燃煤电厂超超临界机组四大管道的设计选用解读.doc

燃煤电厂超超临界机组
四大管道设计选用

中国水利电力物资有限企业

目 录

前 言 错误！未定义书签。
1 范围 错误！未定义书签。
2 规范性引用文献 2
3 定义与术语 2
4 符号、代号和缩略语 3
5 设计参数 3
6 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设计选用
1 规范性引用文献
下列文献对于本文献应用是必不可少。但凡注日期引用文献，仅注日期版本合用于本文献。但凡不注日期引用文献，其最新版本（包括所有修改单）合用于本文献。
（1）ASTM A335 高温用铁素体无缝钢管原则规程（Standard Specification for Seamless Ferritic Alloy-Steel Pipe for High Temperature Service ）
（2）ASTM/ASME A672中温高压条件下使用电熔焊管技术规范（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 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 Specification 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- 电厂动力管道设计规范
2 定义与术语
2.1 管道piping
由管道构成件和管道支吊装置等构成，用以输送、分派、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多根管道连接成一组管道，简称管系。
2.3 内径管inside diameter controlled pipe
以控制内径尺寸为原则生产管道
2.4 外径管outside diameter controlled pipe
以控制外径尺寸为原则生产管道
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管道。
2.6 最小壁厚minimum wall thickness
考虑承压强度和腐蚀余量等计算厚度。
2.7 公称壁厚normal wall thickness
在最小壁厚基础上,按照管子原则规格取用壁厚，又称名义壁厚
3 符号、代号和缩略语
ID 管子内径，标识以内径为基准钢管
OD 管子外径，标识以外径为基准钢管
Sm 为直管最小壁厚。
AWT 为直管平均壁厚
4 设计参数
4.1 主蒸汽管道设计压力可取用主汽门进口处设计压力105%（主汽门进口处设计压力为汽轮机额定进汽压力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管道压降，两者取大值。
4.2 主蒸汽管道设计温度和其他管道设计参数按《火力发电厂汽水管道应力计算技术规程》（DL／T 5366－）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A335 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 1¼ Cr CL22材料（或性能相称其他管材）。
5.1.3 高压给水管道
高压给水管道采用EN 10216-2原则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材料许用应力推荐采用附表1中数据，附表1数值是根据EN10216-2：+A2:原则中X10CrMoVNb9-2规定强度数值（该强度值与ECCC-中数值相似）及《火力发电厂汽水管道应力计算技术规程》中安全系数确定。
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-附录A许用应力值；德国管材按EN10216-2强度指标和《火力发电厂汽水管道应力计算技术规程》中规定安全系数确定许用应力。
5.2.3 A672 B70 CL32、A691 1¼ Cr CL22、A335P91、A335P22材料许用应力采用ASME B31.1-规定数值（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
152.4＜ID≤304.8：2.362/0
304.8＜ID≤558.8：3.175/0
558.8＜ID≤762：3.962/0
ID＞762：
4.750/0
保证最小壁厚不不不小于公称壁厚
+6%/-6%给定重量（也可按照+16%/0%公称重量）
距管道两端头150mm 以外圆度：
OD/AWT≤15：≤1.5%
15＜OD/AWT≤18：≤2%
OD/AWT＞18：≤2.5%
距管道两端头150mm 以内圆度：≤1.5%
主蒸汽管道3048mm毫米范围内直度不不小于3.2mm，整管不不小于6.35 mm；
再热热段管道3048mm毫米范围内直度不不小于6.35mm，整管不不小于12.7 mm；
法国瓦卢瑞克管道
同上
+3/-0
/
≤1%
3048mm毫米范围内直度不不小于3.2mm，整管不不小于6.35 mm
阐明：管道支吊架应考虑管道内径和壁厚正偏差，一般状况下应根据管道实际外径调整管道支吊架管部尺寸。
表2 外径管
直径范围
外径偏差
不一样壁厚/外径条件下壁厚偏差
≤0.025
0.025～0.05
0.05～0.1
＞0.1
≤219.1
±1%或±0.5mm(取大值)
±12.5%或±0.4mm（(取大值)
219.1～355.6
±20%
±15%
±12.5%
±10%
≥355.6
±20%
±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
+原则/-0.3
≤1%
3048mm毫米范围内直度不不小于3.2mm，整管不不小于6.35 mm
阐明：电熔焊管壁厚正偏差应不不小于外径管对应壁厚正偏差。
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》规定加厚管道壁厚，即：
表4 弯管推荐壁厚表
弯曲半径
推荐弯管最小壁厚
≥6倍管子外径
1.06Sm
5倍管子外径
1.08Sm
4倍管子外径
1.14Sm
3倍管子外径
1.25Sm
5.4.2 使用附录B阐明
a）应注意查对详细工程四大管道设计参数，以及所采用材料原则、管径和壁厚偏差进行核算。
b）对于设计温度在600℃及以上主蒸汽、再热热段管道壁厚计算可合适考虑氧化腐蚀裕度。提议取1.6mm。
c）对于内径控制无缝管（主汽、再热热段），考虑焊接C值对口裕量，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-）求取计算壁厚,为满足焊接对口规定，取用壁厚在计算壁厚基础上加2.5Smm左右后靠原则壁厚系 ，安装时应保证对口处管道壁厚不不不小于最小壁厚。
e）对于电熔焊管（再热冷段），口径较大，增长壁厚有助于增长管道刚度，对口裕量较外径无缝管合适加大。
f）高压旁路入口管道提议尽量选用与主蒸汽管道支管相似材质和规格。
g）低压旁路入口管道提议尽量选用与再热热段管道支管相似材质和规格。
h）高压旁路出口管道提议尽量选用与再热冷段管道支管相似材质和规格。
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项目，常规大部分选用单管设计。首先，单管设计在管道布置上更灵活，空间占用相对来说少某些；另首先，大体上来说，采用单管设计较双管设计，经济性要好某些。近几年，我们参与双管设计项目，以银星两台机为例，内径管大概需要资金5300万元左右，而单管神华焦作、鹤壁鹤淇项目两台机内径管资金大概在4500~4700万元左右。
当然，上述结论对某个详细项目也并不是绝对。
对于参数较高超超临界机组，由于参数较高，若采用单管设计，则壁厚会靠近甚至超过110MM，而既有资料中，均查不到对应壁厚许用应力值，并且，伴随壁厚增长，推力变大，有也许计算不过去，等等，因而，这种状况下，提议采用双管设计。
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)
20
117.9
20
211
20
11.6
343
114.5
50
210
50
11.8
371
114.5
100
207
100
12.1
399
114.5
150
203
150
12.4
427
114.5
200
199
200
12.7
482
93.8
250
195
250
13.0
510
74.5
300
191
300
13.3
538
55.2
350
187
350
13.6
566
39.3
400
182
400
13.8
593
26.2
450
175
450
14.1
-
-
500
165
500
14.3
-
-
550
153
550
14.6
-
-
600
137
600
14.8
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/℃)
20
167.5
20
213
20
10.4
260
166.2
50
212
50
10.6
316
163.4
100
209
100
10.8
343
161.3
150
205
150
11.1
371
157.9
200
201
200
11.3
399
153.1
250
197
250
11.5
427
146.9
300
193
300
11.7
454
140.0
350
189
350
11.8
482
131.7
400
185
400
12.0
510
122.7
450
181
450
12.2
538
112.4
500
176
500
12.3
566
96.5(S≤3”)
88.9(S＞3”)
550
171
550
12.5
593
71.0(S≤3”)
66.2(S＞3”)
600
164
600
12.6
621
48.3
650
156
650
12.8
649
29.6
-
-
-
-
表A.3 A335P92（EN10216-2：+A2:）
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/℃)
20
206.7
20
217
50
10.6
510
206.7
100
214
100
10.7
520
156.7
150
211
150
10.9
530
145.3
200
207
200
11.1
540
134.7
250
204
250
11.2
550
124.7
300
200
300
11.4
560
114.7
350
198
350
11.5
570
104.7
400
191
400
11.7
580
94.7
450
187
450
11.9
590
84.7
500
182
500
12.0
600
75.3
550
176
550
12.2
610
66.7
600
170
600
12.3
620
58.0
650
164
650
12.5
630
50.0
-
-
-
-
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)
20
137.9
20
202
20
11.6
260
137.9
50
200
50
11.8
316
133.8
100
197
100
12.1
343
129.6
150
194
150
12.4
371
124.8
200
190
200
12.7
399
102.0
250
188
250
13.0
427
82.7
300
184
300
13.3
-
-
350
178
350
13.6
-
-
400
171
400
13.8
-
-
450
161
450
14.1
表A.5 A6911¼CrCL22 （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)
20
117.9
20
205
20
11.6
343
117.9
50
204
50
11.8
371
117.9
100
201
100
12.1
399
117.9
150
197
150
12.4
427
115.8
200
193
200
12.7
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)
454
113.1
250
190
250
13.0
482
94.5
300
186
300
13.3
510
64.1
350
181
350
13.6
538
43.4
400
176
400
13.8
566
29.0
450
170
450
14.1
-
-
500
160
500
14.3
-
-
550
148
550
14.6
表A.6 15NiCuMoNb5-6-4(WB36)壁厚不不小于80mm（EN 10216－2）
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/℃)
20
203.3
20
211
100
12.2
200
203.3
100
206
200
12.9
250
203.3
200
200
300
13.4
300
203.3
300
192
400
14.0
350
203.3
400
184
500
14.3
400
203.3
500
175
-
-
410
203.3
-
-
-
-
420
203.3
-
-
-
-
430
200.0
-
-
-
-
440
182.0
-
-
-
-
450
163.3
-
-
-
-
460
140.0
-
-
-
-
470
116.7
-
-
-
-
480
92.7
-
-
-
-
490
69.3
-
-
-
-
500
46.0
-
-
-
-

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
ID425×103
A335P92
2
主蒸汽支管
ID292×73
A335P92
二
再热热段管道系统
1
再热热段主管
ID908×44
A335P92
2
再热热段支管
ID641×32
A335P92
三
再热冷段管道系统
1
再热冷段主管（阀前）
OD1016×38
A672B70CL32
2
再热冷段支管（阀前）
OD711×28
A672B70CL32
3
再热冷段主管(阀后)
Ф1016×35
A691Gr.11/4CrCL22
4
再热冷段支管(阀后)
Ф711×25
A691Gr.11/4CrCL22
四
高压给水管道系统

1
给水主管
OD508×55
15NiCuMoNb5-6-4
2
给水汽泵出口管
OD355.6×40
15NiCuMoNb5-6-4
3
给水电泵出口管
OD273×28
15NiCuMoNb5-6-4
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）
ID356×94
A335P92
2
主蒸汽支管（1/4）
ID254×68
A335P92
二
再热热段管道系统
1
再热热段主管(1/2)
ID699×43
A335P92
2
再热热段支管(1/4)
ID495×31
A335P92
三
再热冷段管道系统
1
再热冷段主管
OD1168×42
A691 1¼ Cr CL22
2
再热冷段支管
OD813×30
A691 1¼ Cr CL22
四
高压给水管道系统

1
给水主管
OD610×65
15NiCuMoNb5-6-4
2
给水支管（阀后）
OD457×50
15NiCuMoNb5-6-4
3
给水支管（阀前）
OD457×60
15NiCuMoNb5-6-4
表B.3 1000MW超超临界机组（东方、哈尔滨）
(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）
ID368×92
A335P92
2
主蒸汽支管（1/4）
ID260×66
A335P92
二
再热热段管道系统

1
再热热段主管（1/2）
ID749×38
A335P92
2
再热热段支管（1/4）
ID527×28
A335P92
三
再热冷段管道系统

1
再热冷段主管
OD1219×42
A672B70CL32
2
再热冷段支管
OD863.6×30
A672B70CL32
四
高压给水管道系统

1
给水主管
OD660×65
15NiCuMoNb5-6-4
2
给水支管
OD457×50
15NiCuMoNb5-6-4
3
给水支管
OD355.6×40
15NiCuMoNb5-6-4

读书好处

1、行万里路，读万卷书。
2、书山有路勤为径，学海无涯苦作舟。
3、读书破万卷，下笔如有神。
4、我所学到任何有价值知识都是由自学中得来。——达尔文
5、少壮不努力，老大徒悲伤。
6、黑发不知勤学早，白首方悔读书迟。——颜真卿
7、宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来。
8、读书要三到：心到、眼到、口到
9、玉不琢、不成器，人不学、不知义。
10、一日无书，百事荒废。——陈寿
11、书是人类进步阶梯。
12、一日不读口生，一日不写手生。
13、我扑在书上，就像饥饿人扑在面包上。——高尔基
14、书到用时方恨少、事非通过不知难。——陆游
15、读一本好书，就如同和一种崇高人在交谈——歌德
16、读一切好书，就是和许多崇高人谈话。——笛卡儿
17、学习永远不晚。——高尔基
18、少而好学，如日出之阳；壮而好学，如日中之光；志而好学，如炳烛之光。——刘向
19、学而不思则惘，思而不学则殆。——孔子
20、读书给人以快乐、给人以光彩、给人以才能。——培根