PDF《火力发电厂蒸汽管道寿命评估技术导则》

I CS 27.

1 00 F

23 备案号:1

5 3

3 9 -2

0 05 中华人民共和国电力行业标准DL / T

9 40一200

5 火力发电厂蒸汽管道寿命评估技术导则 T h e t e c h n i c a l g u i d e f o r t h e l i f e a s s e s s m e n t o f s t e a m p i p e i n f o s s i l f u e l p o w e r p l a n t

2 0

0 5 -

0 2 -

1 4发布

2 0

0 5 -

0 6 -

0 1实施 中华 人 民共和 国国家发展和 改革 委员会 发布DL / T

9 4 0一2005目次前言・ ・ ・ ・ ・ '

・・・・ ・ ・・ ・ ・ , 价・・・.・・・.・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・・ ・ ・ ・ ・ ・・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 一1

1 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 , ・ ・ , ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 价・.・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ '

・ ・・ ・ ・ 价价・一一・ ・ 一二

7 附录 A ( 资料性附录) (

9 ^ -

1 2 ) C r -

1 Mo 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・ ・ ・ ・ ・・ ・・ .・ ・ ・ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1 2 附录 D ( 资料性附录) 主蒸汽管道寿命评估举例 '

・ ・ ・ ・ ・ ・ ・. . . . . . . . . . . . . . . . . ・ ・ ・ ・ ・ , ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・・一13DL / T

9 4 0一2005前言本标准是根据原国家经济贸易委员会 《 关于确认1

9 9

9 年度电力行业标准制、 修订计划项目 的通知》 ( 电力 【

2 0

0 0 ]

2 2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4

5 年的机组在运行. 超过3

0 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 D L J T

6 5

4 -1

9 9 8《 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/ T9

4 0一2005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4

0 0 ℃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4

0 0 ℃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. G B / r

2 2

8 金属材料 室温拉伸试验方法 G B / r

2 2

9 金属夏比缺口冲击试验方法 G B / r

2 0

3 9 金属拉伸蠕变及持久试验 方法 G B / r

9 2

2 2 -1

9 8

8 水管锅炉受压元件强度计算 G B / T

1 3

2 9

8 金属显微组织检验方法 G B / T

1 5

2 4

8 金属材料轴向等幅低循环疲劳试验方法 D L

4 3

8 -2

0 0

0 火力发电 厂金属技术监督规程 D UT

4 4

1 -2

0 0

4 火力发电厂蒸汽管道蠕变监督规程 D Ur

5 5

1 低合金耐热钢蠕变孔洞检验技术工艺导则 D UT

6 5

2 金相复型技术工艺导则 D UF

6 5

4 -1

9 9

8 火电厂超期服役机组寿命评估技术导则 D Ur

6 7

4 火电厂用2

0 号钢珠光体球化评级标准 D UF

7 7

3 火电厂用1

2 C r

1 M o V钢球化评级标准 D U T

7 8

6 碳钢石墨化检验及评级标准 D UT

7 8

7 火力发电厂用1

5 C r mo 钢珠光体球化评级标准 D Ur

8 1

8 低合金耐热钢碳化物相分析技术导则 D UF

8 2

0 管道焊缝超声波检验技术规程 D UF

8 2

1 钢制承压管道对接焊接接头射线检验技术规程 D L / T

5 0

5 4 火力发电厂 汽水管道设计技术规定 J B

4 7

3 0 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2

0 万h( 含2

0 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/ T9

4 0一2005d)工作温度大于或等于4

5 0 ℃的碳钢 (

2 0 G) ,铝钢 (

0 .

5 Mo )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

1 5 万he2)珠光体球化达到5级.珠光体球化评级按D L I T

6 7

4 执行.

3 )石墨化达到3 级.石墨化评级按D L /

1 '

7 8

6 执行. e )

1 2 C r Mo ,

1 5 C r Mo ,

1 2 C r Mo V和12Cr1Mo V钢制蒸汽管道,即使运行时间未达到

2 0万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 .

7 5 % 或最大蠕变速率大于或等于0 .

3 5 X l e/ h o 蠕变测量按 DL / T

4 4

1 执行.

2 ) 监督段中 碳化物内铝含量占 钢中 铝总含量的比 值:1

2 C r M .和15Crmo大于或等于

8 5 %,

1 2 C r

1 Mo V大于或等于

7 5 %0碳化物中钥的测量按D UI '

8 1

8 执行.

3 )监督段金相组织中珠光体球化达到5级.1

5 C r Mo和12Cr1Mo V钢的珠光体球化级别分别按 DUT

7 8 7和D UC

7 7

3 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 .

0 X

1 e/ 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D U T

6 5

4 -1

9 9

8 中5 .

4 0

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/ T

9 4 0一20

5 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Q

9 . 气=p[0.........