Приложение А (справочное). Расчет повреждений, возникающих вследствие ползучести в процессе эксплуатации

Приложение А
(справочное)

Расчет повреждений, возникающих вследствие ползучести в процессе эксплуатации

А.1 Общие положения

Данное приложение дает описание способа расчета накопленной повреждаемости, возникающей вследствие ползучести в основных элементах котла во время эксплуатации. Данный способ основан на измеренных значениях давления и температуры, исходя из которых могут быть определены фактическое действующее напряжение и предполагаемый срок службы при данных условиях.

Расчетный срок службы не обязательно совпадает с фактическим сроком службы, поэтому расчет необходимо вести на всех стадиях в течение всей эксплуатации котла, чтобы определить его предполагаемый срок службы.

А.2 Сокращения и условные обозначения

В дополнение к условным обозначениям, данным в таблице 4-1 ГОСТ Р ЕН 12952-1, применяются условные обозначения, данные в таблице А.1.

Таблица А.1 - Условное обозначение

Условное обозначение	Описание	Единица
	Мембранное напряжение в эксплуатационном режиме	N/мм2
Top	Наработка в эксплуатационном режиме	ч
[Tal]	Время до предполагаемого разрушения от ползучести	ч
Dc	Коэффициент использования ресурса ползучести	-

А.3 Расчет эксплуатационного срока службы и повреждений, возникающих вследствие ползучести

А.3.1 Общие положения

Расчет коэффициента использования ресурса ползучести - это способ, который учитывает предшествующие режимы работ. Он производится для элементов с высокой нагрузкой на основании измеренных рабочих температур и давлений.

Для ограничения количества требуемых расчетов и более наглядного представления о результатах весь диапазон давления и температуры, при которых элемент работал, должен быть разбит на отдельные участки.

Мембранное напряжение в точке наивысшего нагружения в элементе должно быть подсчитано путем применения расчетной формулы, при этом используется среднее давление каждого участка. Если рабочее давление не измеряется постоянно в течение эксплуатации, разделение на участки недопустимо, и в таких условиях в расчет вводится величина рабочего давления при 100 %-ной нагрузке, что оборачивается более консервативным прогнозом. При наличии данных может учитываться измеренная минимальная толщина стенки. Если она не была установлена, то в расчете следует брать гарантированную минимальную толщину стенки материала в состоянии поставки.

Теоретический срок службы [T_al] должен быть рассчитан для каждого номинального значения напряжения и принятой средней температуры. В соответствии с рисунком А.1 [T_al] можно получить на пересечении линии напряжения и нижней границы кривой полосы разброса предела длительной прочности, равной 0,8 при средней температуре каждого температурного диапазона.

Доля накопленной повреждаемости, возникающей вследствие ползучести, для каждого учитываемого значения температуры/давления, получается при помощи соотношения фактического рабочего времени Т_ор для данного участка, разделенного на теоретический срок службы [T_al] для того же участка.

Наработки на каждом исследуемом участке температура/давление должны быть суммированы. При расчете принимаются во внимание погрешности измерения параметров и температурные разбежки данного участка.

Доля повреждения, связанного с ползучестью, для каждого участка представляется как

.

(А.1)

Накопленная повреждаемость, возникающая вследствие ползучести D_c за весь оцениваемый период, определяется, исходя из правила линейного суммирования повреждаемостей, суммированием значений для всех отдельных участков температура/давление:

.

(А.2)

Рисунок А.1 - Диаграмма для определения [Т_аl]

А.3.2 Хранение в памяти компьютера оперативных данных

В случае хранения в памяти оперативных данных разделение на участки может быть исключено. Для расчета теоретического срока службы [Т_аl] оперативно измеренные значения давления и температуры, включая вышеупомянутые допуски, должны быть использованы вместо средних значений для участков. Приращение накопленной повреждаемости, возникающей вследствие ползучести, получается в данном случае из измеренного времени, разделенного на теоретический срок службы (см. таблицы А.2 и А.3).

Применяемая при этом компьютерная программа должна допускать, чтобы результаты могли быть проверены, как минимум, методом произвольного контроля.

Таблица А.2 - Суммирование данных для расчета накопленной повреждаемости, возникающей вследствие ползучести в процессе эксплуатации

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
N	Элемент, материал; группа стали	а)	b)	d, мм	с)	es, мм	ers, мм	pc, МПа	tо, °С	tc, °С	fap, Н/мм2	Таl, 103 ч
1	Линия-ВД 13СrМо44; 5.1	m	А	292,0	о	24,0	21,0	75,5	525	530	48,7	208
			В
2	Пароперегреватель-2 коллектор 13СrМо44; 5.1	n	А	419,0	о	39,0	39,0	75,5	510	525	56,3	186
			В
3	Пароперегреватель-2 выходная линия 13СrМо44; 5.1	n	А	241,0	о	17,5	17,5	75,5	510	525	48,2	304
			В
4	Пароперегреватель-2 выходной коллектор 16СrМо44; 5.1	n	А	250,0	i	20,0	28,0	75,5	510	525	47,1	329
			В
5	Фитинг на регулирование 20 Мо3; 1.2	m	А	225,0	i	28,0	20,0	80,4	460	465	86,6	> 500
			В
6	Пароперегреватель-1 выходная линия 16 Мо3; 1.1	n	А	241,0	о	14,0	14,0	80,4	460	475	65,2	> 500
			В
7	Пароперегреватель-2 выходной коллектор 16СrМо44; 5.1	n	А	250,0	i	22,0	22,0	80,4	460	475	67,0	> 500
			В
а) Температурные допуски в соответствии с таблицей 6.1-1 ГОСТ Р 55682.3; m - необогреваемый - смешанный или регулируемый (плюс 5 °С); n - необогреваемый (плюс 15 °С). b) А - номинальное или расчетное значение; В - рабочие или действительное значение. c) i - внутренний диаметр; о - внешний диаметр.

Пояснения:
Потребитель и котлоагрегат:	XY
Электростанция:	XY
Котел:	3
Заводской N:	12345
Год изготовления:	2003
Максимальное допустимое давление:	HP: 84 МПа Промперегреватель - МПа
Температура перегретого пара:	HP: 525 °С Промперегреватель - °С
Паропроизводительность:	128 т/ч

Таблица А.3 - Суммирование данных для расчета накопленной повреждаемости, возникающей вследствие ползучести в процессе эксплуатации

1	2			3	4	5	6	7
Вычислительный диапазон	На выходе из элемента			Рабочее давление	Рабочая температура	Относящиеся к средней температуре стенки	Истекшее рабочее время	Повреждения, возникшие вследствие ползучести за вычисленный период
	от	до	средн.	pс, МПа	tc, °С	Таl, 103, ч	Top, ч	, %
	to, °С
1		< 500	< 500	100	515	430	1 250	0,29
2	500	510	505	100	520	260	820	0,31
3	510	515	512,5	100	532,5	162	6 800	4,20
4	515	520	517,5	100	532,5	106	5 760	5,45
5	520	525	522,5	100	537,5	80	610	0,76
						Сумма за вычислительный период	15240	11,01
						Сумма до вычислительного периода	20000	14,00
						Итого:	35240	25,01

Пояснения:
Потребитель и котлоагрегат:	XY
Электростанция:	XY
Котел:	6
Заводской N:	12345
Элемент:	соединительные трубы между первичным пароперегревателем и вторичным пароперегревателем 90 х 8
Сдача в эксплуатацию:	2003
Материал:	группа стали 5.1 (13 СrМо44)
Расчетное давление:	100 МПа
Средняя температура стенки:	530 °С
Напряжение рс:	57,5 Н/мм2
Вычислительный период:	от ... до ...