GB／T 30580-2022  电站锅炉主要承压部件寿命评估技术导则

电站锅炉主要承压部件寿命评估的通用程序见图

图1电站锅炉承压部件寿命评估通用程序

1I级评估：寿命的初步评估。通过审查电站锅炉的设计、制造、安装、运行、历次检修及对主要 件的检验与测试记录、事故情况、更新改造等资料来确定承压部件的寿命。 2Ⅱ级评估：寿命的较精确评估。通过对承压部件的当前状态进行初步检查、用经验公式计算 测量尺寸和运行工况等来取得Ⅱ级评估所需要的数据。当承压部件已运行时间超出I级评估确

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的寿命时地质灾害标准规范范本，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，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： 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；、6；、c；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

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。

8.2.2.1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

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+(N)0. ....(22

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

土方机械标准规范范本8.2.6疲劳寿命评估

N,= min(Na,Ne)

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

式中： n；——第i种工况下实际循环周次； N；——第i种工况下部件的疲劳寿命，按8.2确定

8.4磨损损伤寿命评估

式中： C 一管壁减薄率医院标准规范范本，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

t 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）