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超（超）临界机组关键高温设备完整性与寿命评估技术

成果的背景及主要用途：作为国家中长期科学技术发展的 11 个重点领域之首的能源领域，发展高效洁净超(超)临界燃煤发电机组是实现节能减排的重要途径，而蒸汽温度和压力的提高使得高温管道等设备的服役环境更加恶劣，特别在最薄弱的焊接接头部位，频繁的早期失效事故引起的机组非计划停运往往造成巨大的经济损失，甚至导致严重的人员伤亡。因此，对设备进行科学准确的评估与预测，避免突发性的早期失效，是保证机组安全运行的关键。技术原理与工艺流程简介：该项目在国家自然科学基金委、天津市科委及电力行业的大力支持下，针对超(超)临界机组关键高温设备，探明了耐热钢焊接细晶区 IV 型开裂、焊缝内部埋藏裂纹、插套焊接头振动疲劳开裂等典型早期失效的产生机理，并提出了耐热钢焊接工艺、现场局部热处理规范、插套焊焊接工艺与焊趾熔修用焊接材料等相应的延寿技术；开发了在役高温设备实时老化性能的微创测试技术与设备，建立了基于蠕变损伤累积的剩余寿命评估技术；揭示了残余应力和拘束水平对蠕变裂纹扩展行为的影响机制，建立了定量考虑这两者影响的高温缺陷寿命预测模型，丰富了高温寿命评估方法。与国内外同类技术相比，该项目提出的寿命预测模型的精度大大提高，延寿技术更科学、全面、有效。技术水平及专利与获奖情况：经专家鉴定，达到了国际先进水平。该项目共申请国家发明专利 11 项（已授权 4 项）、获软件著作权 3 项；发表论文 31 篇，其中 SCI 论文 12 篇，EI 论文 9 篇，并多次在国内外学术会议上做大会报告。应用前景分析及效益预测：该项目推动了我国超(超)临界机组高温部件寿命评估与延寿技术的发展，解决了超(超)临界机组目前面临的早期失效难题，不仅可保证机组的安装质量，而且减少了不必要的返修，减少机组因非计划停运和检修周期超期带来的巨大发电损失，对机组的安全经济运行具有重要意义。应用领域：新技术技术转化条件：近三年来，该项目开发的寿命评估软件与延寿技术在全国 10 个省市的 16个电厂得到应用，经济效益达 2.3 亿元，取得了显著的社会经济效益。合作方式及条件：根据具体情况面议

天津大学 2021-04-11