一种锅炉受热面管剩余寿命的评估方法技术

本发明专利技术公开了一种锅炉受热面管剩余寿命的评估方法，包括如下步骤：1)确定被评估管段的信息，至少包括被评估管段的累计服役时间t

【技术实现步骤摘要】
一种锅炉受热面管剩余寿命的评估方法


[0001]本专利技术涉及核电部件剩余寿命评估
，尤其涉及一种基于腐蚀减薄与蠕变损伤交互作用下的锅炉高温受热面管服役寿命评估方法。

技术介绍

[0002]锅炉受热面的寿命评估应建立在其失效模式的基础上，过热器和再热器管产生损伤的主要原因有短时过热、长期蠕变、向火面腐蚀、冲蚀和异种钢焊接失效等；水冷壁产生损伤的原因以工质侧腐蚀和向火侧高温腐蚀为主，如果管壁温度未超过金属蠕变温度，则以管壁减薄率计算剩余寿命，如果为高温腐蚀，则采用与过热器和再热器管相同的分析方法；省煤器产生损伤的主要原因为点蚀、磨损和低温腐蚀，腐蚀类寿命计算以强度校核理论为基础，以管壁减薄速率来计算寿命。锅炉受热面的剩余寿命评估主要针对以腐蚀减薄、长期蠕变、高温腐蚀减薄和异种钢焊接失效为主要失效模式；目前尚无能够准确评估高温受热面腐蚀减薄寿命的方法。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷，本专利技术的目的是提供一种基于腐蚀减薄与蠕变损伤交互作用的锅炉高温受热面管服役寿命评估方法。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术采用以下的技术方案：
[0005]一种锅炉受热面管剩余寿命的评估方法，包括如下步骤：
[0006]1)确定被评估管段的背景信息，至少包括被评估管段的累计服役时间t
op
信息；
[0007]2)确定被评估管段的管壁等效计算温度；
[0008]3)确定被评估管段的管壁计算压力；
[0009]4)确定反映被评估管段材料持久强度性能的Larson
‑
Miller参数方程；
[0010]5)计算被评估管段壁厚腐蚀减薄速率；
[0011]6)计算以腐蚀减薄和长时蠕变为主要失效模式时，该壁厚减薄速率下被评估管段新管的使用寿命t
n
；
[0012]7)被评估管段的剩余寿命为步骤6)中得到的新管的使用寿命t
n
减去步骤1)中的被评估管段的累计服役时间t
op
。
[0013]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述被评估管段的信息包括被评估管段材质、外径D
o
、初始壁厚δ0、当前壁厚δ1。
[0014]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述初始壁厚δ0和当前壁厚δ1仅为管壁上金属基材层的厚度。
[0015]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述等效服役温度T
c
由管壁设计温度T
d
、管壁壁厚设计计算温度T
s
和管壁当量温度T
d
和管壁材料老化状态予以共同确定。
[0016]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述管壁计算压力P为管壁的正常工作压力P
op
。
[0017]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述Larson
‑
Miller参数方程如公式(1)和公式
(2)所示：
[0018]P(σ)＝(T+273.15)(C+lg t
r
)
ꢀꢀꢀ
(1)
[0019]P(σ)＝C0+C
1 lgσ+C
2 lg2σ+C
3 lg3σ+C
4 lg4σ
ꢀꢀꢀ
(2)
[0020]式中：T为摄氏温度，℃；t
r
为蠕变破断时间，h；σ为初始蠕变加载应力，MPa；C为Larson
‑
Miller常数，C0、C1、C2、C3、C4为材料常数。
[0021]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述材料L
‑
M的参数确定可用公式(3)经多元线性回归求解出对应的材料常数值：
[0022]lgt
r
＝(C
1 lgσ+C
2 lg2σ+C
3 lg3σ+C
4 lg4σ+C0)/(T+273.15)
‑
C
ꢀꢀꢀ
(3)。
[0023]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述被评估管段壁厚腐蚀减薄速率v通过公式计算得到。
[0024]根据本专利技术的一些优选实施方面，当受热面管以腐蚀减薄和长时蠕变为主要失效模式，其累积寿命损耗D
tc
为通过公式(4)计算得到：
[0025][0026]式中：C为Larson
‑
Miller常数，C0、C1、C2、C3、C4为材料常数；k1为应力系数，对于受热面部件取1.5；k2为壁厚腐蚀减薄量尺寸安全系数，对于受热面部件取1.1；m为材料服役环境参数，n材料服役环境参数，P为管壁计算压力，x为积分自变量。
[0027]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述壁厚腐蚀减薄量尺寸安全系数，对于产生一般失效后果的部件取1.0，对于产生严重失效后果的部件取1.1。
[0028]根据本专利技术的一些优选实施方面，m通过公式(5)计算得到：
[0029][0030]式中：A为材料服役环境参数，B为材料服役环境参数。
[0031]根据本专利技术的一些优选实施方面，n通过公式(6)计算得到：
[0032][0033]式中：A为材料服役环境参数，B为材料服役环境参数，C
i
为Larson
‑
Miller拟合曲线中LMP(σ)材料常数。
[0034]根据本专利技术的一些优选实施方面，A通过公式(7)计算得到：
[0035]A＝T
c
+273.15
ꢀꢀꢀ
(7)
[0036]式中：T
c
为等效服役温度。
[0037]根据本专利技术的一些优选实施方面，B通过公式(8)计算得到：
[0038]B＝(T
c
+273.15)
·
C
ꢀꢀꢀ
(8)
[0039]式中：T
c
为等效服役温度，C为Larson
‑
Miller常数。
[0040]由于采用了以上的技术方案，相较于现有技术，本专利技术的有益之处在于：本专利技术的锅炉高温受热面管服役寿命评估方法，适用于以腐蚀减薄和高温蠕变为主要失效模式的锅炉受热面的剩余寿命评估，亦可用于火电、石油石化等领域其他以长时蠕变和腐蚀减薄为主要失效模式的高温承压管道的寿命评估，对锅炉高温承压部件寿命评估寿命精准评估具
有重要意义。
具体实施方式
[0041]为了使本
的人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面将结合本专利技术实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0042]本实施例中的基于腐蚀减薄与蠕变损伤交互作用的锅炉高温受热面管服役寿命评本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锅炉受热面管剩余寿命的评估方法，其特征在于，包括如下步骤：1)确定被评估管段的信息，至少包括被评估管段的累计服役时间t
op
信息；2)确定被评估管段的管壁等效计算温度；3)确定被评估管段的管壁计算压力；4)确定反映被评估管段材料持久强度性能的Larson
‑
Miller参数方程；5)计算被评估管段壁厚腐蚀减薄速率；6)计算以腐蚀减薄和长时蠕变为主要失效模式时，该壁厚减薄速率下被评估管段新管的使用寿命t
n
；7)被评估管段的剩余寿命为步骤6)中得到的新管的使用寿命t
n
减去步骤1)中的被评估管段的累计服役时间t
op
。2.根据权利要求1所述的评估方法，其特征在于，所述被评估管段的信息包括被评估管段材质、外径D
o
、初始壁厚δ0、当前壁厚δ1。3.根据权利要求2所述的评估方法，其特征在于，所述初始壁厚δ0和当前壁厚δ1仅为管壁上金属基材层的厚度。4.根据权利要求1所述的评估方法，其特征在于，所述等效服役温度T
c
由管壁设计温度T
d
、管壁壁厚设计计算温度T
s
和管壁当量温度T
d
和管壁材料老化状态予以共同确定。5.根据权利要求1所述的评估方法，其特征在于，所述管壁计算压力P为管壁的正常工作压力P
op
。6.根据权利要求1所述的评估方法，其特征在于，所述Larson
‑
Miller参数方程如公式(1)和公式(2)所示：P(σ)＝(T+273.15)(C+lgt
r
) (1)P(σ)＝C0+C1lgσ+C2lg2σ+C3lg3σ+C4lg4σ (2)式中：T为摄氏温度，℃；t
r
为蠕变破断时间，h；σ为初始蠕变加载应力，MPa；C为Larson
‑
Miller常数，C0、C1、C2、C3、C4为材料常数。7.根据权利要求6所述的评估方法，其特征在于，所述材料L
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：朱保印，周健聪，金晓，马芹征，夏咸喜，赖云亭，栾高灿，付洋洋，
申请(专利权)人：广东省粤泷发电有限责任公司中国广核集团有限公司中国广核电力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：