電廠*蠕變監(jiān)測鋼帶尺說明

中華人民共和國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

火力發(fā)電廠高溫高壓蒸汽                 DL 441-91

管道蠕變監(jiān)督導(dǎo)則

中華人民共和國能源部1991-09-16批準(zhǔn)                      1992-05-01實施

1 總則

1.1 本導(dǎo)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(dǎo)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(yù)防金屬發(fā)生高溫蠕變破壞，保證安全運(yùn)行并預(yù)測這些高溫部件的剩余壽命。其主要任務(wù)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(dāng)管道運(yùn)行時間超過設(shè)計使用年限后，為正確分析和預(yù)測管道的剩余壽命提供可靠的依據(jù)。

1.3 設(shè)計單位應(yīng)合理布置和設(shè)計蠕變測點或蠕變測量標(biāo)記，安裝單位應(yīng)按設(shè)計圖紙正確裝設(shè)，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(dǎo)則的有關(guān)規(guī)定。定期進(jìn)行蠕變測量，做到及時、準(zhǔn)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(zhǔn)確。

2 蠕變測量截面的設(shè)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(shè)置了蠕變測點或蠕變測量標(biāo)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(yīng)裝設(shè)蠕變監(jiān)督段。監(jiān)督段一般應(yīng)設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)蠕變測量截面。

2.3.3 鍋爐出口聯(lián)箱的每條導(dǎo)汽管，應(yīng)在彎管起弧點附近直管部分設(shè)置一個蠕變測量截面。

2.3.4 汽輪機(jī)的每條導(dǎo)汽管，至少應(yīng)在測量方便處設(shè)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(yīng)設(shè)置兩個蠕變測量截面，建議設(shè)置在聯(lián)箱體兩端無孔區(qū)上。

2.4 蠕變測量截面處，應(yīng)設(shè)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(yīng)有防水滲入管道表面的設(shè)施。垂直管段的蠕變測量截面處，應(yīng)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(yīng)設(shè)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(biāo)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(biāo)記(圖4)。

圖3自動對心蠕變測點頭

圖4鋼管上蠕變測量標(biāo)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(yīng)選擇蠕變測量標(biāo)記的方法來測量蠕變。

4 蠕變測點和測量標(biāo)記的裝設(shè)

4.1 蠕變測點的安裝：

4.1.1 水平管段上的一對測點，應(yīng)裝設(shè)在水平方位；垂直管段上的測點，應(yīng)裝設(shè)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(yīng)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(yīng)在管道安裝前焊好，焊后應(yīng)進(jìn)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(dān)任該管焊接的合格焊工施焊。焊前預(yù)熱與焊后熱處理應(yīng)按有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

4.1.4 在測點頭與測點座焊死前，應(yīng)調(diào)整蠕變測點的高度，其要求是：當(dāng)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(shè)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(yīng)裝設(shè)保護(hù)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(biāo)記和鋼帶尺的要求：

4.2.1 新裝管道(聯(lián)箱體)設(shè)置的或運(yùn)行后管道(聯(lián)箱體)選定增設(shè)的蠕變測量標(biāo)記，其兩排標(biāo)記中心線鋼管周向連線之間距離應(yīng)等于測量用鋼帶尺的寬度(一般宜40～50mm)，并使測量標(biāo)記在周長上均勻等距分布。

4.2.2 測量標(biāo)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(biāo)記正確地設(shè)置在管道(聯(lián)箱體)表面上，在設(shè)置時可按規(guī)定要求把蠕變測量標(biāo)記布置在一薄鋼帶上，然后在標(biāo)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(zhǔn)確定出測量標(biāo)記的位置。

4.2.4 測量用鋼帶尺帶有游標(biāo)，其度至少應(yīng)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(yīng)帶有恒定力的拉緊裝置。

4.3 安裝單位應(yīng)配合生產(chǎn)單位按照本導(dǎo)則規(guī)定的方法，使用生產(chǎn)單位所選定的方法及相應(yīng)的測量工具，進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)棒)的溫度等。

4.3.1.2 蠕變測量標(biāo)記的測量方法：測量蠕變測量標(biāo)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(xì)記入蠕變測量記錄本中。

4.3.3 應(yīng)將標(biāo)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(yīng)有定期校驗合格證。

5.2 蠕變測量前，應(yīng)對測量工具和半導(dǎo)體點溫計進(jìn)行檢查，確保測量儀器準(zhǔn)確可靠。

5.3 蠕變測量前，應(yīng)檢查蠕變測點或蠕變測量標(biāo)記是否受損傷，并應(yīng)確保測量工具的測量面和測點或測量標(biāo)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(dāng)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(yīng)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(dāng)環(huán)境溫度低于30℃時，應(yīng)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(yīng)到0.5℃，小于0.5℃應(yīng)進(jìn)為0.5℃，大于0.5℃應(yīng)進(jìn)為1℃。

5.7 對用蠕變測點的測量方法，當(dāng)用千分尺弓身溫度作修正計算時，蠕變測量前后應(yīng)在接近20℃的環(huán)境中，用標(biāo)準(zhǔn)棒對千分尺的零位進(jìn)行校正；當(dāng)用標(biāo)準(zhǔn)棒溫度作修正計算時，蠕變測量前后應(yīng)在測量現(xiàn)場的環(huán)境中，用標(biāo)準(zhǔn)棒對千分尺進(jìn)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(dāng)｜b1—b2｜＞0.01mm時，應(yīng)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(yīng)重新進(jìn)行測量。

5.7.2 蠕變測量時，應(yīng)保證千分尺測量面與測點頭對中，嚴(yán)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(yīng)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(yīng)到0.005mm，小于0.005mm的應(yīng)進(jìn)為0.005mm，大于0.005mm的應(yīng)進(jìn)為0.01mm。

5.7.4 每對蠕變測點應(yīng)測量三次，若各次讀數(shù)變動超過0.01mm，則應(yīng)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(yīng)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(biāo)準(zhǔn)棒溫度作修正計算時，每組蠕變測點測量前后，應(yīng)即時進(jìn)行千分尺的零位校正，并立即測量標(biāo)準(zhǔn)棒溫度及蠕變測點附近的管壁溫度。當(dāng)蠕變測點處管道受風(fēng)吹日曬時，管道的金屬溫度應(yīng)取向風(fēng)面與背風(fēng)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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D1′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(yùn)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(yùn)行后測量數(shù)據(jù)的計算結(jié)果應(yīng)到0.005mm。小于0.0025mm可略去，等于或大于0.0025mm應(yīng)進(jìn)為0.005mm；

小于0.0075mm應(yīng)退為0.005mm，等于或大于0.0075mm應(yīng)進(jìn)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(biāo)記的測量方法測量時，鋼帶尺的邊應(yīng)與兩排標(biāo)記的中心線重合，每次測量時其拉緊力應(yīng)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(biāo)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(biāo)記測量方法的運(yùn)行后測量數(shù)據(jù)的計算，換算到0℃的管道測量截面周長Cn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蠕變變形量ΔC按下式計算：

                        (11)

5.8.4 用測量標(biāo)記法測量的原始及運(yùn)行后測量數(shù)據(jù)的計算結(jié)果應(yīng)到0.02mm。小于0.01mm的可略去；等于或大于0.03mm應(yīng)進(jìn)為0.04mm；小于0.06mm應(yīng)退回0.05mm；等于或大于0.09mm的應(yīng)進(jìn)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(yùn)行時間(ε-τ)曲線。變形量ε坐標(biāo)的比例選取，應(yīng)考慮到管道的蠕變變形量達(dá)2%時，曲線仍可完整地繪出，為考慮蠕變變形量出現(xiàn)負(fù)值的情況，在橫坐標(biāo)的下方地區(qū)，應(yīng)有一定的負(fù)相對蠕變變形量空間。

運(yùn)行時間τ的坐標(biāo)比例應(yīng)考慮運(yùn)行時間為3×105h或更多。

5.9.2 估計出進(jìn)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(dāng)在相對蠕變變形量-運(yùn)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(dú)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(yīng)分別計算和評定。

5.10 蠕變監(jiān)督標(biāo)準(zhǔn)：

    a.蠕變恒速階段的蠕變速度不應(yīng)大于1×10-7mm/(mm·h)，即1×10-5%/h。

    b.總的相對蠕變變形量ε達(dá)1%時進(jìn)行試驗鑒定。

    c.總的相對蠕變變形量ε達(dá)2%時更換管子。

6 蠕變監(jiān)督的技術(shù)管理

6.1 火力發(fā)電廠高溫蒸汽管道的蠕變測量，應(yīng)由電廠專人負(fù)責(zé)，測量人員應(yīng)保持相對穩(wěn)定。測量人員應(yīng)有高度的責(zé)任心，熟練掌握和運(yùn)用測量儀器及測量方法，不斷提高測量技術(shù)，確保蠕變測量結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

6.2 火力發(fā)電廠高溫蒸汽管道的蠕變監(jiān)督應(yīng)建立完整的技術(shù)擋案，包括：標(biāo)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(yùn)行時間τ曲線等，并應(yīng)及時正確地記錄每次測量結(jié)果和計算結(jié)果。技術(shù)檔案要妥為保管，不要遺失。

6.3 蠕變測量工具應(yīng)完好齊全，專尺，并定期進(jìn)行檢定。蠕變測量用的半導(dǎo)體溫度計，每年至少檢定一次，每次蠕變測量前還應(yīng)進(jìn)行必要的檢查。鋼帶尺應(yīng)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(shè)計期限內(nèi)或經(jīng)鑒定的超期運(yùn)行期內(nèi)，當(dāng)相對蠕變變形量ε小于0.75%或管道各測量截面間的蠕變速度小于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(dāng)相對蠕變變形量ε達(dá)0.75%～1%或管道各測量截面間的蠕變速度接近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(yīng)在管道停止運(yùn)行后的適當(dāng)時間及時測量，并及時計算，發(fā)現(xiàn)問題及時復(fù)測。在高溫蒸汽管道啟動天應(yīng)提出測試結(jié)果，由金屬監(jiān)督負(fù)責(zé)人復(fù)核后，送生技科長及總工程師審批。

6.6 當(dāng)管道相對蠕變變形量或蠕變速度超過上述標(biāo)準(zhǔn)，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(yīng)立即組織專門會議，分析原因，提出對策。會議結(jié)論應(yīng)報主管局批準(zhǔn)后執(zhí)行。

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    附加說明：

    本標(biāo)準(zhǔn)由中華人民共和國能源部提出。

    本標(biāo)準(zhǔn)由能源部電站金屬材料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會歸口。

    本標(biāo)準(zhǔn)由能源部西安熱工研究所負(fù)責(zé)起草。

    本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：吳非文，陳世哲。

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