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文档简介

1、火力发电厂汽水管道应力计算技术规定SDGJ6 90主编部门:能源部华东电力设计院批准部门:能源部电力规划设管理局施行日期: 1991年3月 1日能源部电力规划设计管理局关于颁发 SDGJ6 90火力发电厂汽水管道应力计算技术规定的通知(90) 电规技字第 44号为适应电力建设发展的需要,我局委托华东电力设计院对原SDGJ6 78火力发电厂汽水管道应力计算技术规定进行了修订。经组织审查,现批准颁发 SDGJ6 90火力发电厂汽水管道应力计算技术规定为行业标准,自1991年 3月1日起执行,原颁发的 SDGJ6 78火力发电厂汽水管道应力计算技术规定 同时停止执行。各单位在执行过程中如发现不妥或需

2、要补充之处,请随时函告我局及负责日常 管理工作的华东电力设计院。1990年5月5日使用符号的单位和意义使皿符号的单位和意义符号单u竟XMPa胡材亡沁匚时恂捌迴度盘小慎畑钿时亡址计協度下龍E .收慨屐盘小怙MFiiW材右诉汁璋阳卜釆烧左於詢心;.的耳尿枠雇云小BMR.射材右设才湘度卜的lh棉.丸握反T:均值7海剧时存设汁淵扈F的许;#理丿叫MRi片力折算用刀PMR.趣计问Jr傻计;1虞或工件卑扈hii.-Kt计片光無帘恵玦nunTKiAnun管 TiW&i二遽支营沁楡甘了外牲dJtUYl-旌王廿它述接帶子内社质Anii曲管鼻小住斥5t6twmift曾汁片甲邸-S_ram和nrm5)1hrtlu左

3、节空称A甲5h.nun畫管当址埜厚Shihl管T集测摄小里鼻r和卫甘丁十旳半莅畫辛管T曲举壮JtUYl王管愕枪i4jMJtliJt曾平却半屜JM1揍管li加丑民购外十孫JtUYl考盅底讹*鬲摄増机權諏IS的附规厚更?讦用宜力竹目土長敦31反科汁并筲子毬斥細、讨惬止盂截Cranu虑管縣斥徴诟遵貿ARhrtihh尺悝数bT匝土塔賀茅散续表单俺应占范因曲威小幸数了MPa輕麻应山电围ME.宙址在.庐狀态下,由J柴Y扭口由&口里和妄仿涛续井我产生加I.? *N *献加III干弭亘和耳他附斛卜輩们;1产嘗丁議辎国|:的會软力审AfrN *皿加|1干胃全獻或释跌闰的歷座推力,管适内说ii和压丹旳瞬尸夕化農地

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5、ltr.ftl丿(应.D护,肪金补屏笛1Uffi sc t时曲弄性说北汁耳虫成K - jun)管JH庄交口旬劇1,赴拓V:蕊下对迂备诚端点)tj淮力减力粗、当戒KMtn)管血诵打订创孔申阳T前论X默哺九为*1力1成力厳我K-rmi悻趣哟r倔秩工作杭在卜-对设笊卿7的推力诫力第一章总 则第1.0.1条管道应力计算的任务是:验算管道在内压、自重和其他外载作用下 所产生的一次应力和在热胀、冷缩及位移受约束时所产生的二次应力,以判明 所计算的管道是否安全、经济、合理以及管道对设备的推力和力矩是否在设备 所能安全 承受的范围内。第1.0.2条本规定适用于以低碳钢、低合金钢和高铬钢为管材的火力发电厂汽 水

6、管道的强度计算。第1.0.3条管道的热胀应力按冷热态的应力范围验算。管道对设备的推力和力 矩按在冷状态下和在工作状态下可能出现的最大值分别进行验算。第1.0.4条恰当的冷紧可以减少管道运行初期的热态应力和管道对端点的热 态推力,并可减少管系的局部过应变。冷紧与验算的应力范围无关。第1.0.5条进行管系的挠性分析时,可假定整个管系为弹性体。第1.0.6条使用本规定进行计算的管道,其设计还应遵守火力发电厂汽水管 道设计技术规定。管道零件和部件的结构、尺寸、加工等,应符合汽水管道 零件及部件典型设计的要求。第二章钢材的许用应力第2.0.1条钢材的许用应力,应根据钢材的有关强度特性取下列三项中的最小

7、值:用兀,仃S/1.5或仃S(0.2% )45,D /5其中;b0 钢材在20C时的抗拉强度最小值(MPa);;現一一钢材在设计温度下的屈服极限最小值(MPa);aS(0.2%)钢材在设计温度下残余变形为0.2%时的屈服极限最小值 (MPa);二D 钢材在设计温度下的105h持久强度平均值(MPa)。常用钢材的许用应力数据列于附录一。对于未列入附录一的钢材,如符合有关技术条件可作为汽水管道的管材时, 它的许用应力仍按本条规定计算。第三章管道的设计参数第3.0.1条管道的设计压力应按下列规定取用:一、主蒸汽管道的设计压力,取用锅炉过热器出口的额定工作压力。当锅炉和汽轮机允许超压 5%(简称5%O

8、P)运行时,应加上5%的超压值。二、再热蒸汽管道的设计压力,取用汽轮机最大计算出力工况(调节汽门全开, 简称VWO或VWO+5%OP)下热平衡中高压缸排汽压力的 1.15倍。对于再热器出 口联箱到汽轮机的部分,可减至再热器出口安全阀动作的最低整定压力。三、汽轮机非调整抽汽管道的设计压力,取用汽轮机最大计算出力工况 (VWO或VWO+5%OP)下热平衡中该抽汽压力的 1.1倍。四、汽轮机调整抽汽管道、背压式汽轮机排汽管道和减压装置后蒸汽管道的 设计压力,分别取其最高工作压力。五、与直流锅炉启动分离器连接的汽水管道的设计压力,取用各种运行工况 中 可能出现的最高工作压力。六、主给水管道设计压力的取

9、用分两种情况:1. 对于设有不可调速电动给水泵的管道从前置泵至主给水泵和从主给水泵出口至锅炉省煤器进口的管道,其设计压 力取用泵的特性曲线最高点对应的压力与进水侧压力之和。2. 对于设有可调速给水泵的管道(1) 从给水泵出口至泵出口关闭阀的管道设计压力,取用泵在额定转速下特性 曲线最高点对应的压力与进水侧压力之和;(2) 从泵出口关闭阀至锅炉省煤器进口的管道设计压力,取用泵在额定转速及 设计流量下泵出口压力的1.1倍与进水侧压力之和。第3.0.2条管道的设计温度应按下列规定取用:一、主蒸汽、高温再热蒸汽管道的设计温度,应分别取用锅炉额定蒸发量时 过 热器、再热器出口的额定工作温度加上锅炉正常运

10、行时允许的温度偏差值。温度偏差值可取用5C。二、低温再热蒸汽管道的设计温度,可取用汽轮机最大计算出力工况(VWO或VWO+5%OP)下热平衡中高压缸的排汽参数,等熵求取管道在设计压力下的 相应温度。如制造厂有特殊要求时,该设计温度应取用可能出现的最高工作温 度。三、汽轮机非调整抽汽管道的设计温度,可取用汽轮机最大计算出力工况 (VWO或VWO+5%OP)下热平衡中该抽汽参数,等熵求取管道在设计压力下的 相应温度。四、汽轮机调整抽汽管道、背压式汽轮机排汽管道和减温装置后蒸汽管道的 设计温度,分别取其最高工作温度。五、与直流炉启动分离器连接的汽水管道的设计温度,取用各种运行工况中 可 能出现的最高

11、工作温度。六、加热器后主给水管道的设计温度,取用被加热水的最高工作温度。 第四章承受内压的管子壁厚计算第4.0.1条直管最小壁厚Sm应按下列规定计算:、按直管外径确定时:SmpDo2汀 2Yp(4.0.1-1)、按直管内径确定时:pDi(4.0.1-2)t讥2二-2p(1_Y)以上两式中p设计压力(MPa);Do管子外径(mm);Di管子内径(mm);二t 钢材在设计温度下的许用应力(MPa);Y温度对计算管子壁厚公式的修正系数,对于碳钢、低合金钢和高铬钢,480C及以下时丫=0.4, 510C时Y=0.5, 538C及以上时丫=0.7,中间温度的Y值,可按内插法计算;a考虑腐蚀、磨损和机械强

12、度要求的附加厚度(mm);n 许用应力的修正系数,无缝钢管的n =1.0,纵缝焊接钢管按有关制造技术条件检验合格者,其n值按表4.0.1取用,螺旋焊缝钢管按SY5036 83标准生产制作和无损检验合格者,n =0.9表4.0.1纵缝焊接钢管许用应力修正系数表表4- ft. I纵翳焊摟钢管许用应力直正系数赛澤接方法埠縫形式手工酬 或气焊皿面焊接有坟口对揍焊雜rIE帰无损探怖bOO有配弧焊盯底的单ET焊接肓坡口对接焊撻加至氧弧烬打底的单閒期趣无坡口对接烬養山75翻下的双面埠接龙按却捷11皿滋无掘探情1.00单面焊棲有城口对接焊蕃0. 85自动焊甲曲焊接兀坡口对接焊卑0. 8第4.0.2条直管计算壁

13、厚Sc应按下列方法确定:Sc = Sm C(4.0.2-1)式中 C直管壁厚负偏差值(mm)。一、对于热轧生产的无缝钢管,壁厚负偏差值可按下式确定:C = ASm(4.0.2-2)式中A直管壁厚负偏差系数,根据管子产品技术条件中规定的壁厚允许负偏差()按表4.0.2取用。二、对于按内径确定壁厚及采用热挤压生产的无缝钢管,壁厚负偏差值应根据 管子产品技术条件中的规定选用。三、对于焊接钢管,采用钢板厚度的负偏差值,但C值不得小于0.5mm。表4.0.2直管壁厚负偏差系数表4. 0.2宜管璧厚负偏井累徽表直管莹吮评负偏左STB101112- &15A0。阳0 007a 0H9 80- 111D. 1

14、240. 176第4.0.3条直管公称壁厚Sn,对于按外径确定壁厚的钢管,根据直管计算壁 厚主,按管子产品规格选用;对于按内径确定壁厚的无缝钢管,根据直管计算壁 厚Sc和制造厂产品技术条件中的有关规定选用。在任何情况下,Sn均应等于或大于Sc。第4.0.4条弯管的壁厚应按下列方法确定:一、用作弯管的直管,其最小壁厚根据弯曲半径而定,按表4.0.4取用。表 4.0.4倉曽前所采用宜警的最小窣序音曲半桎阿彗鷹所釆用宜管的最小娶耳b 06SJb4倚普干林1.1込5倍曾子外轻L仙弘R倍管千林L 3$.Sm。、弯管后任何一点的实测最小壁厚不得小于直管最小壁厚第五章补偿值的计算第5.0.1条管道一般以设备

15、连接点或固定点分为若干管段,设备连接点或固定 点之间互相连接的各管段,构成一个独立的计算管系,统一进行挠性分析和计 算。第5.0.2条在进行作用力和力矩计算时,应采用右旋直角坐标系作为基本坐标 系。基本坐标的原点可以任意选择,一般Z轴为向上的垂直轴,X轴为沿主 厂房纵向的水平轴,Y轴为沿主厂房横向的水平轴。第5.0.3条当端点无附加角位移时,计算管系(或分支)的线位移全补偿值可按下列公式计算:AX =XB _AXa _&AB、 也丫 = YB AYk 也 YAb (5.0.3-1)= AZb AZa 也 Zab其中AXAb =0ft(XB - Xa )(t tamb)YAb = a t (YB

16、 - YA )(t - tamb)(5.0.3-2)也ZAB = G (ZB -乙)(t tamb)”上二式中 X, Y, Z计算管系(或分支)沿坐标轴X、Y、Z的线位 移全补偿值(mm); XB , YB , Zb计算管系(或分支)的末端B沿坐标轴X、Y、Z的附加线位移(mm); XA , YA , ZA 计算管系(或分支)的始端A沿坐标轴X、Y、Z的附加线位移(mm); xAb,Mb IZAb 计算管系(或分支)AB沿坐标轴X、Y、Z的热伸长值(mm);:t 钢材在工作温度下的线膨胀系数(10-6/C ),常用钢材在工作温度下的线膨胀系数列于附录一;X B ,YB,Zb计算管系(或分支)的

17、末端B的坐标值(mm);X A ,YA,ZA计算管系(或分支)的始端A的坐标值(mm);t工作温度(C );tamb 计算安装温度(C ),可取用20 C。第5.0.4条工作温度在430 C及以上的管道宜进行冷紧,冷紧比(即冷紧值与 全补偿值之比)不宜小于0.7;对于其他管道,当需要减小工作状态下对设备的推力 和力矩时,也可进行冷紧。冷紧有效系数,对工作状态取2/3,对冷状态取1。第5.0.5条当管道各方向(沿坐标轴X、Y、Z)采用不同冷紧比时,应计算管道在冷状态下各方向的冷补偿值。它的数值等于该方向的冷紧值,即cs 、式中 X20, Y20, Z20计算管系冷补偿值(mm);.-:x2 .:

18、XAB辽20zAB(或分支)沿坐标轴X、Y、Z的线位移(5.0.5) X AB, ycb , zAb 计算管系(或分支)AB沿坐标轴X、Y、Z的冷紧值(mm)。第六章管道的应力验算第6.0.1条管道在内压下的应力验算一、管道在工作状态下,由内压产生的折算应力不得大于钢材在设计温度下 的许用应力,即Cepp0.5D。Y(s :)(6.0.1)式中 匚ep 内压折算应力(MPa);P设计压力(MPa);Do管子外径(mm);S管子实测最小壁厚(mm);Y温度对计算管子壁厚公式的修正系数a 考虑腐蚀、磨损和机械强度的附加厚度(见第4.0.1条);(mm);|;_- t钢材在设计温度下的许用应力(MP

19、a)。二、当管道在运行中有压力波动,或压力、温度同时波动,且超过设计压力 或 设计温度时,还必须验算瞬态变化的安全性,即1. 任何24h连续运行时间内,超温或超压时间少于10%者,计算管道在超压或(和)超温下的最大应力不得超过钢材在相应温度下许用应力的1.15倍;2. 任何24h连续运行时间内,超温或超压时间少于1%者,计算管道在超压或(和) 超温下的最大应力不得超过钢材在相应温度下许用应力的1.2倍。第6.0.2条管道在持续荷载下的应力验算管道在工作状态下,由持续荷载即内压、自重和其他持续外载产生的轴向应 力 之和,必须满足下式的要求:p0.5D2iM AtL0.F10叫式中p设计压力(MP

20、a);Do管子外径(mm);(N2 mm);Di管子内径(mm);Ma 由于自重和其他持续外载作用在管子横截面上的合成力矩W管子截面抗弯矩(mm3);二t 钢材在设计温度下的许用应力(MPa);i应力增强系数(见附录二),0.75i不得小于1;由于内压、自重和其他持续外载所产生的轴向应力之和(MPa)。第6.0.3条管道在有偶然荷载作用时的应力验算管道在工作状态下受到的荷载作用,亦即由内压、自重、其他持续外载和偶 然荷载,包括地震等所产生应力之和,必须满足下式的要求:舲075晋皿加心(6.0.3)i应力增强系数(见附录二),0.75i不得小于1;i应力增强系数(见附录二),0.75i不得小于1

21、;式中K系数,当任何24h连续运行时间内偶然荷载作用时间少于10%时K=1.15,少于 1%时K = 1.20;MB安全阀或释放阀的反座推力,管道内流量和压力的瞬时变化及地震等产生的偶然荷载作用在管子横截面上的合成力矩(N2 mm)。只有在地震烈度为8度及以上地区建厂,并已在设计任务书中规定应对该管 道考虑地震的影响时,才进行管道地震的验算。在验算时,Mb中的地震力矩只取用变化幅度的一半。地震引起管道端点位移,如果已在 式(6.0.4)中考虑,在式(6.0.3)中就不必考虑。其他符号定义同第6.0.2条。第6.0.4条管系热胀应力范围的验算管系热胀应力范围必须满足下式的要求:iM c乞 f 1

22、.2匚200.2:汀(汀 7)(6.0.4)式中二20 钢材在20C时的许用应力(MPa);M C 按全补偿值和钢材在 20 C时的弹性模量计算的,热胀引起的 合成力矩(N2 mm);二E 热胀应力范围(MPa);f应力范围的减小系数。如果式(6.0.3)中MB未计入地震引起的端点位移,那么式(6.0.4)的MC就应计入地震引起的端点位移的力矩。预期电厂在运行年限内,系数f与管道全温度周期性的交变次数N有关。当 N 2500时,f=4.78N-02。如果温度变化的幅度有变动,可按下式计算当量全温度交变次数:N 二 Ne r15N1 r;N2r;Nn式中Ne计算热胀应力范围 d E时,用全温度变

23、化 T E的交变次数;N1, N2, , , Nn分别为温度变化较小 T1,a T 2, , , T N的交变次数;r1,r2, ,rn分别为比值 A T 1/a T e, A T 2/ a T e , , , A T N/ a Te。其他符号定义同第6.0.2条。第6.0.5条力矩和截面抗弯矩的计算一、用式(6.0.2)、(6.0.3)、(6.0.4)验算直管元件、弯管和弯头时,合成力矩Mj按 下式计算:图 6.0.5S 5I222Mj = MxjMyjMzjN mm (6.0.5-1)式中j 相当于式(6.0.2)、(6.0.3)、(6.0.4)中的注脚A、B和C。直管元件、弯管和弯头的截

24、面抗弯矩W按下式计算:32Do(D4-d4)mm3(6.0.5-2)二、 验算等径三通时,应按式(6.0.5-1)分别计算各分支管的合成力矩,按三通 的交叉点取值,见 图6.0.5。管子截面抗弯矩按式(6.0.5-2)和连接管子尺寸计算。三、验算不等径三通时,应分别计算主管两侧和支管的合成力矩。1. 计算不等径三通支管的合成力矩Ma(Mb或Me)匕讪:M:3 M23 N mm支管的当量截面抗弯矩为W=( mb)2Sb3 mm3式中 mb支管平均半径(mm);Sb3 支管当量壁厚,取用主管公称壁厚Snh和i倍支管公称壁厚Snbi二者中的较小值(mm)。2. 计算主管的合成力矩M a( M B或M

25、C) m: M: m2 N mm以及 M a( M B或MC) = Jm;2 + My2 + M; N mm主管的截面抗弯矩按式(6.0.5-2)和连接管子尺寸计算。各合成力矩仍按三通的 交叉点取值,见图6.0.5。四、计算支管接管座(如附图2.3)的合成力矩:Ma(Mb或Mc)=jM;3 + My3 + M;3 N mm接管座的截面抗弯矩为23w( mb) Sb3 mm如果附图2.3(a)、(b)、(c)、(d)中L1 0.5 riSb ,那么在计算接管座的截面抗弯矩和应力增强系数时,mb应计算到Sb值的一半。验算点应取接管座中心线与主管外表面的交点。第七章管道对设备的推力和力矩的计算第7.

26、0.1条管道对设备(或端点)的推力和力矩可按下列原则计算:一、按热胀、端点附加位移、有效冷紧、自重和其他持续外载及支吊架反力 作用的条件,计算管道运行初期工作状态下的力和力矩。二、按冷紧、自重和其他持续外载及支吊架反力作用的条件,计算管道运行 初期冷状态下的力和力矩。三、按应变自均衡、自重和其他持续外载及支吊架反力作用的条件,计算管 道 应变自均衡后在冷状态下的力和力矩。第7.0.2条计算出的工作状态和冷状态下推力和力矩的最大值应能满足设备 安全承受的要求。当数根管道同设备相连时,管道在工作状态和冷状态下推力 和力矩的最大值,应按设备和各连接管道可能出现的运行工况分别计算和进行 组合。第7.0

27、.3条当管道无冷紧或各方向(沿坐标轴X、丫、Z )采用相同的冷紧 比时, 在不计及持续外载的条件下,管道对设备 (或端点)的推力(或力矩),可按下 列 公式计算:在工作状态下r-i-2y 1时,e E取R20作为管道在冷状态下对设备(或端点)的推力(或力矩)。44144LB27J7Z4TOLieass2號箱朗54.A1宵E305in1S11别1471471加1?415*IM他1SS11$149101133m11.1146聊961111SID51403M9111Jm143HM1K330SBIflS101K3铀41-njW135so-1W1W155的13?砂盯071EE141ITT75BS瞎1S1

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33、fl叭品&/41fl530IM;IL阴93釦7B-5;4flJ9辭LU103卵IE6113ion-nn-1 5Ma3-402JD巧口1:-10-113.1 :1HR1歸曲14IDS14134FH1 -fiMagoLiO1.3i)naIM99腊軒邨9S9513GtMp4*豆御ML 5的SQO14$lit:146ua12212SL:!1341221S1L20119iw205156326ISO11B117.1111413311ZILSSOU岳醐2T0Bfr130LL:.11211010HJ8lflfl104L-ir.iQ450-6CO2B91501.1-150143I-.和51W1321311UM1

34、3S1跖2T01* a rs ced甜49Qi500105B053D5405605T-05ni:45. 8/145iD.523打M閱270鮎7349314MXJ空时俪1 沁 rMixUiaCi-fliii118T74心322422简111诃4HCSSD370L0sJCflflW-7Widg9246的许年应山fcAK UlNlT1 n-Tfl乌矗虹甘tEUl卞US肪資圭專朝M皂的,注:本表的许用应力值是按DIN17175-79的强度特性和本规定的安全系数确定的。附表1.5联邦德国钢材的弹性模量数据表(kN/mm2)附5ft 15联邦潮国钢対的弹性钢号毗1DCCEDflt3&0V40:5D0t:6

35、00 CSr45 8/ II31230520 &192隅17&16615Mo3213210202U31$5176KB13CrM&442132102021B517&IOCtMoOW214河2 1.65时,k =1;h 尺寸系数,见附表 2.1;Sn连接管的公称壁厚(mm);R弯管或弯头的弯曲半径 (mm);r连接管的平均半径 (mm)。(二)焊接弯管的柔性系数焊接弯管是由若干个扇形节组成的,在特定荷载条件下的性态与光滑弯管的性态相似,但在管段斜接面处,结构不连续将导致更大的局部应力。根据Markl的试验,焊接弯管柔性系数的表达式为,152k 5/6h(三)三通、接管座、大小头的柔性系数通常认为它们与连接管的柔性相同,其柔性系数取用k=1。(四)应力增强系数在持续外载、偶然荷载、热胀和冷缩等弯矩的作用下,弯管、三通等管件上 将产生局部的应力集中。因此,在进行应力计算时,要计入应力增强系数以考 虑应力增大的影响。理论和试验证明,要计算局部应力状态比较复杂,且与 管件柔 性有关,故在工程应用上一般都采用经验式。本规定采用Beskin的理论和Markl的试验

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