炉中的工质。近些年，大量火力发电企业锅炉水冷壁出现横线裂纹，经分析为疲劳应力导致的开裂，疲劳应力产生的原因为：
3.(1)由于锅炉调峰运行，水冷壁管屏向火面侧金属温度波动频繁，即向火侧煤粉火焰的放热与管内工质的吸热未良好匹配，引起金属向火侧外壁温度频繁大幅波动形成较大的交变应力，导致管壁疲劳开裂，产生横向裂纹；
4.(2)水冷壁管传热恶化所引起的小范围内管壁内外温度不均，可引起较大的温差应力，外壁产生交变拉应力，导致疲劳开裂，产生横向裂纹。
5.针对频繁产生水冷壁横向裂纹的部位，电厂通常采取喷涂和更换管屏的处理方案，但经处理后的部位经过一段时间服役，横向裂纹依旧会反复产生，甚至导致管屏泄漏，影响电厂的安全稳定运行。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种防止产生横向疲劳裂纹的水冷壁管及水冷壁管屏，解决了现有技术中存在的上述不足。
7.为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
8.本实用新型提供的一种防止产生横向疲劳裂纹的水冷壁管，包括水冷壁管本体，所述水冷壁管本体向火面一侧的外壁上布置有应力释放结构。
9.优选地，所述应力释放结构包括沿水冷壁管本体轴向开设的多个应力释放凹槽，两个相邻的应力释放凹槽之间为应力释放凸台。
10.优选地，所述应力释放凹槽和应力释放凸台布置在向火面一侧。
11.优选地，所述应力释放凹槽为圆弧状。
12.优选地，所述应力释放凹槽的开设方向沿水冷壁管本体的圆周方向。
13.优选地，所述水冷壁管本体的两端均设置有坡口。
14.一种防止产生横向疲劳裂纹的水冷壁管屏，包括多个所述的水冷壁管本体，所述水冷壁管本体设置有多个，多个水冷壁管本体并排设置在鳍片上。
15.优选地，所述水冷壁管本体和鳍片之间焊接连接。
16.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
17.本实用新型提供的一种防止产生横向疲劳裂纹的水冷壁管，当向火面温度波动剧烈或局部传热恶化时，外壁温度变化剧烈，产生交变热应力，外壁交变热应力可通过应力释放结构进行释放，降低外壁热应力，避免外壁因疲劳应力产生横向裂纹，提高设备的安全性和稳定性，降低检修和维护成本。
附图说明
18.图1为一种防止产生横向疲劳裂纹的水冷壁管屏示意图；
19.图2为一种防止产生横向疲劳裂纹的水冷壁管剖面图；
20.图3为一种防止产生横向疲劳裂纹的水冷壁管向火面外壁应力释放工作原理图；
21.附图标记说明：
22.1、水冷壁管本体2、鳍片3、坡口4、应力释放凹槽5、应力释放凸台6、水冷壁管向火面7、水冷壁管背火面。
具体实施方式
23.以下结合附图详细说明本实用新型的实施方式，但这些说明仅仅是示例性的，并不旨在对本实用新型的保护范围进行任何限制。
24.如图1所示，本实用新型提供一种防止产生横向疲劳裂纹的水冷壁管屏，包括水冷壁管本体1、鳍片2、坡口3、应力释放凹槽4和应力释放凸台5，其中：
25.多个所述水冷壁管本体1并排布置在鳍片2上，所述水冷壁管本体1和鳍片2之间焊接连接。
26.每个水冷壁管本体1上沿其轴向间隔布置有多个应力释放凹槽4和多个应力释放凸台5。
27.所述应力释放凹槽4和应力释放凸台5布置在水冷壁管本体1的向火面一侧壁上。
28.所述应力释放凹槽4的开设方向沿水冷壁管本体1的圆周方向。
29.所述应力释放凹槽4为圆弧状。
30.每个水冷壁管本体1的两端均焊接有坡口3。
31.所述鳍片2为板状结构。
32.实施例
33.所述水冷壁管本体1沿其轴向开设有多个应力释放凹槽4，两个应力释放凹槽4之间的凸台为应力释放凸台5。
34.本实用新型的工作原理如下：
35.当向火面温度波动剧烈或局部传热恶化时，外壁温度变化剧烈，产生交变热应力，外壁交变热应力可通过应力释放凹槽和凸台协调膨胀进行释放(见图3)，降低外壁热应力，避免外壁因疲劳应力产生横向裂纹，提高设备的安全性和稳定性，降低检修和维护成本。


技术特征：
1.一种防止产生横向疲劳裂纹的水冷壁管，其特征在于，包括水冷壁管本体(1)，所述水冷壁管本体(1)向火面一侧的外壁上布置有应力释放结构。2.根据权利要求1所述的一种防止产生横向疲劳裂纹的水冷壁管，其特征在于，所述应力释放结构包括沿水冷壁管本体(1)轴向开设的多个应力释放凹槽(4)，两个相邻的应力释放凹槽(4)之间为应力释放凸台(5)。3.根据权利要求2所述的一种防止产生横向疲劳裂纹的水冷壁管，其特征在于，所述应力释放凹槽(4)和应力释放凸台(5)布置在向火面一侧。4.根据权利要求2所述的一种防止产生横向疲劳裂纹的水冷壁管，其特征在于，所述应力释放凹槽(4)为圆弧状。5.根据权利要求2所述的一种防止产生横向疲劳裂纹的水冷壁管，其特征在于，所述应力释放凹槽(4)的开设方向沿水冷壁管本体(1)的圆周方向。6.根据权利要求1所述的一种防止产生横向疲劳裂纹的水冷壁管，其特征在于，所述水冷壁管本体(1)的两端均设置有坡口(3)。7.一种防止产生横向疲劳裂纹的水冷壁管屏，其特征在于，包括多个权利要求1-6中任一项所述的防止产生横向疲劳裂纹的水冷壁管，所述水冷壁管本体(1)设置有多个，多个水冷壁管本体(1)并排设置在鳍片(2)上。8.根据权利要求7所述的一种防止产生横向疲劳裂纹的水冷壁管屏，其特征在于，所述水冷壁管本体(1)和鳍片(2)之间焊接连接。

技术总结
本实用新型提供的一种防止产生横向疲劳裂纹的水冷壁管及水冷壁管屏，包括水冷壁管本体，所述水冷壁管本体向火面一侧的外壁上布置有应力释放结构；本实用新型能够避免外壁因疲劳应力产生横向裂纹，提高设备的安全性和稳定性，降低检修和维护成本。降低检修和维护成本。降低检修和维护成本。


技术研发人员：张安文 吕尚霖 王家驹 张志博 范志东 谢炜 闫俞廷 马翼超 王勇刚 杨光锐
受保护的技术使用者：西安热工研究院有限公司
技术研发日：2022.05.31
技术公布日：2022/12/20