Товары в корзине: 0 шт Оформить заказ
Стр. 1
 

22 страницы

396.00 ₽

Купить ГОСТ Р 55682.4-2013 — бумажный документ с голограммой и синими печатями. подробнее

Распространяем нормативную документацию с 1999 года. Пробиваем чеки, платим налоги, принимаем к оплате все законные формы платежей без дополнительных процентов. Наши клиенты защищены Законом. ООО "ЦНТИ Нормоконтроль"

Наши цены ниже, чем в других местах, потому что мы работаем напрямую с поставщиками документов.

Способы доставки

  • Срочная курьерская доставка (1-3 дня)
  • Курьерская доставка (7 дней)
  • Самовывоз из московского офиса
  • Почта РФ

Применяется к водотрубным котлам, как определено по ГОСТ Р EН 12952-1.

В настоящем стандарте описываются процедуры расчетов накопления деформации ползучести и/или степени накопления усталости составных частей котла в процессе работы. Данные расчеты не требуется выполнять изготовителю, так как он не является ответственным в соответствии с требованиями настоящего стандарта.

 Скачать PDF

Заменен на ГОСТ Р 55682.4-2017

Содержит требования EN 12952-4:2000

Переиздание. Декабрь 2016 г.

Оглавление

1 Область применения

2 Нормативные ссылки

3 Термины и определения

4 Условные обозначения и сокращения

5 Общие положения

6 Требования к расчетам

7 Система автоматической диагностики котла

Приложение А (справочное) Расчет повреждений, возникающих в следствие ползучести в процессе эксплуатации

Приложение В (справочное) Расчет усталостного повреждения в процессе эксплуатации

Библиография

 
Дата введения01.01.2015
Добавлен в базу01.10.2014
Завершение срока действия01.01.2019
Актуализация01.01.2019

Этот ГОСТ находится в:

Организации:

06.09.2013УтвержденФедеральное агентство по техническому регулированию и метрологии933-ст
ИзданСтандартинформ2016 г.
ИзданСтандартинформ2014 г.
РазработанОАО ЭМАльянс

Water-tube boilers and auxiliary installations. Part 4. In-service boiler life expectancy calculations

Стр. 1
стр. 1
Стр. 2
стр. 2
Стр. 3
стр. 3
Стр. 4
стр. 4
Стр. 5
стр. 5
Стр. 6
стр. 6
Стр. 7
стр. 7
Стр. 8
стр. 8
Стр. 9
стр. 9
Стр. 10
стр. 10
Стр. 11
стр. 11
Стр. 12
стр. 12
Стр. 13
стр. 13
Стр. 14
стр. 14
Стр. 15
стр. 15
Стр. 16
стр. 16
Стр. 17
стр. 17
Стр. 18
стр. 18
Стр. 19
стр. 19
Стр. 20
стр. 20
Стр. 21
стр. 21
Стр. 22
стр. 22

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ



НАЦИОНАЛЬНЫЙ

СТАНДАРТ

РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ


ГОСТР


55682.4—


2013/

ЕН 12952- 4: 2000


КОТЛЫ ВОДОТРУБНЫЕ И КОТЕЛЬНОВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ


Ч а ст ь4

Расчет в процессе эксплуатации предполагаемого срока службы котла

(EN 12952-4,

Water-tube boilers and auxiliary installations —

Part 4: In-service boiler life expectancy calculations, MOD)


Издание официальное


Москва

Стандартинформ

2016


ГОСТ P 55682.4—2013

Предисловие

1    ПОДГОТОВЛЕН ОАО «Энергомашиностроительный Альянс» (ОАО «ЭМАльянс») на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 4

2    ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 244 «Оборудование энергетическое стационарное»

3    УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 6 сентября 2013 г. № 933-ст

4    Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к Европейскому стандарту ЕН 12952-4 «Водонагревательные бойлеры и вспомогательные установки. Часть 4. Расчет вероятной продолжительности срока службы бойлера» (EN 12952-4 «Water-tube boilers and auxiliary installations — Part 4: In-service boiler life expectancy calculations», MOD), путем включения в него дополнительных требований, отмеченных курсивом, объяснение которых приведено во введении к настоящему стандарту.

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать ссылочные национальные стандарты, разработанные на основе соответствующих международных или Европейских стандартов

5    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

6    ПЕРЕИЗДАНИЕ. Декабрь 2016 г.

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. № 162-ФЗ «О стандартизации в Российской Федерации». Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомления и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

© Стандартинформ, 2016

Настоящий стандарт не может быть использован или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии


(В.2)

Примечание - Перепад температур At стенки - отрицательный при возрастании t°, определение At дано в пункте 13.2 ГОСТ Р 55682.3.

В.3.3 Другие геометрические формы

Расчет напряжений должен выполняться в соответствии с ГОСТ Р 55682.3 и приложения В, с учетом влияния факторов наличия надрезов выполненных ранее.

В.4 Определение экстремальных значений напряжений

В.4.1 Общие положения

(В.З)

Повреждение от малоцикловой усталости, которое вычисляемое в соответствии с настоящим приложением, не зависит от времени выдержки, в течение которого действуют напряжения или от времени между экстремальными значениями напряжения. Эти показатели (продолжительности временных интервалов) могут не приниматься во внимание. Таким образом, для данного расчета достаточно определить и сохранить в памяти только относительные экстремальные значения эквивалентного напряжения в их хронологической последовательности. Это очень эффективный способ предварительной обработки данных. Если этот способ предварительной обработки данных будет применяться, то необходимо вычислять напряжения по оперативным данным, в соответствии с измеренными значениями. После каждого измерения и расчета напряжения, экстремальное значение может быть получено из последних трех значений Oexi, аех2, аехз, где предпоследнее значение аеХ2 было относительным экстремальным. Если логические значения (логика Булля)

(Ol< 02 И Оз< 02) ИЛИ (Ol> 02 И Оз> Ог)

являются «истиной», тогда аех2 была относительно максимальной или относительно минимальной величиной эквивалентного напряжения и может быть сохранена в последовательности экстремальных значений oexi.

В.4.2 Сохранение в памяти экстремальных значений

Для последующего учета влияния подсчитанной последовательности экстремальных значений необходимо также сохранить в памяти измеренную (или определенную каким-то другим способом) температуру материала, так, чтобы эталонная температура сопутствующего цикла нагружения могла бы быть рассчитана. Более того, полезно также сохранять измеренные значения рабочего давления и перепадов температур, связанные с их экстремальными значениями, а также их дату и время. Эти данные смогут помочь прояснить причину неправдоподобных (или кажущихся таковыми) результатов. Значения экстремальных величин, которые встречаются каждый день или каждую неделю, связаны с производственной нагрузкой (базовой или пиковой). Количество экстремальных значений может быть разным для разных элементов.

Примечание - Впрыскивающий пароохладитель может быть подвержен пяти или более циклам нагружения в час. Коллектор горячего пара того же котла может иметь не один цикл нагружения в день. В этом случае должно быть установлено запоминающее устройство соответствующей емкости.

ВАЗ Удаление экстремальных значений, ассоциированных с циклами малых нагрузок

Если котел работает при постоянной нагрузке, большое количество относительных экстремальных значений может иметь место в результате небольших колебаний и разброса измеренных значений. Такие колебания не являются причиной накопления усталостных повреждений и, связанные с ними, экстремальные значения могут быть удалены из последовательности. Если величина последнего экстремального значения находится между предпоследней и третьей от края величиной и, если разница между предпоследним и третьим от края значением меньше, чем предел упругости Лоех, то последнее и предпоследнее экстремальные значения могут быть удалены из последовательности. Математическое выражение: если три значения (по Буллю)

{(Оех‘<-Ое<2 И Оех1-> — Оехз) ИЛИ (Оех1>Оех2 И Оех'^ — Оехз)} И {|Оех2 Оехз| — ДОех}    (В.4)

«истина», то Oexi, и Оех2 могут быть навсегда удалены из последовательности экстремальных значений. Это очень эффективный способ предварительной обработки данных. 1


B.5 Определение циклов нагружения


Основным способом вычисления цикла нагружения должен быть метод парной амплитуды1* (см. [2], [3]). В соответствии с данным методом имеет место цикл нагружения, когда петля гистерезиса в диаграмме напряжений, зависимых от деформации, замкнута (см. рисунок В.1).



а-,

Рисунок В.1 - Характеристика соотношения напряжений и деформации по Доулингу [2]


0.01


Имеет или не имеет место цикл нагружения, может быть определено из последовательности соответствующих экстремальных значений:

Если область деформации (или, что равноценно, область напряжения) прерывается противоположно направленной областью малых размеров, то такая область малых размеров станет причиной образования замкнутой петли гистерезиса в соотношении напряжения - деформации. Два экстремальных значения на данной диаграмме изображают цикл нагружения (см. рисунок В.2):


11 Расчет цикла «метод дождевого потока» основан на данном методе и может также быть использован см. рисунок В.5.


9


ГОСТ P 55682.4—2013



U 5%


а - пуск из холодного состояния; b - снижение нагрузки; с - останов

Рисунок В.2 - Схематическое изображение характеристики напряжения - деформации и расчет цикла

нагружения

Математический метод выделения циклов нагружения из последовательности всех соответствующих экстремальных значений дан ниже.

Все последовательности четырех последовательно расположенных относительных экстремальных значений aexi, аех2, Оехз, аеХ4 анализируются при помощи формулы Булля.

(СТех'Р’ОехЗ И Оех1<СТехЗ И Оех2 <-=Оех4) ИЛИ (Оех4< ОехЗ И Оех1’>— С7ехЗ И Оех2>— СТех4)    (В.5)

Если формула «истинная», то экстремальные значения аеХ2 и аехз изображают цикл нагружения, тот, который должен быть классифицирован в соответствии с формулой В.8 и добавлен к упорядоченной последовательности систематизированных циклов нагружения (см. рисунок В.4). Цикл с диапазоном меньшим, чем предел упругости Даех~190 Н/мм2, не должен приниматься во внимание. Найденные и зафиксированные экстремальные значения аех2 и СТехз, определяющие цикл нагружения, должны быть удалены из всей последовательности экстремальных значений (для дальнейшего использования).

10

ГОСТ P 55682.4—2013


ЛЗ = (Оех4>ОехЗ И Оех1<=ОехЗ И Оех2 <-Оех4)


ИЛИ (Оех4<ОехЗ И Оех1>=аехЗ ИОех2>-Оех4)

Рисунок В.З - Критерий для цикла нагружения с диапазоном Лоех=|оех2 - аехз| с применением метода дождевого потока и метода парной амплитуды


Процедура определения цикла нагружения, классификаций и удаления соответственных экстремальных значений следует повторять, пока не будет обнаружен следующий цикл нагружения в общей последовательности экстремальных значений (см. рисунок В.4, также [4])

а - оставшаяся последовательность от предыдущих предельных величин; b - новые предельные величины;

с - новая оставшаяся последовательность предельных величин

Рисунок В.4 - Пример на расчет цикла нагрузки

11

ГОСТ P 55682.4—2013

В.6 Оставшаяся последовательность пределов

Последовательность, которая не включает в себя замкнутые циклы нагрузки, называется «Оставшаяся последовательность предельных величин» (ОПП). ОПП должна состоять всегда из колебаний с увеличением амплитуды2), следующих за колебанием с уменьшением амплитуды. ОПП не должна быть исключена, но должна быть принята во внимание для дальнейшего расчета циклов нагрузки, как показано на рисунке В.4. Если расчет цикла нагрузки выполняется в оперативном режиме, то должна быть сохранена фактическая ОПП.

Усталость, вызванная посредством ОПП, не может быть рассчитана таким же способом, как усталость, вызванная выявленными циклами нагрузки. Однако есть следующие возможности оценки:

a)    ОПП исключается во время расчета на усталость. Остается только метод парного диапазона в соответствии с рисунками В.З и В.4;

b)    Изменения от одного экстремума до другого определяются как циклы с половиной нагрузки, и перепад между максимальным максимумом и минимальным минимумом определяется как один завершенный цикл нагрузки. Данный метод является методом дождевого потока (см. рисунок В.5);

c)    Допускается, что ОПП является очень большим изменением, которое все-таки само не может быть учтено. В этом случае ОПП может быть определена методом парной амплитуды. Кроме того, выявление циклов нагрузки может быть всегда упрощено в соответствии с рисунком В.6. ОПП включает только колебания с понижающейся амплитудой в этом случае. Это желательное снижение объема данных. Метод подтверждается тем, что часть ОПП с повышающейся амплитудой не может влиять на дальнейшее определение циклов нагрузки;

d)    Начиная с самой большой разности в ОПП, предшествующие и последующие пары предельных величин (соответственно, одна минимальная и одна максимальная), определяются как циклы нагрузки;

e)    Самая большая разность определяется, как цикл нагрузки. Тогда соответствующие экстремумы удаляются и вновь самая большая, оставшаяся разность определяется, как цикл нагрузки и т. д. Первоначальная ОПП должна быть сохранена так, чтобы она могла быть использована для дальнейшего расчета цикла нагрузки.

Приведенные варианты показаны на рисунке В.5. Во всех случаях была использована одна и та же ОПП. Количество и размер предельных величин, приведенных здесь, используются на практике. Для материала с пределом текучести до 200 Н/мм2, пределом прочности до 500 Н/мм2 и для температуры до 400 °С, результат упомянутых методов при оценке усталости от ОПП - в таблице В.2

Таблица В.2 - Значения усталости

Метод

Усталость (процент от срока службы)

а)

0,000

Ь)

0,268

с)

0,200

d)

0,188

е)

0,212

ГОСТ P 55682.4—2013



b)



d)


Рисунок B.5 - Варианты оценки величин в ОПП


13


ГОСТ P 55682.4—2013



ЛЗ = (ОехЗ>Оех2 И ОехЗ>Оех1) ИЛИ ( ОехЗ <Оех2 И Oex3<Oexl)

Рисунок В.6 - Критерий для расчета цикла нагрузки, с использованием метода с)

В.7 Ограничение количества оставшихся последовательностей пределов

Если применены описанные методы определения цикла, количество ОПП не ограничено, потому что разность между следующими друг за другом максимумами и следующими друг за другом минимумами может быть как угодно мала. Однако для определения цикла нагрузки в рабочем режиме желательно брать ограниченную длину ОПП.

Один из вариантов - ограничить длину ОПП, например, до 20 экстремумов. Если обнаружен 21-й экстремум, то находят наименьшую разность между двумя последовательными максимальными величинами и двумя последовательными минимальными величинами в ОПП. Максимум и минимум в таком положении считается, как цикл нагрузки, и соответствующие две предельных величины исключаются из ОПП. Таким образом, определяется и запоминается место двух новых предельных величин. Практический опыт показывает, что количество предельных величин составляет около 10. Более 20 экстремумов не будет фиксироваться и сохраняться в ООП, если расчет ведется по методу с) и рисунку В.6 и, если циклам нагрузки подвергнут объект с пределом упругости ниже 190 Н/мм2.

В.8 Классификация циклов нагрузки

Определенные циклы нагрузки должны быть рассчитаны по классам размаха напряжения 2а и по эталонной температуре t* как показано в таблице В.З (ограничения класса, показанные здесь, приводятся только в качестве примера).

Эталонным размахом напряжения 2ova [см. ГОСТ Р 55682.3, приложение В, уравнения (В-2) и

(В-5)]

20va - |С7ех2- Оехз|.    (В.6)

Определение 2а из 2ava должно соответствовать приложению В ГОСТР 55682.3.

Эталонная температура для цикла нагружения должна рассчитываться следующим образом: t* = 0,75 макс. (t(Oex2), t(Oex3)} + 0,25 Мин. {t(CTex2), t(CTex3)},    (В.7)

где t (Gexi) - температура материала, измеренная в то же время, что и предельная величина aexi

ГОСТ P 55682.4—2013

Таблица В.З- Расчет усталости от классифицированных циклов нагрузки

2а,

Н/мм2

t* оС

^ Dfk,

К

>0

<100

>100

<200

>200

<300

>300

<400

>400

<500

>500

>190

<300

П1к

Nik

3

1,0x109

25

1,0x10s

333 1,0x107

912 1,0x107

1 803 1,0x106

617 584 000

>300

<390

П2к

№к

5

91 2000

12

63 9000

91

406 000

435 224 000

410 99 400

51

31 600

>390

<460

Пзк

№к

2

23 3000

4

16 7000

51 111 000

270 61 900

295 31 400

25 11 400

>460

<510

П4к

N4k

0

11 9000

1

86 600

12

58 000

150 34 500

245 17 200

24 6 570

>510

<540

П5к

№к

0

82 600

0

60 400

10

40 700

96 24 400

215 12 400

48 4 860

>540

<560

Пбк

№к

0

67500

0

49 500

4

33 400

66 20 200

150 10 300

61 4 100

>560

<580

П7к

N7k

0

58 100

0

42 600

1

28 900

35 17 500

123 8 960

80

3610

>580

П8к

№к

0

50 400

0

37 000

0

25 100

11

15 300

51 7 660

18 3 200

i

0,0014%

0,0054%

0,1292%

2,0505%

8,0315%

6,1030%

16,32

4%


XY

4

12345


Пользователь и котельная установка: Электростанция:

Котел:

Заводской №

Компонент:

Материал Рабочее давление Рабочая температура Рабочее напряжение мембраны Наружный диаметр Толщина стенки


XY

коллектор подогревателя сталь группы 5.2 (10 СгМо 9 10) 5,35 Н/мм2


521 °С 36,6 Н/мм660

45 мм


Расчет при среднем арифметическом каждого класса Дата

31.03.99


В.9 Расчет усталостного повреждения

Усталость по каждому классу i, к циклов нагрузки - вычисляют по формуле:

ADfii<= XfWNlik,    (В.8)

где nik- расчетное число циклов нагрузки в классе i, к;

Nik-допустимое число циклов нагрузки i, к.

Nik - должно быть рассчитано в соответствии с рисунком В.9 приложения В ГОСТ Р 55682.3. Использованные значения 2оа и 2t* должны быть средними между предельными величинами цикла. Тип усреднения (арифметический, логарифмический) должен быть указан в листе расчета.

Общее усталостное повреждение:

15

ГОСТ P 55682.4—2013

DF - DFonn + X X ADF ik ,    (B.9)

i к

где DFonn-является усталостным повреждением в результате ОПП.

В.10 Точность и достоверность измеренных значений

Точность измерения давления, перепада температур стенки и других значений, которые прямо пропорциональны напряжению, должна быть в пределах трех процентов. Измерение разности температуры является особенно важным. Измерительная аппаратура должна обеспечить гарантированную точность. При этом нужно избегать погрешностей при измерении температуры. Предусмотренный контакт между материалом и горячим спаем термопары должен быть хорошим. Если измерение разности перепада температур на стенке не может быть улучшено до удовлетворительной точности, то она должна быть рассчитана в рабочем режиме по последовательности измеренных температур. Само значение температуры мало влияет на результат расчетов усталостных повреждений. Точность 10°К является достаточной.

Достоверность измеренных значений, которые определяются для расчета усталости на автоматизированных установках, должна быть проверена. Самый простой метод расчета - это установить предельные величины для значения и предельные величины для переходного состояния. А также, если возможно, должна быть установлена система сравнения с другими измеренными значениями.

16

ГОСТ P 55682.4—2013

[1] PD 6539

Библиография

Руководство по методам оценки влияния трещинообразования на степень серьезности дефектов в компонентах, работающих при высоких температурах (Guide to methods for the assessment of the influence of crack growth on the significance of defects in


components operating at high temperatures)

[2] Доулинг Н.Э. Срок службы до усталостного разрушения и отклик в виде неупругой деформации по комплексным статистическим данным для легированной стали. Журнал Испытаний и Оценки. Том 1, №4, июль 1973 г., стр.271/87 (Dowling N.E. Fatigue Life and inelastic Strain Response under Complex Histories for an Alloy Steel. Journal of Testing and Evalution, Vol. 1 No.4, July 1973, pp.271/87)


[3]    Нормативный бюллетень

451-87/1 орга-низации Vd

tGv

[4]    ГОСТ 25.101-83

Котлы паровые, 05/87, Издательство ТЮФ Райнланд, Кельн, 1987 (Vd TIJV Merkblatt Dampfkessel 451-87/1, 05/87, Verlag TUV Rheinland, Kooln,1987)

Расчеты и испытания на прочность. Методы схематизации случайных процессов нагружения элементов машин и конструкций и статистического представления результатов (Strength calculation and testing. Representation of random loading of machine elements and structures and statistical evaluation of results)


17


ГОСТ P 55682.4—2013

Введение

Национальный стандарт ГОСТ Р 55682.4 разработан ОАО «ЭМАльянс»

Серия стандартов ЕН 12952 состоит из следующих частей, объединенных под общим названием «Котлы водотрубные и котельно-вспомогательное оборудование»:

-    Часть 1. Общие положения.

-    Часть 2. Материалы для частей котла, работающих под давлением, а также для котельновспомогательного оборудования.

-    Часть 3. Конструкция и расчеты для частей котла, работающих под давлением.

-    Часть 4. Расчет в процессе эксплуатации предполагаемого срока службы котла.

-    Часть 5. Конструктивное исполнение и технология производства частей котла, работающих под давлением.

-    Часть 6. Контроль и испытания в процессе изготовления, документация и маркировка частей котла, работающих под давлением.

-    Часть 7. Требования к оборудованию для котлов.

-    Часть 8. Требования к топкам котлов, работающих на жидких и газообразных топливах.

-    Часть 9. Требования к топкам котлов, работающих на пылеугольном топливе.

-    Часть 10. Требования к защитным устройствам от превышения допустимого давления.

-    Часть 11. Требования к устройствам ограничения, а также к контурам защиты котлов и котельно-вспомогательного оборудования.

-    Часть 12. Требования по качеству питательной и котловой воды.

-    Часть 13. Требования к установкам газоочистки.

-    Часть 14. Требования к установкам снижения окислов азота дымовых газов.

-    Часть 15. Приемочные испытания.

-    Часть 16. Требования к котлам с колосниковыми решетками, а также к котлам с псевдоожиженным кипящим слоем.

-    CR 12952-17. Руководящее указание по привлечению независимой от Изготовителя инспектирующей организации.

Хотя указанные выше части ЕН 12952 можно приобрести каждую отдельно, необходимо заметить, что все части являются взаимосвязанными. Таким образом, при конструировании и изготовлении котлов водотрубных и вспомогательного оборудования, потребуется применение нескольких частей одновременно с целью удовлетворения всех требований настоящего стандарта.

Примечание - Часть 4 не требуется на этапе проектирования, изготовления и монтажа котла.

Приложения А и В настоящего стандарта являются справочными.

УДК 621.18-5:621.181:621.182:006.354    ОКС    27.010

Ключевые слова: котел, котлы паровые, котлы водогрейные, ползучесть материала, расчет срока эксплуатации, циклы нагружения, усталостные напряжения, усталостные повреждения, расчет срока службы

18

ГОСТ P 55682.4—2013/ EH 12952-4:2000

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КОТЛЫ ВОДОТРУБНЫЕ И КОТЕЛЬНО-ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Ч а с т ь 4

Расчет в процессе эксплуатации предполагаемого срока службы котла

Water-tube boilers and auxiliary installations. Part 4. In-service boiler life expectancy calculations

Дата введения —2015—01—01

1    Область применения

Настоящий стандарт применяется к водотрубным котлам, как определено по ГОСТ Р ЕН 12952-1.

В настоящем стандарте описываются процедуры расчетов накопления деформации ползучести и/или степени накопления усталости составных частей котла в процессе работы. Данные расчеты не требуется выполнять изготовителю, так как он не является ответственным в соответствии с требованиями настоящего стандарта.

2    Нормативные ссылки

В настоящем стандарте применены датированные и недатированные ссылки на другие стандарты и/или классификаторы. Данные ссылки цитируются в соответствующих местах текста, а публикации приведены в конце текста стандарта. При датированных ссылках последующие редакции международных стандартов или изменений к ним действительны для настоящего стандарта только после введения изменений к настоящему стандарту или путем подготовки новой редакции настоящего проекта Национального стандарта. При наличии недатированных ссылок имеет силу последнее издание приведенного стандарта (включая изменения).

ГОСТ Р ЕН 12952-1-2012 Котлы водотрубные и котельно-вспомогательное оборудование. Часть 1: Общие положения (ЕН 12952-1:2001 Котлы водотрубные и вспомогательные установки. Часть 1. Общие положения)

ГОСТ Р 55682.3-2013/ЕН 12952-3:2001 Котлы водотрубные и котельно-вспомогательное оборудование. Часть 3: Конструкция и расчеты для частей котла, работающих под давлением (ЕН 12952-3:2001 Котлы водотрубные и вспомогательные установки. Часть 3. Проектирование и расчет деталей, работающих под давлением)

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

Изделие официальное

3    Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины и определения по ГОСТР ЕН 12952-1.

4    Условные обозначения и сокращения

Для выполнения назначения настоящего стандарта должны применяться условные обозначения и сокращения, указанные в таблице 4-1 ГОСТР ЕН 12952-1.

5    Общие положения

Расчеты могут быть выполнены с применением инверсии расчетных формул. В расчетах должна быть использована измеренная (фактическая) толщина стенки компонентов. Любое уменьшение толщины стенки, которое может происходить из-за коррозии или эрозии в течение срока службы, вплоть до времени анализа, следует принимать во внимание см. пункт 5.7 ГОСТР 55682.3.

Рабочая температура, давление и особенно величина изменений нагрузки часто отличаются от оценок, используемых в проектном расчете. Таким образом, учет реальных условий может помочь предотвратить неожиданный ранний выход из строя компонентов. Результаты могут быть использованы как руководство для решения о проведении контроля узла на усталостные трещины или контроля пор ползучести методом отпечатка или любым другим подходящим методом.

Примечания

1    В некоторых случаях влияние обоих факторов (ползучести и усталости) - окажется значительным. Обычно объединяют механизмы усталостного повреждения и накопление деформации ползучести путем корректировки коэффициентов использования. Если необходимо, могут быть применены более подробные способы оценки (см. [1]). Таким образом, компоненты необязательно должны быть заменены, если расчетный коэффициент использования окажется больше единицы.

2    Для целей контроля должны быть выбраны самые нагруженные компоненты, поэтому наиболее целесообразно привлечение к составлению программы измерений проектировщика котла.

6    Требования к расчетам

6.1    Расчет повреждения вследствие ползучести

Расчет повреждения вследствие ползучести выполняют в соответствии с приложением А.

6.2    Расчет усталостного повреждения

Расчет усталостного повреждения выполняют в соответствии с приложением В.

7    Система автоматической диагностики котла

Как указано в приложении А, более достоверные результаты могут быть получены в случае хранения и обработки данных в постоянно функционирующем компьютере; Расчеты по приложению В могут основываться только на компьютерной регистрации и обработке результатов в системе on-line. Таким образом, полноценный результат может ожидаться только при условии установки на котле системы автоматической диагностики (АСТДК), задействованной с момента первого пуска котла. 3

ГОСТ Р 55682.4-2013
Приложение А (справочное)

Расчет повреждений, возникающих вследствие ползучести в процессе эксплуатации

А.1 Общие положения

Данное приложение дает описание способа расчета накопленной повреждаемости, возникающей вследствие ползучести в основных элементах котла во время эксплуатации. Данный способ основан на измеренных значениях давления и температуры, исходя из которых, могут быть определены фактическое действующее напряжение и предполагаемый срок службы при данных условиях.

Расчетный срок службы не обязательно совпадает с фактическим сроком службы, поэтому расчет необходимо вести на всех стадиях в течение всей эксплуатации котла, чтобы определить его предполагаемый срок службы.

А.2 Сокращения и условные обозначения

В дополнение к условным обозначениям, данным в таблице 4-1 ГОСТ Р ЕН 12952-1, применяются условные обозначения, данные в таблице А.1.

Таблица А.1- Условное обозначение

Условное

обозначение

Описание

Единица

СГор

Мембранное напряжение в эксплуатационном режиме

N/mm2

Тор

Наработка в эксплуатационном режиме

ч

[Tai]

Время до предполагаемого разрушения от ползучести

ч

Do

Коэффициент использования ресурса ползучести

А.З Расчет эксплуатационного срока службы и повреждений, возникающих вследствие ползучести

А.3.1 Общие положения

Расчет коэффициента использования ресурса ползучести - это способ, который учитывает предшествующие режимы работ. Он производится для элементов с высокой нагрузкой на основании измеренных рабочих температур и давлений.

Для ограничения количества требуемых расчетов и более наглядного представления о результатах, весь диапазон давления и температуры, при которых элемент работал, должен быть разбит на отдельные участки.

Мембранное напряжение а0р в точке наивысшего нагружения в элементе должно быть подсчитано путем применения расчетной формулы, при этом используется среднее давление каждого участка. Если рабочее давление не измеряется постоянно в течение эксплуатации, разделения на участки недопустимо, и в таких условиях в расчет вводится величина рабочего давления при 100 %-й нагрузке, что оборачивается более консервативным прогнозом. При наличии данных, может учитываться измеренная минимальная толщина стенки. Если она не была установлена, то в расчете следует брать гарантированную минимальную толщину стенки материала в состоянии поставки.

Теоретический срок службы [Tai] должен быть рассчитан для каждого номинального значения напряжения и принятой средней температуры. В соответствии с рисунком А.1 [Tai] можно получить на пересечении линии напряжения а0р и нижней границы кривой полосы разброса предела длительной прочности равной 0,8Rm тю при средней температуре каждого температурного диапазона.

Доля накопленной повреждаемости, возникающей вследствие ползучести, ADdk для каждого учитываемого значения температуры/давления получается при помощи соотношения фактического рабочего времени Тор для данного участка, разделенного на теоретический срок службы [Tai] для того же участка.

3

ГОСТ P 55682.4—2013

Наработки на каждом исследуемом участке температура/давление должны быть суммированы. При расчете принимаются во внимание погрешности измерения параметров и температурные разбежки данного участка.

Доля повреждения, связанного с ползучестью, для каждого участка представляется как

Накопленная повреждаемость, возникающая вследствие ползучести Dc за весь оцениваемый период, определяется, исходя из правила линейного суммирования повреждаемостей, суммированием значений ADcik для всех отдельных участков температура/давление:

'    *-    (А.    2)

■ Ъ (R щ>

Ь ig т. и

Рисунок А.1 - Диаграмма для определения [Tai]

А.3.2 Хранение в памяти компьютера оперативных данных

В случае хранения в памяти оперативных данных, разделение на участки может быть исключено. Для расчета теоретического срока службы [Tai], оперативно измеренные значения давления и температуры, включая вышеупомянутые допуски, должны быть использованы вместо средних значений для участков. Приращение накопленной повреждаемости, возникающей вследствие ползучести, получается в данном случае из измеренного времени, разделенного на теоретический срок службы (см. таблицы А.2 и А.З).

Применяемая при этом компьютерная программа должна допускать, чтобы результаты могли быть проверены, как минимум, методом произвольного контроля. 4

ГОСТ P 55682.4—2013

Таблица А.2 - Суммирование данных для расчета накопленной повреждаемости, возникающей вследствие ползучести в процессе эксплуатации

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

Элемент, материал;

К

с/,

es,

6rs,

Pc,

to,

t °г

fap,

7а/,

группа стали

мм

мм

мм

МПа

°С

ICi

Н/мм2

103ч

1

Линия - ВД

m

А

292,0

о

24,0

21,0

75,5

525

530

48,7

208

13СгМо44; 5.1

В

Пароперегреватель-

д

2

2 коллектор 13СгМо44; 5.1

п

в

419,0

о

39,0

39,0

75,5

510

525

56,3

186

Пароперегреватель-

А

3

2 выходная линия 13СгМо44; 5.1 Пароперегреватель-

п

в

241,0

о

17,5

17,5

75,5

510

525

48,2

304

4

2 выходной

п

А

250,0

i

20,0

28,0

75,5

510

525

47,1

329

коллектор 16СгМо44; 5.1

В

Фитинг на

д

7

регулирование 20 МоЗ; 1.2

m

в

225,0

i

28,0

20,0

80,4

460

465

86,6

>500

Пароперегреватель-

А

11

1 выходная линия 16 МоЗ; 1.1 Пароперегреватель-

п

в

241,0

о

14,0

14,0

80,4

460

475

65,2

>500

12

2 выходной

п

А

250,0

i

22,0

22,0

80,4

460

475

67,0

>500

коллектор 16СгМо44; 5.1

В

3

колонка 3: температурные допуски в соответствии с таблицей 6.1-1 ГОСТ Р 55682.3;

m - необогреваемый - смешанный или регулируемый (плюс 5°С);

п - необогреваемый (плюс 15°С).

ь

колонка 4: А - номинальное или расчетное значение;

В - рабочие или действительное значение.

с колонка 6: i - внутренний диаметр;

о - внешний диаметр.

Потребитель и котлоагрегат:    XY

Электростанция:    XY

Котел:    3

Заводской №:    12345

Год изготовления:    1999

Максимальное допустимое давление    HP: 84 МПа Промперегреватель - МПа

Температура перегретого пара    HP: 525°С Промперегреватель - °С

Паропроизводительность:    128 т/ч 5

ГОСТ Р 55682.4-2013

Потребитель и котлоагрегат: Электростанция:

Котел:

Заводской №:

Элемент

Сдача в эксплуатацию Материал:

Расчетное давление Средняя температура стенки Напряжение рс: Вычислительный период:

Таблица А.З - Суммирование данных для расчета накопленной повреждаемости, возникающей вследствие ползучести в процессе эксплуатации

1

2

3

4

5

6

7

Повреждения,

Вычислит

ельный

диапазон

На выходе из элемента

Рабоч.

давле

ние

Рабочая

темпера

тура

Относящиеся к средней температуре стенки

Истекшее

рабочее

время

возникшие вследствие ползучести за вычисленный

период

ОТ

1 ДО I

среди

Рс,

to, °С

Tel, 103, ч

Тор, ч

ADc, %

to, °с

МПа

1

<500

<500

100

515

430

1 250

0,29

2

500

510

505

100

520

260

820

0,31

3

510

515

512,5

100

532,5

162

6 800

4,20

4

515

520

517,5

100

532,5

106

5 760

5,45

5

520

525

522,5

100

537,5

80

610

0,76

Сумма за

вычислительн

15 240

11,01

ый период

Сумма до

вычислительно

20 000

14,00

го периода

Итого:

35 240

25,01

Пояснения:

XY

XY

6

12345

соединительные трубы между первичным пароперегревателем

и вторичным пароперегревателем 0x8

1999

группа стали 5.1 (13 СгМо44)

100 МПа 530°С 57,5 Н/ммот ДО 6

ГОСТ Р 55682.4-2013
Приложение В (справочное)

Расчет усталостного повреждения в процессе эксплуатации

В.1 Общие положения

В данном приложении приведено описание метода расчета повреждения элементов котла, в процессе его эксплуатации, вследствие малоцикловой усталости. Данный метод основан на измеренных значениях температуры, перепадов температур, давлении, деформации, перемещений и т. д., таких значений, из которых действующее напряжение может быть определено.

Для выполнения данного расчета необходимо применять компьютеризованную систему протоколирования данных.

В.2 Условные обозначения и сокращения

В дополнение к условным обозначениям, приведенным в таблице 4-1 ГОСТ Р ЕН 12952-1, должны применяться условные обозначения и сокращения, приведенные в таблице В.1.

Таблица В.1- Условные обозначения и сокращения

Условное

обозначение

Описание

Единица

£

Деформация

-

а

Напряжение

Н/мм2

а 1, 02,....

Последовательные значения о

Н/мм2

Оех

Относительное экстремальное значение напряжений (максимальные или минимальные)

-/-

Оех1, Оех2,

Последовательные значения стех (должны чередоваться максимумы и минимумы)

-/-

Л Оех

Верхний предел диапазона напряжений, который не вызывает усталостного повреждения (диапазон напряжения ниже предела упругости =190 Н/мм2, зависит от материала и температуры)

-/-

лз

Логическое значение:

ЛЗ = «истинное»: имеется цикл нагружения; ЛЗ = «ложное»: не имеется цикла нагружения.

-

к9

Коэффициент концентрации напряжений на кромке, расположенной вдоль оси цилиндра

-

В.З Расчет напряжения вследствие усталости

В.3.1 Общие положения

Усталость - это процесс постепенного накопления повреждений материала, которое происходит под действием переменных напряжений. Поэтому действительное напряжение в точках наибольшего нагружения элементов котла, где, теоретически, может иметь место усталость, должно подсчитываться постоянно через короткие промежутки времени (например, с интервалом 1 мин), исходя из измеренных значений давления Р, перепадов температур At и т. д., таким образом, чтобы относительные максимальные и минимальные величины могли бы быть определены с достаточной точностью.

В.3.2 Элементы цилиндрической и сферической формы

По аналогии с пунктом 13.4 ГОСТ Р 55682.3, действительное напряжение на внутренней кромке отверстия цилиндрического элемента составляет:

- для кромки, расположенной вдоль оси цилиндра

^ = K,-^-pr+K,^-&t.    (В.1)

2-^    I-/'

для кромки, расположенной поперек оси цилиндра, и для обеих кромок сферы: 7

1

2

Может быть доказано, что относительные экстремумы первой части ОПП с увеличивающейся амплитудой никогда не будут считаться соответствующими циклу нагрузки, только предельные величины второй части с понижающейся амплитудой, включая самые максимальные и самые минимальные, в середине ОПП могут быть частью следующего цикла нагрузки.

3

4

5

6

7