含缺陷高温高压管道寿命的精准预测

徐连勇*，赵雷，荆洪阳

天津大学，天津，300350，中国

摘要：出于节能减排的需求，高效洁净的先进电站是我国电力发展的重要途径。由于先进电站管道蒸汽压力和温度的提高，高温高压管道的服役环境愈加恶劣，特别是最薄弱的焊接接头，频发细晶热影响区的IV型裂纹和焊缝内部的埋藏裂纹，严重威胁电站的运行安全。另一方面，可持续经济下的电站对运行监督管理提出了安全性与经济性兼顾的更高要求。因此，发展高精准的高温高压管道缺陷寿命评估方法是业界持之不懈的追求。本文针对先进电站厚壁蒸汽管道，介绍了高温下缺陷寿命评估体系中缺陷受力状态、材料性能、高温缺陷评估模型等三方面关键要素。针对现有国际标准的过于保守性，介绍了在精准化评估模型开发方面的研究进展，如考虑拘束效应和残余应力释放效应以及裂纹尖端材料应力相关蠕变特性的蠕变裂纹萌生寿命预测模型、蠕变裂纹扩展速率预测模型以及蠕变-疲劳裂纹扩展速率预测模型等；针对多裂纹共存，介绍了高温蠕变机制下的多裂纹合并准则；针对在役管道材料性能老化评价，介绍了自行开发的微创取样机和微样蠕变试验机以及相应的在役管道材料蠕变性能的微创伤评价方法；最后，介绍了我国电力行业含缺陷高温高压管道寿命评估标准的起草与标准架构情况。

 图1. 标准试样预测管道裂纹的基本原理

关键词：高温高压管道；缺陷；蠕变；寿命预测