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压力容器及管道在制造和服役过程中不可避免会产生裂纹等缺陷,在高温下蠕变成为这类设备失效的主要因素。在很多情况下蠕变、疲劳以及腐蚀介质的交互作用加速了材料和部件的损伤与破坏。为了保证装置长期安全有效地运行,对于服役中的含缺陷高温设备进行合理保守的安全评估和寿命预测具有重要意义。 本文针对一个在569℃及4.63MPa下服役超过6万小时的含表面裂纹的P91弯头,根据高温缺陷评定标准BS7910-2005以及时间相关的失效评定图(TDFAD)方法对其进行了高温结构完整性评定和寿命预测。主要研究内容及结论如下: (1)考察蠕变范围内P91钢的选择2失效评定线对于温度的依赖性,发现在靠近截止线的范围更高的温度对应更小的安全区域;对服役逾6万小时的P91钢进行高温拉伸试验,得到其选择2失效评定线并和新材料进行比较,发现蠕变损伤会导致失效评定图安全区域的减小。 (2)依据BS7910-2005,用上面得到的失效评定图校核其对于快速断裂的安全裕度,用服役时间接近蠕变破断寿命的程度校核其蠕变损伤程度。结果表明直到2024年4月该弯头依然可以安全使用。 (3)利用TDFAD方法校核其对于蠕变断裂的安全裕度,结果也表明该含缺陷弯头还可以安全运行10年。由于该方法考虑了服役时间造成的材料性能数据的下降,其评定结果更保守更合理。