PDF《电站锅炉承压元件的寿命评估方法》

2 .

2 蒙溆胺 蒙溆胺ㄊ俏靼踩裙ぱ芯克目蒲腥嗽痹讦壬 影法的基础上导出的描述蠕变全过程的数学模型, 它以构建自身的形变特征为依据, 以实际的蠕变监 测结果来预测寿命. 蒙溆胺ǖ谋泶锸轿: ε= ∑ ∞ =0(16)式中 是一系列与材料特性、 构件几何特征以及运 行工况( 温度和应力) 有关的系数.人们已经证明, 槁阋欢ǖ墓媛墒, 式(

1 6 ) 就能很好地描述蠕变 的四大特征( 蠕变应变ε是时间舻牡サ髟龊;

蠕 变曲线上有且只有一个拐点;

从初始时刻到拐点之 间蠕变曲线下凹, 呈减速蠕变趋势;

从拐点到断裂发 生之间蠕变曲线上凹, 呈加速蠕变过程) .只要测得 的蠕变变形数据足够多, 跨越的时间足够长( 通常必 须大于到达最小蠕变速率的时间) , 对式(

1 6 ) 取有限 次逼近, 借助计算机就可对蠕变测量的结果进行处 理, 从而预测其寿命.若令工程条件寿命ε l i m =2%, 即求解下式: ε= ∑ 荦=0=2 % (

1 7 ) 可以得到相应条件下的寿命. 蒙溆胺ㄔ诠谛矶喑Ъ业某て谟τ弥腥〉昧 满意的结果.其预测的精确性已经得到目前世界上 最长时间的蠕变试验结果(

3 3 *

1 0

4 h ) 的验证.

2 .

3 蠕变曲线逐步外推法 文献[

4 ] 提出了蠕变曲线逐步外推法.该文献 认为, 由于低合金钢蠕变曲线呈伪三阶段, 因而在这 个过程中, 可参照 D Y S O NBF对第3阶段蠕变损 伤的分类方法, 得到其蠕变损伤与蠕变变形成正比. 根据实测得到的短时蠕变数据, 按损伤分数 随时 间的变化速率方程: d d=

4 σ 1-淖(18)进行回归和外推得出整体蠕变曲线.这种外推法对 可测量蠕变变形的主蒸汽管道有一定的实用价值, 即利用已测数据至少可预测未来一段时间内材料的 形变行为, 而当时间达到下一段时, 又有新的数据补 充以预测再下一段时间的材料形变行为.只要有蠕

4 2 潘柏定等: 电站锅炉承压元件的寿命评估方法 变寿命的2 / 3的蠕变实测数据, 其回归和外推的结 果就很准确. 该方法克服了传统方法外推寿命所带来的种种 误差的局限性, 可以避免由于工况变化带来的误差, 即使部件存在热疲劳或机械疲劳, 只要变形仍以蠕 变变形为主, 这种外推方法仍是有效的.

2 .

4 蠕变损伤开裂及裂纹扩展的寿命评估方法 电站锅炉承压元件通常在复杂的工况下运行, 它们不仅承受正常工作应力, 还承受由于机组启、 停(特别是调峰机组) 和运行负荷改变产生温度变化所 引起的低循环热应力的作用, 导致蠕变 疲劳交互作 用应力.因此, 用单纯以持久强度为基础的传统方 法来设计和预测寿命是不符合高温部件实际破坏情 况的.实践和研究表明, 高温部件断裂过程是蠕变 ( 蠕变 疲劳交互作用下) 损伤开裂和裂纹扩展过程 的积累, 其损伤开裂寿命和裂纹扩展寿命主要决定 于损伤速率, 而损伤速率又取决于工作温度、 工作应 力以及材料蠕变断裂韧度. 蠕变损伤及裂纹扩展试验方法的基本原理是, 试样在长期高温和应力作用下, 由于蠕变损伤积累 会逐渐形成宏观裂纹进而开裂, 此时试样金属的电 阻发生变化, 蠕变裂纹的开裂和扩展试验就是利用 电阻变化来测定裂纹的萌生和扩展. 蠕变断裂韧度δ c c是材料的常量, 是用来度量材 料的蠕变脆性或韧性的高温特性指标.蠕变断裂韧 度δ c c值用金相剖面法来测定, 公式如下: δ c c =δ