Wyznaczanie analitycznych zależności do obliczania współczynnika intensywności naprężeń dla walczaków kotłów parowych

Często występującym uszkodzeniem walczaków kotłów parowych jest pojawienie się pęknięć krawędzi otworów pod króćce rur opadowych. Z uwagi na fakt, że przekroczenie przez wadę wymiarów krytycznych może skutkować kruchym rozerwaniem płaszcza walczaka, bardzo istotnym zagadnieniem jest możliwość oceny rzeczywistego zagrożenia powodowanego przez nią. W literaturze można znaleźć szereg gotowych zależności do wyznaczania współczynnika intensywności naprężeń, który wraz z wytrzymałością materiału na pękanie stanowi punkt wyjścia do wyznaczania wymiarów krytycznych wady. Niestety gotowe rozwiązania zazwyczaj dotyczą nieskomplikowanych geometrycznie elementów takich, jak: rury, pręty czy płaskowniki. Elementy o bardziej złożonych kształtach wymagają wykorzystania do wyznaczania współczynnika intensywności naprężeń metod numerycznych. W pracy przedstawiono metodę wyznaczania analitycznych zależności do obliczania współczynnika intensywności naprężeń dla pęknięć krawędzi otworów pod króćce rur opadowych na podstawie symulacji numerycznych. Przedstawiono opracowane równania dla różnych postaci pęknięcia.

---

The frequently existing damage of steam boiler drums is cracking of edges of holes for down-pipes. Due to the fact, that exceeding the critical defect size can result in brittle damage of the drum's shell, very important is possibility of assessment the real danger caused by the flaw. Stress intensity factor together with fracture toughness makes the basis of calculating the critical defect size and it is possible to find a lot of ready to use equations to calculate it, in literature. Unfortunately those ready to use equations involve only elements with uncomplicated shape like pipes, round and flat bars. The elements with more complicated geometry need to use numerical methods to evaluate stress intensity factor. In the article the method of evaluating ready to use, analytical equations to calculate stress intensity factor for cracks of the edges of holes for down-pipes was presented. The evaluated equations for different shape and size of the crack were shown.