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10IQ/CPI 122014 火力发电厂四大管道设计选用导则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） ASTMA335 高

2、温用铁素体无缝钢管标准规程（ Standard SpecificationforSeamless FerriticAlloy-SteelPipe forHigh Temperature Service）（2）ASTM/ASMEA672中温高压条件下使用的电熔焊管技术规范（ SpecificationforElectric-Fusion-WeldedSteelPipeforHigh pressureServiceat Moderate Temperature ）（3）ASTM/ASMEA691高温高压条件下电熔碳钢和合金钢技术规范（SpecificationforCarbon and Alloy

3、SteelPipe ,Electric-Fusion-WeldedforHigh-pressureServiceat High Temperature ）（ 4） EN10216-2承压用无缝钢管（ Seamless SteelTubes forPressurePurposes TechnicalDeliveryCondition.Part2:Non-alloyand alloysteeltubeswithspecifiedelevatedtemperatureproperties）（ 5） ASTMA999/ A999M合金和不锈钢管道通用规范（ Standard Specification

4、forGeneral Requirements forAlloyand StainlessSteelPipe）（ 6） ASMEB31.1 Power Piping (AN AMERICANNATIONALSTANDARD)（ 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 pipingsystem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。2Q/CPI 122014 火力发

5、电厂四大管道设计选用导则2.3内径管 insidediametercontrolledpipe以控制内径尺寸为标准生产的管道2.4外径管 outsidediametercontrolledpipe以控制外径尺寸为标准生产的管道2.5电熔焊管 Electric-Fusion-WeldedPipe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 wallthickness考虑承压强度和腐蚀余量等的计算厚度。2.7公称壁厚 normal wallthickness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

6、径为基准的钢管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（DL T 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主蒸汽管道和再热热段蒸汽管道采用 ASTMA335 P92材料；当热段蒸汽管道采用A33

7、5 P91 材料时，应在运行中3Q/CPI 122014 火力发电厂四大管道设计选用导则加强金属监督。再热冷段蒸汽管道当设计温度 415时，采用 ASTMA672 B70 CL32材料，当设计温度 >415时，采用 ASTMA691 1? Cr CL22材料（或性能相当的其他管材）。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。四大管道材料特性数据见附表1。5.2 许用应力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

8、与ECCC-2005中的数值相同）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。除 A335P92材料以外，采用美国管材时，许用应力取用ASMEB31.1-2007 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。A672 B70 CL32、A691 1? Cr CL22、 A335P91、A335P22材料的许用应力采用ASMEB31.1-2007 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)壁厚偏差重量偏差圆度 (%)直度 (mm)(mm)(kg)152.4ID距管道两端

9、头150mm主 蒸汽管 道 3048mm304.8： 2.362/0+6%/-6%以外的圆度：毫米范围内直度不大304.8ID给定重量OD/AWT15： 1.5%于 3.2mm，整管不大美国558.8： 3.175/0保证最小壁（也可按15OD/AWT18：于 6.35 mm；WG管558.8ID厚不小于公照2%再热热段管道道762： 3.962/0称壁厚+16%/0%OD/AWT 18： 2.5%3048mm毫 米 范 围 内ID 762：公 称 重距管道两端头150mm直度不大于4.750/0量）以内的圆度： 1.5%6.35mm，整管不大于12.7 mm；法国瓦3048mm毫 米 范 围

10、 内卢瑞克同上+3/-0/1%直度不大于 3.2mm，管道整管不大于 6.35 mm4Q/CPI 122014 火力发电厂四大管道设计选用导则说明：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0.0250.025 0.050.05 0.1 0.1219.1±1%或±±12.5%或± 0.4mm（( 取大值 )219.1 355.60.5mm(取大±20%±15%±12.5%±10%355.6值 )

11、7;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+标准 /-0.33048mm毫米范围内直度1%不大 于 3.2mm，整 管不±0.5%OD商大于 6.35 mm说明：电熔焊管的壁厚正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

12、 倍管子外径1.08Sm4 倍管子外径1.14Sm3 倍管子外径1.25Sm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。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5Q/CPI 12

13、2014 火力发电厂四大管道设计选用导则础上加 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

14、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。6Q/CPI 122014 火力发电厂四大管道设计选用导则附录 A( 资料性附录

15、)四大管道材料特性数据表 A.1 A335P22（ASMEB31.1）温度 许用应力温度弹性模量温度平均线胀系数(Mpa)(kN/mm 2)(10 -6/oC)20117.9202112011.6343114.5502105011.8371114.510020710012.1399114.515020315012.4427114.520019920012.748293.825019525013.051074.530019130013.353855.235018735013.656639.340018240013.859326.245017545014.1-50016550014.3-55015

16、355014.6-60013760014.8表 A.2 A335P91（ASMEB31.1）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/ )20167.5202132010.4260166.2502125010.6316163.410020910010.8343161.315020515011.1371157.920020120011.3399153.125019725011.5427146.930019330011.7454140.035018935011.8482131.740018540012.0510122.745018145012.2538112.

17、450017650012.356696.5(S 3”)88.9(S 3”)55017155012.559371.0(S 3”)66.2(S 3”)60016460012.662148.365015665012.864929.6-7Q/CPI 122014 火力发电厂四大管道设计选用导则表 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)2-6(kN/mm )(10 / )20206.7202175010.6510206.710021410010.7520156.715021115010.9530145.3200207

18、20011.1540134.725020425011.2550124.730020030011.4560114.735019835011.5570104.740019140011.758094.745018745011.959084.750018250012.060075.355017655012.261066.760017060012.362058.065016465012.563050.0-表 A.4 A672B70CL32（ASMEB31.1）温度 许用应力温度弹性模量温度平均线胀系数(Mpa)(kN/mm 2 )(10 -6 /oC)20137.9202022011.6260137.9

19、502005011.8316133.810019710012.1343129.615019415012.4371124.820019020012.7399102.025018825013.042782.730018430013.3-35017835013.6-40017140013.8-45016145014.1表 A.5 A6911? CrCL22 （ASMEB31.1）(A387Class1)温度 许用应力温度弹性模量温度平均线胀系数(Mpa)(kN/mm 2)-6o(10/ C)20117.9202052011.6343117.9502045011.8371117.91002011001

20、2.1399117.915019715012.4427115.820019320012.78Q/CPI 122014 火力发电厂四大管道设计选用导则温度 许用应力温度弹性模量温度平均线胀系数(Mpa)(kN/mm 2)-6o(10/ C)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 10216 2）温

21、度 许用应力温度 弹性模量温度 平均线胀系数(Mpa)(kN/mm 2)(10 -6 /)20203.32021110012.2200203.310020620012.9250203.320020030013.4300203.330019240014.0350203.340018450014.3400203.3500175-410203.3-420203.3-430200.0-440182.0-450163.3-460140.0-470116.7-48092.7-49069.3-50046.0-9Q/CPI 122014 火力发电厂四大管道设计选用导则附录 B（规范性附录）火力发电厂推荐四大管

22、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ID425×103A335P922主蒸汽支管ID292×73A335P92二再热热段管道系统1再热热段主管ID908×44A335P922再热热段支管ID641×32A335P92三再热冷段管道系统1再热冷段主管（阀前）OD1016×38A672B70CL322再热冷段支管（阀前）OD711×28A672B70CL323再热冷段主管 (

23、阀后 )1016× 351A691Gr.1 /4 CrCL224再热冷段支管 (阀后 )711× 251A691Gr.1 /4 CrCL22四高压给水管道系统1给水主管OD508×5515NiCuMoNb5-6-42给水汽泵出口管OD355.6×4015NiCuMoNb5-6-43给水电泵出口管OD273×2815NiCuMoNb5-6-4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 ）ID356×94A335P92

24、2主蒸汽支管（ 1/4 ）ID254×68A335P92二再热热段管道系统1再热热段主管 (1/2)ID699×43A335P922再热热段支管 (1/4)ID495×31A335P92三再热冷段管道系统1再热冷段主管OD1168×42A691 1? Cr CL222再热冷段支管OD813×30A691 1? Cr CL22四高压给水管道系统1给水主管OD610×6515NiCuMoNb5-6-410Q/CPI 122014 火力发电厂四大管道设计选用导则2给水支管（阀后）OD457×5015NiCuMoNb5-6-43给水支管（阀前）OD457×6015NiCuMoNb5-6-4表 B.3