蠕变状态下Cr9Mo蒸汽管道在线无损剩余寿命预测

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电力、石化等行业对热量及动力的需求较大,而蒸汽管道是传输能量介质的重要载体之一,直接影响着企业的安全生产。由于长期在高温承压环境中服役,蒸汽管道的结构组织会发生变化,尤其是超温运行,进一步加剧材料的蠕变损伤,缩短其使用寿命。因此,进行蒸汽管道的蠕变损伤分析,研究蒸汽管道在线无损剩余寿命评价方法,对企业、安全监督相关部门等具有重要意义。本文主要对某厂Cr9Mo蒸汽管道的机械性能及高温持久强度进行了测试,利用高温时效实验模拟了材料的蠕变损伤过程,研究了微观组织、硬度、电阻在时效过程中的变化规律。在此基础上,利用等温线法、L-M法、修正L-M法进行了常规剩余寿命预测,并通过硬度法和电阻法,初步实现了蒸汽管道剩余寿命的在线无损评价预测。主要工作和研究结果如下:(1)蒸汽管道的宏观检查与化学成分分析表明,经过14年服役的蒸汽管道总体状况良好,化学成分满足JIS3467和ASTM A235标准。(2)机械性能测试、蠕变持久强度实验表明,蒸汽管道常温力学性能满足相关标准要求,但高温力学性能中抗拉强度、延伸率均不满足要求,蠕变持久强度存在一定程度的退化。(3)高温时效实验中,材料的微观组织、硬度、电阻在时效过程中发生了一定程度的变化,而微观组织是影响硬度、电阻变化的主要原因,建立的硬度HV、电阻值R分别与热强参数P之间的关系式表明,高温时效实验可用于对蠕变的损伤过程进行模拟。(4)在蠕变持久实验基础上,分别利用等温线法、L-M法、修正后的Larson-Miller法、硬度法、电阻法对蒸汽管道的剩余寿命进行了预测,并分析了结果之间的差异,提出了满足精度要求的在线无损剩余寿命预测方法,得出以下结论:若仅考虑蠕变损伤的情况,在500℃、1.7MPa工况下,修正Larson-Miller法、硬度法、电阻法得出的Cr9Mo蒸汽管道剩余寿命分别为144326h、42563h、46299h。
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