GBT 30580-2022 电站锅炉主要承压部件寿命评估技术导则.pdf

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  • 的寿命时,应进行Ⅱ级评估。 7.2.3Ⅲ级评估:寿命的精确评估。通过对承压部件的应力进行FEA或实际测量,并取样对材料特性 进行测量。当承压部件已运行时间超出Ⅱ级评估确定的寿命时,应进行Ⅲ级评估。 7.2.4三级评估需要的资料见表 1。

    表1三级评估所需资料

    8.1蠕变损伤寿命评估

    8.1.1等温线外推法

    式中: 试样加载的应力水平,单位为兆帕(MPa); R 由试验确定的材料系数; tr 断裂时间配电网标准规范范本,单位为小时(h); 772 由试验确定的材料指数。

    图2材料的持久强度曲线

    8.1.1.4电站锅炉常用耐热钢在不同状态下的k、m值见附录B。 8.1.1.5按公式(1),外推材料某一规定时间的持久强度。时,外推的规定时间应小于最长试验点时间 的10倍。对于9Cr~12Cr钢,根据实际条件外推的规定时间宜小于最长试验点时间3倍。 8.1.1.6确定部件工作条件下的最大应力部位及最大应力(mx)。 8.1.1.7按公式(2)计算断裂时间

    oio+、ios——分别为某一温度下1万h和10万h的持久强度,单位为兆帕(MPa); 一安全系数,按中值线时,n取1.5;按下限线时,n取1.2。见图2。 1.8累积蠕变损伤的计算,按每一温度、应力等级分别计算每一损伤单元,这些损伤的总和达到 承压部件失效。累积蠕变损伤(D,)按公式(3)计算

    P(o)=T(C + Igt.)

    1.3.1适用于450℃以上碳钢、合金钢的管道的蠕变寿命评估。 1.3.2用一组试样在不同温度、不同应力水平下,按GB/T2039进行蠕变断裂试验,获得各试样不 温度、应力下的蠕变曲线见图11

    一温度、应力下的端变曲线,见图11

    图11典型的蠕变曲线

    8.1.3.3按公式(14)拟合试验条件下的蠕变曲线,见图11,求解每一试样蠕变方程中的0:( 4)

    式中: W 蜻变应变,%; 91、: 蠕变第一阶段和第三阶段的端变应变参数,1、0:与应力的关系见图12: 02、04 蠕变第一阶段和第三阶段的蠕变曲线的速率参数,2、0。与应力的关系见图13; 变时间,单位为小时(h)

    图120.0.与应力的关系

    8.1.3.4按公式(15)求出试验条件下的a:、b:、Cc;和d;: lg0. =( + h.o +c.T + d.o

    图1302、0。与应力的关系

    T 试验温度,单位为开尔文(K); ai、b;、c;和d;——与应力、温度有关的系数。 8.1.3.5根据求解的a;、b:、C;和d;,将所要预测部件的温度(T)和应力(c)代入公式(15)中求出实际部 件的0,(i=1、2、3、4)。 8.1.3.6将实际的温度、应力下的9;代人公式(14),确定所要评定的蒸汽管道在其服役条件(温度、应 力)下的材料蜻变曲线。 8.1.3.7给定一个蠕变应变值按公式(14)即可确定对应于这个给定值的蠕变寿命

    B.1.4 C 射影法

    8.1.4.1在主蒸汽管道和再热蒸汽管道(热段)的最高温度、高应力截面、初始椭圆度大的弯管和管壁最 薄处安装蠕变测点,准确测量直管截面端变应变(t:,E;)或弯管的椭圆度(t;,e;)(i=1、2、3、*、N,i为 则量次数)。 8.1.4.2待测得的蠕变数据达6次及以上(N≥6),且数据测量的时间跨度超过15万h,并含有蠕变第 三阶段的变形特征之后,整理出直管的(t;,E,)或弯管的(t;,e,)。将整理好的(t;,é:)或(t;,e;)数据,按 公式(16)计算出系数C:

    式中: 一蠕变应变,%; C,一评估截面的C射影系数,与材料和运行工况有关; t一一运行时间,单位为小时(h); 对于弯管,按公式(16)的蠕变应变ε替换为弯管截面的椭圆度e进行计算 8.1.4.3使e,等于1.0%时,按公式(17)计算相应蠕变量值的条件寿命时间。

    8.2疲劳损伤寿命评估

    式中: S——平均应力修正后的虚拟应力幅,单位为兆帕(MPa); R。l———材料的屈服强度,单位为兆帕(MPa)。 8.2.1.4锅简的低周疲劳设计曲线见图14。

    度不超过375℃的碳钢、低合金钢的设计疲劳曲纟

    图14锅筒的疲劳设计曲线(≤375℃)

    温度不超过375C的碳钢、低合金钢的设计疲劳由

    8.2.1.6温度不超过425℃和应力幅S.>194MPa的奥氏体不锈钢的设计疲劳曲线见图16

    8.2.2.1按GB/T15248进行材料的低循环疲劳试验。 8.2.2.2按公式(21)回归材料的低周疲劳曲线

    8.2.2.1按GB/T15248进行材料的低循环疲劳试验。

    超过425C和应力幅S.>194MPa的奥氏体不

    =e+e, (N+)"+et(N) ..( 21

    =3.5 (N)0.12+ e(N)0.

    材料的断面收缩率,%; E 一材料的弹性模量,单位为兆帕(MPa); N: 裂纹萌生疲劳循环次数。 8.2.2.5 12Cr2MoG(T/P22)钢管的设计疲劳曲线见图17。

    E 一材料的弹性模量,单位为兆帕(MPa); N: 裂纹萌生疲劳循环次数。 8.2.2.5 12Cr2MoG(T/P22)钢管的设计疲劳曲线见图17

    Cr9Mo1VNbN(T/P91)钢的设计疲劳曲线见图18

    图1712Cr2MoG(T/P22)钢管的设计疲劳曲线

    图1810Cr9Mo1VNbN(P91)钢的设计疲劳曲线

    8.2.2.71Cr19Ni9(TP304)钢的设计疲劳曲线见图19

    Cr17Ni12Mo2(TP316)钢的设计疲劳曲线见图20

    图200Cr17Ni12Mo2(TP316)钢的设计疲劳曲线

    8.2.3危险部位的应力、应变分析

    8.2.4疲劳寿命估算

    按计算的应力或应变确定引起疲劳破坏的应力幅(S。)或应变范围L△e(△e三2e)」,然后由设计 命曲线确定疲劳寿命。

    公式(18)的应力幅或公式(21)、公式(22)的应变幅取安全系数为2,计算得出低周疲劳寿命(Nn); 公式(18)、公式(19)、公式(21)或公式(22)的寿命取安全系数20,计算得出低周疲劳寿命(Nz),锅炉承 压部件的低周疲劳寿命(N)按公式(23)计算

    8.2.6疲劳寿命评估

    N,= min(Na,Ne)

    ........23

    对只承受疲劳的锅筒、汽水分离 没)、给水管道等承压部件,采用 积疲劳损伤法则评估其损伤度(D,)按公式(24)计算

    8.4磨损损伤寿命评估

    式中: C 一管壁减薄率,单位为毫米每小时(mm/h); W,—前一时期测得的金属壁厚,单位为毫米(mm); H 两次测量的时间间隔,单位为小时(h)。 8.4.1.2选取评估部件中最大的管壁减薄率(Cmx).部件的

    tl 部件剩余寿命,单位为小时(h); d 部件原始外径,单位为毫米(mm); W 部件原始壁厚,单位为毫米(mm); [] 材料的基本许用应力(按GB/T16507.4确定),单位为兆帕(MPa); 部件内部压力,单位为兆帕(MPa)

    tl 部件剩余寿命,单位为小时(h); d 部件原始外径,单位为毫米(mm); W 部件原始壁厚,单位为毫米(mm); [] 材料的基本许用应力(按GB/T16507.4确定),单位为兆帕(MPa); 部件内部压力,单位为兆帕(MPa)

    条件限制无法测量金属壁厚时,管壁减薄量(S)可

    GB/T305802022

    8.5烟气侧腐蚀损伤寿命评估

    宜按8.4计算管壁减薄率确定部件的剩余寿 蠕变、烟气侧腐蚀和磨损共同作用下的承压部件寿命评估

    8.6.1承受蠕变、烟气侧腐蚀和磨损共同作用下的高温承压部件,如过热器和再热器管子,可按公 式(29)计算寿命。

    t 管壁减薄速率(K)下的工作寿命,单位为小时(h); k 管壁减薄速率设备安装规范,单位为毫米每小时(mm/h),按公式(30)计算; n 应力指数,n=48,一般取4; t 管壁不减薄下的变断裂时间(参照8.1确定),单位为小时(h); W 管壁初始厚度,单位为毫米(mm); W: 管壁最终厚度,单位为毫米(mm): top 管子已运行时间,单位为小时(h)。 8.6.2高温过热器和再热器管子的剩余寿命(t.)可按公式(31)计算

    寿命评估报告的主要内容应包括: a)电站锅炉以及主要承压部件概况:包括机组和各承压部件参数、运行情况、事故情况、检修和检 验情况等; b)现状检查情况:结合基本资料,对各承压部件进行各项检测,并根据检测、试验结果提出承压部 件寿命评估意见; c)寿命评估采用的方法及结果分析:包括材料性能数据、应力、金属壁温等参数的获得方式,寿命 评估采用的具体方法以及结果的综合分析; d)寿命评估结论意见; e 对电站锅炉继续使用的建议与监督措施:包括运行方式,参数限制,重点监督的部件及部位,再 次进行寿命评定的预计时间等

    电站锅炉承压部件的主要损伤模式见表A.1

    附录A (资料性) 电站锅炉承压部件的主要损伤模式

    输电线路标准规范范本附录A (资料性) 电站锅炉承压部件的主要损伤模式

    表A.1电站锅炉承压部件的主要损伤模式

    GB/T30580—2022附录B(资料性)电站锅炉常用耐热钢在不同状态下的k、m值电站锅炉常用耐热钢在不同状态下的k、m值见表B.1。表 B.1电站锅炉常用耐热钢在不同状态下的k、m值工作参数运行试验试样最长试验材料制造系数指数材料温度压力时间温度数量点时间国(厂)(k)(m)℃MPah℃个h12MX主蒸汽母管直管段169 46185 837.5253.50.074 95主蒸汽母管弯管段2557566>6 000265.10.071 39主蒸汽母管直管纵向苏联5109.8255 756510915 066275.50.095 06主蒸汽母管弯管纵向26103248 379278.00.06620主蒸汽母管弯管横向261 032910 663282.40.068 0112MX原始段094 143.8496.40.061 07主蒸汽管监督段纵向107 6751015 446.8294.20.072 00主蒸汽管监督段横向107 6755 681.6282.20.065 14苏联5109.8510主蒸汽管监督段焊缝107 67584 888279.30.078 98主蒸汽母管弯头90 32983119.8301.20.047 02主蒸汽母管直管段13 700103 268.7273.20.079 2212MX主蒸汽管弯5105 960.6292.90.104 58管外弧纵向主蒸汽管弯管外孤横向苏联5109.9207 512.9510814 956.5238.80.080 74主蒸汽变管外弧横向5405 012.5266.30.12320主蒸汽管段直段横向510107 831.7305.60.099 3015123.9主蒸汽管直管段5409.4125 000540711 389302.90.076 53主蒸汽管焊缝一88 173269.90.08251主蒸汽管弯管5409.4165 00054099 416.5257.50.077 8515123.9主蒸汽管捷克11>16 056251.40.059 72监督段纵向主蒸汽监督段横向5409.8137 60454067 471.1316.60.038 02主蒸汽管焊缝103 862.4270.10.092 02主蒸汽弯管纵向109 156.2255.40.0701910CrMo910主蒸汽监督段83 993252.90.09007西德5409.835132540主蒸汽管焊缝84 788.5253.50.091 9422

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  • 技术标准 锅炉标准
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