一般来说，30年以上运龄的汽轮机应该退役，代之以新的机组。但目前负荷需求增长缓慢及新建电厂高成本的现实，促使人们不得不考虑利用延长机组使用寿命来满足生产要求。而这种方法最为关键的是要使机组保持或超过传统的可用率、性能及可靠性水平。为了使投资和回报有一个最好的平衡，就必须要对现有机组的状况及将来的性能和可能出现的危险进行客观的评估。

1　寿命评估方法
1．1　采用有损或无损检测的方法进行测试

　　对汽轮机主要部件，用这种方法受到很大的限制。首先，公认的限制是无法测量这些重要部位材料的性能数据，无论采用取样还是破坏性试验，或是进行无损探测等都难以实现。其次，采用微孔形成、剩余寿命检测、无损检验等技术时要作大量的实验室和现场工作。另外，大部分的汽机主要部件都受蠕变与疲劳损伤的复合作用，目前还没有哪种无损或有损检测方法能达到可靠性较高的剩余寿命测量效果。
1．2　对已耗寿命进行分析估算
　　该方法采用了精确的材料性能数据，模拟过去及将来的运行条件，进行损伤评估。当然，任何实验方法的精确度取决于能否恰当处理接近于实际状况的不确定因素。比如，计算方法与实际材料的性能是否接近？对于运行温度及应力，应采用一个什么估计数比较准确？运行工况下及实际状态下有什么不确定因素？

2　螺栓分析方法的发展
    汽机大多采用螺栓的连接方式，这为设备拆卸进行维修提供了便利条件，如阀门壳体、缸体及管道法兰等。
　　这些螺栓的基本功能是防止漏汽，为达到这一目的，螺栓要有足够大的预紧力来进行密封，而又必须足够小来防止过早出现裂纹。螺栓的应力是螺栓或法兰几何形状、温度、材质、螺栓予紧力的函数值。汽机螺栓失效主要是汽缸螺栓的蠕变断裂、管道法兰以及阀门壳体上螺栓的蠕变裂断加上低周疲劳，蠕变损伤是由于螺栓予紧力过大所引起的，这种情况在机组1～4年的大、小修拆卸零部件时并不罕见。阀壳螺栓所发生的低周期疲劳，是由于交变热应力以及阀头与阀壳之间发生的移位和扭转引起的（亦即是启动、停机等瞬态变化）。较薄的阀壳随温度变化较容易，而较厚的阀头（平板）则相对变化比较缓慢。因而产生了螺栓上交变的弯曲应力，此状况如图1所示。

　　60年代至70年代，发电机组的蒸汽参数及机组尺寸有逐步增大的趋势，因而螺栓上应力就相应增大。为了使螺栓材质能适应这种变化，就必须发展一种评估损伤程度的方法，亦即利用应变率损伤原则。为了检验它的有效性，应进行实验室试验，而要进行蠕变特性定量分析以及应变分析，就得作第一蠕变裂断试验及蠕变试验、应力松弛试验等。另外，为了修正应力集中条件下蠕变损伤计算方法，对于真实螺栓的旋拧试验要综合作几次不同温度下的预应变试验，图2表示的是一种典型试验装置。

　　图3表示的是12Cr（缸体为CrMoV）材质螺栓应力的测量和计算值比较，以及计算
应力集中条件下螺纹根部的蠕变损伤状况。

　　要评估现场螺栓发生断裂，就必须进行有关数据（低周疲劳强度、热应力交变次数及形式、蠕变能力、拧旋次数、间隔时间）的统计分布学计算。
　　由于上述不确定因素，还须将概率统计方法用到阀壳螺栓上去，图4表示的是这种方法的基本方式。

　　低周疲劳还得根据阀盖和阀壳在瞬时运行条件下产生的相对位移和扭转的现场实测数据来进行修正。
　　因为两种损伤是并存的，并互相影响，所以得采用一种综合的损伤标准。图5表示的是低周疲劳和蠕变损伤共同作用时的记录。所估算的裂纹出现的可能性与已知现场裂纹现象的维布尔“危害率”进行了比较。图6是CrMoV螺栓材料的对比状况。图6中所包含的资料是多年来取自各种不同运行条件下运行的多台汽轮机的主汽门阀壳螺栓，共有几百只抽样的综合，其它形式的阀壳（如再热阀、调阀等）及螺栓材质的综合对比结果显示出不同的危害曲线。这种方法针对某些机组的具体运行记录进行了损伤检测。最后得出所有高温螺栓的定期检修和更换的间隔周期。

                          
    此方法运用于汽轮机的主要部件。
　　早在80年代，汽机寿命的延长使用开始引起愈来愈多的关注，上述方法应用范围扩展到所有运行在蠕变高温区的材料及汽机主要部件上，亦即是：汽缸、阀壳、转子楔槽、转子中心孔等。

3　汽缸的寿命评估
　　对于汽缸及阀壳，现存大量的现场记录可以表明其裂纹的发生情况，因而对该方法的修正就有了基础。该方法现正用于对机组上特定历史记录的某些特定区域进行评估。比如，图7表示的是一种老式设计第一级喷嘴板嵌口环，在中分面的附近，曾发生过裂纹。

　　注意：螺栓孔与内表面之间区域（细丝状）及转角半径区域，裂纹产生的原因是因为热力变化周期太频繁（低周疲劳损伤）以及长期运行残余热应力集中的松弛（蠕变损伤）所
引起的。利用有限元法对温度、应力在各种几何形状下进行过详细运算。寿命评估裂纹产生的可能性相对于时间与实际的现场数据进行了比较，见图8。

　　图8表示的是该分析方法与众多部件实际数据非常吻合，说明较为合理。由此可见，寿命预计是可以通过某些材料特性和运行历史状况而得出。

4　转子寿命评估
　　蠕变损伤是研究高温汽轮机转子剩余寿命的最重要问题。裂断最敏感的区域是运行温度在850°F以上的燕尾槽和楔以及蒸汽进口处的转子中心孔处。在此孔处，还能合并发生低周疲劳损伤。
　　为了分析汽轮机长期运行后发生裂纹的原因，必须考虑各种因素，包括运行温度、叶片离心力、燕尾楔形状（采用的形状较多，每一种形状都有一种固定的载荷形式及应力集中因素）、运行时间等。在整个燕尾楔裂纹分析过程中，要考虑并采用计算和运行经验综合的方法。所采用的运行经验资料是在拆除叶片时发现了楔槽裂纹及未发现裂纹的楔槽的真实状况记录。上述检查记录包括70级叶轮叶片，其所包围的燕尾楔槽几何形状也有几种，负荷容量及运行温度也有几种，运行时间不等，从90 000小时到240 000小时，对每个燕尾楔槽都用其所经历的运行参数为温　　度、时间等作为输入数据进行应变率损伤计24算。计算结果分两类列出，即发生裂纹和不发生裂纹的裂断损伤值。利用统计学分析得出一个模型。
　　利用这一分析计算的结果，作为应变率裂断损坏的一项，即是燕尾槽楔产生裂纹的几率。
　　这一方法的一项重要特点是：对于裂断损伤起着关键作用的所有数据参数都包括在计算程序的单一数据之中。所以这种方法不仅简化了统计分析程序，而且还提供了一个共同的综合性数据来显示任何工况下燕尾楔槽产生裂纹的几率。
　　但是，对于转子中心孔的裂断分析，却又是另一种困难的事情。首先，即使检测了许多转子，但要确定证明有裂纹的却非常少，所以要想用现场的实际经验来判定裂断损伤度是非常困难的。由于缺少必要的现场经验资料和汽机的运行历史上不确定因素，以及平均蠕变率资料中的不确定因素，致使对汽机剩余寿命的评估范围也就相应较大较粗。同时，对于可接受的裂纹尺寸的规定必须非常精细准确，以防止汽机灾难性损伤。
　　当转子内孔表面的损伤变大时，要使转子的寿命延长就得磨大孔径，去除裂纹，或去除存在隐患的材料。现已开发出一种分析技术来分析这种做法的好处。图9表示的是在转子中心孔区的应力是如何松弛及损伤是如何累积起来的。
　　在松弛阶段积存的有效蠕应变可通过应变率方法来计算裂断损伤。蠕变量在中心孔表面是最大的（因为应力和松弛也是最大），随着半径加大而变小，这样就产生了图9所表示的损伤或梯度发展。DN是在新的中心孔区的损伤量的总积存，说明新孔的加工未完全把损伤的材料去除。另外，孔径增大后，孔表面应力也稍有增加，因而也就增加了裂断损伤积存率。这一情况可在图10中的“新孔”曲线中观察到。
　　该图还显示了潜在的中心孔寿命的延长（Δt），延长的概念是指从新孔受损伤到如同旧孔受损伤的相同程度所需时间。寿命的延长也就是图10中的Δt，与新孔的尺寸有直接关系，分析图9和图10，t1的裂断损伤在新孔的潜在危险区域的量比现有旧孔区的量小得多。当然这也就是为什么要加大孔径来达到延长转子寿命的原因，新孔区处在较旧孔区更高的应力区中，损伤堆积速率新孔区大于旧孔区。因而，就必须考虑一种最优化的新孔孔径来最大限度地延长转子潜在寿命。而应变损伤方法则提供了分析手段来确定所希望的最优寿命延长。

                        
5　总结
　　GE的汽机部门发展了一项综合性方法，用来评估高温条件下汽机主要部件的剩余或延长寿命。该方法经实验室试验证实：试验用标本为平滑的和断口抽样试件，断口部件以及实际部件的现场经验也证实这种方法。该方法的统计学原理从本质上对比较鉴别各种改进措施之间存在的利弊关系非常有效。例如改变运行工况对剩余寿命的预期效应（负荷周期性变化）或者是几何形状变化（表面打磨、孔径加大、焊接补焊等）对剩余寿命的预期效应。