曾潔（涼山州特種設(shè)備監(jiān)督檢驗所，四川 涼山 615000）

鍋爐內(nèi)部承壓部件的蠕變分析及壽命計算

曾潔（涼山州特種設(shè)備監(jiān)督檢驗所，四川 涼山 615000）

隨著社會經(jīng)濟的提高，使得鍋爐得到了廣泛的應(yīng)用。然而，因鍋爐內(nèi)部承壓部件自身的蠕變分析與壽命計算著手的較晚，截止到當(dāng)前，尚未研制出一套科學(xué)有效的分析方法，但技術(shù)的提升，使得蠕變分析和壽命計算更加精準，這在一定程度上推動了鍋爐事業(yè)的前進。本文主要基于鍋爐內(nèi)部承壓軟件，圍繞高溫過熱器，從蠕變分析和壽命計算方面展開探討。

鍋爐；承壓部件；蠕變分析；壽命計算

在鍋爐過熱器與再熱器中，爆管事故最為常見，這是干擾發(fā)電機組整體運行情況的主要因素。產(chǎn)生這一問題的原因主要有：短時過熱和長期蠕變等。針對短時過熱，一般是采取預(yù)防與運行調(diào)整來解決。因此，無論是高溫過熱器，還是高溫再熱器，其剩余壽命計算通常是面向長期蠕變而言的。

1 承壓部件壽命計算

現(xiàn)階段，蠕變分析和壽命計算主要應(yīng)用時間、溫度參數(shù)法，其計算參數(shù)相對偏低，便于計算，計算結(jié)果較為可靠，可有效、快速求解蠕變斷裂壽命大小。此方法的主要設(shè)計理念是為增加計算精準性、控制計算時間、改善計算溫度，因此，把時間和溫度計算參數(shù)看作取長補短式計算手段，同時，用函數(shù)的形式進行表現(xiàn)。在具體應(yīng)用過程中，以LM參數(shù)和KD參數(shù)為主。而本文主要以高溫過熱器進行說明，利用LM參數(shù)充當(dāng)蠕變分析損耗手段，基本表達式為：

在上述公式中，T代表鋼材使用過程的溫度，C代表鋼材常數(shù)，F(xiàn)代表使用環(huán)節(jié)鋼材的實際蠕變時間。依照金屬材料管理規(guī)范能夠發(fā)現(xiàn)，當(dāng)面向相似材料著手測試時，在不同溫度條件下，求解對應(yīng)的斷裂時間，再對數(shù)據(jù)進行整理，使其變成相應(yīng)公式，基本表達式為：

將上述兩個公式進行整理，能組合成下述公式：

把鍋爐內(nèi)部承壓部件自身的參數(shù)值套入上述公式，便可得到5個參數(shù)，深入計算便能夠得到上述公式對應(yīng)的計算形式。

另外，在計算過程還應(yīng)思量別的因素，如果片面考量溫度變化計算，則因存在一些不可控因素，在具體的計算活動中可能會出現(xiàn)數(shù)值不科學(xué)的問題。如果僅僅考量溫度，則公式形式如下：

此公式所計算數(shù)值僅僅和金屬有關(guān)，具體計算過程只要明確過熱器壁溫便可，上述計算十分方便，其斷裂時間以f來表示。外加內(nèi)定壓力于過熱器工作為上限壓力，因此，利用此種壓力對形式進行計算式，對應(yīng)計算結(jié)果偏大，可提升計算安全性。

2 壁溫檢測

通過上述探討的公式和計算方法不難發(fā)現(xiàn)，在高溫運作階段，對相應(yīng)使用壽命進行估算時，管壁溫度至關(guān)重要。然而，若在高溫環(huán)境下實施作業(yè)將是非常危險的。因此，過熱器溫度偏高則不利于壁溫測量，此種測量一般包含下述幾種方式：

（1）氧化層厚法

氧化層厚法屬于間接測量方法，主要通過內(nèi)壁氧化層厚度求解金屬當(dāng)量運行實際溫度，在此基礎(chǔ)之上，把當(dāng)量運行溫度套入特定公式，便可獲得蠕斷時間，最終得到蠕變壽命損耗結(jié)果。

在壽命評估中，特定時間下對應(yīng)的金屬壁溫并不存在過大的意義，這是因為特定時間下對應(yīng)的金屬壁溫并不是固定的，而是隨著時間逐步變化。但對于某段管子，對應(yīng)壽命損耗程度卻能夠等價為固定金屬溫度和特定的應(yīng)力情形中服役同樣時間，該等效金屬溫度即金屬當(dāng)量溫度。

內(nèi)壁氧化層實際厚度增長和對應(yīng)服役期下金屬當(dāng)量溫度存在某種關(guān)系。在美國和加拿大全面應(yīng)用的Laborelec公式中，能夠借助超聲波來檢測內(nèi)壁氧化層實際厚度。經(jīng)由示波器檢測超聲波于管壁金屬內(nèi)對應(yīng)的傳播時間與氧化皮下對應(yīng)的傳播時間?；诖耍勒赵囼灥玫窖趸せ緲?gòu)成和彈性模量來明確氧化層內(nèi)部的超聲波聲速。眾所周知，超聲波于鋼構(gòu)件內(nèi)的傳播速度確定不變，從而便可能利用管壁金屬具體傳播時間得到內(nèi)壁氧化層的實際厚度大小。

此種方法具有眾多優(yōu)點，定量可靠，高效無損，實踐應(yīng)用還表明，經(jīng)由上述方法獲得的結(jié)果非?？煽?。這一方法應(yīng)在停爐時著手氧化層厚度全面測量工作，而這制約了其在在線監(jiān)測方面的應(yīng)用。

（2）直接測量法

直接測量一般是將測量的熱電偶擺放于壁管外圍，再通過導(dǎo)線引出，進而便可直接檢測壁溫。然而，因測量過程應(yīng)思量高溫測量條件下儀器損壞和脫落現(xiàn)象，有時還會出現(xiàn)儀器失效問題。另外，因壁管傳熱較為復(fù)雜，當(dāng)開展表面測溫工作時，可能會出現(xiàn)混亂的局面，導(dǎo)熱過程有所改變，使得壁管測量存在一定的誤差。此種方法具有優(yōu)良的時效性和一定的連續(xù)性，能夠保障測量裝置的整體穩(wěn)定性，并可把測量誤差控制在正常范圍。無論在計算層面，還是在具體工作活動中，此測量方法均較為實用，并得到了廣泛應(yīng)用。

3 結(jié)語

經(jīng)過長期探索，鍋爐內(nèi)部承壓部件采用的壽命損耗方法有所改善與提高，但是和理想狀態(tài)及預(yù)期計算精準度仍然存在一定的差距。尤其在壽命損耗探究中，數(shù)據(jù)大部分來源于測量元件，僅僅有一小部分源自狀態(tài)分析數(shù)據(jù)，這使得壽命計算缺少真實性。由此可知，在未來，我們應(yīng)將工作重心放在壽命計算和壽命探究方法全面整合的問題上，借助壽命探究方法的可靠性來優(yōu)化壽命計算模型。

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