SDGJ6—90火力发电厂汽水管道应力计算技术规定 - 图文(5)

2020-06-28 11:24

+15% -10% +12.5% -10% ±9% +17.5% -12.5% ±12.5% ±10% +22.5% -12.5% +15% -12.5% +12.5% -10% 注:Sn为按DIN2448所确定的标准壁厚。

表 4.0.2-2 200mm≤Di≤720mm S≤0.05Di +22.5% -12.5% 0.05Di<S≤0.10Di +15% -12.5%

Do≤130mm S≤2Sn 2Sn<S≤4Sn +12.5% -10% +25% -0% S>4Sn +9% -9% +20% -0% 表 4.0.2-3 130mm<Do≤320mm S≤0.05Do +17.5% -12.5% +34% -0% 0.05Do<S≤0.11Do +12.5% -12.5% +29% -0%

a b c 0 S≤0.05Di +22.5% -12.5% +40% -0% 表 4.0.2-4 200mm≤Di≤720mm 0.05Di<S≤0.10Di +15% -12.5% +31% -0% S>0.10Di +12.5% -10% +25% -0% S>0.11Do +10% -10% +22% -0% 320mm<Do≤660mm 0.05DoS≤0.05Do +22.5% -12.5% +40% -0% <S ≤0.09Do +15% -12.5% +31% -0% S>0.09Do +12.5% -10% +25% -0% S>0.10Di +12.5% -10% a +15% b -10% c +28% 0 -0% 如果要减少内径偏差和壁厚偏差,可采用机械加工,但也得加价。 工厂可按以下偏差条件订货: (1)以公称壁厚Sn订货,即采用

a=正偏差(%) b=负偏差(%)

(2)以最小壁厚Sm订货,即采用

图 4.0.2

a、b与Sn的关系以及c与Sm的关系如图4.0.2。

美国ASTM A106和A335规定壁厚负偏差百分数为-12.5%。按Schedule生产的管子壁厚负偏差亦为-12.5%。因此A/E公司计算的实际最小壁厚(actual min thickness)ta=t m/0.875。 对于按内径订货,采用Cameron热挤压的管子,计算实际最小壁厚ta=tm +0.005in(0.13mm,t m为管子设计最小壁厚)。 第4.0.3条 直管公称壁厚Sn的确定

对于外径管,应根据计算壁厚Sc,按产品规格选用标准的公称壁厚Sn。在任何情况下Sn≥Se。外径管规格通常表示为Do3Sn。

对于内径管,应根据制造厂产品技术条件中的有关规定确定公称壁厚Sn。内径管规格表示为(Di)min3Sm。

美国Cameron生产的热挤压管子,规定其公称壁厚tn等于实际最小壁厚ta除以管子系数。管子系数如表4.0.3所示。

表 4.0.3 Cameron工厂的管子系数 管 壁 范 围 in 0.668~1.000 1.001~2.250 2.251~3.125 3.126~3.500 3.501~3.875 3.876~4.250 4.251~4.750 4.751~5.250 ≥5.251 mm 17.00~25.40 25.41~57.15 57.16~79.38 79.39~88.90 88.91~98.43 98.44~107.95 107.96~120.65 120.66~133.35 ≥133.36 管子系数 0.910 0.930 0.940 0.945 0.950 0.955 0.960 0.965 0.970 管子系数是制造厂给定的常数,实际上是考虑了内径管的壁厚制造公差而引入的。采用内径管应注意公称值的定义如下:

(1)最小内径等于给定内径或设计内径;

(2)公称内径等于最小内径加上总的内径偏差值的一半; (3)公称壁厚等于最小壁厚除以管子系数; (4)公称外径等于公称内径加上二倍的公称壁厚;

(5)采用公称外径和公称内径计算钢管的单位公称重量,并以此计价。

无论采用外径管还是内径管,都应注意对接焊口的问题。我国《火电施工质量检验及评

定标准》第七篇(管道)规定:内壁错边量在1mm及以下为合格;外壁错边量等于4mm及以下为合格。

注:错边量大于4mm时,按焊接技术规定应有加工过渡区。

美国对于管道以及管道与附件在配管时的对接焊口,要求遵照PFI标准ES-1和ES-21的规定,以使对口管子的内壁平齐,保证焊接质量。该规定中: “A”为管子的给定外径; “B”为管子的公称内径; “C”为内径加工尺寸; “d”为给定最小内径;

Mo为“C”值的加工过偏差,一般采用+0.01in; Mu为“C”值的加工负偏差,一般采用-0.04in; Ru为外径的负偏差,ASTM规定最大值为0.031in; So为内径的过偏差; Su为内径的负偏差; T为订货的管子最小壁厚; tn为公称壁厚;

tm为管子设计所需要的最小壁厚。 对于外径管及其与部件连接时: “C”=(A-Ru-Mo-2t m) 美国A/E公司规定简化成: “C”=公称外径-0.041(in)-2t m 对于内径管及其与部件连接时: “C”=(d+So+Su-Mo) 美国A/E公司规定简化成:

“C”=最小内径+总内径正公差,亦即采用最大内径。

PFI标准ES-1和ES-21最后规定按内径管订货时,可采用以下两种方法之一: (1)增加管子的壁厚,以T值订货,即

(2)在订管子货时,向制造厂同时提出tm和“C”值。 对接焊口错边的应力增强系数详见附表2.1。 第4.0.4条 弯管壁厚的确定

弯管在弯制前所采用直管的最小壁厚列于规定中表4.0.4,它是参照ANSI B31.1表102.4.5的规定确定的。这个规定可能略偏于保守,因为现在大都采用中频弯管,弯制后的壁厚减薄量均小于规定中表4.0.4所列数值。此外本规定允许采用壁厚正公差的管子用作弯管,但弯后任何一点的实测最小壁厚不得小于直管的最小 壁厚Sm。

美国某A/E公司的设计准则规定:对于外径小于等于14in(355.6mm)的管子,一般弯管的半径采用5倍的管子外径;对于外径大于等于16in(406.4mm)的管子,一般弯管的半径采用6倍的管子外径;对于有90°弯头的蒸汽管道,限定其流速不得大于45.7m/s。

日本《火力发电技术标准》第32条规定:当采用直管弯制成弯管时,弯曲半径要在管子外径的4倍以上。

英国BS806—86中第4.3.1条规定:对于外径小于等于219.1mm的弯管,在弯制前的直管最小壁厚tb=1.125tf;对于外径大于219.1mm,且tf≥35mm的弯管,在弯制前的直管最小壁厚tb=1.1tf(tf为直管计算最小壁厚);对于外径为244.5~323.9mm的弯管,在弯制时的弯曲半径R=4.6Do;对于外径为355.6~457.0mm的弯管,在弯制时的弯曲半径R=5Do。 从以上的国外规定来看,不推荐弯管的弯曲半径取得过小,本规定要求弯管的弯曲半径R不小于3Do。

第五章 补偿值的计算

第5.0.1条 本条文与原规定相同。现大容量机组的管系比较复杂,倘要将设备连接点或固定点之间互相连接的各管段,包括疏水管道在内,都构成一个独立的计算管系以进行挠性分析和计算,则可能要超出计算机程序的容量,故允许将主要管系和次要管系分开进行计算。 对于火力发电厂,参照国外A/E公司有关管道应力计算的规定,只要主管和支管的刚度比大于7[即EI(主管)/EI(支管)>7],就可以将主要管系和次要的分支管系分开来分别进行计算,具体做法如下:

一、在进行主要管系的应力计算时,可先将主管与支管分开点的应力增强系数当作1,即作为无开孔的直管,但应打印出在分开点附近按规定中式(6.0.2)、(6.0.3)、(6.0.4)计算出的应力、线位移和角位移值,然后在进行次要的分支管系的应力计算时,将主管在分开点的线位移和角位移值作为分支管系的端点位移;

二、计算出分开点的应力增强系数之后,可采用笔算对主管和支管在分开点的应力值进行调整,使之符合应力验算的要求。

图5.0.2

第5.0.2条 本条文与原规定相同。基本坐标系中各坐标轴的方向按右旋定则确定,即由X轴右旋转向Y轴时得Z轴的正方向;由Y轴右旋转向Z轴时得X轴的正方向;由Z轴右旋转向X轴时得Y轴的正方向,如图5.0.2所示。

第5.0.3条 本条文与原规定相同。计算管系的热伸长值时可采用运行时的工作温度计算。本规定只列出当端点无附加角位移时全补偿值的计算式,该计算式简明和便于应用。现大部分工程中,制造厂只提供设备端点的线位移,而无附加角位移。在工程设计中如遇到有端点附加角位移时,对全补偿值还应考虑角位移的影响。

第5.0.4条 钢材的蠕变温度,原规定对碳钢取380℃,低合金钢和高铬钢取420℃。新修订的GB9222—88《水管锅炉受压元件强度计算》标准中已改为对碳钢取350℃,低合金钢取400℃。但实际上钢材的蠕变条件温度是一个温度范围,难于确定一个起始的具体温度值,但可认为无论是碳钢或低合金钢材,在430℃及以上,蠕变的作用已比较显著。因此本规定规定工作温度在430℃及以上的高温管道宜进行冷紧,冷紧比一般不小于0.7,但这并不意味着所有的高温管道都应进行冷紧。冷紧的作用主要是减小热胀应力,让应力移向冷状态的一项措施,这样就能减小管道运行初期在工作状态下可能出现的屈服塑性变形和为松弛热胀应力所需的蠕变,这对于在蠕变条件下工作的管道的长期安全运行是有利的。所以有些国家的管道规范规定,对于以持久强度确定高温许用应力的管道,推荐采用100%的冷紧,即冷紧比为1.0。如英国BS806-1986,迄今还推荐高温管道应采用100%(至少不小于85%)的冷紧,美国ANSIB31.1对高温管道是否应冷紧没有作具体规定。GE公司推荐在蠕变条件温度下工作的管道,冷紧比最好采用1.0。EBASCO的设计准则推荐高温管道的冷紧比采用0.5。另一家A/E公司的设计准则没有对冷紧作出任何规定,可见对冷紧作用的认识未臻相同。冷紧确实会给管道安装增加许多复杂的工作量,而且很难达到预期的效果。如果管系计算热伸长值不大,或管系的布置相当柔软,计算应力范围低于工作温度下的持久强度值,热态初次启动不会造成塑性屈服,则没有必要进行冷紧。EBASCO的设计准则还规定,当管系计算热伸长值小于等于12in(12.7mm)时,可不必进行冷紧。

引用冷紧有效系数,这是考虑到冷紧施工的误差。为了使计算偏于安全,对工作状态的冷紧有效系数取2/3,但对冷状态还是取1。

第5.0.5条 本条文与原规定相同。当管道各方向(沿坐标轴X、Y、Z)采用不同冷紧比时,由于各方向的冷紧对管道运行初期的工作状态和对冷状态下设备(或端点)的推力和力矩的影响不同,因此需要计算冷紧后在冷状态的冷补偿值,以便计算冷紧产生的推力和力矩。


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