电站锅炉P91耐热管道蠕变寿命评估方法技术

本发明专利技术涉及一种电站锅炉P91耐热管道蠕变寿命评估方法,包括以下步骤：步骤1)，在主蒸汽管系中选取一定数量的部位设置蠕变测点；步骤2)，利用管壁端面上表现的三向应力状态计算，所述三向应力状态为周向应力σ1，轴向应力σ2，径向应力σ3；步骤2)，求解蠕变测量管段的应力，根据蠕变变形寿命损耗法进行寿命预测，计算主蒸汽管的相对蠕变变形量和极限相对蠕变变形量。本发明专利技术在三向应力状态下，各个应力都会使主蒸汽管产生蠕变变形和蠕变损伤，用等效蠕变变形表征三向应力的综合作用结果，因此等效蠕变变形计算蠕变寿命损耗和进行寿命预测壁单独地以轴向蠕变变形更符合实际、也更加准确。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术本专利技术属于钢制管道蠕变性能测试方法领域，具体涉及一种电站锅炉P91耐热管道蠕变寿命评估方法。
技术介绍
目前在火电厂超临界机组中蒸汽管道采用的钢管具有优良的高温强度和抗高温氧化性，但是其焊接性能较低合金耐热钢差且蒸汽管道工作在高温和循环载荷工况下,它们的典型失效形式主要为疲劳、蠕变及疲劳蠕变交互作用引起的材料破坏。蠕变断裂是一种沿晶断裂,其宏观断口呈粗糙的颗粒状,无金属光泽。断口可能因长期在高温下被氧化或腐蚀,表面为氧化层或其他腐蚀物覆盖,即使用电镜也难以看清断口真正形貌。有鉴于上述的缺陷，本设计人积极加以研究创新，以期创设一种电站锅炉P91耐热管道蠕变寿命评估方法，使其更具有产业上的利用价值。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种克服现有技术中以单独地以轴向蠕变变形计算蠕变寿命导致不准确的缺陷的电站锅炉P91耐热管道蠕变寿命评估方法。本专利技术电站锅炉P91耐热管道蠕变寿命评估方法，包括：在主蒸汽管系中选取预定数量的部位设置蠕变测点；利用管壁端面上表现的三向应力状态计算，所述三向应力状态为周向应力σ1，轴向应力σ2，径向应力σ3；计算公式如下：其中，rn为主蒸汽管系内径，rw为主蒸汽管系外径，r为主蒸汽管系的蠕变测点半径；P为工作压力，σZHW为持续外载轴向应力，σw为持续外载当量应力；在三向应力的作用下相应产生三向蠕变变形，所述三向蠕变变形为周向蠕变变形ε1，轴向蠕变变形ε2，径向蠕变变形ε3，上述三向应力状态的综合作用相当于等效应力σe的作用，其蠕变速度为等效蠕变应变速度蠕变应变为等效蠕变εe，支配管道蠕变断裂的应力是Von.Mises等效应力σe，其表达式为：蠕变应力个分量与应力的关系为：蠕变应力速度各分量与应力的关系为：三向应力状态下，等效应力与等效蠕变应变速度的关系为其中K、n是与测试温度、材料P91有关的常数；求解蠕变测量管段的应力，根据蠕变变形寿命损耗法进行寿命预测，其表达式为：其中，εi，εci分别为在i运行参数下主蒸汽管的相对蠕变变形量和极限相对蠕变变形量。进一步地，在主蒸汽管系的各直管部分选取若干部位设置蠕变测点。进一步地，在所选取部位焊接A、B两组周向蠕变测点，其中要保证A、B两组周向蠕变测点各个对应的测点在同一轴线上，同时冲眼标出侧厚点。借由上述方案，本专利技术至少具有以下优点：在三向应力状态下，各个应力都会使主蒸汽管产生蠕变变形和蠕变损伤，用等效蠕变变形表征三向应力的综合作用结果，因此等效蠕变变形计算蠕变寿命损耗和进行寿命预测壁单独地以轴向蠕变变形更符合实际、也更加准确。上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例详细说明如后。具体实施方式下面结合实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。实施例本实施例电站锅炉P91耐热管道蠕变寿命评估方法，包括以下步骤：步骤1，在主蒸汽管系中选取一定数量的部位设置蠕变测点；蠕变测点的选取是在主蒸汽管系的各直管部分选取若干部位设置蠕变测点；在所选取部位焊接A、B两组周向蠕变测点，要保证两组各个对应的测点在同一轴线上，同时冲眼标出侧厚点；步骤2，利用管壁端面上表现的三向应力状态计算，所述三向应力状态为周向应力σ1，轴向应力σ2，径向应力σ3；计算公式如下：其中，rn为内径，rw为外径，r为计算点半径，P为工作压力，σZHW为持续外载轴向应力；σw为持续外载当量应力；在三向应力的作用下相应产生三向蠕变变形，所述三向蠕变变形为周向蠕变变形ε1，轴向蠕变变形ε2，径向蠕变变形ε3，上述三向应力状态的综合作用相当于等效应力σe的作用，其蠕变速度为等效蠕变应变速度蠕变应变为等效蠕变εe，支配管道蠕变断裂的应力是Von.Mises等效应力σe，其表达式为：蠕变应力个分量与应力的关系为：蠕变应力速度各分量与应力的关系为：三向应力状态下，等效应力与等效蠕变应变速度的关系为其中K、n是与测试温度、材料P91有关的常数；步骤3，求解蠕变测量管段的应力，根据蠕变变形寿命损耗法进行寿命预测，其表达式为εi，εci分别为在i运行参数下主蒸汽管的相对蠕变变形量和极限相对蠕变变形量。根据上述的式(1)至式(6)联合蠕变测量结果，求的管段的应力为本实施例，结果更加真实、也更加准确。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，并不用于限制本专利技术，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电站锅炉P91耐热管道蠕变寿命评估方法，其特征在于，包括：在主蒸汽管系中选取预定数量的部位设置蠕变测点；利用管壁端面上表现的三向应力状态计算，所述三向应力状态为周向应力σ1，轴向应力σ2，径向应力σ3；计算公式如下：σ1=Pr2rw2-rn2(1+rw2r2),σ2=Pr2rw2-rn2+σZHW+σw,σ3=Pr2rw2-rn2(1-rw2r2),]]>其中，rn为主蒸汽管系内径，rw为主蒸汽管系外径，r为主蒸汽管系的蠕变测点半径；P为工作压力，σZHW为持续外载轴向应力，σw为持续外载当量应力；在三向应力的作用下相应产生三向蠕变变形，所述三向蠕变变形为周向蠕变变形ε1，轴向蠕变变形ε2，径向蠕变变形ε3，上述三向应力状态的综合作用相当于等效应力σe的作用，其蠕变速度为等效蠕变应变速度蠕变应变为等效蠕变εe，支配管道蠕变断裂的应力是Von.Mises等效应力σe，其表达式为：σe=12[(σ1-σ2)2+(σ2-σ3)2+(σ3-σ1)2]12ϵe=23[(ϵ1-ϵ2)2+(ϵ2-ϵ3)2+(ϵ3-ϵ1)2]12ϵ·e=23[(ϵ·1-ϵ·2)2+(ϵ·2-ϵ·3)2+(ϵ·3-ϵ·1)2]12,]]>蠕变应力个分量与应力的关系为：ϵ1=ϵeσe[σ1-12(σ2+σ3)]ϵ2=ϵeσe[σ2-12(σ3+σ1)]ϵ3=ϵeσe[σ3-12(σ1+σ2)],]]>蠕变应力速度各分量与应力的关系为： ϵ·1=ϵ·eσe[σ1-12(σ2+σ3)]ϵ·2=ϵ·eσe[σ2-12(σ3+σ1)]ϵ·3=ϵ·eσe[σ3-12(σ1+σ2)],]]>三向应力状态下，等效应力与等效蠕变应变速度的关系为其中K、n是与测试温度、材料P91有关的常数；求解蠕变测量管段的应力，根据蠕变变形寿命损耗法进行寿命预测，其表达式为：其中，εi，εci分别为在i运行参数下主蒸汽管的相对蠕变变形量和极限相对蠕变变形量。...

【技术特征摘要】
1.一种电站锅炉P91耐热管道蠕变寿命评估方法，其特征在于，包括：在主蒸汽管系中选取预定数量的部位设置蠕变测点；利用管壁端面上表现的三向应力状态计算，所述三向应力状态为周向应力σ1，轴向应力σ2，径向应力σ3；计算公式如下：σ1=Pr2rw2-rn2(1+rw2r2),σ2=Pr2rw2-rn2+σZHW+σw,σ3=Pr2rw2-rn2(1-rw2r2),]]>其中，rn为主蒸汽管系内径，rw为主蒸汽管系外径，r为主蒸汽管系的蠕变测点半径；P为工作压力，σZHW为持续外载轴向应力，σw为持续外载当量应力；在三向应力的作用下相应产生三向蠕变变形，所述三向蠕变变形为周向蠕变变形ε1，轴向蠕变变形ε2，径向蠕变变形ε3，上述三向应力状态的综合作用相当于等效应力σe的作用，其蠕变速度为等效蠕变应变速度蠕变应变为等效蠕变εe，支配管道蠕变断裂的应力是Von.Mises等效应力σe，其表达式为：σe=12[(σ1-σ2)2+(σ2-σ3)2+(σ3-σ1)2]12ϵe=23[(ϵ1-ϵ2)2+(ϵ2-ϵ3)2+(ϵ3-ϵ1)2]12ϵ·e=23[(ϵ·1-ϵ·2)2+(ϵ·2-ϵ·3)2+(ϵ·3-ϵ·1)2]12,]]>蠕变应力个分量与应力的关...

【专利技术属性】
技术研发人员：张新，张志刚，王泽璞，王丽伟，陈鑫，
申请(专利权)人：中国大唐集团科学技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11