一种基于现场检验参数的汽轮机中压导汽管的状态评估方法

技术领域

本发明属于火电厂设备状态评估技术领域，特别涉及一种基于现场检验参数的汽轮机中压导汽管的状态评估方法。

背景技术

汽轮机中压导汽管是火力发电厂汽轮机系统的重要部件，近年来，火电机组频繁参与电网调峰运行，这使得汽轮机中压导汽管在运行过程中处于较恶劣的工况条件，容易受到热交变载荷作用的影响。特别是中压导汽管与汽轮机中压外缸连接处的焊缝在高温、变载荷的影响下，焊缝组织状态恶化、组织脆化会加大失效风险。此外，由于汽轮机中压导汽管位于汽轮机平台，如果发生失效，会引起重大安全事故，因此有必要较为准确的评估汽轮机中压导汽管的状态。

针对汽轮机中压导汽管，有文献报道过采用硬度检测、显微组织分析、焊接工艺分析等检测方式分析中压导汽管异种钢管焊接接头开裂现象，如文献“电站高中压导汽管异种钢焊接开裂失效分析，焊接技术，2017(10)”，有文献报道从金相组织、受力分析、裂纹发生的部位、机组运行情况等方面分析中压导汽管裂纹产生的原因，如文献“云浮电厂汽机高、中压导汽短管裂纹原因初步分析及整改措施，全国第六届电站金属构件失效分析与寿命管理学术会议论文集，2000”，但未发现针对汽轮机中压导汽管进行状态评估的报道。

为此，计划寻找一种无需评估人员具备丰富的数学、材料专业知识，也无需承担额外的实验室分析费用，仅通过获得现场检验数据，对汽轮机中压导汽管进行状态评估。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于现场检验参数的汽轮机中压导汽管的状态评估方法，帮助火电厂汽机专业或金属专业人员更好的制定检修策略。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案和本发明的有益效果是：

一种基于现场检验参数的汽轮机中压导汽管的状态评估方法，包括以下步骤；

1)明确评估对象及其基本信息，评估对象为汽轮机中压导汽管，基本信息包括设计图纸，设计直径、设计壁厚、设计材质以及设计制造资料和最近两次次状态评估档案；

2)明确评估对象运行时间以及所处全运行寿命周期的具体阶段；

3)计算状态修正因数；

4)明确详细评估点；

5)制定现场检验方案并实施；

6)获取现场检验结果；

7)评估点状态评估；

8)评估对象状态评估；

9)评估结果归档及反馈。

所述步骤2)具体操作步骤为：

评估对象全运行寿命周期分为三个阶段：前期阶段，由设计制造缺陷以及安装遗留隐患，评估对象状态并不优良；中期阶段，机组稳定运行，评估对象达到了最佳状态；末期阶段，长期高温高压服役，材料逐步加速老化、状态劣化。

明确评估对象的运行时间δ，并确定其处于全运行寿命周期三个阶段中的哪个阶段，其中，各具体阶段及其对应的时间范围见下表所示；

其中，L

所述步骤3)中状态修正因数计算的具体操作步骤为：

根据式(1)确定状态修正因数CF；

式中，L为评估对象实际运行时间，单位：年。

基于步骤1)的收集资料，在设计制造安装阶段，针对未发现任何缺陷、有少量异常但不影响正常使用、有较多异常但返修后正常、有较多异常且返修后未完全解决但仍然带缺陷运行四种情况，s取值分别为0、0.02、0.05、0.1。

基于步骤2)明确的评估对象所处全运行寿命周期阶段，前期、中期和末期三个阶段，μ取值分别为2、1和5。

基于步骤1)的最近两次状态评估结果，Cf

所述步骤4)具体操作步骤为：

将评估点分为两类：焊缝和母管，分别以下角标wb和mp区分，基于检修计划和成本，以及历次检修结果，有针对性的对评估对象选取评估点。

所述步骤5)具体操作步骤为：

针对步骤4)确定的评估点，从宏观检验、表面探伤、无损探伤、金相检查、外径检查、壁厚测量、硬度检测中选择合适的项目制定现场检验方案并实施。

所述步骤6)具体的操作步骤为：

将步骤5)确定的现场检验项目分为两类，根据评估点的各项现场检验结果，确认各评估点现场检验项目对应的状态参数ES及权重ESQ；

所述步骤7)具体操作步骤为：

依据步骤6)获取的现场检验结果，对单个评估点，无论是焊缝评估点还是母管评估点，定义其状态为C

评估点的状态C

所述步骤8)中具体操作步骤为：

基于步骤7)得到的焊缝、母管评估点，如式(10)对评估对象进行整体状态评估；

式中，下角标wb和mp分别标识焊缝和母管，其评估点的数量分别用m和n表示。

评估对象的状态C的数值结果正常落在[0,1]区间范围，当C值从0向1变化时，评估对象的状态逐渐变差。当C值大于0.85时，评估对象状态较差，有不少的评估点状态不佳。特别是处于全运行寿命周期的末期阶段时，如果连续两次评估，评估对象的状态C值均大于0.85，建议企业对评估对象整体更换。

所述步骤9)中具体操作步骤为：

将步骤8)得到的评估对象的状态评估结果完整记录并归档，为下一次评估反馈用于计算步骤3)的状态修正因数。

所述的步骤7)中第A类现场检验项目状态参数：宏观检验状态ES

所述的步骤7)中第A类现场检验项目状态参数：表面探伤状态ES

所述的步骤7)中第A类现场检验项目状态参数：无损探伤状态ES

所述的步骤7)中第A类现场检验项目状态参数：金相检查状态ES

所述的步骤7)中第B类现场检验项目状态参数：外径检查状态ES

式(7)中，D

所述的步骤7)中第B类现场检验项目状态参数：壁厚测量状态ES

式(8)中，d

所述的步骤7)中第B类现场检验项目状态参数：硬度检测状态ES

式(9)中的硬度为布氏硬度，HB

本发明的有益效果：

本发明无需评估人员具有丰富的材料基础知识、力学计算知识、寿命评估知识及经验，也无需承担额外的试验费用成本，基于常规现场检验项目及结果，通过状态修正因数的修正，对汽轮机中压导汽管进行状态评估，从而帮助火电厂技术人员制定下次检修策略。在全运行寿命周期的末期阶段，如果连续两次评估，评估对象的状态C值均大于0.85，建议企业对评估对象整体更换。

附图说明

图1是本发明状态评估流程示意图。

具体实施方式

下面结合两个具体的实施案例对本发明作进一步的描述。

以某电厂330MW亚临界机组汽轮机中压导汽管于2020年05月B+级检修的结果为例，按照此发明方法实施状态评估：

1)明确评估对象为：汽轮机中压导汽管。基本信息：设计直径和壁厚：Φ564.9×27.7mm，设计材质12Cr1MoV，弯曲半径842mm。

汽轮机中压导汽管在设计制造阶段无异常，运行期间没有更换记录，仅于2014年进行过状态评估，状态评估结果一般。

2)汽轮机中压导汽管已经累计运行22.5年，处于全运行寿命周期的中期阶段。

3)汽轮机中压导汽管在设计制造阶段无异常，s取值0；处于全运行寿命周期的中期阶段，μ取值1；

计算状态修正因数

4)考虑本次检修成本低、时间短，结合唯一一次状态评估结果，选取2个焊缝评估点和4个母管评估点。

5)针对汽轮机中压导汽管选取的评估点，选择合适的项目制定现场检验方案并实施。

6)获取汽轮机中压导汽管现场检验结果，并计算状态参数结果，如下所示；

7)对汽轮机中压导汽管选取的2个焊缝、4个母管评估点进行状态评估，如下所示：

8)综合所有评估点的状态评估结果，对评估对象中压导汽管进行状态评估，最终评估状态值为0.69，与2014年评估结果相比，其状态有变差的趋势。且有一个焊缝评估点和一个母管评估点状态较差，应及时消缺。

9)最终中压导汽管的状态评估结果为下一次评估反馈，用于计算状态修正因数。

以某电厂1000MW亚临界机组汽轮机中压导汽管于2021年01月A级检修的结果为例，按照此发明方法实施状态评估：

1)明确评估对象为：A侧汽轮机中压导汽管、B侧汽轮机中压导汽管。基本信息：设计直径和壁厚：Φ610×45mm，设计材质A335P92，弯曲半径1067mm。

A侧汽轮机中压导汽管在设计制造阶段发现异常但经过返厂处理后正常，B侧汽轮机中压导汽管运行期间在设计制造阶段未发现异常。运行期间没有更换记录，仅于2015年进行过简单的状态评估，评估结果较好。

2)A侧汽轮机中压导汽管和B侧汽轮机中压导汽管已经累计运行12年，处于全运行寿命周期的中期阶段。

3)A侧汽轮机中压导汽管在设计制造阶段发现异常但经过返厂处理后正常，s取值0.05；处于全运行寿命周期的中期阶段，μ取值1；

计算A侧汽轮机中压导汽管状态修正因数：

B侧汽轮机中压导汽管运行期间在设计制造阶段未发现异常，s取值0；处于全运行寿命周期的中期阶段，μ取值1；

计算B侧汽轮机中压导汽管状态修正因数：

4)考虑本次检修时间长、成本可控，结合上一次状态评估结果，针对A侧汽轮机中压导汽管，选取3个焊缝评估点和3个母管评估点；针对B侧汽轮机中压导汽管，选取2个焊缝评估点和4个母管评估点。

5)针对A侧汽轮机中压导汽管和B侧汽轮机中压导汽管选取的评估点，选择合适的项目制定现场检验方案并实施。

6)获取A侧汽轮机中压导汽管和B侧汽轮机中压导汽管现场检验结果，并计算状态参数结果，如下所示；

7)对A侧汽轮机中压导汽管和B侧汽轮机中压导汽管的评估点进行状态评估，如下所示：

8)综合所有评估点的状态评估结果，对评估对象分别进行状态评估，A侧汽轮机中压导汽管最终评估状态值为0.462，B侧汽轮机中压导汽管最终评估状态值为0.457，与2015年评估结果相比，两根导汽管暂无状态变差趋势。但是，相比较而言，A侧中压缸导汽管比B侧中压缸导汽管状态略差，这可能与A侧再热蒸汽运行温度稍高有关，应引起关注。

9)最终A侧中压缸导汽管比B侧中压缸导汽管的状态评估结果为下一次评估反馈，用于计算状态修正因数。