ISSN:
0947-5117
Keywords:
Chemistry
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Polymer and Materials Science
Source:
Wiley InterScience Backfile Collection 1832-2000
Topics:
Mechanical Engineering, Materials Science, Production Engineering, Mining and Metallurgy, Traffic Engineering, Precision Mechanics
Description / Table of Contents:
Schäden an Wärmeaustauscher infolge von thermischen KriechspannungenEin Rippenrohr mit 4″ Innendurchmesser, aus Stahl AISI 310 SS wurde als Wärmeaustauscher zwischen einem äußeren Gasstrom (1660 bis 1740°F) und einem inneren Gasstrom von 315°F. Der Schaden äußerte sich in Form zahlreicher Umfangsrisse, die von starken Korngrenzentrennungen an der Innenwand ausgingen und bis in eine Tiefe von 0,150″ (50% der Wanddicke) reichten. Bei der Untersuchung wurde festgestellt, daß die Metalltemperatur zwischen 1200°F an der Innenwand und über 1400°F an der Außenwand betrug, weshalb die Innenwand unter thermischen Spannungen (35 kg/sq. in.) stand. Da während der Stillstandsperioden keine Spannungsrelaxation möglich war, kam es bei jedem Anfahren zu einer Summierung der Kriechspannungen, bis schließlich die Gesamtspannungen im System zur Rißbildung über verbleibende Wanddicken führten. Eine Abhilfe wäre möglich durch Verlagerung der Rippen von der Außen- zur Innenwand oder durch Weglassen der Rippen, da dann einerseits die Temperaturen und andererseits die Eigenspannungen auf ausreichend niedrige Werte gebracht werden könnten.
Notes:
A 4″ ID, 310 SS finned pipe was used as a heat exchanger between an external gas stream at 1660-1740°F and an internal gas stream at 315°F. Failure occurred through multiple circumferential cracks, which found their origin in extensive separations at the grain boundaries on the ID, penetrating as much as 0.150″ (50% of wall thickness). It was found that that the metal temperature ranged from 1200°F at the ID to in excess of 1400°F at the OD. Therefore the ID was exposed to creep stresses at a level of 35 ksi. Since at shutdown the metal could not recover, these creep stresses accumulated at each start-up. Finally system stresses caused the remaining wall thickness to failure.Transposition of the fins from the OD to the ID, or even omission of the OD fins would lower temperatures as well as stress levels sufficiently to prevent this type of failure.
Additional Material:
11 Ill.
Type of Medium:
Electronic Resource
URL:
http://dx.doi.org/10.1002/maco.19750260707
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