火力发电厂汽水管道应力计算技术规定DLT5366-2006

１of78火力发电厂汽水管道应力计算技术规定TechnicalTechnicalTechnicalTechnicalCodeCodeCodeCodeforforforforCalculatingCalculatingCalculatingCalculatingSteam/WaterSteam/WaterSteam/WaterSteam/WaterPipingPipingPipingPipingStressStressStressStressininininFossilFossilFossilFossilPowerPowerPowerPowerPlantsPlantsPlantsPlants中国电力工程顾问集团华东电力设计院２of78工程设计甲级090001-sj工程勘察综合类甲级090001-kj2006年5月上海３of78目录使用符号的单位和意义第一章总则----------------------------------------------------------------------------1第二章钢材的许用应力-------------------------------------------------------------2第三章管道的设计参数-------------------------------------------------------------3第四章承受内压的管子壁厚计算-------------------------------------------------7第五章补偿值的计算----------------------------------------------------------------9第六章管道的应力验算-------------------------------------------------------------11第七章管道对设备的推力和力矩的计算----------------------------------------17附录A常用钢材的性能--------------------------------------------------------19附录B柔性系数和应力增强系数-------------------------------------------------35附录C本规定用词说明-------------------------------------------------------------46条文说明--------------------------------------------------------------------------------------23４of78使用符号的单位和意义符号单位意义MPa钢材在20℃时的抗拉强度最小值σtsMPa钢材在设计温度下的屈服极限最小值(0.2%)σtsMPa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钢材在设计温度下的105h持久强度平均值[σ]tMPa钢材在设计温度下的许用应力σeqMPa内压折算应力pMPa设计压力t℃设计温度或工作温度tamb℃计算安装温度Domm管子外径Dimm管子内径domm三通支管的连接管子外径dimm三通支管的连接管子内径Smmm直管最小壁厚Scmm直管计算壁厚Snmm直管公称壁厚Snhmm主管公称壁厚Snbmm支管公称壁厚Sb3mm支管当量壁厚Smm管子实测最小壁厚rmm管子平均半径或弯管平均半径rimm支管内半径rmhmm主管平均半径r，mbmm支管平均半径rpmm接管座加强段的外半径σ20bσtD５of78αmm考虑腐蚀、磨损和机械强度的附加厚度η─许用应力的修正系数Y─温度对计算管子壁厚公式的修正系数cmm直管壁厚负偏差值A─直管壁厚负偏差系数Rmm弯管弯曲半径h─尺寸系数k─柔性系数i─应力增加系数f─应力范围的减小系数N─交变次数γ─冷紧比σEMPa热胀应力范围σeMPa疲劳强度σLMPa管道在工作状态下，由持续荷载，即内压、自重和其它持续外载产生的轴向应力之和MAN•mm由于自重和其它持续外载作用在管子横截面上的合成力矩MBN•mm由于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MCN•mm按全补偿值及20℃的弹性模量，计算热胀引起的合成力矩△X﹑△Y﹑△Zmm计算管系（或分支）沿坐标轴X、Y、Z的线位移全补偿值△X20﹑△Y20﹑△Z20mm计算管系（或分支）沿坐标轴X、Y、Z的线位移冷补偿值△XB﹑△YB﹑△ZBmm计算管系（或分支）的末端B沿坐标轴X、Y、Z的附加线位移６of78△XA﹑△YA﹑△ZAmm计算管系（或分支）的始端A沿坐标轴X、Y、Z的附加位移△XtAB﹑△YtAB﹑△ZtABmm计算管系（或分支）AB沿坐标轴X、Y、Z的热伸长值△XCSAB﹑△YCSAB﹑△ZCSABmm计算管系（或分支）AB沿坐标轴X、Y、Z的冷紧值XB﹑YB﹑ZBmm计算管系（或分支）的末端B的坐标值XA﹑YA﹑ZAmm计算管系（或分支）的始端A的坐标值αt10-6/℃钢材在工作温度下的线膨胀系数E20KN/mm2钢材在20℃时的弹性模量EtKN/mm2钢材在设计温度下的弹性模量REN(或N•mm)计算端点对管道的热胀作用力（或力矩），按全补偿值和钢材在20℃时的弹性模量计算20lRN(或N•mm)管道应变自均衡后，在冷状态下对设备（或端点）的推力（或力矩）R20N(或N•mm)管道运行初期在冷状态下对设备（或端点）的推力（或力矩）RtN(或N•mm)管道运行初期在工作状态下对设备（或端点）的推力（或力矩）７of78第一章总则第1.0.11.0.11.0.11.0.1条管道应力计算的任务是：验算管道在内压、自重和其它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1.0.21.0.21.0.21.0.2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管道的应力计算。油、空气介质的管道应力计算，可参照本规定执行。核电站常规岛部分管道应力计算，可参照本规定执行。第1.0.31.0.31.0.31.0.3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1.0.41.0.41.0.41.0.4条恰当的冷紧可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1.0.51.0.51.0.51.0.5条进行管系的挠性分析时，可假定整个管系为弹性体。第1.0.61.0.61.0.61.0.6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《火力发电厂汽水管道零件及部件典型设计》的要求。８of78第二章钢材的许用应力第2.0.12.0.12.0.12.0.1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值：σb20/3，σst/1.5或σst(0.2%)/1.5，σDt/1.5其中σb20——钢材在20℃时的抗拉强度最小值（MPa）；σst——钢材在设计温度下的屈服极限最小值（MPa）；σst(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）；σDt——钢材在设计温度下105h持久强度平均值。常用钢材的许用应力数据列于附录A。国产常用钢材和附表中所列的德国钢材的许用应力按本规定的安全系数确定。美国钢材的许用应力摘自美国标准ASMEB31.1。对于未列入附录A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规定计算。９of78第三章管道的设计参数第3.0.1条设计压力的取用管道设计压力（表压）系指管道运行中内部介质最大工作压力。对于水管道，设计压力的取用，应包括水柱静压的影响，当其低于额定压力的3%时，可不考虑。主要管道的设计压力，应按下列规定选用：一．主蒸汽管道当为亚临界参数时，取用锅炉过热器出口的额定工作压力或锅炉最大连续蒸发量下的工作压力。当为超临界参数时，取用锅炉最大连续蒸发量下过热器出口工作压力的1.05倍。当锅炉和汽轮机允许超压5%（简称5%OP）运行时,应加上5%的超压值。二．再热蒸汽管道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）热平衡中高压缸排汽气压力的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．汽轮机抽汽管道非调整抽汽管道，取用汽轮机最大计算出力工况下该抽汽气压力的1.1倍，且不小于0.1MPa。调整抽汽管道，取其最高工作压力。四．背压式汽轮机排汽管道取其最高工作压力。五．减压装置后的蒸汽管道取其最高工作压力。六．与直流锅炉启动分离器连接的汽水管道取用分离器各种运行工况中可能出现的最高工作压力。七．高压给水管道非调速给水泵出口管道，从前置泵到主给水泵或从主给水泵至锅炉省煤器进口区段，分别取用前置泵或主给水泵特性曲线最高点对应的压力与该泵进水侧压１０of78力之和；调速给水泵出口管道，从给水泵出口至关断阀的管道，设计压力取用泵在额定转速特性曲线最高点对应的压力与进水侧压力之和；从泵出口关断阀至锅炉省煤器进口区段，取用泵在额定转速及设计流量下泵提升压力的1.1倍与泵进水侧压力之和。以上高压给水管道压力，应考虑水泵进水温度对压力的修正。八．低压给水管道对于定压除氧系统，取用除氧器额定压力与最高水位时水柱静压之和；对于滑压除氧系统，取用汽轮机最大计算出力工况下除氧器加热抽汽压力的1.1倍与除氧器最高水位时水柱静压之和。九．凝结水管道凝结水泵进口侧管道，取用泵吸入口中心线至汽轮机排汽缸接口平面处的水柱静压（此时凝汽器内按大气压力），且不小于0.35MPa；单级泵系统泵出口侧管道，取用泵出口阀关断情况下泵的扬程与进水侧压力（上述水柱静压）之和；两级泵系统的凝结水泵出口侧管道，取用原则同单级泵系统泵出口侧管道；两级泵系统的凝结水升压泵出口侧管道，取用两台泵（凝结水泵和凝结水升压泵）出口阀关闭情况下泵的扬程之和。十．加热器疏水管道取用汽轮机最大计算出力工况下抽汽压力的1.1倍，且不小于0.1MPa。当管道中疏水静压引起压力升高值大于抽汽压力的3%时，尚应计及静压的影响。十一．锅炉排污管道锅炉排污阀前或者当排污阀后管道装有阀门或堵板等可能引起管内压力升高时，对于定期排污管道，设计压力应不小于汽包上所有安全阀中的最低整定压力与汽包最高水位至管道最低点水柱静压之和；对于连续排污管道，设计压力应不小于汽包上所有安全阀的最低整定压力。当锅炉排污阀后不会引起管内压力升高时，排污管道（定期排污或连续排污）的设计压力按表3.0.1选取。表3.0.1锅炉排污阀后管道设计压力[MPa]锅炉压力1.750～4.1504.151～6.2006.201～10.300≥10.301管道设计压力1.7502.7504.1506.200１１of78十二．给水再循环管道当采用单元制系统时，进除氧器的最后一道关断阀及其以前的管道，取用相应的高压给水管道的设计压力，其后的管道，对于定压除氧系统，取用除氧器额定压力；对于滑压除氧系统，取用汽轮机最大计算出力工况下除氧器加热抽汽压力的1.1倍。当采用母管制系统时，节流孔板及其以前的管道，取用相应的高压给水管道的设计压力；节流孔板后的管道，当未装设阀门或介质出路上的阀门不可能关断时，取用除氧器的额定压力。十三．安全阀后排汽管道应根据排汽管道的水力计算结果确定。第3.0.2条设计温度的取用设计温度系指管道运行中内部介质的最高工作温度。主要管道的设计温度，应按下列规定选用：一．主蒸汽管道取用锅炉过热器出口蒸汽额定工作温度加上锅炉正常运行时允许的温度偏差值。温度偏差