Станционные паропроводы, пароперепускные трубопроводы турбин и котлов

174. К основным элементам, входящим в состав паропроводов, относятся прямые трубы, гнутые отводы, штампованные и штампосварные колена, штампованные тройники, литые детали, сварные соединения (в том числе тройники), переходы.

Наиболее ответственными элементами, лимитирующими ресурс паропровода как цельного технического устройства, являются гнутые отводы (гибы) и штампосварные колена.

175. Процедура технического диагностирования и продления ресурса паропровода включает следующие мероприятия:

анализ технической документации;

контроль неразрушающими методами;

ревизия паропроводной и опорно-подвесной системы (ОПС);

анализ структуры и микроповрежденности металла непосредственно на элементах, без вырезки (реплика, портативный микроскоп, скол, срез);

исследования состава, структуры, свойств и микроповрежденности металла на вырезках (в необходимых случаях, оговоренных в ФНП);

контрольный расчет на прочность и оценка остаточного ресурса с учетом фактических данных по условиям эксплуатации, результатам контроля и исследований;

обобщающий анализ результатов комплексного обследования;

выпуск заключения ЭПБ.

Возможность продления срока эксплуатации паропровода сверх назначенного ресурса основывается на положительных результатах обследования (неразрушающего контроля, лабораторных исследований) и расчетных оценок остаточного ресурса.

176. Ресурсные характеристики основных элементов паропроводов определяют расчетным путем: вычисляют приведенные напряжения в элементе нормативными методами, определяют эквивалентные параметры за весь предшествующий срок эксплуатации и с использованием этих данных рассчитывают по критериальным показателям длительной прочности стали индивидуальный и остаточный ресурс на заданные параметры.

В качестве основного расчетного режима рассматривается режим с рабочей (квазистационарной) нагрузкой.

Расчет с учетом циклической составляющей нагружения по критерию предельной суммарной накопленной поврежденности от действия статических и циклических напряжений проводится в случаях, если общее количество полных циклов нагружения (пусков-остановов паропровода из холодного состояния) превысит 1000 на время исчерпания ресурса).

К пуску из холодного состояния следует относить пуск паропровода, если перед его началом температура металла составляет не более 150 °C.

177. Расчет приведенных напряжений в элементах паропроводов выполняют нормативными методами с учетом следующих требований:

а) В гнутых отводах (гибах) приведенные напряжения рассчитывают для растянутой зоны (наружного обвода) гиба; в штампованных и литых коленах - для растянутой и сжатой зон (наружный и внутренний обводы).

Для штампосварных колен расчетная зона определяется расположением продольных сварных швов (приведенные напряжения рассчитывают либо для растянутой и сжатой зон, либо для нейтральной зоны).

б) При определении коэффициентов формы гибов для расчета приведенных напряжений используют максимальное значение овальности по результатам измерений, но не менее 6%.

Для штампованных, литых и штампосварных колен овальность принимают равной 2%.

в) В расчетах используют минимальную фактическую толщину стенки S_f по результатам УЗТ. Если S_f превышает номинальную толщину стенки элемента, расчет ведется по номинальной толщине стенки с учетом только эксплуатационной компенсирующей прибавки.

г) При вычислении приведенных напряжений в сварных тройниках расчетный коэффициент прочности принимают равным минимальному значению из коэффициента прочности за счет ослабления детали отверстием (с учетом укрепления) и коэффициента прочности штуцерного сварного соединения :

д) Коэффициент прочности продольных сварных соединений штампосварных колен и штуцерных сварных соединений тройников принимают равным:

при расчетной температуре до 530 °C - не более 0,8;

при расчетной температуре 530 °C и выше - не более 0,7, а для сталей 15Х1М1Ф, 10Х9МФБ и Х10CrMoVNb9-1 - не более 0,65.

е) Для стыковых сварных соединений ресурсоопределяющими являются эквивалентные напряжения, расчет которых выполняют с учетом совместного действия полного комплекса нагружающих факторов, включая весовые нагрузки и усилия от компенсации тепловых перемещений.

В качестве расчетного эквивалентного напряжения для последующего определения индивидуального или остаточного ресурса сварных соединений принимают его значение, соответствующее наиболее напряженному сечению.

178. Эквивалентные параметры эксплуатации и эквивалентную наработку паропровода определяют с использованием станционных данных по среднегодовым температурам и давлениям и соответствующим фактическим наработкам по каждому календарному году за весь срок эксплуатации согласно следующему порядку.

а) Расчет эквивалентных температуры и наработки построен на известном параметрическом уравнении жаропрочности.

Эквивалентная наработка определяется по формуле:

где - эквивалентная наработка, приведенная к температуре T_пр (условная наработка, соответствующая фактическому исчерпанию ресурса металла паропровода за счет ползучести при заданной постоянной температуре T_пр). В качестве таковой температуры (T_пр) принимают расчетную температуру T_р;

T_i и - среднегодовая температура в текущем году и соответствующая данному году наработка;

n - количество лет работы паропровода.

В приведенном выражении, а также в последующих формулах температура T принимается в К.

б) Эквивалентная температура T_экв эксплуатации определяется численным методом из соотношения:

где - фактическая наработка паропровода на фиксированный момент времени (время обследования):

Уравнение (11) решается относительно неизвестной величины T_экв численно методом последовательных приближений. В качестве первой итерации следует использовать значение температуры

Допускается считать достаточной точность вычислений 0,2 °C.

в) Эквивалентное давление рассчитывается по формуле:

где: p_э - эквивалентное давление за весь расчетный срок службы ;

p_i и - среднегодовое давление в текущем году и соответствующая данному году наработка;

n - количество лет работы паропровода за расчетный период;

m - показатель степени в уравнении длительной прочности.

Показатель m в уравнении длительной прочности принимают согласно справочным данным.

Допускается принимать следующие значения показателя m:

для стали марок 12МХ и 15ХМ:

m = 10,0 - при T 500 °C;

m = 8,0 - при T 510 °C

для стали марок 12Х1МФ и 15Х1М1Ф:

m = 10,0 - при T 520 °C;

m = 8,0 - при T = 540 °C;

m = 6,0 - при T = 570 °C.

Для промежуточных температур значения показателя m допускается вычислять линейной интерполяцией между двумя опорными точками, ограничивающими с разных сторон значение расчетной температуры.

Допускается в качестве расчетного значения температуры за весь срок эксплуатации паропровода при определении показателя m принимать величину эквивалентной температуры T_экв при условии, что |T_экв - T_i| 20 °C для всех значений i.

Для хромистых сталей следует до получения достоверных данных по величине показателя m принимать в качестве эквивалентного давления его среднеарифметическое значение, полученное усреднением среднегодовых давлений за весь предшествующий срок эксплуатации.

Эквивалентное давление следует использовать при определении приведенных напряжений для последующей оценки ресурсных показателей за предшествующий период эксплуатации паропровода (за время ).

179. Величину индивидуального или остаточного ресурса для металла труб и гибов определяется из следующего соотношения гарантированных характеристик длительной прочности, представляющего собой преобразованное параметрическое уравнение:

где - индивидуальный ресурс,

T - используемая в расчете температура, К;

n - коэффициент запаса прочности;

- приведенное напряжение, МПа;

a - постоянная, зависящая от марки стали.

Постоянная a для паропроводных марок стали перлитного класса принимается равной:

для стали 12МХ - 25,0;

для стали 15ХМ - 25,0;

для стали 12Х1МФ - 24,88;

для стали 15Х1М1Ф - 25,2.

Коэффициенты A_i полинома шестой степени в соотношении (13) для паропроводных сталей перлитного класса приведены в нижеследующей таблице X.1.