DL-T 940-2005 火力发电厂蒸汽管道寿命评估技术导则.pdf.pdf

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1、I C S 2 7. 1 0 0 F 2 3 备案号 :1 5 3 3 9 -2 0 05 中 华 人 民 共 和 国 电 力 行 业 标 准 DL / T 9 40一 2 00 5 火力发电厂蒸汽管道寿命评估技术导则 T h e t e c h n i c a l g u id e f o r t h e l if e a s s e s s m e n t o f s t e a m p i p e i n f o s s i l f u e l p o w e r p l a n t 2 0 0 5 - 0 2 - 1 4发布2 0 0 5 - 0 6 - 0 1实施 中华人民共和国国家

2、发展和改革委员会 发 布 DL / T 9 4 0一 2 0 0 5 目次 前言 ” ， 价 。 。 ”一1 1 1 范围 价 价 价 一 一 一 价 一 一价 一 一一一一 一一一一 . . . . . 1 2 规范性引用文件 ” “ ” ” 价 月 3 管 道 寿 命评 估 和 强 度 校 核的 条件 ， ， ， . . . . . . . . . . 1 4 管道寿命评估 价 ， ， 2 5 寿命评估技术方法 价 价 . . . . . . . . 4 6 寿命评估报告 ， ， 价 。 - 价 价 一一 一二 7 附录 A ( 资料性附录)( 9 - 1 2 ) C r - 1 Mo 钢

3、的k , m值和 L -M参数曲线 ， ，二， ， ， ， . ， ， 价 ， . g 附录B( 资料性附 录) 评估管道蠕变寿 命的B 法 ， 二 1 0 附录C( 资料性附 录) 常用蒸汽管道钢的低周疲劳性能参数 ” . . . . . . . . . . . . . . 1 2 附录 D ( 资料性附录)主蒸汽管道寿命评估举例 . . . . . . . . . ， 一1 3 DL / T 9 4 0一 2 0 0 5 前言 本标准是根据原国家经济贸易委员会 关于确认1 9 9 9 年度电力行业标准制、 修订计划项目 的通知 ( 电力 【 2 0 0 0 2 2号文)的安排而制定的。 蒸

4、汽管道是火电机组关键部件之一，长期在高温、高压下服役会产生蠕变损伤。蒸汽管道材料的微 观组织随着运行时间的 延长而老化， 伴随着材料微观组织的 老化引 起材料强度的劣化， 对于调峰 机组伴 随着机组的频繁启停还会产生疲劳损伤。故蒸汽管道的安全运行在火电机组安全运行中具有重要的意 义。 我国目 前还有已投运4 5 年的机组在运行。 超过3 0 年的 老旧机组除少量作退役报废处理外， 大部分 仍在继续运行，蒸汽管道的老化问题和运行风险日益突出。因此，对蒸汽管道的剩余寿命进行评估，是 保证老旧机组安全运行的重要措施。 本标准依据我国电站金属材料工作者几十年来积累的 对蒸汽管道寿命评估的 经验，参照

5、D L J T 6 5 4 -1 9 9 8 火电厂超期服役机组寿命评估技术导则 中有关条款，国 外有关蒸汽管道寿命评估方法和有关 标准，提出了我国火力发电厂蒸汽管道寿命评估的基本步骤、常用的评估方法，一方面为蒸汽管道的延 寿运行提供技术上的依据，另一方面可充分发挥蒸汽管道的运行潜力。 本标准主要针对在役机组的蒸汽管道的剩余寿命评估，但其评估方法亦可为新机组蒸汽管道的选 材、运行寿命的校核所参考。对于新建机组，应注意蒸汽管道设计、制造、监造、安装、运行、检修及 改造等技术资 料的收集保存，以 便为以后的蒸汽管道寿命评估提供完整的资料和可靠的 依据。 本标准附录A、附录B、附录C、附录D是资料性

6、附录。 本标准由中国电力企业联合会提出。 本标准由电力行业电 站金属标准化技术委员会归口 并解释。 本标准起草单位:西安热工研究院有限公司、西北电力试验研究院。 本标准主要起草人:李益民、杨百勋、贾建民、严苏星、刘树涛、史志刚。 DL/ T9 4 0一 2 0 0 5 火力发电厂蒸汽管道寿命评估技术导则 1 范围 本标准规定了火力发电厂蒸汽管道的寿命评估的基本原则、基本步骤、所需的信息资料，推荐了常 用的寿命评估方法。 本标准适用于火力发电 厂蒸汽温度高于4 0 0 的主蒸汽管道、 再热蒸 汽管 道及锅炉、 汽轮机导汽管 的寿命评估，蒸汽温度高于4 0 0 的联箱可参照使用。 2 规范性引用文

7、件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的 修改单 ( 不包括勘误的内容) 或修订版均不适用于 本标准， 然而， 鼓励根据本标准达成协议的 各方研究 是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注 日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 G B / r 2 2 8 金属材料 室温拉伸试验方法 G B / “r 2 2 9 金属夏比缺口冲击试验方法 G B / r 2 0 3 9 金属拉伸蠕变及持久试验 方法 G B / r 9 2 2 2 -1 9 8 8 水管锅炉受压元件强度计算 G B / T 1 3 2 9 8 金属显微组织检验方法 G B /

8、T 1 5 2 4 8 金属材料轴向等幅低循环疲劳试验方法 D L 4 3 8 -2 0 0 0 火力发电 厂金属技术监督规程 D UT 4 4 1 -2 0 0 4 火力发电厂蒸汽管道蠕变监督规程 D Ur 5 5 1 低合金耐热钢蠕变孔洞检验技术工艺导则 D UT 6 5 2 金相复型技术工艺导则 D UF 6 5 4 -1 9 9 8 火电厂超期服役机组寿命评估技术导则 D Ur 6 7 4 火电厂用2 0 号钢珠光体球化评级标准 D UF 7 7 3 火电厂用1 2 C r 1 M o V钢球化评级标准 D U T 7 8 6 碳钢石墨化检验及评级标准 D UT 7 8 7 火力发电厂

9、用1 5 C r mo 钢珠光体球化评级标准 D Ur 8 1 8 低合金耐热钢碳化物相分析技术导则 D UF 8 2 0 管道焊缝超声波检验技术规程 D UF 8 2 1 钢制承压管道对接焊接接头射线检验技术规程 D L / T 5 0 5 4 火力发电厂 汽水管道设计技术规定 J B 4 7 3 0 压力容器无损检验 3 管道寿命评估和强度校核的条件 依据下述情况分别对蒸汽管道进行寿命评估和强度校核: a )己 运行2 0 万h( 含2 0 万h )以 上的带基本负荷的 火电 机组，应进行寿命评估。 b )对于曾提高参数 ( 相对于设计参数)运行的机组，进行寿命评估的时间应适当提前。 c

10、)对于设计的调峰机组，当超过设计循环周次后，应进行低周疲劳一蠕变寿命评估;对由基本负 荷机组改造为调峰机组或启停频繁的机组，也应进行低周疲劳一蠕变寿命评估。 DL/ T9 4 0一 2 0 0 5 d )工作温度大于或等于4 5 0 的碳钢 ( 2 0 G) ,铝钢 ( 0 .5 Mo )蒸汽管道，当出现下列情况之一时， 应进行寿命评估: 1 )运行时间大于或等于 1 5 万 h e 2 )珠光体球化达到5级。珠光体球化评级按D L I T 6 7 4 执行。 3 )石墨化达到3 级。石墨化评级按D L / 1 7 8 6 执行。 e ) 1 2 C r Mo , 1 5 C r Mo , 1

11、 2 C r Mo V和 1 2 C r 1 Mo V钢制蒸汽管道，即使运行时间未达到 2 0万h ，当出 现下列情况之一时，应进行寿命评估: 1 ) 相对最大蠕变应变大于或等于0 . 7 5 % 或最大蠕变速率大于或等于0 . 3 5 X l e/ h o 蠕变测量按 DL / T 4 4 1 执行。 2 ) 监督段中 碳化物内铝含量占 钢中 铝总含量的比 值:1 2 C r M 。和 1 5 C r mo大于或等于 8 5 %, 1 2 C r 1 Mo V大于或等于 7 5 %0碳化物中钥的测量按D UI 8 1 8 执行。 3 )监督段金相组织中珠光体球化达到5级。1 5 C r Mo

12、和 1 2 C r 1 Mo V钢的珠光体球化级别分别按 DUT 7 8 7和D UC 7 7 3 执行。 f ) 除3中e ) 所述的 钢种外，其他合金钢蒸汽管 道长期运行后，当 相对蠕变应变达到 1 .0 % 或最大 蠕变速率大于1 .0 X 1 e/ h 时， 应进行寿命评估。 8 )管 道的实测壁厚小于取用壁厚时， 应进行壁厚强度校核。 h )管道存在体积型超标缺陷时，首先应进行消缺处理;若消缺难 度大或生产上暂时不具备消缺条 件， 应用断 裂力学方法对缺陷 进行安全性评定。 焊缝超标缺陷 评定 方法按D U T 6 5 4 -1 9 9 8 中5 .4 0 4 管道寿命评估 4 .

13、1 评估资料 4 . 1 . 1 设计、 运行及检修资料 a )管道设计资料，包括蒸汽参数、设计依据、部件材料及其力学性能、制造工艺、结构几何尺寸、 强度计算书及管道的冷紧位置、冷紧方向和预拉紧力等。 b )管道安装资料， 包括光谱检测、 焊接及热处理工艺、 主要缺陷的处理记录等。 c )管 道投运时间、运行小时数和启停次数。 d )管道实际运行压力、温度及压力、温度的波动范围;超设计参数运行的温度、压力及每一参数 下的累积运行时间。 e )管道事故记录和事故分析报告。 f )管道焊缝的挖补修复与弯头 ( 弯管) 、阀门及三通的更换记录。 9 ) 管道历次检修检查记录，包括管道外观检查、 壁厚

14、和弯头不圆度测量及蠕胀测量记录，焊缝、 弯头 ( 弯管)的无损检验，材料成分的校对、金相组织、硬度检查，腐蚀状况检查和管系的支 吊检查记录等。 4 . 1 . 2 管道材料性能 数据 根据机组的运行方式，确定对蒸汽管道是进行蠕变寿命评估、疲劳一蠕变交互作用寿命评估还是焊 缝缺陷的安全性评定，不同类型的评估所需的材料性能数据如下。 a )管道蠕变寿命评估所需的材料性能数据: 1 )常规力学性能。包括室温和工作温度下的拉伸性能、冲击性能，硬度。 2 )高温长期性能。包括持久强度、蠕变极限、最小蠕变速率。 3 )微观组织与碳化物特性。微观组织包括组织特征、晶粒度、表面脱碳、珠光体球化级别、石 墨化级

15、别 ( 碳、钥钢) 、蠕变孔洞和裂纹;碳化物特性包括碳化物成分与结构。 4 ) 物理性能。 包括氧化速率和腐蚀速率。 b )管 道蠕变 一疲劳交互作用寿命评估所需的 材料性能数据: DL/ T9 4 0一 205 1 ) 常规力学性能。 包括室温和工作温度下的拉伸、冲击性能， 硬度。 2 )高温长期性能。包括持久强度、蠕变极限、最小蠕变速率，低周疲劳性能，疲劳一蠕变交互 作用曲线。 3 ) 微观组织与碳化物特性。 微观组织包括组织特征、 晶粒度、 表面脱碳、 珠光体球化级别、 石 墨 化级别 ( 碳、 铝钢) 、 蠕变孔洞和裂纹;碳化物特性包括碳化物成分与结构。 4 ) 物理性能。包括弹性模量

16、、泊松比， 线膨胀系数、比热容、热导率， 氧化 速率和腐蚀速率。 4 . 2 应力计算 4 . 2 . 1 内压应力计算 a )蒸汽管道直管段的内压折算应力按式 ( 1 )计算，或采用式 ( 2 )计算环向应力Q9. 气=p 0 . 5 D o 一Y ( S 一 “) S 一a ( 1 ) 式中: 气 内 压 折算 应 力， M P a ; p - 一 管道正常运行下的压力， M P a ; D ,- 一 蒸汽管道外径， mm ; S -蒸汽管道壁厚， MM ; “ 一 一一 考虑腐蚀、磨损和机械强度的附加壁厚，M M; Y - 一 一 温度对计算管子壁厚公式的修正系数 ( 对于碳钢、 低合金

17、钢和高 铬钢， 4 8 0 及以 下时Y = 0 . 4 , 5 1 0 时 Y-0J, 5 3 8 及以上时 Y -0. 7 ，中间温度的 Y 值，可按内插法计算) 。 几=p ( D . 一 S ) 2 S ( 2) 式中: Q e 一 一 一 环向应力，MP a . b )弯头部位的最大环向应力按下式计算: _， 。 ， . 3 D ;e 1 ， 、 口日 刀 . 蓝 = 气丁丁 且 十 - 万二 一 . - . - -下-. 节下- -二，一 、 J， 2 s 2 J , t 一U “L; 、 ， I + p l -H = ) 一 L乙乙a = D o 一 D . . . 刀加 n 式

18、中: 6 d n e x 一 一 最大环向 应力，M P a ; e 弯头不圆度; P 管道正常运行下的压力， M P a ; 。 临 。 、 。 咖1. - - 蒸汽管道外直径的 最大、最小值， mm ; Do m - 一 管道的公称外直径; S -弯头 ( 弯管)的最小壁厚， M M ; 乙 卜 一 泊松比，0 .3 ; E 材料弹性模量， MP a ; 刀 厂 一 管道内直径， mm. 4 . 2 . 2 热应力计算 对管道进行蠕变一疲劳寿命评估时，蒸汽管道的环向热应力按下式计算: Ea I AT I a 0 = 下 砰 百 ( 4) DL / T 9 4 0一 2 0l2 0 0 5

19、式中: “ 一 -材料的线胀系数，1 / K ; A T -蒸汽管道内外壁温差，; 一泊松比，0 . 3 ; 尹 一 一 与 管 道内 外 壁 厚有 关 的 结 构 系 数， 可 查G B / T 9 2 2 2 -1 9 8 8 中 附 录D 的图D . 3 o 4 . 3 寿命评估的程序和步骤 4 . 3 . 1 寿命评估的程序 寿命评估的 程序按D U T 6 5 4 -1 9 9 8 中的4 . 3 执行。 4 . 3 . 2 管道寿命评估的步骤 管道寿命评估的步骤采用三级评估法。 a )I 级评估 基本评估。 b ) I I 级评估 较精确评估。当I 级评估的 蒸汽管道寿命小于蒸汽管

20、道己 运行的时间时，进行1 1 级评估。 c ) I II 级评估精确评估。当1 1 级评估的蒸汽管道寿命小于蒸汽管道已运行的时间时，进行I II 级 评估。 4 . 3 . 3 三个等级评估所需资料 ( 见表 1 ) 表 1 三个等级评估所需资料 I级评估n级评估II I 级评估 设计、制造和安装资料 电厂记录电厂记录 电厂记录 运行历程电厂记录电厂记录 电厂记录 事故、维修记录电厂 记 录 电厂记录电厂记录 温度和压力设计或实际运行值 实际运行或测量值实际运行或测量值 管道状态检测 实际测量直管和弯头 ( 弯 管)壁厚、弯头不圆度、焊 缝和弯头 ( 弯管)的微观组 织及硬度、焊缝和弯头 (

21、 弯 管)无损检测 实际测量直管和弯头 ( 弯 管)壁厚、弯头不圆度、焊 缝和弯头 ( 弯管)的微观组 织及硬度、焊缝和弯头 ( 弯 管)无损检测 实际测量直管和弯头 ( 弯 管)壁厚、弯头不圆度、焊 缝和弯头 ( 弯管)的微观组 织及硬度、碳化物成分与结 构、焊缝和弯头 ( 弯管)无 损检测 直管段应力 计算分析计算分析计算分析 弯头应力经验公式计算 经验公式或有限元计算 或试验应力测量 经验公式或有限元计算 或试验应力测量 材料性能及微观组织损 伤状态 材料性能查阅资料取最 低值 割管取样进行拉伸、冲 击、硬度和微观组织检查， 持久、蠕变性能查阅资料取 最低值 割管取样进行拉伸、冲 击、硬

22、度试验、微观组织和 碳化物检查、进行持久断裂 或蠕变断裂试验 4 . 3 . 4 管道检测与材料试验方法 焊缝和弯头 ( 弯管)无损检测按 J B 4 7 3 0或 D L / T 8 2 0 及 D UT 8 2 1 执行:材料微观组织检查按 G B / T 1 3 2 9 8 和D U T 6 5 2 执行: 材料的持久、蠕变性能 按G B I T 2 0 3 9 执行; 碳化物检查和蠕变孔洞检查 分别按 D UT 8 1 8 和 D UT 5 5 1 执行。拉伸、冲击试验分别按 G B / T 2 2 8 和 G B / T 2 2 9 执行。 5 寿命评估技术方法 5 . 1 等温线外

23、推法 a )试验温度选与蒸汽管道运行相同条件下的温度，按 G B / T 2 0 3 9进行材料的持久断裂试验。 DL / T 9 4 0一 2 0 0 5 b )利用下式对试验数据用最小二乘法进行拟合，确定 k , m值: 口=k ( t , ) ( 5 ) 式中: 。 卜 - - 一 试样加载的应力水平， MP a ; t r 断裂时间， h ; k 、二由试验确定的材料常数。 几种低合金耐热钢在不同状态下的k , m值可参照D L / T 6 5 4 -1 9 9 8 中的附 录A o ( 9 1 2 ) C r - 1 M o 钢的k , m值参见附录A中表A . 1 . 。 ) 用

24、式 ( 5 ) 外 推 材 料 某一 规 定 时 间 的 持 久 强 度可时， 外 推的 规 定 时 间 应 小 于 最 长 试 验点 时 间1 0 倍。如外推材料 5 4 0 0C, 1 0万h的持久强度，则最长试验点时间应大于 1 0 0 0 0 h . d ) 拟合下限寿命线的k 和m 值， 取下限寿命线的应力U 为中 值寿命线应力U 的0 .8 倍。 e )焊缝材料的 持久强度呱 按下式 确定: Q ; = 0 . 8 R C , ( 6 ) 式中: 可 由 试 验 外 推的 母 材 持 久 强 度， M P a ; R 焊缝持久强度减弱系数。 对于低合金耐热钢，可按照表2选取焊缝持久

25、强度减弱系数。 表 2 低合金耐热钢的焊缝持久强度减弱系数 温 度 1 0 h3 0 h1 0 0 h3 0 0 hl k h3 k h1 万 h3万 h1 0万 h3 0万 h 3 9 9 - 4 5 41 .0 01 . 001 . 0 01 .0 0 1 . 0 01 . 0 01 .0 01 . 0 01 . 0 01 .0 0 4 8 21 . 0 01 . 0 01 . 0 01 . 001 .0 0 1 . 0 01 . 0 01 .0 01 . 0 00 . 9 9 51 01 . 0 01 . 0 01 .0 01 . 001 . 0 01 . 0 01 . 0 01 . 0

26、 00 . 9 80 . 9 6 53 81 . 0 01 .0 01 . 0 01 . 001 .0 01 . 0 01 .0 0 0. 9 80 . 9 60 .9 3 56 61 . 0 01 . 0 01 . 0 0 1 . 001 . 001 . 0 00. 9 80 .9 50 . 910 . 8 7 5 9 31 . 0 01 . 0 01 . 0 01 .0 01 . 000 .9 80 .9 40. 9 00 .8 6 0 . 81 62 11 . 0 01 . 0 01 . 0 01 . 000 . 980 . 9 4 0. 8 90 .8 50 .7 90 . 7 4 6

27、 4 91 . 0 01 . 0 01 . 0 00 . 980 . 930 . 8 90. 8 30. 7 80 .7 10 . 6 6 f )确定直管段的内 压折算应力或环向 应力及弯头的最大内压应力Q e -= 9 ) 按下式计算蒸汽管道的蠕变寿命 ( h ) : 1g 去- iu o r_,_ 1I U 1 匕 认 ( 7) 创- 1g d , 式中: O l e 、 嵘一 某 一 温 度 下10 0h 和1 0 5h 的 持 久 强 度 ; DLI T9 4 0一 2 0 0 5 n 应力系数，当 选中值寿命线时， n 取 1 .5 ，当 选下限线时，n 取 1 . 2 0 h )累

28、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 时， 蒸汽管 道失效，蒸汽管道的累积 蠕变损伤按下式计算: 豁 17 t.t; ( 8 ) 式中: t l-蒸汽管道在某一应力、 温度下的运行时间: t .蒸汽管道在某一应力、温度下的失效时间。 对于蒸汽管道运行过程的温度偏离设计值， 可用等效使用期限方法来推算， 表3 列出了 珠光体耐热 钢的等效使用期限折算系数。 表3 珠光体耐热钢的等效使用期限折算系数 温度 低碳钢 铬铝钢铬铝钒钢 43 0 4 40 4 4 3 月 月 礴 4 4 5 4 5 0 4 5 5 闷 6 0 4 6 5 4 7 0 5 2 5

29、5 3 0 5 3 3 5 3 4 5 3 5 5 4 0 5 4 5 5 5 0 5 5 5 5 印 0 .2 2 2 0 .4 7 6 0 .5 9 6 0 .6 4 1 3 0 .6 9 2 1 . 1 川】 1 .4 8 5 2 . 0 6 3 .0 2 7 4 . 1 6 0 0 .3 0 0 0 .4 4 8 0 .6 2 9 0 .6 3 7 0 .6 6 7 1 .1 洲 沁 1 . 4 8 3 2 . 1 8 4 3 .2 1 6 4. 7 0 2 0 . 2 8 2 0 . 4 3 5 0 . 5 61 0 . 6 0 9 0 . 6 5 8 L翻 以 . 1 . 5 5

30、7 2 . 2 5 1 3 .3 5 6 4 .9 7 5 注:黑体带杠的数字为标准值。以1 2 C r 1 Mo V钢为例，计算温度为5 4 0 0 C 当超过 1 0 时，每运行I h ，相当于在5 4 0 0C 下运行 2 .2 5 1 h ;当低于 1 0 时，每运行 I h ，相当于在5 4 0 下运行0 .4 3 5 h 5 . 2 L -M 参数法 a ) 材料的 持久 试验按G B / I 2 0 3 9 执行，L -M参数评估方法见D Ur 6 5 4 -1 9 9 8 中的5 . 1 .2 ; b ) 2 . 2 5 C r - 1 Mo ( I O C r Mo 9 1

31、0 . P 2 2 ) . 1 2 C r 1 Mo V钢的L -M 参数曲线见 D UI 6 5 4 -1 9 9 8中的 5 . 1 . 2 ; c ) P 9 1 . P 9 2钢的 L -M参数曲线参见附录A中图A . 1 和图A.2 o DL / T 9 4 0一 2 0 0 5 5 . 3 B法 评估管道蠕变寿命的B 法参见附录B . 5 . 4 材料微观组织老化及峨变孔洞的 评定 根据管道材料的力学性能和管道的运行参数，利用适当的评估方法对管道寿命作出定量计算后，还 需结合材料的微观组织老化程度、碳化物成分和结构及蠕变孔洞的评定，对管道的蠕变寿命作出综合评 估。材料微观组织的老化

32、程度、碳化物成分和结构及蠕变孔洞的评定按下述条款执行。 a )管道的微观金相组织检验按D U T 6 5 2 或G B / P 1 3 2 9 8 执行; b ) 管道材料的蠕变孔洞检查按D UT 5 5 1 执行; c )对于碳钢和铝钢，主要检测其珠光体球化、石墨化和晶界孔洞; d )对于低合金耐热钢，主要检测其珠光体球化和晶界孔洞: e )对于 ( 9 1 2 ) C r - 1 Mo钢，主要检测马氏体板条的分解程度、亚晶尺寸、晶界碳化物和 L a v e s 相的数量、分布和形态; f )蠕变孔洞的评定按 D L 4 3 8 -2 0 0 ( 附录C中的表 C执行; 8 ) 对碳化物分析

33、结果， 根据D L 4 3 8 和D U T 8 1 8 作出 评估。 5 . 5 管道的疲劳 一蛾变交互作用寿命评估 a )管道的 疲劳 一蠕变交互作用寿命评估方法见D U T 6 5 4 -1 9 9 8 中的5 . 3 ; b ) 材料的低周疲劳特性可查阅资料或按G B / T 1 5 2 4 8 执行， 几种蒸汽管道钢的 低周疲劳特性参数参 见附录C. c ) 2 .2 5 C r - 1 Mo ( I O C r Mo 9 1 0 , P 2 2 )和 1 2 C r 1 Mo V钢的疲劳一蠕变交互作用曲线见图 t o 们钊 。垠骆椒侧 1 2 C r I M. V( 焊材 ) 2

34、. 2 5 C r 1 Mo ( N- 4 7 ) 0 . 2 0 4 0 . 6 0 . 8 1 . 0 姗 变损伤D 图1 2 . 2 5 C r - 1 Mo ( l O C r Mo 9 1 0 . P 2 2 )和1 2 C r l Mo V钢的疲劳一蠕变交互作用A 线 6 寿命评估报告 寿命评估报告的主要内容包括: a )机组及蒸汽管道概况; b )蒸汽管道的各项检测、试验结果与状态评估意见; c ) 蒸汽管道的应力分析结果; d ) 寿命评估采用的 材料性能数据、评估方法和评估结果。 主蒸汽管道寿命评估的案例参见附录 D. DL / T 9 4 0一 2 0 0 5 附录A (

35、资料性附录) ( 9 - 1 2 ) C r - 1 Mo钢的k , m值和L -M 参数m线 A. 1 ( 9 - 1 2 ) C r - 1 Mo 钢的k , m值 ( 9 1 2 ) C r - 1 Mo钢的k , m值见表 A . l a 表A. 1 ( 9 - 1 2 ) C r - 1 Mo钢不同状态下的k , m值 材料材料状态 R PoS ( Ws ) M P aR m (Q C )M P a W Il H B 试验温度 试样 个 数 最长试验 点时间 h 臀臀 P 9 1 母 材 正火+ 回火 5 5 06 7 0 6 8 5 室温 3 6 5 一 4 1 0 一 一 2 5

36、 8 .5 一 -0 .0 5 2 2 3 5 03 755 7 5 2 7 0 . 1- 0 . 0 8 4 4 p 勺1 焊 接 接 头 焊后 7 6 0 0C 保温 劝炉冷 4 5 36 6 0 7 0 0室 温 3 3 0 一 3 7 5 I一 5 5 0 一一1 2 5 1川- 0 . 0 5 6 4 31 0 3 3 55 7 5 2 3 1 . 3I 一。 7 2 6 P 9 1$ # 正火+ 回火 51 06 8 22 1 7室 温 3 7 041 05 6584 3 7 63 2 3 5-0 . 0 69 9 P 9 1 焊 接接头 . 焊后 7 8 0 保温 1 .5 h自

37、冷 4 9 26 7 02 74 室温 3 5 73 8 55 6 578 0 2 42 9 4 . 9 刊 ) . 0 75 4 焊后 7 8 0 保温 1 .5 h自冷 4 2 26 2 52 0 0室 温 2 6 0 3 3 55 6 589 1 5 02 63 . 6一 ， 0 9 2 3 焊后7 6 0 保温 6 h炉冷 5 3 66 61 2 2 0室 温 3 57 4 0 2 5 6 5 4 1 0 9 3 1 5 .0 一 - 0 .0 6 7 2 Fl l 正火+ 回火 5 0 2 7 4 5 室 温 一 4 0 0 一 5 4 0 一 1 3 一6 1 3 3 一 3 6

38、3 .3- 0 . 0 6 5 9 2 6 0 5 5 5 一 1 1 一 3 1 9 . 8- 0 .0 6 5 7 2 513 4 8 一 5 7 0 一 1 8 一 7 8 5 82 8 8 . 7 一 一。 7 0 6 a 试验母材和焊接接头在5 6 5 0 C . 1 3 . 7 M P a 下运行约3 0 0 0 0 h :持久强度外推公式:v = k ( r ,) A . 2 P 9 1 和P 9 2 钢的L -M参数曲 线 P 9 1 和 P 9 2钢的L -M参数曲线见图 A . 1 和图 A . 2 o 一 一 一 一 一 一 ! 一l ! 一 一 一 - 一 二乏 泛 杀

39、丈 r 万 磊 -I F 98d杀 I 一 一 一 一 一 一 卜 、 产 、 、， 一 一l 一I 一I 洲朋 飞一、乙 (乙芝)匕只侧 L - M参数 n 3 0 + lo g t )1 0 图 A . 1 P 9 1 钢的L -M 参数曲线 DL/ T9 4 0一 2 0 0 5 1 洲洲 中 值 跳 )0 0 仁 _ _ 丰 I R M A 斗一 二 巨、 泪 己芝匕只钊 ) 03 2 0 03 3 . 0 0 3 4 . 0 0 3 5 . 0 0 3 6 I 洲】3 7. 0 03 800 L - M参数:L C3 fi + lo g f ) 10 图A . 2 P 9 2钢的L

40、-M 参数曲线 DL/ T9 4 0一 2 0 0 5 附录B ( 资料性附录) 评估普道蛹变寿命的e 法 B . ， 用一组样品在不同温度、不同应力水平下进行蠕变断裂试验 ( 按 G B / T 2 0 3 9执行) ，获得各样品在 某一温度、应力下的蠕变断裂曲线。 B . 2 利用下式拟合每一样品在其温度、 应力下的 蠕变断裂曲 线 ( 见图B . 1 ) ，求解每一样品 蠕变方程中 的B ; ( i = 1 , 2 , 3 ) 0 e = 叹 t + 凤( e a 一 1 ) ( B. 1 ) 式中: 0 1 , B 3蠕变第二 阶段和第三阶段的速率参数; B Z蠕变第三阶段的 变形参数

41、: t 一 一 一 蠕变时间。 B . 3 利用式 ( B . 1 )中求解的B ; 、试验温度T 和应力U ,求解下式中的 系数a ; , b ;, c ， 和d ; ， 建立B 与温 度 T 、应力U的关系 ( 见图B .2 ) e 1 g 8 , = a ; + b o r 十c , T + d ; o T ( B.2) 式中: a ; , b ; , c ; , d ; 与应力、温度有关的系数。 1 2 C , I M O V 5 4 0 C . 一 1 80 w. 1 2 C dMo V 5 4 0 C 0 一o , . 一日 2 口 一口 飞 I S 1 7 1 9 21 时间，

42、h 图B . 1 1 2 C r 1 Mo V钢在不同应力下的蠕变断 裂曲 线 23 25 应力， X 9 .8 MP a 图B . 2 1 2 C r 1 Mo V钢9 与应力的关系 B . 4 根据求解的式 ( B . 2 )中的a ; , b ; , 。 和d ; 确定某一 温度、应力下的B ; ，再将B ， 代入式 ( B . 1 )中 确 定蒸 汽管 道在其服役条件 ( 温度、压力) 下的 材料蠕变变形曲 线 ( 见图B . 3 ) a DL / T 9 4 0一 2 0 0 5 1 2 Cr l Mo V 5 4 0 0 C 7 0 MP a 0 .0 二 七0 0 0 0 0 图

43、B . 3 1 2 C r 1 Mo V钢的- - - I 曲线 B . 5 在蒸汽管道服役条件下的 材料蠕变变形曲 线上， 将第二阶 段 近似直线) 向第三阶段过渡切点( 见 图B . 3 )的 蠕变应变定为失 效点，即可确定蠕变寿命。 DL / T 9 4 0一2 0 0 5 附录C ( 资料性附录) 常用蒸汽管道钢 的低周 疲劳性能参数 C . 1 常用蒸汽管道钢的 低周疲劳性能参数 常用蒸汽管钢的 低周疲劳性能参数见表C . l o 表 C . 1 常用蒸汽管道钢的低周疲劳性能参数 材料材料状态 试验温度 R e o .z ( 场 .z ) M PaR . (Q 6)M P a d 1

44、E b 杯 c 试验频率 H z 1 5 Cr M o2 04 550. 0 0 4 8 7刁1 1 0 00 . 3 9 9 0-0 . 5 3 0 0( 0 . 1 2 5 1 .3 9 ) 1 2 C r I Mo V正火+ 回火2 03 7 55 0 90 .0 0 3 4 5-0 .0 6 7 80 .6 1 1 4-0 .6 3 8 9 ( 0 . 1 - 0 .6 2 5 ) 5 4 0 C, I O M P a 日4行1 0 .8 万h 2 02 9 45 2 0 ( 0 . 2 8 - 2 .4 5 ) 5 4 02 01 3 3 40 .0 0 2 7 0-0 . 0 8

45、7 80 . 1 3 9 8-0 . 47 08 1 VU1 VI V Y I V 2 0号热轧2 04 3 0-0 . 1 2 0 00 . 3 6 0 0州) . 54 00 P 9 1 母 材 正火+ 回火 2 05 5 06 7 0 6 8 50 . 0 0 5 9-0 . 0 9 7 21 . 3 2 5-0 . 77 40 应变速率 4 X 1 0 - / s 5 5 0 3 6 54 1 00 . 0 0 3 7 2-0 .0 7 9 61 . 2 5 2-0 .7 8 7 5 7 53 5 03 7 50 . 0 0 2 2 9-0 . 0 6 2 51 . 0 9 8刊 )

46、. 7 8 8 P 9 1 焊接接头 焊后7 6 0 C 保温2 h炉冷 2 045 366 0 7 0 00. 0 0 5 4-0 . 0 9 73 . 4 2 6 4刊 ) 名6 75 5 5 03 3 03 7 5-0 .0 5 3 11 . 2 21-0 . 7 6 4 5 7 531 03 3 5-0 . 0 6 2 81 . 7 53-0 . 8 0 6 表C . 1 中所列试验数据均为轴向应变控制、三角波加载，则应变比为: r = 几访 / r _ = - 1 式中: e - . 最小应变; “ 最大应变。 ( C. 1 ) C . 2 低周疲劳公式 低周疲劳公式如下: E e

47、一 普 (、 )一 、 (、 ) ( C.2) e , =( e _ +e _) / 2 式中: 场 应变幅; 可 疲 劳强 度系 数 ， M P a ; E 一材料弹性模量，MP a ; b 疲劳强度指数; E f 疲劳延性系数; 一疲劳延性指数; N r 一 一失效循环数。 DL/ T 9 4 0一 2 0 0 5 附录D ( 资料性附录) 主蒸汽管道寿命评估举例 D . 1 案例 某厂一台 l o c r mo 9 1 0钢 ， WG - 4 1 0 / 1 0 0 - 3型锅炉，过热蒸汽压力为 9 . 8 MP a . 温度为 5 4 0 0C。主蒸汽管道材料为 规格为沪 2 7 3 X 2 2 m m 。 机组累计运行1 6 8 2 7 0 h ，需对管道的蠕变寿命进行评定。