[发明专利]一种考虑壁厚减薄及过热影响的锅炉四管实时寿命评估方法

摘要

本发明涉及一种考虑壁厚减薄及过热影响的锅炉四管实时寿命评估方法，属于金属材料技术领域。包括如下步骤：(a)系统根据锅炉四管运行环境、材料特性计算管壁减薄情况；(b)计算锅炉四管的减薄速率，(c)根据强度校核理论，计算减薄后的锅炉管的剩余寿命；(d)对于存在焊缝的锅炉管，计算焊缝位置的应力；(e)对剩余寿命进行修正；(f)从温度和锅炉管的持久强度的角度，评估锅炉管的寿命；(g)超过设计计算壁温，过热情况下，锅炉管寿命修正计算；(h)考虑壁厚减及过热共同作用下，锅炉管综合寿命Rf评估计算。本发明能够较全面的覆盖锅炉四管的失效因素，较为准确的进行状态及寿命评估。

主权项

1.一种考虑壁厚减薄及过热影响的锅炉四管实时寿命评估方法，其特征在于：包括如下步骤：(a)系统根据锅炉四管运行环境、材料特性计算管壁减薄情况，计算公式为(1)：其中：S_t——运行一段时间后由于磨损造成的管壁减薄量，单位为毫米；k——与温度、材料有关的系数，根据几次大修金属检测数据进行推算；t₁——两次实时计算之间锅炉四管运行时间；n——与材料相关的系数，在参考相关文献取值的基础上，根据几次大小修金属检测数据进行修正；b₀——与材料相关的系数，在参考相关文献取值的基础上，根据几次大小修金属检测数据进行修正；(b)计算锅炉四管的减薄速率，对于两次检修期间的减薄速率，计算公式为(2)：其中：C——管壁减薄速率，单位为毫米每小时；δ₁——上次检修测量的壁厚；δ——本次检修测量的壁厚；t_j——两次检修之间的运行时间；对于两次实时计算之间的减薄速率，计算公式为(3)：(c)根据强度校核理论，减薄后的锅炉管的剩余寿命计算公式为(4)：其中：δ₀——管子原始壁厚，单位mm；D——管子原始外径，单位mm；σ_vc——管子所用钢材在平均运行环境下的蠕变极限强度，单位MPa；p——管子内介质压力，单位MPa；(d)对于存在焊缝的锅炉管，焊缝位置的应力按照下列公式计算(5)：其中：σ_hf——管子焊缝在平均运行环境下的蠕变极限强度，单位MPa；μ——焊缝持久强度减弱系数；(e)由于锅炉温度场的不均匀、烟气的流动性以及内部介质的不平衡，金属管的壁温存在一定的波动,需要对剩余寿命进行修正，计算公式为(6)：R_x＝‑k_x(T‑T₀)R_l   (6)其中：T₀——平均运行温度；T——温度波动期间某一温度值；k_x——温度偏离值修正系数；(f)锅炉管在过热环境下运行，会蠕变加速，老化加快，从温度和锅炉管的持久强度的角度，评估锅炉管的寿命，计算公式为(7)：其中：——材料原始性能数据中某一温度下10⁴h对应的持久强度；——材料原始性能数据中某一温度下10⁵h对应的持久强度；σ_max——锅炉管运行应力的最大值；n——安全系数；t_p——运行期间平均运行温度T₀对应的蠕变寿命；(g)超过设计计算壁温，过热情况下，锅炉管寿命修正计算公式为(8)：R_gr＝R_sj‑k_x(T_gr‑T_sj)t_p   (8)其中：T_sj——锅炉管设计计算金属壁温；T_gr——锅炉管过热情况下金属壁温；R_sj——锅炉管材料在设计温度、应力下对应的蠕变寿命；(h)考虑壁厚减薄及过热共同作用下，锅炉管综合寿命R_f评估计算公式为(9)：R_f＝A·R_x+B·R_gr   (9)其中A、B为系数，与锅炉管减薄与过热情况发生的比例有关。