[发明专利]一种基于L-M参数法的电站材料力学性能变化规律获得方法

说明书

本发明公开了一种基于L‑M参数法的电站材料力学性能变化规律获得方法，该方法利用电站耐热材料蠕变损伤与温度和时间的关系满足L‑M公式的规律，通过选择特定位置取样、收集机组运行数据，利用L‑M公式将实际运行温度下的运行时间折算为所要计算温度下的等效时间，获得电站锅炉材料在实际运行工况中的力学性能变化与特定温度下辖的等效运行时间的关系，对于机组关键部件寿命评估以及机组延寿等具有重要意义。

技术领域

本发明属于金属材料力学性能试验方法领域，具体涉及一种基于L-M参数法的电站材料力学性能变化规律获得方法。

背景技术

电站锅炉耐热材料在锅炉中高温高压环境中长期运行之后会因微观组织老化、蠕变损伤等出现力学性能劣化，力学性能与运行温度和时间的关系对于机组部件寿命评估、机组延寿等有重要意义，目前其获得方法一般是通过在实验室进行模拟试验，包括高温时效试验、蠕变持久试验、内压蠕变试验等。高温时效试验可以模拟运行中的高温条件，在时效不同时间后进行力学性能测试，获得材料力学性能和时间的关系，但是这种方法仅能模拟材料运行的温度条件，可以反应微观组织的老化特征，但是因为不能反应材料承受的应力，无法反映蠕变损伤带来的影响。蠕变持久试验既可以反映温度影响，也可以反映单轴拉伸应力的影响，但是因为蠕变持久试验试样较小，仅能获得蠕变持久寿命和材料硬度的变化，不能获得更为重要的材料拉伸、冲击等性能的变化规律。对锅炉受热面管可以进行内压蠕变试验，通过在管内充高压气体模拟锅炉管的应力环境，在管外加热模拟高温环境，由于管子尺寸相对较大，可以进行少量拉伸、冲击等力学性能试验，但是这种试验装置要用到昂贵的高压泵、管道、阀门等部件，制造难度大，需要人员24小时监控，且一旦发生爆破可能导致人身伤亡事故。

从运行后的部件取样进行力学性能分析分析也可以获得一些材料力学性能与运行时间的关系，但是由于机组在运行过程中，受到电网端需求、煤种、操作(燃烧器切换、吹灰)等因素的影响，机组的运行条件不停变化，温度和压力在一定范围内随时间呈无序波动，因此割管得到的材料力学性能数据与运行时间的关系往往较为分散，对于材料老化程度的判定不具备指导意义。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术中存在的问题，提供了一种基于L-M参数法的电站材料力学性能变化规律获得方法。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种基于L-M参数法的电站材料力学性能变化规律获得方法，包括以下步骤：

1)根据锅炉温度测点安装位置、运行条件下的温度水平以及现场条件选择取样位置；

2)在机组检修过程中在预定取样位置割管取样；

3)制备力学性能试样，并进行力学性能测试；

4)通过运行监控系统获得该样品自开始运行到割管时间的温度记录，用L-M公式折算在所要计算温度下的等效时间；

5)将多个样品的等效时间作为横坐标，材料的实测力学性能作为纵坐标制图，获得材料在所要计算温度下的力学性能变化规律。

本发明进一步的改进在于，步骤1)中，取样位置的选择遵循以下原则：

炉内存在较强热交换的部件，取样位置到温度测点的距离不超过0.5米；

位于炉顶热室在运行过程中热交换程度弱的部件，取样位置到温度测点的距离不超过1米，且到顶棚的距离不少于0.5米，到集箱的距离不少于0.5米；

取样位置包括温度水平相对较高的管子，能够得到更长等效时间的数据；

如果条件允许同时取多个管样，各取样位置温度水平存在明显差异，使得折算的等效时间有差别。

本发明进一步的改进在于，步骤4)中，所述温度记录两点之间的时间间隔不小于30秒，不大于1小时，在保证温度数据充分反映样品历史运行温度的变化情况。