DL-T 369-2023 电站锅炉管内压蠕变试验方法

ICS27.100备案号：J98DL 代替DL/T369-2010电站锅炉管内压蠕变试验方法Methodforinternalpressurecreeptestofboilertubes国家能源局发布IDL/T369—XXXX 32规范性引用文件 33符号、术语和定义 34试验原理 45试验设备与仪器 46试样 67安全 78试验步骤 79试验结果处理 810试验报告 9DL/T369—XXXX本文件按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起本文件的某些内容可能涉及专利。本标准的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国电力企业联合会提出。本文件由电力行业电站金属材料标准化技术委员会（DL/TC23）归口。本文件代替DL/T369-2010《电站锅炉管内压蠕变试验方法》。与DL/T369-2010相比，除结构调整和编辑性修改以外，主要技术变化如下：——修订了适用锅炉受热面管的尺寸范围；——补充了尺寸测量以及设备定期校准标准，修订了应力计算参考标准；——修订了部分术语和定义；——修订了表1；——补充了设备的基本构成以及结构参考示意图；——修订了试验设备温度控制、密封性等要求；补充了安全阀、测试参数记录的要求；——补充了全机加工试样及其要求；——补充了试样装卸过程中操作的要求；——补充了试验压力计算的公式；——修订了泄露检查的压力和保压时间；——补充了升压速率的要求；——补充了试验后对试样的检验要求；——完善了试验报告需要记录的内容。本文件起草单位：西安热工研究院有限公司、华北电力大学、华能核能技术研究院有限公司、哈尔滨锅炉厂有限责任公司、华能山东石岛湾核电有限公司。本文件主要起草人：唐丽英、张红军、李江、徐鸿、周荣灿、王庆武、李季、王硕、詹英杰、徐安、张乃强、毛雪平本文件及所替代文件的历次版本发布情况为：——2010年首次发布为DL/T369-2010；——本次为第一次修订。本文件在执行过程中的意见或建议反馈至中国电力企业联合会标准化管理中心（北京市西城区白广路二条一号，100761）3DL/T369—XXXX电站锅炉管内压蠕变试验方法本文件规定了电站锅炉管内压蠕变试验设备、试样、试验步骤、试验结果处理、试验报告等基本要本文件适用于外径不大于108mm的锅炉管内压蠕变试验，其他高温承压工件的内压蠕变试验可参照本文件。2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/T16507.4水管锅炉第4部分：受压元件强度计算GB/T21389游标、带表和数显卡尺TSG23气瓶安全技术规程TSGZF001安全阀安全技术监察规程DL/T869火力发电厂焊接技术规程JJG49弹性元件式精密压力表和真空表检定规程JJG141工作用贵金属热电偶检定规程JJG276高温蠕变、持久强度试验机检定规程JJG351工作用廉金属热电偶检定规程JJG368工作用铜-铜镍热电偶检定规程JJG617数字温度指示调节仪检定规程3符号、术语和定义3.1本标准使用的符号、名称及单位见表1。D0DtL0LjpT℃Ti℃thσhvDL/T369—XXXX3.2下列术语或定义适用于本文件。3.2.1爆破试验internalpressurecreeprupturetest将管样在高温下施加稳定内压直至发生破坏的试验。3.2.2中断试验interruptedinternalpressurecreeprupturetest在管样破坏之前的规定时间终止的内压蠕变试验。3.2.3持久爆破强度internalpressurecreeprupturestrength管样在规定温度T下达到规定的试验时间t而不发生爆破的最大环向应力，用σtT表示。3.2.4持久爆破时间internalpressurecreeprupturelife管样在规定温度T和规定的环向应力σ下发生爆破所需要的时间，用tb(T,σ)表示。3.2.5平均蠕胀速率averagecreepswellingrate试验中断或结束后，室温下管样圆周方向的相对蠕胀变形率除以试验时间，用公式计算。4试验原理将两端封闭试验管样加热至规定温度，在管样内部施加气压并保持恒定压力至规定的时间中断或爆破，分析测定试验前后管样的变形、材料的组织结构、力学性能或其他性能指标，从而研究锅炉管在多轴应力下的蠕变损伤和持久爆破强度。5试验设备与仪器5.1试验设备典型结构试验设备主要由加载系统、加热和控温系统、测试参数记录系统构成，典型结构见图1。5DL/T369—XXXX图1试验装置的典型结构5.2加载系统5.2.1充压设备应能够持续均匀地向管样施加试验所需的压力，每一试验回路应具有加压阀、卸荷阀、安全阀。5.2.2压力测量装置应符合JJG49中的要求，且在压力测量装置量程的5%~100%范围内，压力值相对误差应优于±1.0%；试验过程中压力示值降低1.0%时，应补充气体至试验设定压力。5.2.3试验系统应具有良好的密封性，正常运行过程中压力示值降低1%的时间间隔宜不少于240小时。5.2.4充压用介质宜采用在试验条件下自身化学性质稳定且对试验管样内壁不会产生非预期腐蚀的流体，如氩气、氦气、氮气、空气或水蒸气等。5.3加热和控温系统5.3.1加热装置内部均温区长度应不小于管样计算长度Lj的1.2倍，均温区直径应不小于管样初始外径D0的1.2倍，宜采用三区域独立控温的管式电炉。5.3.2加热装置均温区应按照JJG276进行定期校准。5.3.3采用加热装置加热试样至试验温度（T），试验温度（T）和i时刻温度（Ti）之间的允许偏差和试样标距内允许的最大偏差见表2。表2Ti与T的允许偏差和试样标距内允许的最大偏差试验温度T℃Ti与T的允许偏差℃试样标距内允许的最大温度偏差℃6DL/T369—XXXXT≤6003600<T≤8004800<T≤100051000<T≤110065.3.4在试样标距段范围内应设置不少于2支测温热电偶，热电偶应固定在试样计算长度的两端，且热电偶的测量端应与试样表面保持良好的热接触。炉内电偶丝其余部分应该有热保护和电绝缘。5.3.5加热系统的控温热电偶和测温热电偶应不低于JJG141、JJG351或JJG368中Ⅱ级热电偶的精度要求。5.3.6温度控制与测量仪表应等于或优于JJG617中准确度等级0.3级的要求，分辨力不低于0.1℃,测温装置的准确度应等于或优于1℃。5.3.7加热炉内壁应有耐热钢炉管将管样与电加热元件物理隔离。5.4测试参数记录系统5.4.1设备应具备温度、压力等参数自动测量记录功能，其精确度应达到被测信号的±1%。5.4.2试验使用的所有计量仪器应按相应的标准要求定期进行检定/校准。如果试验时间超过检定/校准周期，应在试验完成后立即检定/校准并合格。6试样6.1试样组成6.1.1试样包括管样、两端封头和压力注入管四个部分，试样内应装有芯棒和颗粒填充物。6.1.2内压蠕变试样包括非加工试样和全机加工试样，管样计算长度Lj不小于150mm，管样标距段的初始长度L0不小于（150+2D0）mm，其两端面应垂直于管样的轴线。6.1.3非加工试样是指新的或服役过的管样，试验前不对管样原始内外壁进行加工，推荐的试样形式见6.1.4全机加工试样是由实心材料或直管加工制造的试样，推荐的试样形式见图3，其中试样长度应确保管样标距段处于加热装置均温区范围内，厚度W0可根据设备允许的内压选择，宜不小于2mm，过渡圆弧半径r不小于2×（W1-W0）mm。图2非加工试样DL/T369—XXXX图3全机加工试样6.1.5管样切割前应对其进行表面检查和无损检测无超标缺陷，宜采用机械方法切取。如果采用火焰切割，应去除热影响区。6.1.6对于带环向焊接接头的管样，接头应在管样的计算长度范围内，且宜位于管样中间；对有多个环向接头的管样，接头间的距离应不小于锅炉管公称外径与焊缝宽度之和。6.1.7两端封头应选用强度与试验用锅炉管强度相当或更高的材质制作，其尺寸的计算按照GB/T16507.4中有关凸型封头的计算进行。6.1.8试样中的芯棒和颗粒填充物在试验温度下应性质稳定，芯棒与管样之间应有足够的轴向和径向间隙，避免装卸过程中刮擦试样内壁。6.1.9压力注入管强度校核按GB/T16507.4中关于管子或锅炉范围内管道进行计算，其预期试验时间的持久强度应不小于试验压力引起的环向应力的1.5倍。6.2试样的制备6.2.1试样的坡口加工及焊接应按照DL/T869中的规定进行，宜采用钨极氩弧焊。6.2.2焊接完成后，应按照DL/T869中的规定验收合格。7.1试样与试验参数控制装置应分别置于独立的空间，中间设置足够厚度的防爆墙，观察窗应加装防爆玻璃。7.2气瓶的使用应符合TSG23的规定。7.3试验人员更换试样或进行其它操作前，应将待操作试样的管路压力完全释放。7.4安全阀应按照TSGZF001的规定定期校验合格。8试验步骤8.1管样尺寸测量8.1.1应在不少于三个截面测量管样外径，每个截面的两个测量方向应相互垂直；应在试验段两端圆周方向均布的4个测点处进行壁厚测量。8.1.2管样尺寸应用游标卡尺测量并记录，游标卡尺的使用和数据读取应符合GB/T21389的规定。8.2试验压力的确定8DL/T369—XXXX根据试样尺寸测量结果和试验设定的管样环向应力，按0计算试验所需压力，其中D8.1.1外径测量值的平均值，W0取8.1.1壁厚测量值的最小值：8.3试样的安装试样应安装在加热炉膛轴线的中心位置。8.4泄露检查应在室温下对试验回路充压至试验压力的1.2倍，保压不小于1小时，检查无泄漏后将压力释放。8.5加热和加压8.5.1将试样加热至规定温度，保温不少于2小时后加压。8.5.2达到保温时间后，启动加压系统，对于惰性气体，升压速率应不大于10MPa/min，对于在室温到试验温度之间存在物态变化的介质（如水蒸气），升压速率应不大于0.1MPa/min。当压力达到试验值的80%后，应放缓加压速度。8.5.3应记录温度或压力超过规定限度的所有时刻、偏差幅度和持续时间，并评估对试验结果的影响。8.6试验的中断和终止8.6.1试验因故中断时，应将试样温度降至室温，并释放压力。当需要重新恢复试验时，应按照8.5的规定执行。8.6.2当进行中断试验达到规定时间时，将内压逐渐卸载至大气压力，试样在炉内缓冷至室温后取出。8.6.3当进行爆破试验试样爆破后，将试样在炉内缓冷至室温后取出。8.7试验后的检验8.7.1试验结束后，应对试样尺寸进行测量。对中断试验的试样，应在标距或均温区范围内的多个截面进行测量，测量截面的间距不大于10mm，每个截面应测量间隔90°的两个方向的外径。对爆破试样，应测量至少包括爆口所在截面及到爆口距离不同的三个截面的外径。8.7.2对于中断试验的未爆破试样，宜测试硬度、拉伸性能及材料微观组织结构。8.7.3对于爆破试验的试样，宜测试爆口处的宏观特征和微观组织结构及硬度。9试验结果处理9.1当出现以下情况之一时，试验结果无效：a)裂纹源位于管样计算长度之外；b)爆口处有明显缺陷。9.2按照GB/T16507.4计算的试验设定的管样环向应力，参照GB/T2039绘制初始应力-爆破时间蠕变断裂图，可用内插法或外推法求出该种材质、规格管样的持久爆破强度。9.3新开发材料的持久爆破强度外推时间应不大于最长试验时间的3倍，其它材料外推时间应不大于最长试验时间的10倍，应注明外推时间与最长试验时间的比值。9.4试验参数相同的每组试样应至少有一个管样试验至爆破，其余管样的试验时间与爆破时间的比值作为蠕变损伤分数。DL/T369—XXXX9.5可采用试验参数相同的系列试样计算不同