PDF《锅炉导汽管蠕变剩余寿命评估的新方法》

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2 8 .

4 内壁会 产生一层致密的氧化层, 其成分主要是Fe2O3和F e

3 O 4.氧化层增加了金属管壁的传热热 阻, 不能使管壁得到有效冷却, 导致管壁金属温度升 高, 同时又加快了管壁金属的氧化过程, 而管子内壁 氧化层厚度的增长及其形貌结构均与管壁金属温度 有明显的对应关系.因此, 可通过内壁氧化层的厚 度来间接地评估高温导汽管管壁的当量温度. 参考 D L / T6

5 4-2

0 0 9《 火电机组寿命评估技 术导则》 规定的锅炉高温过热器、 再热器管的蠕变寿 命评估方法, 根据内壁氧化层厚度、 运行时间和材料 参数可确定管子的当量温度;

根据管壁的金属层厚 度可确定管子的实际应力;

将当量温度、 实际应力及 特定的材料参数代入 L a r s o n M i l l e r公式即可估算 出管子的蠕变剩余寿命.

4 .

1 .

1 当量温度 锅炉管运行过程中总存在温度波动, 其寿命损 耗等效于在某一固定的金属温度及特定的应力条件 下服役的时间, 这个金属温度就称之为当量温度. 因而, 当量温度既不是管子的外壁温度, 也不是其内 壁温度或内、 外壁温度的平均值, 而是某段服役期内 实际运行温度的一种等效描述.

1 .

2 5 C r

0 .

5 M o钢蒸汽管道当量温度的氧化物 动力学模型如下: = 1++ (1)式中: 诒谘趸愫穸, μ m;

,,

为与温度相 关的常数;

粑诵惺奔, h . 且满足: l g ( 常数) =0+

1 +22(2)式中: 0, 1, 2为特定的材料常数;

为温度, . 把式(

2 ) 代入式(

1 ) , 解关于 的方程即可得到 管子的当量温度.

4 .

1 .

2 内压应力 导汽管弯头的内压应力可由其平均环向应力近 似表示, 即: σ= ( w - δ )

2 δ (

3 ) 式中: 为蒸汽压力, M P a ;

w 为管子外径, mm;

δ 为管子实际壁厚, mm.

4 .

1 .

3 蠕变寿命 高温导汽管的蠕变寿命评估采用 L a r s o n M i l l e r公式: l g r=

0 + 1+2lgσ+3lg2σ+4lg3σ(4)式中: r为蠕变断裂寿命, h ;

0, 1, 2, 3, 4为特 定的材料常数;

为当量温度, K;

σ 为运行应力, M P a .

4 .

2 当量温度及蠕变剩余寿命评估结果 根据表1中的内壁氧化层厚度及已运行时间 (

1 2

85 0 0h ) 评估得到的当量温度也列于表1中, 导 汽管当量温度最小值及最大值分别为5

4 0 .

2 ℃和546.0℃, 平均当量温度为5

4 2 . 8℃. 根据表1中的有效壁厚及实测外径值进行内压 应力计算, 然后应用L a r s o n M i l l e r公式估算导汽管 的蠕变寿命, 结果如表1所示.

6 ,

1 4号导汽管的剩 余寿命分别为8 .

5 *

1 0

4 h和5 . 0*1

0 4 h , 在目前正 常运行条件下可安全运行一个大修期以上;

其余 4根导汽管的蠕变剩余寿命值均高于1