DLT940-2005火力发电厂蒸汽管道寿命评估技术导则

ICS 27.100 F23 备案号 :15339-2005 中 华 人 民 共 和 国 电 力 行 业 标 准 DL / T 940一 2005 火力发电厂蒸汽管道寿命评估技术导则 The technical guide for the life assessment of steam pipe in fossil fuel power plant 2005-02-14发布 2005-06-01实施 中华人民共和国国家发展和改革委员会 发 布 DL / T 940一 2005 目 次 前言···· ”· ‘ ·········，价···。···。··························· ·····”一11 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 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 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 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 ，··，················价·。········ ·· ·· ·· -·‘·····价价·一一··一二7 附录A(资料性附录) (9^-12) Cr-1Mo钢的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 10 附录C(资料性附录) 常用蒸汽管道钢的低周疲劳性能参数···· ····”.···.........................12 附录D(资料性附录) 主蒸汽管道寿命评估举例 ‘ · ····· ·.................·····，·········一 13 DL / T 940一 2005 前 言 本 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 是根据原国家经济贸易委员会《关于确认1999年度电力行业标准制、修订 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 项目的通知》 (电力 【2000] 22号文)的安排而制定的。 蒸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45年的机组在运行。超过30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 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 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DLJT 654 -1998《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/T940一 2005 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400℃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400℃的联箱可参照使用。 2 规范性引用文件 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。 GB/r 228 金属材料 室温拉伸试验方法 GB/"r 229 金属夏比缺口冲击试验方法 GB/r 2039 金属拉伸蠕变及持久试验方法 GB/r 9222-1988 水管锅炉受压元件强度计算 GB/T 13298金属显微组织检验方法 GB/T 15248 金属材料轴向等幅低循环疲劳试验方法 DL 438-2000 火力发电厂金属技术监督规程 DUT 441-2004火力发电厂蒸汽管道蠕变监督规程 DUr 551低合金耐热钢蠕变孔洞检验技术工艺导则 DUT 652 金相复型技术工艺导则 DUF 654-1998 火电厂超期服役机组寿命评估技术导则 DUr 674 火电厂用20号钢珠光体球化评级标准 DUF 773 火电厂用12Cr1MoV钢球化评级标准 DUT 786碳钢石墨化检验及评级标准 DUT 787 火力发电厂用15Crmo钢珠光体球化评级标准 DUr 818低合金耐热钢碳化物相分析技术导则 DUF 820 管道焊缝超声波检验技术规程 DUF 821钢制承压管道对接焊接接头射线检验技术规程 DL/T 5054 火力发电厂汽水管道设计技术规定 JB 4730 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20万h(含20万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)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/T940一 2005 d)工作温度大于或等于450℃的碳钢 (20G),铝钢 (0.5Mo )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15万he 2)珠光体球化达到5级。珠光体球化评级按DLIT 674执行。 3)石墨化达到3级。石墨化评级按DL/1' 786执行。 e) 12CrMo, 15CrMo, 12CrMoV和 12Cr1MoV钢制蒸汽管道，即使运行时间未达到20万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0.75%或最大蠕变速率大于或等于0.35 X le/ho蠕变测量按 DL/T 441执行。 2)监督段中碳化物内铝含量占钢中铝总含量的比值:12CrM。和 15Crmo大于或等于 85%, 12Cr1MoV大于或等于75%0碳化物中钥的测量按DUI' 818执行。 3)监督段金相组织中珠光体球化达到5级。15CrMo和12Cr1MoV钢的珠光体球化级别分别按 DUT 787和DUC 773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1.0X 1e/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DUT 654-1998中5.40 4 管道寿命评估 4.1 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/T940一 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、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[0.5Do一Y(S一“)] S一a (1) 式中: 气— 内压折算应力，MPa; p-一 管道正常运行下的压力，MPa; 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，MM; Y-一一温度对计算管子壁厚公式的修正系数(对于碳钢、低合金钢和高铬钢，480℃及以下时Y=0.4, 510℃时Y--0J, 538℃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) 2S (2) 式中: Qe一一一环向应力，MPa. b)弯头部位的最大环向应力按下式计算: _，。{，.3D;e 1 」 ‘，、 口日刀.蓝=气丁丁 {且十 -万二一.-.- -下-.节下--二，一 } 、J， 2s } 2J ,t一U"?L;、，{ } I + pl- H= )一} L 乙乙 a 」 =Do~一D... 刀加n 式中: 6dnex一一 最大环向应力，MPa; e— 弯头不圆度; P— 管道正常运行下的压力，MPa; 。临。、。咖1.-- 蒸汽管道外直径的最大、最小值，mm ; D?om-一 管道的公称外直径; S- 弯头 (弯管)的最小壁厚，MM; 乙卜一 泊松比，0.3; E— 材料弹性模量，MPa; 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: EaIATI a0=下砰百 (4) DL / T 940一 20l2005 式中: “一-材料的线胀系数，1/K; AT- 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GB/T 9222-1988中附录D的图D.3o 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DUT 654-1998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) II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道己运行的时间时，进行11 级评估。 c) III级评估— 精确评估。当11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III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 III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 (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JB 4730或DL/T 820及 DUT 821执行:材料微观组织检查按 GB/T 13298和DUT 652执行:材料的持久、蠕变性能按GBIT 2039执行;碳化物检查和蠕变孔洞检查 分别按DUT 818和DUT 551执行。拉伸、冲击试验分别按GB/T 228和GB/T 229执行。 5 寿命评估技术方法 5.1 等温线外推法 a)试验温度选与蒸汽管道运行相同条件下的温度，按GB/T 2039进行材料的持久断裂试验。 DL / T 940一 2005 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，MPa; tr— 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DL/T 654-1998中的附录Ao (9^ 12) Cr-1Mo 钢的k, m值参见附录A中表A.1. 。)用式((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10 倍。如外推材料5400C, 10万h的持久强度，则最长试验点时间应大于10000h. 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; =0.8RC, (6) 式中: 可— 由试验外推的母材持久强度，MPa; 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 ℃ 10h 30h 100h 300h lkh 3kh 1万 h 3万 h 10万 h 30万 h 399-454 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 482 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 0.99 510 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 0.98 0.96 538 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 0.98 0.96 0.93 566 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 0.98 0.95 0.91 0.87 593 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 0.98 0.94 0.90 0.86 0.81 621 1.00 1.00 1.00 1.00 0.98 0.94 0.89 0.85 0.79 0.74 649 1.00 1.00 1.00 0.98 0.93 0.89 0.83 0.78 0.71 0.66 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Qe-= 9)按下式计算蒸汽管道的蠕变寿命 ((h): 1g去- iu or_,_ 1~ IU 1匕— 认 (7) 创- 1gd}, 式中: Ole、嵘一 某一温度下100h和105h的持久强度; DLIT940一 2005 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1.20 h)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 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: tl- 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 430 440 443 月月礴 445 450 455 闷60 465 470 525 530 533 534 535 540 545 550 555 5印 0.222 0.476 0.596 0.6413 0.692 1.1川】 1.485 2.06 3.027 4.160 0.300 0.448 0.629 0.637 0.667 1.1洲沁 1.483 2.184 3.216 4.702 0.282 0.435 0.561 0.609 0.658 L翻以. 1.557 2.251 3.356 4.975 注:黑体带杠的数字为标准值。以12Cr1MoV钢为例，计算温度为5400C 当超过 10℃时，每运行Ih，相当于在5400C 下运行 2.251h;当低于 10℃时，每运行 Ih，相当于在540℃下运行0.435h 5.2 L -M参数法 a)材料的持久试验按GB/I' 2039执行，L-M参数评估方法见DUr 654-1998中的5.1.2; b) 2.25Cr-1Mo (IOCrMo910. P22). 12Cr1MoV钢的L-M参数曲线见DUI' 654-1998中的5.1.2; c) P91. P92钢的L-M参数曲线参见附录A中图A.1和图A.2o DL / T 940一 2005 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DUT 652或GB/P 13298执行; b)管道材料的蠕变孔洞检查按DUT 551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^ 12) Cr-1Mo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 Laves 相的数量、分布和形态; f)蠕变孔洞的评定按DL 438-200(〕附录C中的表C执行; 8)对碳化物分析结果，根据DL 438和DUT 818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DUT 654-1998中的5.3; b)材料的低周疲劳特性可查阅资料或按GB/T 15248执行，几种蒸汽管道钢的低周疲劳特性参数参 见附录C. c) 2.25Cr-1Mo (IOCrMo910, P22)和 12Cr1MoV钢的疲劳一蠕变交互作用曲线见图to ??????? 。。 ? ? ? ? 12CrIM.V(焊材) 2.25Cr1Mo(N-47) 0.2 0 4 0.6 0.8 1.0 姗变损伤D} 图1 2.25Cr-1Mo (lOCrMo910. P22)和12CrlMoV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 940一 2005 附 录 A (资料性附录) (9^ -12) Cr-1Mo钢的k, m值和L -M参数m线 A.1 (9^-12) Cr-1Mo钢的k, m值 (9^ 12) Cr-1Mo钢的k, m值见表A.la 表A.1 (9^-12) Cr-1Mo钢不同状态下的k, m值 材料 材料状态 RPoS(Ws) M Pa Rm(QC)MPa WIlHB 试验温度 ℃ 试样个数 最长试验 点时间 h 臀 臀 P91 母材 正火+回火 550 670^ 685 室温 365 一} 410 一} }} }} 一}258.5一}-0.0522 350 375 575 }270.1 -0 .0844 p勺1焊 接接头 焊后 7600C保温 劝炉冷 453 660^ 700 室温 330 一} 375 I 一} 550 一} 一} 1 251川 -0 .0564 310 335 575 } } 231.3 I一。726 P91$#' 正火+回火 510 682 217 室温370 410 565 8 4376 3235 -0 .0699 P91焊 接接头 . 焊后 780℃保温 1.5h自冷 492 670 274 室温 357 385 565 7 8024 294.9 刊).0754 焊后 780℃保温 1.5h自冷 422 625 200 室温 260 335 565 8 9150 263.6 一 ，0923 焊后760℃保温 6h炉冷 536 661 220 室温 357 } 402 565 } 4109 }315.0一}-0.0672 Fll 正火+回火 502 745 室温 一} 400 } 一} 540 }一13 }一6133 一}363.3 -0 .0659 260 } } } 555 一}11 一} }319.8 -0 .0657 251 348 一} 570 一}18 一}7858 288.7一}一。706 a试验母材和焊接接头在5650C. 13.7MPa下运行约30000h:持久强度外推公式:v= k(r,)' A.2 P91和P92钢的L-M参数曲线 P91和P92钢的L-M参数曲线见图A.1和图A.2o 一 一 一 一 } 一 } 一 ! } 一 l ! 一 一 一 -一 二乏泛杀》丈 r万磊 -IF 98d杀I一 一 一 一 一 一卜、产、、， 一 一 l 一 I 一 I } } ? ? ? ? 、? ???? ? ?? ? ? L-M参数 n30+logt)10' 图A.1 P91钢的L-M参数曲线 DL/T940一 2005 1洲洲 中值跳 )00仁__丰IRMA斗一二〕巨、泪 ?? ? ?? ? ? )03200 33.00 34.00 35.00 36 I洲】 37.00 3800 L-M参数:LC3fi+logf)10} 图A.2 P92钢的L-M参数曲线 DL/T940一 2005 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GB/T 2039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(ea'‘一1) (B.1) 式中: 01, B3 蠕变第二阶段和第三阶段的速率参数; BZ 蠕变第三阶段的变形参数: 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 1g8, =a; +bor十c,T +d;oT (B.2) 式中: a;, b;, c;, d;— 与应力、温度有关的系数。 12C,IMOV 540'C . 一 180w . 12CdMoV 540'C 0一o, .一日2 口一口飞 IS 17 19 21 时间，h 图B.1 12Cr1MoV钢在不同应力下的蠕变断裂曲线 23 25 应力，X9.8MPa 图B.2 12Cr1MoV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 940一 2005 12CrlMoV 5400C 70MPa 0.0‘~ 二七00000 图B.3 12Cr1MoV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 940一 2005 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.lo 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 ℃ Reo.z(场.z) MPa R.(Q6)MPa d 1E b 杯 c 试验频率 Hz 15CrM o 20 455 0.00487 刁 1100 0.3990 -0 .5300 (0.125^ 1.39) 12CrIMoV 正火+回火 20 375 509 0.00345 -0 .0678 0.6114 -0.6389 (0.1-0.625) 540'C, IOMPa 日4行10.8万h 20 294 520 (0.28-2.45) 540 201 334 0.00270 -0 .0878 0.1398 -0 .4708 1 V U 1VI V Y I V 20号 热轧 20 430 -0 .1200 0.3600 州).5400 P91 母材 正火+回火 20 550 670^ 685 0.0059 -0 .0972 1.325 -0 .7740 应变速率 4 X 10-'/s 550 365 410 0.00372 -0 .0796 1.252 -0 .787 575 350 375 0.00229 -0 .0625 1.098 刊).788 P91 焊接接头 焊后760`C 保温2h炉冷 20 453 660^ 700 0.0054 -0 .097 3.4264 刊)名675 550 330 375 -0 .0531 1.221 -0.764 575 310 335 -0 .0628 1.753 -0 .806 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: Ee一普(、)一、(、)· (C.2) e, =(e_ +e_)/2 式中: 场— 应变幅; 可— 疲劳强度系数，MPa; E一 材料弹性模量，MPa; b— 疲劳强度指数; Ef— 疲劳延性系数; 一 疲劳延性指数; Nr一一失效循环数。 DL/ T 940一 2005 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 locrmo910钢 ， WG-410/100-3型锅炉，过热蒸汽压力为9.8MPa.温度为 540 0C。主蒸汽管道材料为 规格为沪273 X 22mm。机组累计运行168270h，需对管道的蠕变寿命进行评定。 D.2 收集资料 按本标准4.1.1收集机组或蒸汽管道设计、安装和运行资料。 D.3 管道现状检查 按本标准4.1.1中的8)进行主蒸汽管道现状检查。 D.4 壁厚校核 按GB 9222-1988中的式 (39)计算管道的理论壁厚: S,二 pDo 20 [o]+p (D.1) 式中: p-一一管道运行压力，9.8MPa; D。一 管子外径，273mm; 0.— 纵焊缝减弱系数 (对无缝钢管取1); 【司 — 材料的许用应力，按DL/T 5054中表A.4取52.OMPao 由式(D.1)计算的SL=23.5mmo 蒸汽管道需要的最小壁厚Smin=SL十C. C为考虑蒸汽管道的腐蚀减薄与钢管的下偏差负值之和，对在役蒸汽管道，只考虑腐蚀减薄量，一 般取0.5mm。故: S?,;n=23.5+0.5=24.0 (mm) 实测管子的最小壁厚为 21.Omm，小于计算的最小壁厚 (24.Omm )，故该主蒸汽管道不满足壁厚要 求 。 D.5.1 I级评估 内压应力分析 管道内压应力为: 气 = p(Da一S) 2S 9.8 x (273一21.0) 2 x 21.0 =58.8(MPa) (DZ) 式中: s- 测定的最小壁厚 ((21.0mm), D.5.2 利用DUT 654-1998的图4估算寿命 在图4中的下限曲线上查得应力为58.8MPa时，P=36800，将540℃换算为列氏温度得到T=1463.70Ra 将P, T值代入P=T(20+lgtr)中得t,=138600ho DLIT 940一 2005 由I级评估的简单计算可见:该主蒸汽管道可能已经失效 (在大约 138600h左右)。很显然该主蒸 汽管道已运行了168270h且仍在继续运行，应该还有剩余寿命。故I级评估所预测的寿命比较保守，应 进入n级评估或直接进入m级评估。 D.6 m级评估 D.6.， 监督段割管进行材料的力学性能试验、微观组织检查和碳化物相分析 D.6.1.1微观组织检查与碳化物相分析 微观组织检查表明，管道材料的微观金相组织为粒状贝氏体十碳化物，晶界上碳化物呈孤立分布， 数量较多，未见晶界孔洞，表明管道材料微观组织的老化处于C-D级之间((IOCrMo910钢的微观组织 老化级别分为A, B, C,D,E五个级别);另外，钢中Cr, Mo元素有20.0%和72.8%已进入碳化物中， 碳化物相以Nuc和M23C6为主，其结果表明与微观组织的老化程度相近。 D.6.1.2 持久强度试验 对管样制备持久强度试样，然后在540℃下进行持久强度试验。对试验结果用最小二乘法进行拟合， 得到540℃下的持久强度曲线计算式为: v=231.6(t,)-0.0116 (D.3) 式中: ~ 应力，MPa; tr 断裂时间，ho 当t,=100h时，嵘=105.3MPa; 当t,=105h时，嵘=86AMPao D.6.2 蠕变变形测量 管道的21组蠕变变形测量值中，最大值为0.47%. D.6.3壁厚重新校核 根据割管试验获得的等温线持久强度曲线公式，获得的材料10万h的持久强度为86AMPa，取1.5 安全系数的许用应力为57.6MPa，大于按标准取值52.OMPa，故对运行168270h的主蒸汽管道壁厚不需 重新校核;但当由割管试验获得的材料10万h的持久强度除以1.5安全系数得到的许用应力小于按标准 取值时，应对管道壁厚按割管试验获得的许用应力重新校核。 D.6.4 寿命估算 a)母材寿命估算。按等温线外推法估算蒸汽管道寿命，将嵘·嵘和‘(=Ore..)的值代入本标 准式 (7)，取n=1.5得管道剩余寿命为t,=78663ho b)焊缝寿命估算·依据焊缝持久试验结果，按式((6)计算得焊缝材料的持久强度嵘 、嵘 分别 为80.9MPa和66AMPa，将焊缝持久强度代入式(7)，取n=1.5得管道焊缝的剩余寿命为tr= 3641h. D.6.5 管道剩余寿命综合分析 a)由等温线外推法估算的管道蠕变剩余寿命为78663h.剩余寿命较长; b)管道材料微观组织老化程度为C-D级; c)管道材料中72.8%的Mo已进入碳化物中，其结果表明与微观组织的老化程度相近; d)管道最大蠕变应变为0.47%，表明管子蠕变变形仍处于第二阶段蠕变; e)根据等温线外推法估算的管道蠕变剩余寿命，材料微观组织的老化程度，碳化物成分分析及管 道的蠕变应变测量结果，综合评估管道的剩余寿命可以70000h; f)鉴于估算的焊缝的剩余寿命很低，故对焊缝部位应加强无损探伤检测，若发现有裂纹等缺陷， 应予以挖补。