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中華人民共和國電力行業(yè)標準 DL 441-91 火力發(fā)電廠高溫高壓蒸汽 管道蠕變監(jiān)督導則 中華人民共和國能源部1991-09-16批準 1992-05-01實施 1 總則 1.1 本導則適用于蒸汽溫度t＞450℃的主蒸汽管道、再熱蒸汽管道、蒸汽母管、導汽管和聯(lián)箱等。 1.2 高溫蒸汽管道蠕變監(jiān)督的目的是預防金屬發(fā)生高溫蠕變破壞，保證安全運行并預測這些高溫部件的剩余壽命。其主要任務是：通過定期蠕變測量和數(shù)據(jù)分析，及時掌握高溫蒸汽管道金屬的蠕變規(guī)律，當管道運行時間超過設計使用年限后，為正確分析和預測管道的剩余壽命提供可靠的依據(jù)。 1.3 設計單位應合理布置和設計蠕變測點或蠕變測量標記，安裝單位應按設計圖紙正確裝設，并將全部原始資料提供給生產(chǎn)單位。生產(chǎn)單位必須執(zhí)行本導則的有關規(guī)定。定期進行蠕變測量，做到及時、準確，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，保證測量數(shù)據(jù)和記錄的系統(tǒng)、完整、準確。 2 蠕變測量截面的設計 2.1 蒸汽管道上固定用于測量蠕變的區(qū)域，在該區(qū)域設置了蠕變測點或蠕變測量標記，稱蠕變測量截面。 2.2 蒸汽溫度大于450℃的主蒸汽管道和再熱蒸汽管道，應裝設蠕變監(jiān)督段。監(jiān)督段一般應設置在靠近過熱器和再熱器出口聯(lián)箱的水平管段上。 2.3 蠕變測量截面裝設位置： 2.3.1 主蒸汽管道和再熱蒸汽管道的監(jiān)督段上，必須設置三個蠕變測量截面。 2.3.2 主蒸汽管道、蒸汽母管和再熱蒸汽管道的每個直管段上，可根據(jù)具體情況設置一個蠕變測量截面，對每條管道蠕變測量截面的總數(shù)不得少于10個。直管段上蠕變測量截面的位置，離焊縫或支吊架的距離不得小于1m，至彎管起弧點不得小于0.75m。 根據(jù)具體情況也可在彎管上加設蠕變測量截面。 2.3.3 鍋爐出口聯(lián)箱的每條導汽管，應在彎管起弧點附近直管部分設置一個蠕變測量截面。 2.3.4 汽輪機的每條導汽管，至少應在測量方便處設置一個蠕變測量截面。 2.3.5 高溫聯(lián)箱的聯(lián)箱體上，至少應設置兩個蠕變測量截面，建議設置在聯(lián)箱體兩端無孔區(qū)上。 2.4 蠕變測量截面處，應設計活動保溫，要求其保溫性能不低于該部件的保溫性能。露天或半露天布置的蠕變測量截面處，應有防水滲入管道表面的設施。垂直管段的蠕變測量截面處，應有防止保溫材料下滑的可靠措施。 對確實需要經(jīng)常測量及難搭架子的蠕變測量截面處，應設計并安裝測量平臺。 3 蠕變測量方法的選擇 3.1 蠕變測量方法： 3.1.1 蠕變測點的測量用千分尺測量蠕變測量截面直徑的方法。為實現(xiàn)每次測量都在固定位置上，需在要測量截面的鋼管直徑兩端的外表面焊上蠕變測點(圖1)。 3.1.1.1 蠕變測點可選用下述兩種形式之一。 a.球頭蠕變測點頭(圖2)。 b.自動對心蠕變測點頭(圖3)。 圖1 蒸汽管道測量截面上蠕變測點的布置 H—測點高度 圖 2 球頭蠕變測點頭 3.1.1.2 每個測量截面測點的數(shù)量，對外徑Dw＜350mm的蒸汽管道和聯(lián)箱，每個蠕變測量截面的蠕變測點至少應有4個(兩對)，分布在兩相互垂直的直徑端點上。Dw≥350mm的蒸汽管道和聯(lián)箱，每個蠕變測量截面的蠕變測點應有8個(4對)，分布在互相成45°的截面直徑的端點上。 3.1.1.3 測點座應用與管道及聯(lián)箱相同的鋼材制成。測點頭必須用1Cr18Ni9Ti不銹鋼制成。 3.1.2 蠕變測量標記的測量方法：用特制的鋼帶尺纏繞在鋼管或聯(lián)箱體測量截面外表面上，測量該截面的周長的方法。同樣，為保證每次測量都在固定位置上，需在要測量截面的鋼管或聯(lián)箱體的外表面上按鋼帶尺的寬度打上兩排互相平行的球面壓痕標記(圖4)。 圖 3 自動對心蠕變測點頭 圖 4 鋼管上蠕變測量標記布置示意圖 b—鋼帶尺寬度 3.2 蠕變測量方法的選擇主要依據(jù)管道和聯(lián)箱的尺寸和材料的可焊性水平。對一些在焊接測點座時易出裂紋的高合金鋼管道和聯(lián)箱及厚壁鋼管，應選擇蠕變測量標記的方法來測量蠕變。 4 蠕變測點和測量標記的裝設 4.1 蠕變測點的安裝： 4.1.1 水平管段上的一對測點，應裝設在水平方位；垂直管段上的測點，應裝設在便于測量的方位上。 4.1.2 可采用管道外表面圓周長等分的方法，確定蠕變測點中心的位置，并使測點座對中。同一截面的各對測點應處于與管道軸線相垂直的同一截面上。 4.1.3 新裝管道的蠕變測點座應在管道安裝前焊好，焊后應進行整體熱處理。在管道安裝好沖管前在測點座上裝上蠕變測點頭。在特殊情況下，測點座和測點頭也可在管道安裝后焊好，但必須在管道沖管前焊就。蠕變測點座的焊接規(guī)范，遵循不損壞管道質(zhì)量的原則，并由擔任該管焊接的合格焊工施焊。焊前預熱與焊后熱處理應按有關規(guī)定執(zhí)行。 4.1.4 在測點頭與測點座焊死前，應調(diào)整蠕變測點的高度，其要求是：當管道直徑產(chǎn)生2%的相對脹粗時，仍不必更換千分尺的量程，并使公稱直徑相同的管道上的測點間徑向尺寸的相互偏差不超過0.1 mm 。 4.1.5 為特殊目的而裝設的蠕變測點，其測點高度的調(diào)整可根據(jù)具體情況決定。 4.1.6 測點高度調(diào)整完畢后，可能時應裝設保護套，以免測點在安裝活動保溫時及其他偶然情況下碰壞。 4.2 蠕變測量標記和鋼帶尺的要求： 4.2.1 新裝管道(聯(lián)箱體)設置的或運行后管道(聯(lián)箱體)選定增設的蠕變測量標記，其兩排標記中心線鋼管周向連線之間距離應等于測量用鋼帶尺的寬度(一般宜40～50mm)，并使測量標記在周長上均勻等距分布。 4.2.2 測量標記為一個直徑約φ2mm、深度為1mm球面壓痕。 4.2.3 為保證測量標記正確地設置在管道(聯(lián)箱體)表面上，在設置時可按規(guī)定要求把蠕變測量標記布置在一薄鋼帶上，然后在標記處鉆一個直徑為φ1mm的孔，把此薄鋼帶圍在管道(聯(lián)箱體)蠕變測量截面的外表面上，即能按孔準確定出測量標記的位置。 4.2.4 測量用鋼帶尺帶有游標，其精確度至少應為0.02mm，鋼帶尺用因瓦合金做成(含Ni36%的Fe-Ni合金，0～100℃間膨脹系數(shù)接近于零)。 4.2.5 為保證每次測量時鋼帶尺與鋼管(聯(lián)箱體)接觸緊度相同，建議鋼帶尺應帶有恒定力的拉緊裝置。 4.3 安裝單位應配合生產(chǎn)單位按照本導則規(guī)定的方法，使用生產(chǎn)單位所選定的方法及相應的測量工具，進行原始蠕變測量。 4.3.1 原始測量數(shù)據(jù)： 4.3.1.1 蠕變測點的測量方法：測量前后千分卡尺的零位校正值，蠕變測點處(或附近)的管道外徑尺寸，帶測點高度的管道徑向尺寸，管壁及千分卡尺(或標準棒)的溫度等。 4.3.1.2 蠕變測量標記的測量方法：測量蠕變測量標記處的管道(聯(lián)箱體)截面周長尺寸，管壁及鋼帶尺的溫度等。 4.3.2 測量數(shù)據(jù)詳細記入蠕變測量記錄本中。 4.3.3 應將標有測量截面位置及編號的單線立體管道系統(tǒng)圖，連同上述蠕變測量的原始記錄，完整地移交給生產(chǎn)單位保存。 5 蠕變測量和計算 5.1 測量工具和點溫計應有定期校驗合格證。 5.2 蠕變測量前，應對測量工具和半導體點溫計進行檢查，確保測量儀器準確可靠。 5.3 蠕變測量前，應檢查蠕變測點或蠕變測量標記是否受損傷，并應確保測量工具的測量面和測點或測量標記部分管段外表面潔凈。清潔可用棉紗和酒精,但不能用銼刀或砂紙。 5.4 蠕變測量時,管壁溫度不宜過高,一般不要超過50℃。特殊情況下,當管壁溫度高于50℃時,為了避免測量工具過分受熱,測量動作要迅速。 5.5 測量工具的溫度應與測量現(xiàn)場的環(huán)境溫度基本一致,相差較大時，恒溫時間一般不少于30min(用因瓦合金制造的鋼帶尺除外)。當環(huán)境溫度低于30℃時，應減小測量人員手溫對測量工具的影響。 5.6 對管壁和測量工具作溫度測量時，溫度讀數(shù)應精確到0.5℃，小于0.5℃應進為0.5℃，大于0.5℃應進為1℃。 5.7 對用蠕變測點的測量方法，當用千分尺弓身溫度作修正計算時，蠕變測量前后應在接近20℃的環(huán)境中，用標準棒對千分尺的零位進行校正；當用標準棒溫度作修正計算時，蠕變測量前后應在測量現(xiàn)場的環(huán)境中，用標準棒對千分尺進行零位校正。按下式計算千分尺的零位校正值B： (1) 式中： b1——測量前千分尺的零位值，mm； b2——測量后千分尺的零位值，mm。 5.7.1 當｜b1—b2｜＞0.01mm時，應查明原因，如零位已變動或零位測量有誤，則本次所測結(jié)果無效，應重新進行測量。 5.7.2 蠕變測量時，應保證千分尺測量面與測點頭對中，嚴防產(chǎn)生過大的偏心。用力不要過大，以免千分尺弓身產(chǎn)生變形，應用棘輪轉(zhuǎn)動微分筒，緩慢地使測量面與測點接觸。 5.7.3 千分尺讀數(shù)應精確到0.005mm，小于0.005mm的應進為0.005mm，大于0.005mm的應進為0.01mm。 5.7.4 每對蠕變測點應測量三次，若各次讀數(shù)變動超過0.01mm，則應多測幾次，取三次合理數(shù)據(jù)的平均值作為該對蠕變測點的測量數(shù)據(jù)。 5.7.5 采用千分尺弓身溫度作修正計算時，每組蠕變測點測量后，應立即測量千分尺的弓身溫度及蠕變測點附近的管壁溫度。采用標準棒溫度作修正計算時，每組蠕變測點測量前后，應即時進行千分尺的零位校正，并立即測量標準棒溫度及蠕變測點附近的管壁溫度。當蠕變測點處管道受風吹日曬時，管道的金屬溫度應取向風面與背風面或向日面與背日面的平均值。 5.7.6 蠕變測點測量方法的原始測量數(shù)據(jù)的計算 5.7.6.1 換算到0℃的管道原始直徑D1按下式計算： (2) 式中： D——管道直徑，mm； ap——管道鋼材的線膨脹系數(shù)，mm/(mm·℃)； ack——千分尺弓身(或標準棒)的線膨脹系數(shù)，mm/(mm·℃)； tp——管道的管壁溫度，℃； tck——千分尺弓身(或標準棒)的溫度，℃。 5.7.6.2 換算到0℃的帶測點高度的管道原始徑向尺寸D 1′按下式計算： (3) 式中：D′——帶測點高度的管道徑向尺寸，mm。 5.7.6.3 換算到0℃的測點高度H按下式計算：  (4) 5.7.7 蠕變測點測量方法的運行后測量數(shù)據(jù)的計算。 5.7.7.1 換算到0℃的帶測點高度的管道徑向尺寸Dn′按下式計算： (5) 5.7.7.2 換算到0℃的管道直徑Dn按下式計算： (6) 5.7.7.3 管道直徑的絕對蠕變變形量ΔD按下式計算：  (7a) 或  (7b) 5.7.8 對蠕變測點的測量方法，原始及運行后測量數(shù)據(jù)的計算結(jié)果應精確到0.005mm。小于0.0025mm可略去，等于或大于0.0025mm應進為0.005mm； 小于0.0075mm應退為0.005mm，等于或大于0.0075mm應進為0.01mm。 5.7.9 蠕變測點的測量方法其管道直徑的相對蠕變變形量ε(%)按下式計算：  (8) 5.8 用蠕變測量標記的測量方法測量時，鋼帶尺的邊應與兩排標記的中心線重合，每次測量時其拉緊力應相同，避免用大力而使鋼帶尺變形。每次測量時測三次，求其平均值。 5.8.1 蠕變標記測量方法的原始測量數(shù)據(jù)的計算，換算到0℃的管道測量截面原始周長C1按下式計算： (9) 式中： C——管道測量截面周長測量值，mm； ab——鋼帶尺的線膨脹系數(shù)，若鋼帶尺用因瓦合金制造，則在0～100℃內(nèi)ab≈0，mm/(mm·℃)； tb——鋼帶尺的溫度，℃； B′——鋼帶尺的零位修正值，mm。 5.8.2 蠕變標記測量方法的運行后測量數(shù)據(jù)的計算，換算到0℃的管道測量截面周長C n按下式計算： (10) 式中：C′——第n次測量時管道測量截面周長測量值，mm。 5.8.3 管道測量截面周長的絕對蠕變變形量ΔC按下式計算：  (11) 5.8.4 用測量標記法測量的原始及運行后測量數(shù)據(jù)的計算結(jié)果應精確到0.02mm。小于0.01mm的可略去；等于或大于0.03mm應進為0.04mm；小于0.06mm應退回0.05mm；等于或大于0.09mm的應進為0.1mm。 5.8.5 管道測量截面周長的相對蠕變變形量ε(%)按下式計算：  (12) 5.9 測量結(jié)果處理： 5.9.1 繪制相對蠕變變形量-運行時間(ε-τ)曲線。變形量ε坐標的比例選取，應考慮到管道的蠕變變形量達2%時，曲線仍可完整地繪出，為考慮蠕變變形量出現(xiàn)負值的情況，在橫坐標的下方地區(qū)，應有一定的負相對蠕變變形量空間。 運行時間τ的坐標比例應考慮運行時間為3×105h或更多。 5.9.2 估計出進入恒速蠕變階段的時間。 5.9.3 以最小二乘法計算出蠕變恒速階段的蠕變速度v按下式計算：  (13) 5.9.4 當在相對蠕變變形量-運行時間圖上，出現(xiàn)一點或連續(xù)兩點明顯偏離線性時，可按該偏離點的連線單獨計算該部分時間的蠕變速度。 5.9.5 對于蠕變測點的測量方法，每一截面的各對蠕變測點的結(jié)果應分別計算和評定。 5.10 蠕變監(jiān)督標準： a.蠕變恒速階段的蠕變速度不應大于1×10-7mm/(mm·h)，即1×10-5%/h。 b.總的相對蠕變變形量ε達1%時進行試驗鑒定。 c.總的相對蠕變變形量ε達2%時更換管子。 6 蠕變監(jiān)督的技術管理 6.1 火力發(fā)電廠高溫蒸汽管道的蠕變測量，應由電廠指定專人負責，測量人員應保持相對穩(wěn)定。測量人員應有高度的責任心，熟練掌握和運用測量儀器及測量方法，不斷提高測量技術，確保蠕變測量結(jié)果準確可靠。 6.2 火力發(fā)電廠高溫蒸汽管道的蠕變監(jiān)督應建立完整的技術擋案，包括：標有蠕變測量截面位置和編號的單線立體管線圖，蠕變測量記錄卡，相對蠕變變形量ε-運行時間τ曲線等，并應及時正確地記錄每次測量結(jié)果和計算結(jié)果。技術檔案要妥為保管，不要遺失。 6.3 蠕變測量工具應完好齊全，專尺專用，并定期進行檢定。蠕變測量用的半導體溫度計，每年至少檢定一次，每次蠕變測量前還應進行必要的檢查。鋼帶尺應有特別容器保存，避免彎折和變形。 6.4 蠕變測量時間間隔： 6.4.1 在設計期限內(nèi)或經(jīng)鑒定的超期運行期內(nèi)，當相對蠕變變形量ε小于0.75%或管道各測量截面間的最大蠕變速度小于0.75×10-7mm/(mm·h)時，監(jiān)督段的蠕變測量時間間隔以15000h左右為宜；對其它蠕變測量截面，可采用輪流方法，但其測量時間間隔以不超過30000 h為宜。 6.4.2 當相對蠕變變形量ε達0.75%～1%或管道各測量截面間的最大蠕變速度接近1×10-7mm/(mm·h)時，蠕變測量時間間隔以10000h左右為宜，并不分監(jiān)督段測量截面和非監(jiān)督段測量截面。 6.5 蠕變測量應在管道停止運行后的適當時間及時測量，并及時計算，發(fā)現(xiàn)問題及時復測。在高溫蒸汽管道啟動前三天應提出測試結(jié)果，由金屬監(jiān)督負責人復核后，送生技科長及總工程師審批。 6.6 當管道相對蠕變變形量或蠕變速度超過上述標準，或出現(xiàn)一次測點很不正常，或連續(xù)兩次明顯偏離線性時，總工程師應立即組織專門會議，分析原因，提出對策。會議結(jié)論應報主管局批準后執(zhí)行。 __________________________ 附加說明： 本標準由中華人民共和國能源部提出。 本標準由能源部電站金屬材料標準化技術委員會歸口。 本標準由能源部西安熱工研究所負責起草。 本標準主要起草人：吳非文，陳世哲。 ?