·162· 北京科技大学学报 1997年第2期 1.2蠕变曲线逼近法 大多数关于材料蠕变曲线的测量实验都是用标准拉伸试样在单轴应力条件下进行的，较 低应力下蠕变曲线可用以下方程表示： e,(0=e。+a(e-l) (4) 根据动力学计算四和实验结果分析3~，如果采用方程(2)计算受内压的管道材料应力， 则管道的直径蠕变曲线ε()与相同材料的单轴拉伸蠕变曲线ε，在蠕变寿命的前四分之三期 限内是相似的： Ep mE (t) (5) Iseda6等认为，系数m约为0.3.据此管道直径的蠕变曲线可写成与方程(4)形式相同的 函数，这里的B,α是待定参量，可通过对管道运行过程中所测量的蠕变曲线进行拟合而求得. 管道运行时间越长，所得拟合方程用于外推该管道在剩余寿命期间蠕变的精度越好，也就可 以更好的预测该管道的剩余寿命 据上述，本系统同时采用2种方法在线监测管道剩余寿命，其中持久外推法采集的是管 道蒸汽压力温度，蠕变曲线逼近法采集的是管道直径蠕变，前一种方法可以计算设计寿命，并 能较明显地反映出各种管道工况对管道寿命的影响，从而方便用户寿命管理，但持久外推的 寿命值分散度较大，为确保管道系统运行具有所必要的可靠度，就可能使管道的预测寿命值 比真实可用寿命小许多，后一种方法更直接地反映出管道的材料蠕变损伤状态，并可能及时 发现因材料性能波动等因素所致的管道提前破坏迹象，这有利于延长管道的使用寿命.该方 法仅限用于蠕变塑性好的材料6，同时注意到管道蠕变曲线方程(5)是建立在蒸汽温度压力 恒定假设基础上的，而实际管道的工况常常因机组调峰而变动，相应的蠕变曲线用方程(5)描 述也只是一种近似处理.同时使用这2种方法，能部分地弥补各自的不足. 1.30函数法 通常应用持久外推方法预测材料蠕变寿命，但一般认为该方法外推寿命值限于实验持久 寿命的3倍以内.Evanst,)等提出的0函数法，被认为可以用近千小时的蠕变实验预测长达 30万h的材料蠕变寿命.该方法将用以下本构方程描述蠕变曲线： e=eo+日，(1-e+0,(e-l) (6) 其中0，(=1,2,3,4)与温度应力的关系为： lg9g=4,+b+c,0+dgT60=1,2,3) (7) Maruyama等9,1oj对此提出修正： 6、=64=a (8) 从而将方程简化为以下形式： e=eo+A(1-e-a+e:'-1) (9) 该方法利用少量的蠕变试样在实验室测得近千小时的蠕变曲线，由曲线拟合及多元线性 回归而确定被测试材料的方程(7)中系数(a,b,cd,),由此即可坝测该材料在任意条件下的 蠕变曲线及断裂寿命.由于要求试样数量少，实验周期短，该方法用于对一些新钢种的管道寿 命预测是十分有效的.北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 蠕 变 曲线逼 近 法 大 多 数 关于 材 料 蠕 变 曲线 的测 量 实 验 都是 用标 准拉伸 试样 在单 轴应力条件 下 进行 的 ， 较 低 应力 下 蠕 变 曲线可 用 以下 方 程 表示 。 一 。 护 ‘ 一 根 据 动力 学 计算 和 实 验 结 果 分 析口 一 ， 如 果 采 用方 程 计算 受 内压 的管 道 材料 应力 ， 则管道 的直径 蠕 变 曲线 ￡ 与相 同材料 的单轴拉 伸蠕 变 曲线 。 ， 在 蠕变 寿命 的前 四 分之 三期 限 内是 相 似 的 “ 服 等认 为 ， 系数 约 为 据此 管道 直 径 的蠕 变 曲线 可 写 成 与方 程 形 式 相 同的 函 数 这 里 的卢 ， 是 待 定 参量 ， 可 通 过 对管 道 运 行 过 程 中所 测量 的蠕 变 曲线 进 行 拟 合 而 求 得 管 道 运 行 时 间越 长 ， 所 得 拟 合方 程 用 于 外 推 该 管道 在 剩余 寿命期 间蠕 变 的精度 越 好 ， 也就 可 以 更 好 的预测 该管道 的剩 余 寿命 据 上 述 ， 本 系 统 同时采 用 种 方 法 在 线监 测 管道 剩 余寿命 ， 其 中持久 外 推 法 采集 的是 管 道 蒸 汽 压 力温 度 ， 蠕 变 曲线 逼 近法 采集 的是 管道 直径 蠕变 前一 种方 法 可 以 计算设计 寿命 ， 并 能 较 明显 地 反 映 出各 种 管道 工 况 对管 道 寿命 的影 响 ， 从而 方便 用 户 寿命管理 ， 但 持 久外 推 的 寿命值分 散度 较 大 ， 为确 保管道 系 统运 行 具 有 所 必 要 的可 靠 度 ， 就 可 能使 管道 的预测 寿命 值 比真 实 可 用 寿命小 许多 后 一 种 方 法 更 直 接 地 反 映 出管 道 的 材料 蠕 变损 伤状 态 ， 并 可 能 及 时 发 现 因材 料 性 能 波 动等 因 素所 致 的管 道 提 前 破 坏 迹 象 ， 这 有 利 于 延 长 管 道 的使 用 寿命 该方 法 仅 限 用 于 蠕 变 塑性 好 的 材 料 ， 同时 注 意 到 管道 蠕 变 曲线方 程 是 建 立 在 蒸 汽 温 度 压 力 恒定假设基 础 上 的 ， 而 实 际管道 的工 况 常 常 因机组调 峰而 变 动 ， 相 应 的蠕 变 曲线 用方 程 描 述 也 只 是 一种 近 似处理 同时使用这 种 方法 ， 能部分地 弥 补各 自的不 足 函数法 通 常应 用 持 久 外 推方 法 预测 材 料蠕 变 寿命 ， 但 一 般认 为 该方 法外 推 寿命 值 限于 实验持久 寿命 的 倍 以 内 等提 出 的 函 数法 ， 被 认 为可 以 用 近 千 小 时 的蠕 变 实验 预测 长 达 万 的材 料 蠕 变 寿命 该 方法 将 用 以 下 本构方 程 描述 蠕变 曲线 ￡ ￡。 一 勺 “ 一 其 中 ， ， ， ， 与温度 应力 的关 系 为 。 。 。 尸 凡 仃 ， ， 等， ’” 对此提 出修正 从而 将方程 简化 为 以下 形 式 ￡ 一 ￡。 一 一 “ ·勺 筑 二‘ 一 该方 法 利 用 少量 的蠕 变 试样 在 实验 室 测 得 近 千小 时 的蠕 变 曲线 ， 由曲线拟 合及 多元 线性 回 归 而 确 定 被 测 试 材料 的方 程 中系数 ‘ ， 娜 ，’ 试， 由此 即可 坝测 该材 料 在 任意 条件下 的 蠕 变 曲线及 断裂 寿命 由于 要 求试样 数量 少 ， 实验 周 期 短 ， 该方 法 用 于 对一些 新 钢 种 的管道 寿 命预测 是 十分有效的