燃煤电厂超超临界机组四大管道的设计选用解读

1、 燃煤电厂超超临界机组四大管道的设计选用 中国水利电力物资有限公司目 录前 言错误！未定义书签。1 范围错误！未定义书签。2 规范性引用文件23 定义与术语24 符号、代号和缩略语35 设计参数36 管道材质规格选型3附录A（资料性附录）四大管道特性数据 7附录B（规范性附录）火力发电厂推荐四大管道材质和规格系列10燃煤电厂超超临界机组四大管道的设计选用1 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。（1）ASTM A335 高温用铁素体无缝钢管标准规程（Standar

2、d Specification for Seamless Ferritic Alloy-Steel Pipe for High Temperature Service ）（2）ASTM/ASME A672中温高压条件下使用的电熔焊管技术规范（Specification for Electric-Fusion-Welded Steel Pipe for High pressure Service at Moderate Temperature）（3）ASTM/ASME A691高温高压条件下电熔碳钢和合金钢技术规范（Specification for Carbon and Alloy Steel

3、 Pipe ,Electric-Fusion-Welded for High- pressure Service at High Temperature）（4）EN10216-2 承压用无缝钢管（Seamless Steel Tubes for Pressure Purposes Technical Delivery Condition. Part2:Non-alloy and alloy steel tubes with specified elevated temperature properties）（5）ASTM A999/ A999M 合金和不锈钢管道通用规范（Standard Sp

4、ecification for General Requirements for Alloy and Stainless Steel Pipe）（6）ASME B31.1 Power Piping (AN AMERICAN NATIONAL STANDARD)（7）DL/T5366 火力发电厂汽水管道应力计算技术规程（8）GB50764-2012 电厂动力管道设计规范 2 定义与术语2.1 管道piping由管道组成件和管道支吊装置等组成，用以输送、分配、混合、分离、排放、计量或控制流体流动。2.2 管道系统piping system按流体与设计条件划分的多根管道连接成的一组管道，简称管系。2

5、.3 内径管inside diameter controlled pipe以控制内径尺寸为标准生产的管道2.4 外径管outside diameter controlled pipe以控制外径尺寸为标准生产的管道2.5 电熔焊管Electric-Fusion-Welded Pipe纵向对接焊缝采用人工或自动电弧焊熔接而成的管道。2.6 最小壁厚minimum wall thickness考虑承压强度和腐蚀余量等的计算厚度。2.7 公称壁厚normal wall thickness在最小壁厚的基础上,按照管子标准规格取用的壁厚，又称名义壁厚3 符号、代号和缩略语ID 管子内径，标识以内径为基准的

6、钢管OD 管子外径，标识以外径为基准的钢管Sm 为直管的最小壁厚。AWT 为直管的平均壁厚4 设计参数4.1 主蒸汽管道的设计压力可取用主汽门进口处设计压力的105%（主汽门进口处设计压力为汽轮机额定进汽压力的105%），或取用主汽门进口处设计压力加锅炉过热器出口至主汽门的管道压降，二者取大值。4.2 主蒸汽管道的设计温度和其它管道的设计参数按火力发电厂汽水管道应力计算技术规程（DLT 53662006）执行。5 管道材质规格选型5.1 600MW、660MW、1000MW超超临界机组管道材料的选择5.1.1 主蒸汽管道和再热热段蒸汽管道采用ASTM A335 P92材料；当热段蒸汽管道采用A

7、335 P91材料时，应在运行中加强金属监督。5.1.2 再热冷段蒸汽管道当设计温度415时，采用ASTM A672 B70 CL32材料，当设计温度415时，采用ASTM A691 1 Cr CL22材料（或性能相当的其他管材）。5.1.3 高压给水管道高压给水管道采用EN 10216-2标准的15NiCuMoNb5-6-4材料。5.1.4 四大管道材料特性数据见附表1。5.2 许用应力5.2.1 A335P92材料的许用应力推荐采用附表1中的数据，附表1的数值是根据EN10216-2：2002+A2:2007标准中X10CrMoVNb9-2规定的强度数值（该强度值与ECCC-2005中的数

8、值相同）及火力发电厂汽水管道应力计算技术规程中的安全系数确定。5.2.2 除A335P92材料以外，采用美国管材时，许用应力取用ASME B31.1-2007附录A的许用应力值；德国管材按EN10216-2的强度指标和火力发电厂汽水管道应力计算技术规程中规定的安全系数确定许用应力。5.2.3 A672 B70 CL32、A691 1 Cr CL22、A335P91、A335P22材料的许用应力采用ASME B31.1-2007规定的数值（见附表1）。5.3 管道尺寸和重量公差表1内径管内径偏差(mm)壁厚偏差(mm)重量偏差(kg)圆度(%)直度(mm)美国WG管道152.4ID304.8：2

9、.362/0304.8ID558.8：3.175/0558.8ID762：3.962/0ID762：4.750/0保证最小壁厚不小于公称壁厚+6%/-6%给定重量（也可按照+16%/0%公称重量）距管道两端头150mm 以外的圆度：OD/AWT15：1.5% 15OD/AWT18：2% OD/AWT18：2.5% 距管道两端头150mm 以内的圆度：1.5%主蒸汽管道3048mm毫米范围内直度不大于3.2mm，整管不大于6.35 mm；再热热段管道3048mm毫米范围内直度不大于6.35mm，整管不大于12.7 mm；法国瓦卢瑞克管道同上+3/-0/1%3048mm毫米范围内直度不大于3.2m

10、m，整管不大于6.35 mm说明：管道支吊架应考虑管道内径和壁厚的正偏差，一般情况下应根据管道的实际外径调整管道支吊架的管部尺寸。表2 外径管直径范围外径偏差不同壁厚/外径条件下壁厚偏差0.0250.0250.050.050.10.1219.11%或0.5mm(取大值)12.5%或0.4mm（(取大值)219.1355.620%15%12.5%10%355.620%15%12.5%+15%/-10%表3 电熔焊管外径偏差(mm)壁厚偏差(mm)圆度(%)直度(mm)所有厂商0.5%OD+标准/-0.31%3048mm毫米范围内直度不大于3.2mm，整管不大于6.35 mm说明：电熔焊管的壁厚正

11、偏差应不大于外径管对应的壁厚正偏差。5.4 四大管道（直管）规格5.4.1 四大管道（非弯管用直管）推荐规格根据上述原则，四大管道（非弯管用直管）推荐规格见附录B。对于弯管材料，应按照火力发电厂汽水管道应力计算技术规程的要求加厚管道壁厚，即：表4 弯管推荐壁厚表弯曲半径推荐的弯管最小壁厚6倍管子外径1.06Sm5倍管子外径1.08Sm4倍管子外径1.14Sm3倍管子外径1.25Sm5.4.2 使用附录B的说明a）应注意核对具体工程四大管道的设计参数，以及所采用的材料标准、管径和壁厚偏差进行核算。b）对于设计温度在600及以上的主蒸汽、再热热段管道壁厚计算可适当考虑氧化腐蚀裕度。建议取1.6mm

12、。c）对于内径控制无缝管（主汽、再热热段），考虑焊接C值的对口裕量，壁厚按：最小壁厚0.5（内径偏差0.25）。d）对于外径无缝管（给水），按火力发电厂汽水管道应力计算技术规程（DLITDL/5366-2006）求取计算壁厚,为满足焊接对口要求，取用壁厚在计算壁厚基础上加2.5Smm左右后靠标准壁厚系 ，安装时应保证对口处管道壁厚不小于最小壁厚。e）对于电熔焊管（再热冷段），口径较大，增加壁厚有利于增加管道刚度，对口裕量较外径无缝管适当加大。f）高压旁路入口管道建议尽可能选用与主蒸汽管道支管相同的材质和规格。g）低压旁路入口管道建议尽可能选用与再热热段管道支管相同的材质和规格。h）高压旁路出口

13、管道建议尽可能选用与再热冷段管道支管相同的材质和规格。5.5 单管设计与双管设计对于600MW及660MW超超临界机组，根据我们近些年参与的项目，常规的大部分选用单管设计。一方面，单管设计在管道的布置上更灵活，空间占用相对来说少一些；另一方面，大体上来说，采用单管设计较双管设计，经济性要好一些。近几年，我们参与的双管设计的项目，以银星两台机为例，内径管大约需要资金5300万元左右，而单管神华焦作、鹤壁鹤淇项目两台机的内径管资金大约在45004700万元左右。当然，上述结论对某个具体项目也并不是绝对的。对于参数较高的超超临界机组，由于参数较高，若采用单管设计，则壁厚会接近甚至超过110MM，而现

14、有的资料中，均查不到相应壁厚的许用应力值，并且，随着壁厚的增加，推力变大，有可能计算不过去，等等，因而，这种情况下，建议采用双管设计。附录A(资料性附录)四大管道材料特性数据表A.1 A335P22（ASME B31.1）温度许用应力温度弹性模量温度平均线胀系数(Mpa)(kN/mm2)(10-6/oC)20117.9202112011.6343114.5502105011.8371114.510020710012.1399114.515020315012.4427114.520019920012.748293.825019525013.051074.530019130013.353855.2

15、35018735013.656639.340018240013.859326.245017545014.1-50016550014.3-55015355014.6-60013760014.8表A.2 A335P91（ASME B31.1）温度许用应力温度弹性模量温度平均线胀系数(Mpa)(kN/mm2)(10-6/)20167.5202132010.4260166.2502125010.6316163.410020910010.8343161.315020515011.1371157.920020120011.3399153.125019725011.5427146.930019330011.

16、7454140.035018935011.8482131.740018540012.0510122.745018145012.2538112.450017650012.356696.5(S3”)88.9(S3”)55017155012.559371.0(S3”)66.2(S3”)60016460012.662148.365015665012.864929.6-表A.3 A335P92（EN10216-2：2002+A2:2007）温度许用应力温度弹性模量温度平均线胀系数(Mpa)(kN/mm2)(10-6/)20206.7202175010.6510206.710021410010.75201

17、56.715021115010.9530145.320020720011.1540134.725020425011.2550124.730020030011.4560114.735019835011.5570104.740019140011.758094.745018745011.959084.750018250012.060075.355017655012.261066.760017060012.362058.065016465012.563050.0-表A.4 A672B70CL32（ASME B31.1）温度许用应力温度弹性模量温度平均线胀系数(Mpa)(kN/mm2)(10-6/oC)

18、20137.9202022011.6260137.9502005011.8316133.810019710012.1343129.615019415012.4371124.820019020012.7399102.025018825013.042782.730018430013.3-35017835013.6-40017140013.8-45016145014.1表A.5 A6911CrCL22 （ASME B31.1）(A387Class1)温度许用应力温度弹性模量温度平均线胀系数(10-6/oC)(Mpa)(kN/mm2)20117.9202052011.6343117.950204501

19、1.8371117.910020110012.1399117.915019715012.4427115.820019320012.7温度许用应力温度弹性模量温度平均线胀系数(10-6/oC)(Mpa)(kN/mm2)454113.125019025013.048294.530018630013.351064.135018135013.653843.440017640013.856629.045017045014.1-50016050014.3-55014855014.6表A.6 15NiCuMoNb5-6-4(WB36)壁厚小于80mm（EN 102162）温度许用应力温度弹性模量温度平均线胀

20、系数(Mpa)(kN/mm2)(10-6/)20203.32021110012.2200203.310020620012.9250203.320020030013.4300203.330019240014.0350203.340018450014.3400203.3500175-410203.3-420203.3-430200.0-440182.0-450163.3-460140.0-470116.7-48092.7-49069.3-50046.0-附录B（规范性附录）火力发电厂推荐四大管道材质和规格系列表B.1 660MW超超临界机组(主蒸汽管道设计温度610，压力27.46MPa;再热热段

21、管道设计温度608,压力5.773MPa;)序号名称规格材质一主蒸汽管道系统1主蒸汽主管ID425103A335P922主蒸汽支管ID29273A335P92二再热热段管道系统1再热热段主管ID90844A335P922再热热段支管ID64132A335P92三再热冷段管道系统1再热冷段主管（阀前）OD101638A672B70CL322再热冷段支管（阀前）OD71128A672B70CL323再热冷段主管(阀后)101635A691Gr.11/4CrCL224再热冷段支管(阀后)71125A691Gr.11/4CrCL22四高压给水管道系统1给水主管OD5085515NiCuMoNb5-6-

22、42给水汽泵出口管OD355.64015NiCuMoNb5-6-43给水电泵出口管OD2732815NiCuMoNb5-6-4表B.2 1000MW超超临界机组（上海电气）(主蒸汽管道设计温度610，再热热段管道设计温度608)序号名称规格材质一主蒸汽管道系统1主蒸汽主管（1/2）ID35694A335P922主蒸汽支管（1/4）ID25468A335P92二再热热段管道系统1再热热段主管(1/2)ID69943A335P922再热热段支管(1/4)ID49531A335P92三再热冷段管道系统1再热冷段主管OD116842A691 1 Cr CL222再热冷段支管OD81330A691 1 Cr CL22四高压给水管道系统1给水主管OD6106515NiCuMoNb5-6-42给水支管（阀后）OD4575015NiCuMoNb5-6-43给水支管（阀前）OD4576015Ni