DLT654-1998 火电厂超期服役机组寿命评估技术导则

1、 中华人民共和国电力行业标准中华人民共和国电力行业标准火电厂超期服役机组寿命评估技术导则火电厂超期服役机组寿命评估技术导则 DL/T6541998 The technical guide for the life assessment of overage units in fossil power plants中华人民共和国电力工业部中华人民共和国电力工业部 1998-03-19 批准批准 1998-10-01 实施实施前 言火电机组设计寿命一般定为 30 年，但机组的潜在寿命往往会大于设计寿命，其超过部 分谓之剩余寿命。利用剩余寿命而继续运行的机组为超期服役机组(以下简称超役机组)。 从 70 年代起，世界上许多工业发达国家，由于受新建机组投资、用地、环境要求等不断变 动因素的制约，而把注意力转向了研究利用老机组的剩余寿命，并通过周密的规划、严格 的评定、加强监测分析和改造，以在经济上有利、安全上有保障的原则下，使机组继续运 行到 50 年或更长的时间，并视此为一种可规划的资源来加以利用。我国超役火电机组，随着时间的推移不断在增加，到 1995 年已超过 30 年的老机组有 120

2、5.7 万千瓦，除少量的作退役报废处理外，大部分仍在继续使用，老化问题日益突出， 延寿使用依据不足，风险性较大。如何科学地评估其剩余寿命和治理老化，保证延寿使用 机组的安全运行是急待解决的问题。本导则是根据电力工业部 1995 年电力行业标准计划项目(技综44号文)的安排制定 的，编写格式和规则以电力标准编写的基本规定(DL/T6001996)为基础。本导则依据我国电力工业工作者几十年来积累的对机组部件寿命评估的经验和国外有 关火电机组部件寿命的评估方法，提出了我国超役机组热力机械部分寿命评估的基本步骤、 常用的评估方法，以使超役机组的延长使用有技术上的依据，安全上有保证，充分发挥其 可用潜力。本导则是在其他金属监督规程基础上的发展和完善，不论机组是否要进行寿命评估， 其常规的金属监督工作和锅炉监察工作皆应严格执行已颁布的有关标准、规程的规定。本导则虽是针对超役机组，但其寿命评估的方法亦可为新机组设计和校核参考，同时 对所有不同役龄的甚至是新建机组，应注意机组设计、制造、安装、运行检测以及改造等 技术资料的收集整理，以便为今后的寿命评估提供完整的资料和可靠的依据。本导则中引用了一些关于

3、部件寿命评估中有关材料性能试验方法、火电厂金属技术监 督规程、受压元件强度计算方法等国家标准和电力行业标准中有关条款及国外有关高温部 件寿命评估标准中的有关条款，故在进行火电厂部件寿命评估中应考虑相关的标准和资料。本导则的附录 AG 均为提示的附录。本导则由电力工业部电站金属材料标准化技术委员会提出并归口。本导则起草单位：电力工业部热工研究院、湖北省电力工业局、黑龙江省电力工业局。本导则主要起草人：郑泽民、李益民、王金瑞、邢贵鑫、李国节、闫德林。本导则由电站金属材料标准化技术委员会负责解释。1 范围本导则规定了火力发电厂超期服役机组热力机械部分要进行寿命评估的基本原则，提 出了寿命评估的基本步骤，推荐了常用的寿命评估方法，并给出若干关键部件寿命评估实 例。本导则适用于火力发电厂 50MW(含 50MW)以上机组的热力机械部分，50MW 以下的 超期服役机组应按国家有关能源政策处理，但如仍要使用，亦应进行寿命评估。企业自备 电站、地方电站的火电机组可参照执行。 2 引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时 所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使

4、用本标准的各方，应探讨使用下列标准最新 版本的可能性。GB 203891 金属材料延性断裂韧度 J1C试验方法GB 203980 金属拉伸蠕变试验方法GB 235894 裂纹张开位移(COD)试验方法GB 416184 金属材料平面应变断裂韧度 K1C试验方法GB 639586 金属高温拉伸持久试验方法GB 639886 金属材料疲劳裂纹扩展速率试验方法GB 639986 金属材料轴向等辐低循环疲劳试验方法GB 922288 水管锅炉受压元件强度计算DL 43891 火力发电厂金属技术监督规程DL 43991 火力发电厂高温紧固件技术导则DL 44091 在役电站锅炉汽包检验、评定及处理规程DL 44191 火力发电厂高温、高压主蒸汽管道蠕变监督导则DL 50593 汽轮机焊接转子超声波探伤规程DL/T 55194 低合金耐热钢蠕变孔洞检验技术工艺导则ASME86 锅炉和压力容器规范，规范实例 N47，高温工作条件下的类部件ASME89 锅炉和压力容器规范，第 2 卷第 8 章(Section ，Division 2)CVDA84 压力容器缺陷评定规范TRD 30092 蒸汽锅炉强度计

5、算TRD 30192 承受内压的圆筒TRD 50892 按持久强度值计算的构件的补充检验 3 技术术语本标准采用下列技术术语： 3.1 机组寿命 unit life机组寿命有设计寿命、使用寿命、经济寿命和技术寿命，本导则中所指机组寿命为使 用寿命。 3.2 超期服役机组 overage unit超过原设计寿命而继续运行的机组。 3.3 基本负荷机组 base load unit承担电网中的基本负荷，年运行小时超过 5000h 的机组。 3.4 调峰机组 variable load unit承担电网调峰负荷的机组，可为原设计的调峰机组，也可是由基本负荷机组改为调峰运行的机组，通常又分为中间负荷机组与尖峰负荷机组。 3.5 关键部件 main component指发生事故时迫使机组产生持续的停运，危及人身安全及修理、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。 3.6 一般部件或称有影响的部件 general component or influential component指发生事故或故障时，可能导致机组的性能严重下降，出力降低或机组短时间的停运， 但不会危及人身安全的部

6、件。这类部件在损坏时，一般易作更换处理。 3.7 断裂力学 fracture mechanics研究带裂纹的材料、部件中裂纹开始扩展的条件和扩展规律的力学分析方法，在部件 和裂纹尺寸、载荷与材料力学性能之间建立定量的关系，从而可确定部件中裂纹的容许尺 寸，评价其承载能力，估算其使用寿命。 3.8 疲劳 fatigue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生局部的累积损伤，经 一定循环次数后形成裂纹或继续扩展直至完全断裂的现象。 3.9 低周疲劳 low-cycle fatigue在局部循环塑性应变作用下，循环周次一般低于 5104次循环的疲劳，也称塑性或应 变疲劳。 3.10 蠕变 creep在一定的温度下，金属材料或机械部件在长时间的应力作用下发生缓慢塑性变形的现 象。 3.11 持久强度 durative strength材料在规定的蠕变断裂条件(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伸载荷下到达规定时间发生断裂时的蠕变断裂应力表示。 4 机组寿命评估步骤 4.1 机组进行寿命评估的条件机组进行寿命评估的条件应根据其历史的

7、运行情况和现状以及在电网中的地位，经技 术、经济比较分析后确定。本导则对机组的热力机械部件分为关键性部件和一般性部件(详 见表 1)，表 1 中同时给出了各部件的主要损伤机理。 表 1 机组各部件的主要损伤机理损 伤 机 理部 件 名 称蠕变疲 劳蠕变-疲 劳侵 蚀腐 蚀应力腐 蚀磨 损其 他锅炉汽包 高温过热器集箱高温再热器集箱关 键 性 部 件集汽集箱 水冷壁集箱 省煤器入口集箱 关 键 性 部 件下 降 管 主蒸汽管道及大 口径三通 高温再热蒸汽管 道 汽轮机转子 汽 室 阀 门 汽轮发电机转子 护 环 高温过热器管、 再热器管 高温氧化低温过热器管、 再热器管 高温氧化锅炉水冷壁管 锅炉省煤器管 汽轮机叶片 汽轮机隔板 汽轮机外缸、内 缸 汽轮机喷嘴组 凝 汽 器 一 般 性 部 件给水加热器 4.1.1 对关键性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详细的寿 命评估。a)已运行 20 万 h(含 20 万 h)以上的带基本负荷的机组。b)对于曾提高参数(相对于设计参数)运行的机组，其进行寿命评估的运行时间应适当提 前。c)对于运行 20 万 h 的机组，若对

8、其有关系统进行过改造，更换了一些一般性部件但未 对关键部件进行更换，当继续运行时(包括移地使用)需根据实际情况按要求进行寿命评估 工作。d)对于设计的调峰机组，当超过设计(规定的起停)循环周次后，应进行低周疲劳寿命校 核； 对由基本负荷机组改为调峰运行的机组及其它频繁启动、参数波动较大的锅炉，必须进行疲劳强度校核。e)部件有裂纹或严重的超标缺陷时，首先应做消缺处理，若消缺难度大或不能消除时， 不论其运行时间的长短，均应用断裂力学的方法，进行安全性评定和剩余寿命评估。f)主蒸汽管道、汽包、集箱的实测壁厚小于理论计算壁厚时。g)工作温度大于和等于 450的碳钢、钼钢主蒸汽管道，当运行时间达到或超过 10 万 h 时，应进行石墨化普查，以后的检查周期约 5 万 h；运行时间超过 20 万 h 的管道，在石 墨化普查基础上，要进行寿命评估。h)对于工作温度为 540，工作压力为 10MPa，外径为 273mm 的 10CrMo910 钢制主 蒸汽管道，符合下列条件之一者，要进行寿命评估：1)实测壁厚为 2023.5mm 的管道，当运行时间达到 10 万 h 时；2)实测壁厚为 20mm 的管道

9、，当运行时间达到或超过 10 万 h 时或蠕变相对变形量达 0.5%时。i)对 12CrMo、15CrMo 和 12Cr1MoV 钢制主蒸汽管道，当实测最大蠕变相对变形量大 于 0.75%或最大蠕变速率大于 0.3510-7mm/(mmh)；监督段中碳化物内钼含量占钢中钼 总量的比值，12CrMo 和 15CrMo 超过 85%，12Cr1MoV 超过 75%者；监督段金相组织严 重球化(Cr-Mo 钢达到 6 级、Cr-Mo-V 钢达到 5 级)时，即使运行时间未达 20 万 h，也应进 行寿命评估。j)除 4.1.1 中 i)所述 3 种钢外，其他合金钢主蒸汽管道、高温再热蒸汽管道长期运行后， 当蠕变相对变形量达到 1%或蠕变速率大于 110-7mm/(mmh)时。 4.1.2 对关键部件和一般性部件，根据现状检查结果，有下列情况之一者应进行修复或判 废更换。 4.1.2.1 主蒸汽管道、高温再热蒸汽管道a)弯管发现下列情况时应及时处理或更换：1)内外表面存在裂纹、分层和过烧等缺陷；2)弯曲部分不圆度大于 5%(对于公称压力10MPa)；3)弯曲部分不圆度大于 7%(对于公称压力10MPa)；4)弯管外弧部分壁厚小于直管的理论计算壁厚；5)产生蠕变裂纹或严重的蠕变损伤。b)三通有以下情况时应及时处理或更换：1)发现严重缺陷时应及时采取处理措施，如需更换，应选用锻造、热挤压、带有加强 的焊制三通；2

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