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DL/T 654-2009

基本信息

标准号: DL/T 654-2009

中文名称:火电机组寿命评估技术导则

标准类别:电力行业标准(DL)

标准状态:现行

出版语种:简体中文

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相关标签: 火电 机组 寿命 评估 技术

标准分类号

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标准简介

DL/T 654-2009.The technical guide for the life assessment of units
in fossil-fuel power plant.
1范围
DL/T 654规定了火电机组部件进行寿命评估的基本原则、基本步骤及常用的寿命评估方法。
DL/T 654适用于火力发电厂50MW (含50MW)及以上火电机组关键金属部件的寿命评估,50MW以下的火电机组可参照执行。
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。
GB/T 2039金属拉伸蠕变及持久试验方法
GB/T4161金属材料平面应变断裂韧度Kc试验方法
GB/T 6398金属材料疲劳裂纹扩展速率试验方法
GB/T9222-2008 水管锅炉受压元件强度计算
GB/T 15248金属材料轴向等辐低循环疲劳试验方法
GB/T 19624-2004 在用含缺陷压力容器安全评定
GB/T21143-2007 金属材料准静态断裂韧度统一试验方法
DLT438- 2009 火力发电厂金属技术监督规程
3术语、定义及符号
DLT 882- 2004 规定的术语及下列术语适用于本标准。
3.1机组寿命  units life
火电机组寿命按一般经验确定为 30年。目前国内外火电机组部件为常规强度设计而非有限寿命设计,故不能给出部件或机组的设计寿命。
3.2安全运行寿命safe operation life
机组或部件在服役条件下可安全运行的实际时间或疲劳循环次数。
3.3剩佘寿命reaidual life
安全运行寿命减去部件已累积运行的时间或疲劳循环次敬。
3.4超期服役机组 over time unite
运行时间超过30年或超过20万h (含20万h)的机组。

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标准内容

ICS27.100bzxz.net
备案号:26327-2009
中华人民共和国电力行业标准
DL/T654—2009
代替DL/T654—1998
火电机组寿命评估技术导则
The technical guide for the life assessment of unitsinfossil-fuelpowerplant
2009-07-22发布
中华人民共和国国家能源局
2009-12-01实施
前言,
1范围
2规范性引用文件
3术语、定义及符号
寿命评估的条件…
寿命评估步骤及程序,
寿命评估报告
寿命评估信息.
蒸汽管道及高温联箱的蠕变寿命评估锅炉汽包、汽水分离器的疲劳寿命评估目
10汽轮机高、中压转子的疲劳寿命评估…承受疲劳一端变交互作用部件的寿命评估11
锅炉高温过热器、再热器管的蟠变寿命评估含缺陷压力容器、联箱及管道的安全性评定:次
含缺陷汽轮机、汽轮发电机转子大轴的安全性评定15含缺陷部件的疲劳扩展寿命估算,16关键部件寿命评估举例
附录A(资料性附录)电站常用低合金耐热钢的A、m值附录B(资料性附录)
附录C(资料性附录)
附录D(资料性附录)
附录E(资料性附录)
附录F(资料性附录)
电站常用钢的低周疲劳参数和低周疲劳寿命曲线缺陷评定超声波探伤记录表
电站常用钢的室温断裂韧度值
电站常用钢的室温疲劳裂纹扩展速率daldN.关键部件寿命评估举例
DL/T654-—2009
DL/T654-2009
本标准是根据《国家发展改革委办公厅关于下达2004年行业标准项目计划的通知》的要求安排对DLT654—1998《火电厂超期服役机组寿命评估技术导则》进行修订的。本标准与DLT654—1998相比有以下主要变化:一标准名称由《火电厂超期服役机组寿命评估技术导则》改为《火电机组寿命评估技术导则》。一规定了机组部件寿命评估的三级评估法,给出了三个级别评估的差异。将原标准中的“蠕变孔洞评定法”改为“材料微观组织老化及变损伤评定”。一原标准将汽包、转子均按“以疲劳为主要失效方式的部件”统一编写,本标准则将汽包、转子的低周疲劳寿命估算分开来写,使条款更为细化。一原标准含缺陷汽包的安全性评估推荐采用CVDA一1984《压力容器缺陷评定》,本标准规定含缺陷汽包、汽水分离器及低温联箱的安全性评估采用GB/T19624—2004《在用含缺陷压力容器安全评定》。
—由于GB/T21143—2C07《金属材料准静态断裂韧度统—试验方法》已代替了GB/2038—1991《金属材料延性断裂韧度Jic试验方法》和GB/T2358—1994《金属材料裂纹尖端张开位移试验方法》,材料断裂韧度的表示符号做了变化,新修订标准中的Jo.2BL相当于被替代标准GB2038—1991中的Jic,&0.2BL和GB/T2358—1994中的&,由此引起了本标准材料断裂韧度换算公式中符号的改变。
本标准增加了“锅炉高温过热器、再热器管端变寿命估算”。一本标准增加了T91/P91、T92/P92新型耐热钢的一些性能参数。本标准附录A、附录B、附录C、附录D、附录B和附录F为资料性附录。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、湖南省湘电试验研究院有限公司。本标准主要起草人:李益民、杨百勋、贾建民、谢国胜、史志刚、姚兵印。本标准自实施之日起代替DL/T654一1998《火电厂超期服役机组寿命评估技术导则》。本标准在执行过程中的意见或建议反馈至中国电力企业联合会标准化中心(北京市白广路二条一号,100761)。
1范围
火电机组寿命评估技术导则
DL/T654—2009
本标准规定了火电机组部件进行寿命评估的基本原则、基本步骤及常用的寿命评估方法。本标准适用于火力发电厂50MW(含50MW)及以上火电机组关键金属部件的寿命评估,50MW以下的火电机组可参照执行。
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。GB/T2039金属拉伸变及持久试验方法金属材料平面应变断裂韧度Kc试验方法GB/T4161
GB/T6398金属材料疲劳裂纹扩展速率试验方法GB/T9222—2008水管锅炉受压元件强度计算3金属材料轴向等辐低循环疲劳试验方法GB/T15248
GB/T19624—2004在用含缺陷压力容器安全评定GB/T21143—2007
DL/T438—2009
DL/T4392006
DL/T440—2004
DL/T441—2004
DL/T674—1999
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DL/T786—2001
DL/T787—2001
DL/T820—2002
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DL/T940—2005
DL/T9992006
金属材料准静态断裂韧度统一试验方法火力发电厂金属技术监督规程
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JB/T4730—2005
ASMEBoilerandpressurevesselcodeSectionVII,Division2(锅炉和压力容器规范,第2卷第8章)BS5500AppendixCRecommendedpracticeforassessmentofvesselssubjecttofatigue(BS5500附录C推荐的压力容器疲劳寿命评估方法)BS79102005Guidetomethodsforassessingtheacceptabilityofflawsinmetallicstructures(金属构件缺陷评定导则)
DL/T654—2009
TRD301Annex1Calculation for cycle loading or combined changes of intermal pressure and temperature(TRD301附录1锅简循环载荷或内压、温度应力计算)3术语、定义及符号
DL/T882-2004规定的术语及下列术语适用于本标准。3.1
机组寿命unitsfe
火电机组寿命按一般经验确定为30年。目前国内外火电机组部件为常规强度设计而非有限寿命设计,故不能给出部件或机组的设计寿命。3.2
安全运行寿命saleoperatonife
机组或部件在服役条件下可安全运行的实际时间或疲劳循环次数。3.3
剩余寿命meidiuai ife
安全运行寿命减去部件已累积运行的时间或疲劳循环次数。3.4
超期服役机组over timeumits
运行时间超过30年或超过20万h(含20万h)的机组。3.5
低温联箱Lowtemparntanrelheadlers服役温度不超过400℃的联箱。
高温联箱hightemperatumre lheadera服役温度高于等于400℃的联箱。3.7
关键部件criticallcomponemts
指发生事故时迫使机组产生持续的停运,危及人身安全,修理、更换费用高、时间长的部件。是进行机组寿命评估的主要对象。
一没部件或有影响部件generalcompenemtsfimftnemcecompomamts指发生事故或故障时,可能导致机组性能下降,机组短时间停运,一般不会危及人身安全的部件。这类部件损坏时易作更换处理。3.9
Jo.2BL稳定裂纹扩展为0.2mm钝化偏置线时,对应的非尺寸敏感断裂抗力J值。&0.2BL稳定裂纹扩展为0.2mm钝化偏置线时,对应的非尺寸敏感断裂抗力8。4寿命评估的条件
机组及关键部件,根据其运行历程和现状检查结果,有下列情况之一时应进行寿命评估a)已运行30年或20万h(含20万h)以上的机组。对于长期或频繁偏离设计参数运行的机组,进行寿命评估的运行时间应适当提前。b)
运行2C万h的机组,若对其有关系统进行过改造,更换了一些一般部件但未对关链部件进行c
更换,当继续运行时(包括移地使用)需根据实际情况进行寿命评估。2
DL/T6542009
d)对于规定了各种工况下允许启停次数的机组,当超过规定的启停循环周次后,应对汽包、汽机分离器、汽轮机转子,特别是高压转子进行低周疲劳寿命估算:对启停频繁的机组或参数波动较大的锅炉,应对蒸汽管道和高温联箱的危险部位进行蟠变一疲劳寿命评估。部件有裂纹或严重超标缺陷时,首先应进行消缺处理,若消缺难度大(例如转子的埋藏缺陷)e
或不能及时消除时,不论其运行时间长短,均应用断裂力学方法进行安全性评定和剩余寿命评估。
蒸汽管道寿命评估的条件见DL/T9402005。f)
g)汽包的评估条件见DL/T440—2004。根据机组或部件的金属监督检验结果,检验师或专责工程师可提出是否进行寿命评估的建h)
5寿命评估步骤及程序
5.1寿命评估的步骤
采用三级评估法:
a)I级评估——基本评估。
II级评估一一较精确评估,当「级评估的部件寿命小于等于部件已运行的时间时进行ⅡI级评b)
c)Ⅲ级评估一一精确评估,当II级评估的部件寿命小于等于部件已运行的时间或达到了DLT438一2009中应进行寿命评估条件时进行Ⅲ级评估。2三个等级评估所需资料(见表1)5.2
表1三个等级评估所需资料
资料类别
设计、制造和安装资料
运行历程
事故、维修记录
温度和压力
运行工况
部件几何尺寸
是否取样
微观组织
材料性能
5.3寿命评估程序
【级评估
电厂及制造商资料
电厂记录
电厂记录
设计或实际运行值
记录或额定
设计制造资料
查阅以后的检验资料
查阅资料,取最低值
ⅡI级评估
电厂及制造商资料
电厂记录
电厂记录
实际运行或测杂值
现场复型检查
查阅资料,取最低值
Ⅲ级评估
电厂及制造商资料
电厂记录
电厂记录
实际运行或测尔值
详细检测
现场复型+实验室试验
取样试验测定,取圾低值
5.3.1寿命评估程序框图见图1和图2。5.3.2图2中的失稳断裂评估包括了以裂纹尖端张开位移(CTOD)、J积分、应力强度因子K,和应变能密度因子S为判据的分析评定。3
DL/T654—2009
6寿命评估报告
6.1机组概况
机组概况包:
设计、安牌、运行、历次检您、机组来系遥行计划等机组、部件的现状检查(状态诊断)与评估都件材料力学注
的追取与获行
综合分析给出
都件效命损笔
舒件危险部
位交力分析
应力们新法评估穿伞
矿件科段
口款态检查
由材料的(2状态评估材料的老化担伤合结束
投出机组表来的运行政口输坊
图1无超标缺陷部件寿命评估程序框图收织机组都件有关资料
机组、存的现快的变
心提轻伤,孕定券
表征快陷尺寸
你件行料力学教馆
的荧可与追取
失装评估
饮扩民家计行
捉出机组未来的
监好运行抢构
都件饮陷位
的应力分析
图2带超标缺陷部件寿命评估程序框图a)机组或部件服役参数:压力、温度、转速、功率等。机组投运时间、累计运行小时数和启停次数等。6)
部件材料和规格等。
6.2现状检查情况
一般部件的检查情况及处理意见,关键部件的检查情况和专项试验结果。6.3部件寿命评估结果
选取的材料性能、危险部位的应力分析结果、评估方法或判据。4
6.4对机组继续使用的建议与监督措施DL/T654-2009
包括运行方式,参数限制,重点监督的部件及部位,再次进行寿命评估的预计时间等。7寿命评估信息
7.1资料
寿命评估需要下列资料:
部件设计资料:包括设计依据、部件材料及其力学性能、制造工艺、结构几何尺寸、强度计算a
书等:蒸汽管道寿命评估还需管道系统设计资料。部件出厂质量保证书、检验证书或记录等。b)
机组安装资料,重要安装焊口的无损检查资料,主要缺陷的处理记录,蒸汽管道安装的预拉紧c)
记录等。
机组投运时间,累计运行小时数。机组典型的负荷记录(或代表日负荷曲线),调峰运行方式。机组热态、温态、冷态启停次数及启停参数,强追停机和甩负荷、发电机短路、锅炉灭火次数等。
机组事故史和事故分析报告。
运行压力、温度典型记录,是否有过长时间的偏离设计参数(温度、压力等)运行。h)
机组历年可靠性统计资料。
机组维修与部件更换记录。
机组历次检修检查记录、腐蚀状况检查等。k)
机组未来的运行计划。
7.2部件的主要损伤机理
1部件的主要损伤机理见表2。
表2机组部件的主要损伤机理
部件名称
锅炉汽包
汽水分离器
高温过热器联箱
高温再热器联箱
集汽联箱
水冷壁联箱
省煤器入口联箱
下降管
主燕汽管道
高温再热蒸汽管道
导汽管
大口径三通
汽轮机高、中压转子
高压汽缸
汽轮机低压转子
汽轮发电机转子
低压转子叶轮
蜗变一疲劳
损伤机理
应力腐蚀
DL/T654-2009
部件名称
过热器管
再热器管
锅炉水冷壁管
锅炉省煤器管
汽轮机末级叶片
高温阀门
高温螺栓
除氧器
高压加热器
表2(续)
蜡变一疲劳
损伤机
根据部件的主要损伤机理、失效模式选择合适的寿命评估判据。7.3机组现状检查
应力腐蚀
对确定要进行寿命评估的机组,首先应对机组的现状进行检查。关键部件及一般部件的检查项目及内容见表3。如果在评估前近期已对该机组作过检查或全面性的普查,则可视需要补充作一些有针对性的检查。
衰3机组进行寿命评估前的现状检查部件名称
汽水分离器
高温过热器联箱
高温再热馨联箱
集汽集箱
水冷壁联箱
导汽管
主蒸汽管道
高温再热蒸汽管道
检套项目及内容
内外部表面脑蚀、裂纹、划痕、沟槽等检查:简体角交形、辉链错边血和简体箱圆度测查,简体、封头壁厚测盘:焊、母材的金相检验与硬度测试:筒体织、环焊缝UT,接管座角焊缝PT或MT、UT,简体内壁开孔边缴PT,汽包内附件与简体连续焊缝PT
外部表面裂纹、划痕、沟妇和管座角焊缝裂纹等宏观检查:简体环焊缝UT,接管座角焊经PT或MT、UT:简体、封头壁厚和孔桥间变形测盘,简体编胀测盘(按DL441—2C04执行);微观金相组织检查和硬度测试
外部表面裂纹、划痕、沟楷和管座角焊缝裂纹等宏观检查:封头环焊缝UT,接管座角焊缝PT或MT、UT:简体、封头壁厚测盘:
硬度测试
外部表面裂纹、划痕、沟槽和管座角焊缝裂纹等宏观检查:弯管外弧例外表面PT或MT,内表面UT,管座对接焊绝及角焊缝UT:直管段、奇管外弧侧壁厚测灶,弯管辅圆度测盘;直管段和弯管微观金相组织检查和硬度测试外部表面裂纹、划痕、沟槽和管座角焊缝裂纹等宏观检查:焊缝UT:
弯管(头)外弧饲外表面PT或MT,内表面UT:疏水管、仪表管管座PT或 MT:
直管段、弯管和焊经微观金相组织检查和硬度试:直管段、弯管外弧例壁厚测盘,弯管(弯头)植圆度测量:胀测盘:
支吊架系统检查
部件名称
受热面管
高、中压转子
低压转子
除氧器
高压加热器
表3(续)
检查项目及内容
DL/T654—2009
高温过热器/再热器、省煤器和水冷壁均应进行管子表面缺陷、氧化、腐蚀、磨损等宏观检查及外径和壁厚测么:
高温过热器/再热器应进行管子向火侧内壁氧化层呼度测盘:商温过热器/再热器应割管进行拉伸、硬度和微观金相组织检查,对于T91类管子,除进行光学金相检查外,圾好进行透射电镜检查转子表面裂纹、腐蚀、划痕、碰伤等外观检查,特别是调节级凹槽及前轴封弹性槽,必要时进行PT:
中心孔UT、PT及涡流检测:
无中心孔的实心转子的无损探伤:转子体轴端面和调节级处轴颈及叶轮硬度测定转子表面裂纹、腐蚀、划痕、碰伤等外观检查:中心孔UT、PT及涡流检测
无中心孔的实心转子的无损探伤;焊接转子焊缝无损探伤
叶轮表面裂纹、腐蚀、划痕、伤等外观检套:键槽处无损探伤,特别是低压转子末三级叶轮键相;与叶根相连的部位外表面的UT、MT叶片外表面裂纹、侵蚀、点蚀坑检查:叶片表面的PT、UT
叶根UT,拉筋孔PT,低压转子末三级叶片边缘司太立合金镶焊焊缝UT或MT、PT内外壁缺陷及裂纹的宏观检查,必要时进行PT:高温区段缸体的硬度测试
水箱、除氧头内外部表面腐蚀、裂纹、划痕、沟等检查:水箱、除氧头纵焊缝、除氧头环焊缝UT,水箱加强圈、支掺焊缝PT:水箱、除氧头筒体和封头壁序测盘,简体椭圆度测岔:支座状况检套
壳体内外部表面蚀、裂纹、划痕、沟槽等检查;壳体环焊缝和进水管角焊缝的UT或PT:壳体简体和封头壁厚测龙;
内部加热管泄漏检查
转子表面裂纹、魔蚀、划痕、碰伤等外观检查:转子体的无损探伤:
硬度测试
注1:UT—超深波探伤:PT一表面渗透探伤:MT一表面磁粉探伤。注2:压力容器及管道的PT、MT检查按JB/T4730-2005执行,UT按DLT820-2002执行7.4材料性能数据
需要下列材料性能数据:
a)进行部件寿命评估,根据其主要损伤机理考虑表4所列的材料性能及微观组织老化。在条件许可的情况下,应在部件最危险部位取样进行相关的材料性能试验:若直接在部件上取b)
样有困难,可选用与部件材料牌号相同、工艺相同的原材料进行试验(至少有一组试验应在与7
DL/T654—2009
部件工作温度相同的温度下进行):如在短时间内不能取得实际试验数据,可参考相同牌号材料已积累数据的下限值。
由试验获得的原始材料的性能数值,当用于部件寿命评估时,应考虑其性能在高温、应c
力作用下随时间的延长而劣化的情况和数据的分散度,小试样与部件的尺寸效应、频率效应等。
表4部件寿命评估所需的材料性能部件名称
汽水分离器
主蒸汽管道
高温再热燕汽管道
高温联箱
高温过热器管
高温再热器管
汽轮机高、中压转子
汽轮发电机转子
汽轮机低压转子
7.5登力状态分析
无超标缺陷的部件
材料性能
带超标缺陷的部件
力学性能:拉伸与冲击性能、硬度、脆性转变温度、低周疲劳特性。
物理性能:弹性模盘、泊松系数、线彩胀系数、比热容、热导率
力学性能:拉伸与冲击性能、硬度、持久强度、低周疲劳性能或变一瘦劳交互作用特性。
微观组织:取样或复型金相检查母材、焊接接头特征区域的微观组织损伤与们变裂纹等。
物理性能:弹性模盘、泊松系效、线胀系数、比热容、热导率
力学性能:拉伸、硬度、持久强度。微观组织:取样检查材料的微观组织损伤与细变裂纹等
力学性能:拉伸与冲击性能、硬度、腹性转变温度、低周疫劳、门变或细变一滚劳交互作用特性。
物理性能:弹性模么、泊松系数、线膨胀系数、比热容、热导率
力学性能:拉伸与冲击性能、硬度、脆性转变温度、低周疲劳;若为焊接转子,还应考虑焊接接头特征区域的上述性能部件受力状态分析方法如下:
力学性能:拉伸与冲击性能、硬度、脆性转变温度、断裂韧度、疲劳裂纹扩展速率。物理性能:弹性模盘、泊松系数、线膨胀系数、比热容、热导率
力学性能:拉伸与冲击性能、硬度、持久强度、裂韧度、疲劳裂纹扩展速率、阅变裂纹扩展速率。
微观组织:取样或复型金相检查母材、焊缝接头特征区域的微观组织损伤与变裂纹等。物理性能:弹性模盘、泊松系数、线膨胀系数、比热容、热导率
力学性能:拉伸与冲击性能、硬度、脆性转变温度、断裂韧度、疲劳裂纹扩展速率。物理性能:弹性模盘、泊松系数、线胀系效、比热容、热导率
力学性能:拉伸与冲击性能、硬度、脆性转变温度、新裂韧度、疲劳裂纹扩展速率a)解析法。即采用理论计算公式,例如管道、联箱、压力容器简体的内压应力计算公式。b)有限元法。对任何部件的任一部位,依据几何模型和边界条件,均可用有限元法计算该部位的应力。
经验公式。对于有的部件某些部位的应力计算没有理论公式,此时可参照有关经验公式确定该部位的应力。例如,DLT9402005中确定管道弯头部位最大环向应力的经验公式。残余应力。当在部件的缺陷评定中需确定评定部位的残余应力时,例如汽包下降管角焊缝,可d)
依据有关试验研究资料经验的估算,也可用盲孔法进行残余应力测量。依据部件及部件的危险部位来选择采用以上应力分析方法之一进行受力状态分析。8
8蒸汽管道及高温联箱的蜗变寿命评估8.1应力计算
管道的内压应力和热应力计算见DLT940—2005。DL/T6542009
8.2等温线外推法
材料的恒温持久断裂试验按GB/T2039执行,试验温度选取部件的服役温度。用式(1)拟合应力一断裂时间数据,即
式中:
加载应力,MPa:
4——断裂时间,h:
A、m—由试验确定的材料常数。当确定了部件的最大应力之后,即可按DL/T9402005用等温线外推法计算蒸汽管道及高温联箱的蟠变寿命。蒸汽管道及高温联箱常用材料及不同状态下的A、m参见附录A。8.3L-M参数法
8.3.1材料的L一M参数关系
材料的L一M参数关系式如下:
a)L-M参数关系见式(2)
式中:
—断裂时间,h;
T试验温度,K;
C—材料常数。
P(o)=T(C +lgt)
b)L-M参数关系的确定。
选部件服役温度及附近共3个温度(通常相差20~50℃)按GB/T2039进行持久断裂试验,按式(3)对试验数据进行回归求解C值,即lgt,=C+(C,iga+C,igo+C,iga+C.ga+..+C)/式中:
C、Co、Cf、C2、C3、C4—由试验数据拟合。依据试验结果,选取合适的多项式项数进行拟合,绘制材料的P(o)一α单对数坐标曲线。常用材料的L一M参数曲线。
1)10CrMo910(P22)钢的L一M参数由式(4)表示,P(o)α曲线见图3。P(o)=T(20+lgt,)
式中:
T——兰氏温度,“R。
2)12Cr1MoV钢的L一M参数由式(5)表示,P(o)一α曲线见图4。P(o)=T(22+Igt,)
3)P91、P92钢的L—M参数曲线见DLT940—2005附录A。8.3.2用L一M参数确定部件的寿命按下述方法用L一M参数确定部件的寿命:a)在P(o)一曲线上查得部件服役条件下的最大应力对应的参数P(o)。(3)
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