三通宣贯讲稿(曹雷生)

1、异型元件修订说明修改、增加三通计算符号定义(1988版8.1；本版12.1)1、修改焊制、锻造三通和等径叉形管壁厚定义无缝钢管焊制三通壁厚定义分为理论计算壁厚、成品最小需要壁厚、设计计算壁厚、取用壁厚。附加壁厚计算方法同集箱。锻造三通、热挤压三通和等径叉形管壁厚定义分为理论计算壁厚、成品最小需要壁厚。定义见第三章。2、增加热挤压三通计算符号定义热挤压三通支管的成品最小需要壁厚，热挤压直型三通主管圆筒部分的上部成品最小需要壁厚、或鼓型三通缩口前主管圆筒部分的上部成品最小需要壁厚，热挤压直型三通主管圆筒部分的下部成品最小需要壁厚，热挤压鼓型三通缩口后主管圆筒部分的下部成品最小需要壁厚，热挤压鼓型三

2、通缩口后主管圆筒部分的上部成品最小需要壁厚，热挤压鼓型三通缩口前主管圆筒部分的下部成品最小需要壁厚，热挤压三通满足过渡区强度要求的支管最大内径，热挤压三通支管最小高度，热挤压三通肩部最大过渡半径，热挤压三通主管限制开孔最小长度，热挤压三通主管最小半长，调整焊制计算公式的适用范围(1988版；本版12.2.3)焊制三通主管和支管理论计算厚度、最高允许计算压力的计算公式适用范围，由主管外径660mm，扩大到813mm。本标准扩大的主要原因是引进机组中已大量应用813mm的焊接三通。随着大口径焊接三通在电站锅炉上的广泛应用，目前国产机组，如哈尔滨锅炉厂有限责任公司生产的亚临界600MW机组锅炉上，应

3、用了最大口径达813mm的大口径焊接三通。其低温过热器出口集箱用焊接三通主管尺寸为81314，材质为15CrMo，设计压力20.62MPa，设计温度418；末级再热器集箱用焊接三通主管尺寸为76262，材质SA-335 P22，设计温度557，设计压力4.34MPa。另外，电力行业标准DL/T 6951999电站钢制对焊管件中已允许用主管尺寸为812.821的焊接三通（材质为20G，用于低温再热器上，设计压力为4.52MPa，设计温度为342）。国外日本三菱重工，日本石川岛播磨公司也大量应用大型焊接三通。只末过用锻造或热挤压三通。修正部分焊制三通减弱系数(1988版；本版12.2.6)1、修订

4、说明这里的“修正部分焊制三通减弱系数”，是针对原标准表21的表注1）（本版表20脚注a）进行的修改。原标准加此表注的用意是：由于对0.8的开孔，不能采用孔的补强计算方法进行强度计算，而只能采用焊接三通强度计算方法。可是，在焊制三通章节又规定对于1.051.10三通，必须进行蝶式补强。此要求实际上限制了在这类受压元件上开0.8的孔。为了放宽对这类受压元件的限制，原标准增加了此表注。但是，本次标准修订中，通过对2002005（1.05）、22022010（1.1）、24024020（1.2）、26026030（1.3）、28028040（1.4）、30030050（1.5）、34034070（1.

5、7）、400400100（2.0）八种规格焊制三通的有限元应力分析，发现1.3时，焊制三通一次局部薄膜应力强度大于其材料设计应力强度1.5倍（一次局部薄膜应力强度的许用极限），一次局部薄膜应力强度不合格，且焊制三通一次局部薄膜应力强度占许用极限的百分比分别为165.9%（1.05）、138.2%（1.1）、118.3%（1.2）、104.6%（1.3）。当1.1时，焊制三通同时存在一次加二次应力强度大于其材料设计应力强度3倍（一次加二次应力强度的许用极限），一次加二次应力强度不合格，且焊制三通一次加二次应力强度占许用极限的百分比分别为121.6%（1.05）、105.8%（1.1）。虽然国标G

6、B/T 9222焊接三通的减弱系数比理论减弱系数减小20%，可是这也不能保证低值焊制三通强度的合格。因此，本标准在焊制三通使用温度小于钢材持久强度对基本许用应力起控制作用的温度下，对于1.051.10、 2.5MPa的锅炉无缝钢管焊制三通，当主管外径273mm、采用厚度补强型式时，为增加其理论计算厚度，减小了减弱系数，由原标准的按规定公式计算改为取规定公式计算值的三分之二。2、修订前后算例对比例如：1）焊制三通，。按GB9222-88表21注1)计算，。三维有限元应力分析结果为；肩部：，不合格。，不合格。2）焊制三通，。按GB9222-88表21注1)计算，。三维有限元应力分析结果为；肩部：，

7、不合格。，合格。为保证表21注1）计算的焊制三通的强度合格，经有限元应力分析，将注1）的减弱系数修改为取式（84）计算值的三分之二。例如：1）焊制三通，。，。三维有限元应力分析结果为；肩部：，合格。，合格。2）焊制三通，。，。三维有限元应力分析结果为；肩部：，合格。，合格。3、=2时，GB9222中计算方法的可靠性当G=0.81.0时,GB9222的减弱系数与ASME B31.1动力管道和哈锅计算方法相当,图中是ASME B31.1动力管道的折算减弱系数，是GB9222-88的减弱系数，是哈锅计算方法的折算减弱系数。即当=2时，GB9222中的焊制三通强度计算方法是保守的、可行的。有限元应力分

8、析也证明时GB9222中的计算方法是可靠的。例如：1）焊制三通，。，。三维有限元应力分析结果为；肩部：，合格。，合格。四、取消原条。焊制三通自然应该满足锅炉制造技术条件，没必要在此强调。五、修改三通开孔规定和确定减弱系数原则(1988版；本版12.2.11)在用原标准设计三通时，对带孔桥的三通，其减弱系数必须取不带孔桥三通的减弱系数和孔桥减弱系数两者的乘积。这就造成了带孔桥三通的减弱系数下降很多，设计的三通安全裕度过大，厚度太厚。给制造带来困难。为此本标准修改为，对带孔桥的三通，其减弱系数取不带孔桥三通的减弱系数和孔桥减弱系数两者中的小者。这样即保证了带孔桥三通的强度又避免了其厚度太厚给制造带

9、来困难的问题。原标准对三通上开孔的限制太严格，给开孔布置带来困难。原标准规定，若在三通上必须开孔，则孔边缘至焊接三通焊缝边缘（或锻造三通内壁相贯线）的距离不应小于2倍的三通主管取用厚度。这样规定不适应目前大容量高参数机组的厚壁三通设计。参考德国标准TRD301蒸汽锅炉技术规程的有关规定，根据国内相关试验结果及锅炉制造厂家设计经验，本标准改为，接管焊缝的外边缘至焊接三通焊缝的外边缘（或锻造三通内壁相贯线）的距离不应小于20mm。并为保守计，考虑锅炉焊接三通大多数开孔情况，规定焊接三通开孔布置应与锻造三通要求一致，开孔布置在标准中图示的弧长范围内。增加若必须开孔“则应布置在弧长l范围内”。“孔边缘

10、至焊缝边缘的距离不应小于2。若为孔桥,则式(75)和(80)中的可取按 条确定的和按至条确定的孔桥减弱系数两者的乘积，或按第9章的方法确定三通的最高允许计算压力。”改为“接管焊缝的外边缘至三通焊缝的外边缘的距离应不小于20mm。若为孔桥，则在采用式(106)、式(113)确定三通理论计算壁厚和最高允许计算压力时，取由条确定的及参照6.4条规定求得的最小孔桥减弱系数中的小者”。哈锅在用GB9222-88设计焊制三通时，发现两个问题，一个是少量三通显得太厚，制造起来比较困难；再一个就是焊制三通上开孔的限制特别严格，有些情况很难布置。第一个问题是由于本条中规定“若为孔桥，则式（75）和（80）中的可

11、取按条确定的和按2.4.5至2.4.12条确定的孔桥减弱系数两者的乘积”造成的。为此修改为“若为孔桥，则三通的理论计算壁厚取按式（75）和按式（30）计算壁厚的较大值。”这样修改后，与哈锅取用壁厚接近。经有限元应力分析证明，在焊制三通上部不开孔的情况下，这样修改也能保证焊制三通的强度合格。再考虑锅炉三通大多数开孔情况，并与锻造三通和热挤压三通开孔要求一致，规定在弧长l范围内可开孔，不允许在焊制三通上部开孔下列四表是GB9222-88修订前后及与哈锅取用壁厚的对比。需要说明的是和两三通取用壁厚与修订后的GB9222计算壁厚差别较大的原因是哈锅取一机部电工总局批转的（81）电研材字第051号文中的

12、许用应力，而修订后的标准取自GB9222-88的许用应力。如果取一样的许用应力，则结果相当。表一三通规格1.42材质计算温度418计算压力20.6288标准计算结果139.2哈锅最小壁厚114本版标准95.6(114) 表二三通规格1.75材质计算温度557计算压力20.6288标准计算结果122.5哈锅最小壁厚114本版标准106.6(124.4) 表三三通规格1.2材质SA-335P22计算温度557计算压力4.3488标准计算结果蝶式或单筋99.7哈锅最小壁厚62本版标准蝶式或单筋60.8 表四三通规格1.58材质SA-335P22计算温度517计算压力20.6288标准计算结果137.

13、3哈锅最小壁厚107本版标准115.2 第二个问题是由于条规定“孔边缘至焊缝边缘的距离不应小于2S。”这样规定对于超高压以上锅炉在三通区很难布置接管，这样规定太保守了。参考TRD301 3.6条，当基本筒体壁厚时，支管的边缘与焊缝的边缘的距离为，当时，此距离应不小于50mm，有效壁厚。哈工大高广安教授根据试验，建议小接管全焊透结构的接管焊缝边缘和三通焊缝外边缘相距20mm以上。这个尺寸哈锅是按20mm设计的。因此这条改为“接管焊缝的外边缘和三通焊缝的外边缘的距离不应小于20mm。六、修改焊制三通水压试验压力取用原则(1988版；本版12.2.12) “取与其相连元件的水压试验最高允许压力值”改

14、为“按有关锅炉制造条件取用”。与标准其它章节及有关标准法规一致。七、修改锻造三通控制壁厚、开孔规定和确定减弱系数原则(1988版、8.3.5；本版12.3.1、12.3.5)1、按焊制三通的条修订8.3.5条。“孔边缘至三通内壁相贯线的距离不应小于”改为“接管焊缝的外边缘至三通内壁相贯线的距离不应小于20mm”。确定开孔减弱系数同焊接三通。2、因为控制锻造三通取用壁厚无法实现,改为控制成品最小需要壁厚,图21中的S改为Smin, S1改为S1min。8.3.1中的锻造三通壁厚该为锻造三通成品最小需要壁厚。八、增加热挤压三通计算方法(本版12.4) 1、增加的必要性随着引进型300MW、600M

15、W亚临界机组数量的增加，在该类机组锅炉中大量使用的热挤压三通，以引进技术设计的热挤压三通厚度最簿、经济性最好。现在东方锅炉(集团)股份有限公司、上海锅炉厂有限公司和河北宏润管道集团有限公司已完全能按引进技术要求生产热挤压三通。这种热挤压三通制造方法是采用直径补偿方法，将大口径无缝钢管加热，经十套左右的模具挤压而成。这种热挤压三通成型好，流动阻力小，正越来越广泛地应用于电站锅炉管道中，且大有取代其他三通之势。因此，作为水管锅炉强度计算标准理应有热挤压三通强度计算方法。2、与国外热挤压三通强度计算方法的对比美国ASME B31.1动力管道有整体补强的挤压翻边出口接头的强度计算方法，该方法为等面积补

16、强法。成型要求比引进技术低，但比引进技术保守。哈尔滨锅炉厂有限责任公司从意大利进口的热挤压三通是用这种方法计算的。其质量比引进技术的热挤压三通多约 50%。德国TRD 301蒸汽锅炉技术规程有模锻三通，采用压力面积法计算，也比引进技术保守。电厂使用的进口斜三通多采用此法。电力行业标准DL/T 5054-1996火力发电厂汽水管道设计技术规定中挤压三通也采用压力面积法。总之，这两种方法，比引进技术保守，成型要求低，强度计算较粗糙。3、对引进技术公式的简化基本是应用整套引进技术，只是计算公式为与原GB9222-88形式一致，作了偏于保守的简化。对于Dw 660 mm的三通。 由2y=0.81.4

17、变为 2y=1, 产生的误差为 4%7% 。这个误差是比较极端情况，许用应力为44MPa，设计压力为20.6MPa情况下计算的结果。为此取，即把系数1.25变为1.3。增加4%的裕度，这样公式（85）比引进技术公式计算的壁厚增加011%。同样对于Dw.660mm的三通由于省略5.1P和取2y=1,产生的误差为-4%8%。误差的计算同D660mm的情况。为此取,系数1.25变为1.3，增加裕度4%。这样公式（87）比引进技术公式计算的壁厚增加012%。总之，本标准热挤压三通计算方法基本是应用整套引进技术，只是计算公式为保持与标准形式一致，作了偏于保守的简化。对于660 mm的热挤压三通，本标准计

18、算公式比引进公式计算的厚度增加011%；对于660 mm的热挤压三通，比引进公式计算的厚度增加012%。4、三通开孔限制的说明为与焊制三通和锻造三通开孔要求一致，比引进技术偏于保守地规定三通区的开孔直径不应大于，而且以60mm为限。热挤压三通开孔限制对比区域名称沈根荣哈锅东锅建议ABB-CEA可以开孔可以开孔入口三通不允许开孔A：对于直型三通可以开孔；对于鼓型三通，出口三通可以开孔，入口三通只能开在内径为常数的部分。C、E禁止开孔C、E：禁止开孔不允许开孔。直型三通，在A、B、F区域无法布置时，可将管接头布置在“C”区域作为最后的选择，但以布置一根，且最大外径为50.8mm的管接头为限。不允许开孔。但对于直型三通，作为最后选择，允许在入口和出口三通“C”区域布置一根最大直径为2英寸的管座。B、F可以少量开孔B、F：尽可能不开孔。在无法避免的情况下，勉强可在三通的F区和入口三通的B区开孔，出口三通的B区不可以开孔。在推荐长度范围内，管座不应该布置在水平中心线以上区域（B、F区域）。如果无法执行该规定，人口三通可布置于“B”区域，出、入口三通都可布置于“F”区域