ICS27.060.01 CCS J 98
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T30580—2022 代替GB/T30580—2014
电站锅炉主要承压部件寿命评估技术导则
The technical guide for the life assessment of main pressure parts of
powerplant boiler
2022-10-01实施
2022-03-09发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会 发布 GB/T30580—2022
目 次
前言 1 范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义
缩略语寿命评估前准备寿命评估条件寿命评估程序
4 5
6
3
7
8 寿命评估方法
5
20 21 22 25
O
寿命评估报告附录A（资料性） 电站锅炉承压部件的主要损伤模式：附录B（资料性） 电站锅炉常用耐热钢在不同状态下的k、m值附录C（资料性） 电站锅炉常用耐热钢的低周疲劳参数· GB/T 30580—2022
前言
本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
本文件代替GB/T30580一2014《电站锅炉主要承压部件寿命评估技术导则》，与GB/T30580- 2014相比，除结构调整和编辑性改动外，主要技术变化如下：
更改了规范性引用文件，用GB/T16507.4替代GB/T9222（见第2章、5.3.4.1、6.4、8.2.3、 8.4.1.2，2014年版的第2章、5.3.4.1、6.6、8.2.3、8.4.1.2)；一删除了更换一般性部件进行寿命评估的内容（见2014年版的6.4）； —增加了10Cr18Ni9NbCu3BN（Super304H)、07Cr18Ni11Nb(TP347H)、07Cr25Ni21NbN(HR3C)
奥氏体耐热钢的L-M曲线及参数（见8.1.2.7、8.1.2.8、8.1.2.9）； -增加了07Cr18Ni11Nb/10Cr9Mo1VNbN（TP347H/T91）异种钢焊接接头的L-M曲线及参数（见8.1.2.10)； - 增加了基于蠕变胀粗预测端变寿命的C射影方法（见8.1.4）。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由全国锅炉压力容器标准化技术委员会（SAC/TC262)提出并归口。 本文件起草单位：中国特种设备检测研究院、上海发电设备成套设计研究院有限责任公司、苏州热
工研究院有限公司、上海交通大学、西安热工研究院有限公司、国家能源集团新能源技术研究院有限公司、江苏省特种设备安全监督检验研究院、西安交通大学。
本文件主要起草人：钱公、车畅、窦文宇、史进渊、赵彦芬、李余德、蔡晖、郭元亮、汪勇、任爱、陈新中、 李立人、梁军、张路、王笑梅、梁国安、廖晓炜、赵钦新、吾之英。
本文件2014年首次发布GB/T30580一2014，本次为第一次修订。
1 GB/T30580—2022
电站锅炉主要承压部件寿命评估技术导则
1范围
本文件规定了电站锅炉主要承压部件寿命评估的内容，确立了寿命评估的程序，描述了寿命评估的
方法，规定了寿命评估报告的内容。
本文件适用于在用电站锅炉承压部件的寿命评估。本文件不适用于存在超标缺陷电站锅炉承压部件的寿命评估。
n
规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文
件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T2039金属材料单轴拉伸蠕变试验方法 GB/T15248金属材料轴向等辐低循环疲劳试验方法 GB/T16507.4水管锅炉第4部分：受压元件强度计算 ASMEBPVC-IⅢI-1/NH-2021锅炉及压力容器规范第三卷第一册分卷NH高温一级部件（Boiler
&. Pressure vessel code II division 1-subsection NH classl-components elevated temperature service)
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
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。 3.2
低周疲劳 low-cyclefatigue 在局部循环塑性应变作用下，循环周次一般低于105次循环的疲劳
3.3
蠕变 creep 在一定的温度下，金属材料或机械部件在长时间的恒定应力作用下发生缓慢塑性变形的现象。
3.4
持久强度 durativestrength 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。
3.5
腐蚀 corrosion 材料与环境之间的化学或电化学反应
1 GB/T30580—2022
3.6
磨损abrasion 由于摩擦而导致的金属表面的损伤。
3.7
剩余寿命remaininglife;residual life 承压部件在服役条件下能够保障继续安全运行的剩余时间或疲劳循环次数。
4缩略语
下列缩略语适用于本文件。 CFD计算流体力学（ComputationalFluidDynamics） FEA有限元分析（FiniteElementAnalysis） NDE/T无损检测（NonDestructiveExamination/Test） NHT数值传热学（NumericalHeatTransfer）
5寿命评估前准备
5.1基本资料采集 5.1.1电站锅炉承压部件设计资料包括制造单位信息、炉型、设计依据、部件材料质量证明文件及其力学性能试验报告、制造工艺文件、结构图纸、强度计算书、管道系统设计资料等。 5.1.2电站锅炉承压部件出厂质量证明书、检验报告或记录等。 5.1.3电站锅炉安装资料，重要安装焊口的工艺检查资料，主要缺陷的处理记录，高温蒸汽管道安装的预拉紧记录等， 5.1.4电站锅炉运行资料包括机组投运时间、累计运行小时数等。 5.1.5电站锅炉典型的负荷记录（或代表日负荷曲线），调峰运行方式等 5.1.6电站锅炉冷态启动、温态启动、热态启动、极热态启动以及滑参数停机、正常停机、异常停机次数等。 5.1.7电站锅炉历次事故和事故分析报告。 5.1.8电站锅炉运行记录，包括承压部件实际运行的温度、压力及其波动范围，是否有长时间超设计参数（温度、压力等)运行等。 5.1.9电站锅炉历年可靠性统计资料。 5.1.10电站锅炉承压部件维修与更换记录， 5.1.11电站锅炉历次检修检查记录，包括部件内外观检查、NDE/T、几何尺寸测定、材料成分分析、金相检查、硬度测量、端胀测量、腐蚀磨损状况检查和部件的支吊系统检查等记录 5.1.12历次检验报告。 5.1.13 电站锅炉未来的运行计划 5.2 损伤模式
电站锅炉各承压部件主要损伤模式见附录A，根据部件的主要损伤模式选择适用的寿命评估方法，
5.3寿命评估所需要的各项数据以及获得方式
5.3.1寿命评估所需材料性能数据 5.3.1.1力学性能包括常温和工作温度下的拉伸与冲击性能、低周疲劳或疲劳-蠕变交互作用特性、韧
2 GB/T30580—2022
脆转变温度、硬度、持久强度、变极限等。 5.3.1.2物理性能包括弹性模量、泊松比、线膨胀系数、比热容、热导率等。 5.3.1.3化学性能包括氧化速率、腐蚀速率等。 5.3.1.4微观组织包括球化或老化级别、裂纹、石墨化级别等，对于高铬的马氏体、奥氏体耐热钢必要时应增加马氏体板条、位错及第二相析出等的透镜检查。 5.3.2材料性能数据的获得 5.3.2.1在条件许可的情况下，应在部件服役条件最苛刻的部位取样进行相关的材料性能试验。 5.3.2.2若直接在部件上取样有困难，可选用与部件材料牌号相同、工艺相同（保证微观组织和硬度范围的一致性）的原材料进行试验（至少有一组试验应在与部件工作温度相同的温度下进行） 5.3.2.3如在短时间内不能取得实际试验数据，可参考相同牌号、相同状态材料已积累的数据的下限值。 5.3.2.4若以上条件不具备时，可采用微试样法来获得材料性能数据。 5.3.3承压部件高应力危险部位应力分析 5.3.3.1管道受力分析时应依据管道目前的支吊状况及有关管系设计、安装原始资料，对管系进行应力分析，找出其最大受力部位，并确定其应力水平，尤其是管系中弯头承受的附加应力。 5.3.3.2锅炉锅筒和汽水分离器的应力分析应考虑到承压产生的应力、热应力和弯曲应力，此外，还应考虑筒体角变形、焊缝错边和简体不圆度引起的应力集中及下降管接管座角焊缝处的应力集中。 5.3.3.3高温管道、三通和集箱主要计算承压产生的应力及热应力，但应考虑接管开孔处的应力集中。 5.3.3.4对结构较为复杂的焊接部件，应考虑焊接残余应力的影响。 5.3.4应力水平的获得 5.3.4.1按照GB/T16507.4进行应力计算。 5.3.4.2对复杂结构和复杂应力状态的承压部件，也可采用FEA进行应力分析， 5.3.4.3采用应力（应变）测量装置对监测部位进行实际测量。 5.3.5确定承压部件金属壁温的考虑因素 5.3.5.1锅筒、三通、集箱和管道沿壁厚方向温度分布的不均匀性。 5.3.5.2高温集箱沿长度方向温度分布的不均匀性。 5.3.5.3过热器、再热器管子管外烟气速度、温度分布和管内蒸汽速度、温度分布的不均匀性。 5.3.6金属壁温的获得 5.3.6.1采用成熟的传热公式进行金属壁温计算， 5.3.6.2在应用合理的数学物理模型的基础上，采用数值分析法（CFD、NHT)来确定金属壁温 5.3.6.3通过布置在承压部件外壁的测温装置（如热电偶）直接测量承压部件金属壁温，对炉内过热器、 再热器管，在布置测温装置时应考虑管子内外壁氧化层对测量精度的影响以及飞灰磨损和烟气腐蚀而引起的测温装置的脱落或失效 5.3.6.4采用红外热像仪非接触式测量金属壁温。
6寿命评估条件
6.1电站锅炉承压部件运行时间不少于30年或20万h（以先到为准）时，应进行寿命评估
3 GB/T30580—2022
6.2对于曾提高参数（相对于设计参数)运行的电站锅炉主要承压部件、以及采用高合金马氏体钢的主蒸汽管道、再热蒸汽管道（热段）、集箱等部件，进行寿命评估的运行时间应适当提前。 6.3对超过规定允许启停次数或启停频繁以及参与调峰的锅炉，应对锅筒、汽水分离器进行低周疲劳寿命评估，对高温蒸汽管道和高温集箱进行疲劳-蠕变寿命评估。 6.4主蒸汽管道、再热蒸汽管道（热段）、锅筒、集箱的实测壁厚小于按照GB/T16507.4计算得到的理论计算壁厚时，应进行寿命评估。 6.5主蒸汽管道、再热蒸汽管道（热段）、高温集箱存在以下情况之一时，应进行寿命评估：
a）组织老化（如球化、石墨化以及析出相种类、尺寸、分布异常等)程度较为严重； b）变相对变形量或蠕变速率较大； c）硬度异常
6.6对腐蚀、磨损速率较大的受热面管子，应进行寿命评估。 6.7根据电站锅炉承压部件的检验结果，检验人员或使用单位认为有必要进行寿命评估时，应进行寿命评估。
7寿命评估程序
7.1通用程序
电站锅炉主要承压部件寿命评估的通用程序见图1
收集机组、承压部件有关资料、数据
承压部件的现状检查
1
部件材料性能数据 部件应力分析 部件金属壁温 部件材料微观组织检查
评定寿命
根据微观状态评价材料的老化损伤
寿命结束
综合分析、给出部件剩余寿命
更换
「寿命未结束
提出未来的运行监督措施和大修计划
图1电站锅炉承压部件寿命评估通用程序
7.2三级评估
7.2.1I级评估：寿命的初步评估。通过审查电站锅炉的设计、制造、安装、运行、历次检修及对主要承压部件的检验与测试记录、事故情况、更新改造等资料来确定承压部件的寿命 7.2.2IⅡI级评估：寿命的较精确评估。通过对承压部件的当前状态进行初步检查、用经验公式计算应力、测量尺寸和运行工况等来取得Ⅱ级评估所需要的数据。当承压部件已运行时间超出I级评估确定
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的寿命时，应进行Ⅱ级评估 7.2.3Ⅲ级评估：寿命的精确评估。通过对承压部件的应力进行FEA或实际测量，并取样对材料特性进行测量。当承压部件已运行时间超出Ⅱ级评估确定的寿命时，应进行Ⅲ级评估。 7.2.4三级评估需要的资料见表1。
表1三级评估所需资料
所需资料设计、制造和安装资料
II级评估电厂及制造厂资料
IⅢI级评估电厂及制造厂资料
I级评估电厂及制造厂资料
电厂记录电厂记录
运行历程事故、维修记录温度和压力运行工况蠕变测量数据部件几何尺寸无损探伤是否取样微观组织
电厂记录电厂记录
电厂记录电厂记录
设计或实际运行值运行记录或额定参数
实际运行或测量值
实际运行或测量值
运行记录检修记录测量值检测
运行记录检修记录测量值检测
检修记录设计制造资料
检测否不检测不检测
是
否
现场复型十实验室试验（不可取样的部件除外）
现场复型金相
硬度材料特性
检测
检测
试验测定，取最低值（不可取样的部件除外）
查阅资料，取最低值
查阅资料，取最低值
8 寿命评估方法
8.1 蠕变损伤寿命评估 8.1.1 等温线外推法 8.1.1.1 适用于450℃以上碳钢、合金钢的受热面管、管道及集箱的变寿命评估。在使用中，应结合部件材料微观组织的老化特征进行寿命评估。 8.1.1.2 选择与部件工作温度相同的温度，按GB/T2039进行材料的持久断裂试验 8.1.1.3 按公式（1）对试验数据应力-断裂时间用最小二乘法进行拟合，作出材料的持久强度曲线，见图2。
o=k(t,)"
..( 1 )
式中： a k t4 m
试样加载的应力水平，单位为兆帕（MPa）；由试验确定的材料系数；断裂时间，单位为小时（h）；由试验确定的材料指数。
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