GB/T 30580-2014 电站锅炉主要承压部件寿命评估技术导则 GB/T30580-2014 标准压缩包解压密码：www.bzxz.net

ICS 27.060.01
中华人民共和国国家标准
GB/T30580—2014
电站锅炉主要承压部件寿命
评估技术导则
The technical guide for the life assessment of mainpressure parts of power plant boiler2014-05-06发布
中华入民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2014-12-01实施
规范性引用文件
术语和定义
缩略语
寿命评估前期准备
6寿命评估的条件
？寿命评估的程序和步骤
8不同损伤模式下寿命评估获荐的力法寿命评估报告
附录A（资料性附录）电站锅炉承E部件的主要损伤模式附录B（资料性附录）电站锅炉常用耐热钢在不同状态下的是证值附录C（资料性附录）电站锅常用耐热钢的低周疲劳参数GB/T30580—2014
本标准按照GB/T1.1
2009给出的规则起常。
本标雅由全国锅炉压力容器标准化技术委员会（SAC/TC262)提出并归口。GB/T30580—2014
本标准起草单位：中国待种设备检测研究院、上海发电设备成套设计研究院、苏州热「研究院有限公司、上海交通人学、西安热T研究院有限公司、神华国华（北京）电力研究院有限公司.汇苏省特种设备安全监督检验研究院、西安交通人学本标准主要起草人员：窦文宇、史进渊、赵彦芬、李余德、蔡阵，郭儿亮、汗勇、任爱、钱公、陈新中、李立人、梁准、张路、下笑梅、梁国安、廖晓炜、赵钦新、吾之英，1范围
电站锅炉主要承压部件寿命
评估技术导则
CB/T30580—2014
1.1本标准规定了电站炉主要承压部件进行存命评估的基本原则，提出了寿命评估的基木步骤，推举了在不同损伤模式下常的命评估方法。1.2本标准中电站锅炉主要承压部件包括：a）炉内承压部件：水冷整、省煤器、过热器、再热器：b）炉外承压部件：锅筒、汽水分离器.集箱；c）汽水管道：主蒸汽管道、再热蒸汽管道、给水管道导汽管。1.3本标中所列出的电站锅炉承压部件的寿命评估方法仪针对端变、疲劳、疫劳端变交互作用、磨损、烟气侧腐蚀和端变、烟气侧腐蚀和磨损共同作用等损伤模式。1.4本标准不适用于带超标缺陷电站锅承压部件的寿命评估。2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仪注日期的版本适用于本文件。是不注期的引用文件，其晟新版术(包所有的修改单）适用于本文件CB/T2039金属材料单轴拉伸端变试验方法GB/T9222水管锅炉受压儿件强度计算GB/T1524&金属材料轴向等辐低循环疲劳试验方法ASMEBPVC-/NH高温使用的1级部件（Boilcr&PressurevessclcodeⅡdivision1-subscotion NH classl componerts in elevated temperalure: setvice)3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。3.1
瘦fatigule
材料或部件在循环应力或应变作用下，在某点或某些点逐渐产牛局部的累积损伤，经一定循环次数后形放裂纹或继续扩展直至完全断裂的现象。3.2
低周疲劳low-eyclefatigue
在局部循环塑性应变作用下，循环周次一般低于1”次循环的疲劳，也称塑性或应变疲劳。1
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螺变reep
在-定的温度下，金属材料或机械部件在长时间的恒定应力作用下发生缓慢塑性变形的现象，3.4
持久强度durative strength
材料在规定的端变断裂条件（一定的温度和规定的时间）下保持不失效的最大承载应力。通常以试样在恒定温度和恒定拉仲载荷下到达规定时间发牛断裂时的蠕变断裂应力表示。3.5
腐蚀carrnsion
材料与环境之间的化学或电化学反应。通常按发生部位分为向火侧腐蚀和蒸汽侧/水侧腐蚀，按具休失效机理的不同，问火侧腐蚀义分为高温腐蚀和积灰腐蚀、蒸汽侧/水侧腐蚀义分为碱性腐蚀、蒸汽侧氧化、氢腐蚀、点蚀和应力腐蚀。3.6
磨损ahrasion
用于摩擦而导致的金属表面的损伤。通常分为飞灰/积灰磨损，机械磨损和冲蚀磨损，3.7
剩余寿命remainingliferesidual life承压部件在服役条件下能够保障继续安全运行的时间或疲劳循环次数4缩略语
下列缩略评适用于本文件。
计算流体力学（CumputatianalFluidDynamics）有限元分析（FiniteElcmeiAnalysis）无损检测（NonDestructiveExaminatian/Test)数值传热学（VumrricalHeatTransfer）5寿命评估前期准备
5.1基本资料采集
5.1.1电站锅炉承压部件设计资料包括制造单位信息、炉型、设计依据、部件材料质量证明文件及其力学性能试验报告、制造下艺文件、结构图纸、强度计算阝、管道系统设计资料等。5.1.2电站锅炉承压部件出厂质量保证将、检验报告或记录等。5.1.3电站锅炉安装资料，重要安装焊【「的工艺检查资料，主要缺陷的处理记录，高温蒸汽管安装的预拉紧记录等。
5.1.4电站锅炉运行资料包括机组投运时间、累计运行小时数等。5.1.5电站锅炉典型的负荷记录（或代表H负荷曲线），最大出力及调峰运行方式等。5.1.6电站锅炉冷态启动、温态启动、热态启动、极热态启动以及滑参数停机、正带停机、事故停机次数等。
5.1.7电站锅炉历次事故和事故分析报告。5.1.8电站锅炉运行记录，是否有过长时间的超设计参数（温度、力等）运行等。5.1.9电站锅炉厉年可靠性统计资料。5.1.10电站锅炉承压部件维修与史换部件记录，GB/T 30580—2014
5.1.11电站锅炉历次检修检套记录，包括部件内外观检套.NDE/T、儿何尺寸测定、材料成分分析、金相检产、硬度测量、端胀测量记录、腐蚀状况检查和部件的支吊系统检奔记录等。5.1.12历次定期检验报告
5.1.13电站锅炉未来的运行计划，5.2损伤模式
电站锅妇各承压部件损伤模式见附录A，根据部件的主要损伤模式选择合适的寿命评估方法。5.3寿命评估所需要的各项数据以及获得方式5.3.1寿命评估所需材料性能数据5.3.1.1力学性能包措常温和T作温度下的拉伸与冲击性能.低周疲劳或疲劳端变交互作用特性、髓性转变湿度、碘度、持久强度、蠕变极限等。5.3.1.2物理性能包括弹性模量、泊松比、线膨胀系数、比热容、热导率等。5.3.1.3化学性能包括氧化速率、腐蚀速率等。5.3.1.4微规组织包括球化或老化级别、裂纹墨化级别等，对9Cr~12CI钢必费时需增加马体板条，位错及第二相析出等的透镜检查，对于更高Cr含量的钢还需要逃行品微纠织结构分析。5.3.2材料性能数据的获得
5.3,2.1在条件许叫的情况下，应在部件服役条件最苛刻的部位取样进行相关的材料性能试验5.3.2.2若直接在部件上取样有困难，可选用与部件材料牌号相同、下艺相同（保证微观组织和硬度范周的一致性）的原材料进行试验（至少有一组试验应在与部件工作温疫相同的温度下进行）。5.3.2.3如在短时间内不能取得实际试验数据，可参考相同牌号、相同状态材料已积累的数据的下限值。
5.3.2.4采用小种杆微试样法米获得材料性能数据，5.3.3承压部件高应力危验部位应力分析5.3.3.1管道受力分析时应依据管道目前的支吊状况改有关管系设计.安装原始资料，对智系进行应力分析，找出其最大受力部位，并确定其应力水平，尤其是管系中弯头承受的附加应力。5.3.3.2锅炉锅简和汽水分离器的应力分析应考虑到承用产生的应力、热应万和弯曲应力-此外，还需考筒体角变形、焊缝错边和简体不圆度引起的应力集中及下降管接管座角焊缝处的应力集中。5.3.3.3高温管道，三通和集箱于要计算承压产生的应力及热应力，但需考虑接管开孔处的应力集中。5.3.3.4对结构较为复杂的焊接部件，还应考愁焊接残余应力的影。5.3.4应力水乎的获得
5.3.4.1按照GB/T9222进行应力计算。3
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5.3.4.2对复杂结构和复杂应力状态的承压部件，也可采用FFA进行应力分析。5.3.4.3采用高温应力（应变）测量装置对监测部位进行实际测量。5.3.5确定承压部件金属壁温的考虑因素5.3.5.1锅筒，一通，集箱和管道沿壁厚方向温度分布的不均勺性。5.3.5.2高温集箱沿长度方间温度分布的不均句性：5.3.5.3过热器、再热器管了管外烟气速度、温度分布和管内蒸汽速度、温度分布不均匀性。5.3.6金属壁温的获得
5.3.6.1采用成熟的传热公式进行金属壁温计算。5.3.6.2在应用合理的数学物理模型的基础工，采用数值分析法（CFT)、NHT)来确定金展整温。5.3.6.3通过布置在承压部件外整的测温装置（如热电偶）直接测量底压部件金属障温，对炉内过热器、冉热器管，在布置测温装置时必须考虑管子内外题氧化层对测量精度的影响以及飞灰磨损和烟气瘤蚀面引起的测温装置的脱落或失效，5.3.6.4采用红外热像仪非按触式测量金属壁温。6寿命评估的条件
6.1使用单位为保障电站锅炉长周期安全运行，减少承压部件爆漏次数时应进行寿命评估。6.2已运行30年或20方h（含20万h）以1的电站锅炉应进行寿命评估。6.3对于曾提高参数（相对于设计参数运行的电站锅炉，其进行寿命评估的运行时间应适当提前6.4对于运行20万h的电站锅灿若对其有关系统进行过改造，更换了-些股性部件1未对主要承压部作进行更换，当继续运行时（包括移地使用）需根据实际情况按要求进行存命评估上作，6.5对丁规定了各种工况下允许房停次数的电站锅炉，当超过规定的启停循环周次后，应对锅简、汽水分离器进行低周疲劳寿命评估。对启停频繁或参数波动较人的锅炉，除应对筒、汽水分离器行低局疲劳寿命评估外，还成对高温蒸汽管道和集箱进行疲劳蠕变寿命评估。6.6主蒸汽管道.再热蒸汽管道（热段）、锅简、集箱的实测壁厚小于按照GB/I9222计算得到的理论计算璧煤时，
6.7主蒸汽管道，再热蒸汽管道（热段）、高温集箱存作以下情说之一时·也应进行寿命评估：）组织劣化（如球化、石墨化、析出相分布等）程度较为严重时；b）螨变相对变形量较大时；
c）端变速率较大时。
6.8受热面管子腐蚀、磨损速率较大时。6.9根据电站锅炉承压部件的检验结果，检验人员和/或使用单位认为有必要进行命评估时，7寿命评估的程序和步骤
7.1通用程序
电站锅炉主要承压部件寿命评估的通用程序见图1所示：4
部件材数据
7.2承压部件寿命的三级评估
收巢机组，承压部件
有义资料、敏据
承部性的现状检查
部件应力分析
评定寿命
部件金属牌温
综合分析、单
部件材料微规祖织检变
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根据微观状态评价材料的老化积均寿命结束
部件剩众寿命
提山未米的运行监
各指法和大修计划
图1电站锅炉承压部件寿命评估框图更接
7.2.1工级评估：寿命的初步评估。通过审查电站锅炉的设计，制造、安装、运行、历次检修及对主要承压部件的检验与测试记录、事故情况，更新改造等资料来确定承压部件的寿命，7.2.2Ⅱ级诈估：寿命的较精确评估，当承乐部件已运行时间超出1级评估确定的寿命时，应进行Ⅱ级评估，这时，需要通过对承压部件进行初步检查、用经验公式计算应力、测量尺寸和运行工况等来取得1I 级评估所露娶的数据。
7.2.3亚级评估精确评估。当承压部件已运行时间超山Ⅱ级评估确定的寿命时，应逃行Ⅲ级评这时，需要对承压部件的应力进行FF入或实际测量，并进行取样对材料特性进行测量。7.2.4上述一级评估具体所需要的资料见表1。表 1 三个等级评估所需资料
所需资料
设计、制造和安装资料
运行历程
事改、维修记求
温度和压力
所需资料
运行工况
变测量数据
部件几何尺寸
无摄探伤
级评供
电！及制造厂资料
中厂记录
电厂记录
设计或实际运行值
1级诈估
记录或颊凝
检修记录
设计制造颈料
I级评估
电广及制造厂资料
电记录
电！记录
实际运行或测量值
Ⅱ级评估
检修记录
血级评估
电厂及制造」资料
电厂记浆
电厂记求
实际运行或测量值
前级评估
详细检测
格修让录
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所需资料
甚否取样
微婉组织
材料特性
I级评估
在阅资料,取最低值
不同损伤模式下寿命评估推荐的方法8
8.1蠕变损伤寿命评估
8.1.1等温线外推法（推荐方法）表1(续）
Ⅱ级评站
现场复型金相
查阅资料,取最低值
丑级评估
现场复型·实验室试验
（不可取样的部件除外）
试验测定.取最低值
(不可取样的部件除外）
B.1.1.1适用于150℃以上碳钢.合金钢的受热面管、管道及联箱的蝠变寿命评估，在使用中，必须与部件材料的微观组织的老化特征结合起米进行寿命评估。8.1.1.2选择与部件1.作温度相同的温度，按GB/T2039进行材料的持久断裂试验。8.1.1.3利用式1对试验数应力-晰裂时用最小二乘法进行拟合，作山如图2所示的材料持久强度曲线：
=k(t)m
试样加钱的应力水平，单位为兆帕（MPa)；t,
k、m-
断裂时间，单位为小时(11)：
由试验确定的材料常数。
8.1.1.4电站锅炉常用热钢在不同状态下的多、n值参见附求B8.1.1.5用式(1)外推材料某规定时间的持久强度时，外振的规定时间小于最长试验点时间的I0倍，对于9Cr12Cr钢，建议根据实际条件外推的规定时间应小于最长试验点附间3。8.1.1.6确定部件工作条件下的最人应力部位及最大应力.8.1.1.7按式(2)计算断裂时间：20mas
Ig aie
分别为某一温度下10+h和155h的持久强度，单位为兆帕（MPa）；安全系数，当选图2中的巾值线时，n取1.5；当选图2的下限线时，n取1.2。.(2)
累积端变损伤的计算，按每一温度，应力等级分别计算每一损伤单元，这此损伤的总和达到1时，承压部件失效，累积蠕变损伤D，按式(3)计算：D,
承压部件在第主种应力与温度下的运行时间：承压部件在第：种应力与温度下的蠕变断裂时间。109
中值线
下限线
8.1.2L-M参数法(推荐方法）
图 2 材料的持久强度曲线
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-（3)
8.1.2.1适用于45C℃:以1碳钢、合金钢的受热面管,管道及集箱的端变寿命评估。1.-M参数是时间和温度一名相结合的参数，以P(5)表示，式(4)为如下关系：P(α) =T(C lgt.)
式中：
-断裂时间,单位为小时(h);
试验温度，单位为开尔文(K)；
C一 材料常数,
（4）
8.1.2.2确定材料的L-M参数，选部件T作温度及其附近其3个温度，在每-温度下牟少进行4个应力水平下的持久断裂试验。按式(5)对试验数据进行多元线性回归处理求解出C值：lgt,=(C,+Cilga-Clg's+Clga+Calga)/T-c式中：wwW.bzxz.Net
C.C.C..CC.
拟合系数。
依据拟合出的公式.绘制P(α)-曲线：8.1.2.310CrMo910钢的L-M参数为：P(a) -T(20+lgt,)
该钢种的 P(）-α 曲线见图 3所示，+-+( 5 )
.（6）
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310CrMn910钢的P（6）-a曲线
8.1.2.412CrlMoV钢的L-M参数为：P(o)-T(22+Igt.)
该钢种的P（α）-α曲线见图4所示，300
pf)×102
× 540
图412Cr1MoV钢的P（）-曲线
8.1.2.5P91钢的I-M参数为：
P(a)=T(30+lgt,)
该钢种的P（）-线见图5所示
8.1.2.6P92钢的LM参数为：
下限线
年置雞
P(e)13
图5P91钢的p(a）-a曲线
P(a) - T(36 + lgt.)
该纲种的P(）)-曲线见图6 所示。1000
下变线
P(a)×103
图6P92钢的P(c)-6曲线
8.1.2.7确定部件.T.作条件下的最大应力部位及最大应力0max37
8.1.2.8由P(a）-n曲线「:弃得部件最大应J对应的L-M参数P(n)。38
8.1.2.9由式(4)或式(6)或式(7)或式(8)或式(9)确定部件婦变断裂寿命。8.1.36法(推荐方法）
8.1.3.1适用于450℃以上碳钢、合金钢的管道端变寿命评估。GB/T 30580—2014
8.1.3.2用一组试样在不同温度、不同应力水平下，按GB/T2039执行进行蠕变晰裂试验，获得各试样在某一温度、应力下的婚变曲线（图7)。8.1.3.3利用式（10)拟合试验条件下的端变曲线（图7)，求解每一试样蠕变方程中的6,（i一1、2.3、1)：±=0,(1-e-02t) 1 0:(e94t-1)
戏中：
蠕变应变，关
蠕变第·阶段和第三阶段的变应变参数，8，0，与应力的关系如图8所示：-(10)
蠕变第阶段和第三阶段的端变曲线的速率参数，02、。与应力的关系如图5所示；9
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