PDF《电站锅炉承压元件的寿命评估方法》

1 以持久强度试验为主的方法

1 .

1 以持久强度计算承压元件寿命的方法 该方法是建立在双对数坐标上的持久强度曲线 的基础之上, 在一定温度下, 持久强度曲线的应力与 断裂时间的关系由下式表示: τ=1σ-1(1)式中 τ ― ― ―断裂时间;

σ ― ― ―持久强度;

1, 1― ― ―与温度和材料有关的常数.

2 2 潘柏定等: 电站锅炉承压元件的寿命评估方法 对式(

1 ) 两边取对数, 可写成: l g τ=l g 1-

1 l g σ (

2 ) 由式(

2 ) 可知, 双对数坐标应力与时间关系的持 久强度曲线是直线关系, 以式(

2 ) 为基础, 经数学推 导后可获得剩余寿命公式. 目前, 根据持久强度曲线分散带下限和中限, 在 寿命计算中采用最小理论寿命和平均理论寿命两种 形式. (

1 ) 最小理论寿命: l g ( min/105)=l g (

0 .

8 σ

1 0

5 / σ Z S) / l g ( σ

1 0

4 / σ

1 0

5 ) (

3 ) l g ( min/2*1

0 5 ) =0 .

3 0 1*l g (

0 .

8 σ

2 *

1 0

5 / σ Z S) / l g ( σ

1 0

5 / σ

2 *

1 0

5 ) (

4 ) (

2 ) 平均理论寿命: l g ( /105)=l g ( σ

1 0

5 / σ Z S) / l g ( σ

1 0

4 / σ

1 0

5 ) (

5 ) l g ( /2*1

0 5 ) =0 .

3 0 1*l g ( σ

2 *

1 0

5 / σ Z S) / l g ( σ

1 0

5 / σ

2 *

1 0

5 ) (

6 ) 式中 min― ― ―最小理论寿命, h ;

簟骄砺凼倜, h ;

σ Z S― ― ―工作应力( 或管道内压折算应力) , M P a ;

σ

1 0

4 ― ― ―一定温度下1

0 4 h持久强度平均值, M P a ;

σ

1 0

5 ― ― ―一定温度下1

0 5 h持久强度平均值, M P a ;

σ

2 *

1 0

5 ― ― ―一定温度下2*1

0 5 h持久强度平均 值, M P a . 这是一种较早期的外推方法, 但其精度低、 试验 时间较长.因为采用持久强度公式(

3 ) ~(

6 ) 来计算 承压元件的剩余寿命, 必须确定σ

1 0

4 , σ

1 0

5 和σ

2 *

1 0

5 . 目前, 这些持久强度值是由短时几千小时几个试验 点的持久强度曲线( 直线) 外推所得, 但现在许多试 验已经证明, 用直线外推1

0 5 或2

0 *

1 0

5 h的持久强 度与试验实际测得的持久强度相差很大.不过只要 已知管道的设计应力和钢在1

0 5 和2 *

1 0

5 h的持久 强度值, 即可大致预测其最小理论寿命和平均理论 寿命.

1 .

2 时间 温度参数法 时间 温度参数法是2 0世纪5 0年代发展起来 的, 其基本概念是在蠕变断裂试验中, 提高试验温度 可缩短试验时间, 因此, 试图由较高温度下的短期试 验数据来外推某应力下较低温度时的长期数据. 现有时间 温度参数法是由稳态蠕变速率方程 为基础的L a r s o n M i l l e r法和 O D法.稳态蠕变速 率方程如下: =2e-/(7)式中 觥 ― ―稳态蠕变速率, mm / h ;

2― ― ―常数;

选 ― ―激活能, 为4 .

1 8 6J / m o l ;

摇 ― ―气体常数;

浴 ― ―绝对温度, K. 假定蠕变断裂时间 r 与稳态蠕变速率 成反 比, 则式(

7 ) 可表示为: r=

2 e /(8)对式(

8 ) 两边取对数, 得: l g r=l g 2+ /

2 .

3 (9)由式(

9 ) 可知, 假设 2, 与温度无关, 则l g r与1 / 之间成直线关系;

设 1=- l g 2是常数;

是应力的函数, 则式(

9 ) 可写为: ( σ ) =( 1+l g r) (

1 0 ) 式(

1 0 ) 就是L a r s o n M i l l e r方程式. O D法是假设 是材料常数, 2是应力函数, 则式⑻可写为: ( σ ) =l g r-/2.3(11)式(