压力管道审核动力管道课件.ppt
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1、压力管道审核-动力管道目录目录l1.0 概述概述l2.0 电厂管道设计常用标准电厂管道设计常用标准l3.0 管道材料管道材料l4.0 设计参数设计参数l5.0 管道的选择管道的选择l6.0 管道附件的选择管道附件的选择l7.0 管道及附件的布置管道及附件的布置l8.0 管道的应力分析管道的应力分析 l9.0 管道支吊架的设计管道支吊架的设计 l10.0汽轮机防进水导则介绍汽轮机防进水导则介绍l11.0 保温油漆保温油漆 目录目录l1.0 概述概述l2.0 电厂管道设计常用标准电厂管道设计常用标准l3.0 管道材料管道材料l4.0 设计参数设计参数l5.0 管道的选择管道的选择l6.0 管道附件
2、的选择管道附件的选择l7.0 管道及附件的布置管道及附件的布置l8.0 管道的应力分析管道的应力分析 l9.0 管道支吊架的设计管道支吊架的设计 l10.0汽轮机防进水导则介绍汽轮机防进水导则介绍l11.0 保温油漆保温油漆 1.0 概述概述1.1 动力管道 按国家质检局发布的压力容器压力管道设计许可规则(TSG R1001-2008)中的规定,压力管道类别中分有GD类(动力管道):火力发电厂用于输送蒸汽、汽水两相介质的管道,划分为GD1级、GD2级。l GD1级:设计压力6.3MPa,或者设计温度400的管道。l GD2级:设计压力6.3MPa,且设计温度400的管道。1.0 概述概述1.2
3、 火力发电厂常规机组参数火力发电厂常规机组参数l 临界参数临界参数:在工程热力学中,水在临界状态点的参数是压力22.115MPa,温度374.15。名称压力(Mpa)温度()对应机组容量(MW)中温中压3.4343525及以下次高温次高压5.348525及以下高温高压8.8353525及以上超高压13.24535/5351351.0 概述概述名称压力(Mpa)温度()对应机组容量(MW)超高压12.75535/535200亚临界16.7537/537 300,600超临界24.2566/566350,600超超临界26.25600/600660,10001.0 概述概述1.3 火力发电厂主要汽
4、水管道火力发电厂主要汽水管道有:主蒸汽管道、再热热段、再热冷段、高压给水、凝结水等管道。目录目录l1.0 概述概述l2.0 电厂管道设计常用标准电厂管道设计常用标准l3.0 管道材料管道材料l4.0 设计参数设计参数l5.0 管道的选择管道的选择l6.0 管道附件的选择管道附件的选择l7.0 管道及附件的布置管道及附件的布置l8.0 管道的应力分析管道的应力分析 l9.0 管道支吊架的设计管道支吊架的设计 l10.0汽轮机防进水导则介绍汽轮机防进水导则介绍l11.0 保温油漆保温油漆 2.0 电厂管道设计常用标准lGB 5004994 小型火力发电厂设计规范lDL 50002000 火力发电厂
5、设计技术规程lDL/T 50541996 火力发电厂汽水管道设计技术规定lDL/T 53662006 火力发电厂汽水管道应力计算技术规程lGB 502292006 火力发电厂与变电站设计防火规范lDL/T 7152000火力发电厂金属材料选用导则lDL 4382000 火力发电厂金属技术监督规程lDL/T 4412004 火力发电厂高温高压蒸汽管道蠕变监督规程2.0 电厂管道设计常用标准l DL/T 8342003 火力发电厂汽轮机防进水和冷蒸汽导则l DL/T 8692004 火力发电厂焊接技术规程l DL/T52042005 火力发电厂油气管道设计规程l GB 500162006 建筑设计
6、防火规范l GB 500282006 城镇燃气设计规范l DL/T 50722007 火力发电厂保温油漆设计规程l GB 500292003 压缩空气站设计规范l GB/T 171161997 管道支吊架l ASME B31.1 POWER PIPING目录目录l1.0 概述概述l2.0 电厂管道设计常用标准电厂管道设计常用标准l3.0 管道材料管道材料l4.0 设计参数设计参数l5.0 管道的选择管道的选择l6.0 管道附件的选择管道附件的选择l7.0 管道及附件的布置管道及附件的布置l8.0 管道的应力分析管道的应力分析 l9.0 管道支吊架的设计管道支吊架的设计 l10.0汽轮机防进水导
7、则介绍汽轮机防进水导则介绍l11.0 保温油漆保温油漆 3.0 管道材料管道材料3.1 钢铁基本知识lFe 的晶格形式:体心、面心立方排列:铁、铁、铁 l碳的存在形式:固溶体、铁素体 、奥氏体、渗碳体、石 墨。l铁碳合金相图 l热处理:淬火、回火、退火及化学热处理3.0 管道材料管道材料3.1 钢铁基本知识l 金属材料的基本性能:机械性能、耐腐蚀性能、物理性能、制造工艺性能和经济性。l 温度对金属材料性能的影晌:高温:材料的蠕变及应力松弛、球化和石墨化、高温氧化 低温:脆性转变温度。低温冲击韧性冲击功)3.0 管道材料管道材料3.1钢铁基本知识l3.1.1 铸铁铸铁:灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸
8、铁灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁l3.1.2 碳素钢:普通碳素钢、优质碳素钢、碳素钢:普通碳素钢、优质碳素钢、高级优质碳素钢高级优质碳素钢l3.1.3 合金钢:结构钢、工具钢、特种钢合金钢:结构钢、工具钢、特种钢l3.1.4 常用金属材料技术条件标准常用金属材料技术条件标准3.0 管道材料管道材料3.2 电厂管道用钢要求l 电厂管道用钢均为专用钢,其冶炼方式、化学成分、尺寸公差、对S、P、非金属夹杂、力学性能指标、应变时效敏感性等都有特殊的要求。所用钢材应符合国家有关标准。l 电厂管道用钢的要求必须满足以下要求:使用温度下的高温强度;良好的高温组织稳定性;热疲劳性能和蠕变疲劳性能;蒸汽侧抗氧化性
9、能;优良的焊接性能3.0 管道材料管道材料3.3 常用钢材及其推荐使用温度:钢号与技术条件标准主 要 应 用 范 围类 似 钢 号20GGB 5310壁温425St45.8/(DIN)10(20)GB3087壁温425Q235A/B/CGB30910300 Q345 GB81630400 16Mn 3.0 管道材料管道材料钢号与技术条件标准主 要 应 用 范 围类 似 钢 号15CrMoGGB 5310壁温510T12、P12 12Cr1MoVGGB5310壁温55512Cr1MoV 12Cr2MoGGB 5310壁温570P22、10CrMo91015NiCuMoNb5-6-4EN10216
10、-2 壁温500 WB3610Cr9Mo1VNbGB 5310壁温579A335P913.0 管道材料管道材料l 3.4 管道用钢材的许用应力钢材的许用应力,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:的最小值:b20/3,st/1.5或或st(0.2%)/1.5,Dt/1.5其中其中 b20钢材在钢材在20时的抗拉强度最小值,时的抗拉强度最小值,MPa;st钢材在设计温度下的屈服极限最小值,钢材在设计温度下的屈服极限最小值,MPa;st(0.2%)钢材在设计温度下残余变形为钢材在设计温度下残余变形为0.2%时的屈服极时的屈服极限最小值,限
11、最小值,MPa;Dt钢材在设计温度下钢材在设计温度下105h持久强度平均值,持久强度平均值,MPa。3.0 管道材料管道材料3.5 常用管道标准l GB3087-2008 低中压锅炉用无缝钢管l GB5310-2008 高压锅炉用无缝钢管l GB8163-1999 输送流体用无缝钢管l GB/T3091-2008 低压流体输送用焊接钢管l GB/T17395-1998 无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差l DIN17175 高温用无缝钢管;采购技术条款l ASTM/ANSI B31.1 动力管道目录目录l1.0 概述概述l2.0 电厂管道设计常用标准电厂管道设计常用标准l3.0 管道材料管道材
12、料l4.0 设计参数设计参数l5.0 管道的选择管道的选择l6.0 管道附件的选择管道附件的选择l7.0 管道及附件的布置管道及附件的布置l8.0 管道的应力分析管道的应力分析 l9.0 管道支吊架的设计管道支吊架的设计 l10.0汽轮机防进水导则介绍汽轮机防进水导则介绍l11.0 保温油漆保温油漆 4.0设计参数设计参数4.1 设计压力的确定设计压力的确定 管道设计压力管道设计压力(表压表压)是指管道运行中内部介是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,当其低的取用,应包括水柱静压的影响,当其低于额定压力的于额定
13、压力的3%时,可不考虑。时,可不考虑。根据工程实际情况按照合同、所在地及最新根据工程实际情况按照合同、所在地及最新规程等确定。规程等确定。4.0设计参数设计参数4.1 设计压力的确定设计压力的确定主蒸汽管道l 2006年应规:l“对于单元机组(即一台锅炉和一台汽轮机)上装设能控制集箱蒸汽压力的自动燃烧设备的锅炉,主蒸汽管道的设计压力至少等于主汽门进口处设计压力的105,或不小于任何安全阀整定压力下限值的85,或不小于管道系统任何部位预期的最大持续运行压力。取上述三者中的最大值。l 对于与过热器出口集箱相连接的主蒸汽管道,除上述规定外设计压力不应小于过热器安全阀整定压力的下限值或任何汽包安全阀整
14、定压力下限值的85,取两者中的较大值。”4.0设计参数设计参数4.1 设计压力的确定设计压力的确定l 美国ASME B31.11999版(ASME B31.1-2004)动力管道:l“122.1.1(A):设计压力和温度的选择,要足以超过任何预期的,并非一定为连续的运行工况,以允许在超压保护装置不动作时仍能可靠运行。l 122.1.2A4中指出:对于单元机组并备有对应集箱蒸汽压力的自动燃烧控制设备的锅炉,蒸汽管道设计压力不应小于主汽门进口处设计压力加5%,或不小于任何汽包安全阀整定值下限的85%,或不小于管道系统任何部位预期的最小持续压力,取以上三者中的最大值。材料许用应力值不应大于预期的蒸汽
15、温度下的允许值。对于直流炉,其设计压力也不应小于预期的最大持续运行压力。”4.0设计参数设计参数l 4.1 设计压力的确定设计压力的确定l 1996年管规:l“(主蒸汽管道)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。l 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。”l 应根据工程所在国家或合同要求遵守的标准情况确定如何选择主蒸汽压力。对于中国国内超临界及以下参数的机组,建议按照96管规。其余管道的设计压力按照2006应规。4.0设计参数设计参数4.2 设计温度的确定设计温度的确定 设计温度是指管道运行中内部介质的最高设计温度是指管道运行中内部介
16、质的最高工作温度。工作温度。管规管规和和应规应规中对火电中对火电厂中的主要管道也规定了设计温度的选取厂中的主要管道也规定了设计温度的选取原则,二者基本一致。原则,二者基本一致。具体规定见具体规定见应规应规4.0设计参数设计参数4.3 管道的公称压力和公称通径管道的公称压力和公称通径 管道参数等级用公称压力表示,符号为管道参数等级用公称压力表示,符号为PN,压力,压力等级应符合国家标准等级应符合国家标准管道元件公称压力管道元件公称压力(GB1048)规定的系列;管道参数等级也可用标注规定的系列;管道参数等级也可用标注压力和温度的方法来表示,如压力和温度的方法来表示,如P5414系指设计温度系指设
17、计温度为为540,压力为,压力为14MPa。管道的公称通径用符号管道的公称通径用符号DN表示,通径等级应符表示,通径等级应符合国家标准合国家标准管道元件的公称通径管道元件的公称通径(GB1047)规规定的系列。定的系列。4.0设计参数设计参数l 管子和管件的允许工作压力与公称压力可按下式管子和管件的允许工作压力与公称压力可按下式换算:换算:式中式中允许的工作压力,允许的工作压力,MPa;钢材在设计温度下的许用应力,钢材在设计温度下的许用应力,MPa;公称压力对应的基准应力,系指钢材在公称压力对应的基准应力,系指钢材在 200下的许用应力,下的许用应力,MPa;公称压力。公称压力。t t s s
18、 4.0设计参数设计参数4.4 水压试验水压试验 管道安装完毕,必须对管道系统进行严密性检验。管道安装完毕,必须对管道系统进行严密性检验。水压试验用于检验管子和附件的强度及检验管系水压试验用于检验管子和附件的强度及检验管系的严密性。水压试验的压力(表压),应不小于的严密性。水压试验的压力(表压),应不小于1.5倍的设计压力,且不得小于倍的设计压力,且不得小于0.2MPa。水压试。水压试验用水温度应不低于验用水温度应不低于5,不大于,不大于70,环境温,环境温度不得低于度不得低于5。水压试验用水水质,必须清洁且。水压试验用水水质,必须清洁且对管道系统材料的腐蚀性要小。对于奥氏体不锈对管道系统材料
19、的腐蚀性要小。对于奥氏体不锈钢管道必须采用饮用水,且氯离子含量不超过钢管道必须采用饮用水,且氯离子含量不超过25mg/L。目录目录l1.0 概述概述l2.0 电厂管道设计常用标准电厂管道设计常用标准l3.0 管道材料管道材料l4.0 设计参数设计参数l5.0 管道的选择管道的选择l6.0 管道附件的选择管道附件的选择l7.0 管道及附件的布置管道及附件的布置l8.0 管道的应力分析管道的应力分析 l9.0 管道支吊架的设计管道支吊架的设计 l10.0汽轮机防进水导则介绍汽轮机防进水导则介绍l11.0 保温油漆保温油漆 5.0 管道的选择管道的选择l主要管子类别选择l无缝钢管适用于各类参数的管道
20、。l低温再热蒸汽管道可采用高质量焊接钢管。lPN2.5及以下参数的管道,也可选用电焊钢管。l低压流体输送用焊接钢管,仅适用于PN1.6及以下,设计温度不大于200的介质5.0 管道的选择管道的选择计算步骤:l根据流速计算内径l薄壁管判断l计算最小壁厚l计算壁厚l取用壁厚5.0 管道的选择管道的选择 5.1 管道管径的选择管道管径的选择 单相流体的管道,根据推荐的介质流速,按下列单相流体的管道,根据推荐的介质流速,按下列公式计算:公式计算:Di=594.7 或或 Di=18.81式中式中 Di管道内径,管道内径,mm;G介质质量流量,介质质量流量,t/h;v 介质比容,介质比容,m3/kg;w介
21、质流速,介质流速,m/s;Q 介质容积流量,介质容积流量,m3/h。wGvwQ介质流速介质流速l电厂汽水管道推荐的管道介质流速电厂汽水管道推荐的管道介质流速 管道名称管道名称 推荐流速(推荐流速(m/s)主蒸汽管道主蒸汽管道 4060 高温再热蒸汽管道高温再热蒸汽管道 5065 低温再热蒸汽管道低温再热蒸汽管道 3045 高压给水管道高压给水管道 26 低压给水管道低压给水管道 0.52.0 凝结水泵出口侧管道凝结水泵出口侧管道 2.03.5 5.0 管道的选择管道的选择5.3 壁厚计算壁厚计算l对于 的管子,在设计压力和设计温度下所需的最小厚度,按外径或内径公式(根据制造要求确定)计算:7.
22、1ioDD5.0 管道的选择管道的选择5.3 壁厚计算壁厚计算l 直管的最小壁厚直管的最小壁厚 按管子外径确定壁厚时:直管的最小壁厚按管子外径确定壁厚时:直管的最小壁厚sm为:为:sm式中式中 sm直管的最小壁厚,直管的最小壁厚,mm;Do管子外径,取用公称外径,管子外径,取用公称外径,mm;许用应力的修正系数;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;温度对计算管子壁厚公式的修正系数;考虑腐蚀、磨损和机械强度要求的附加厚度,考虑腐蚀、磨损和机械强度要求的附加厚度,mm。YppDot225.0 管道的选择管道的选择5.3 壁厚计算壁厚计算l 直管的最小壁厚直管的最小壁厚按管子内径
23、确定壁厚时:直管的最小壁厚按管子内径确定壁厚时:直管的最小壁厚sm为:为:式中式中 sm直管的最小壁厚,直管的最小壁厚,mm;Di管子外径,取用公称外径,管子外径,取用公称外径,mm;许用应力的修正系数;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;温度对计算管子壁厚公式的修正系数;考虑腐蚀、磨损和机械强度要求的附加厚度,考虑腐蚀、磨损和机械强度要求的附加厚度,mm2 22 2(1)timtpDaYpaspY 5.0 管道的选择管道的选择5.3 壁厚计算壁厚计算l 直管的计算壁厚直管的计算壁厚直管的计算壁厚公式:直管的计算壁厚公式:sc=sm+c式中式中 sc直管的计算壁厚,直管的计
24、算壁厚,mm;c直管壁厚负偏差的附加值,直管壁厚负偏差的附加值,mm。对于外径管:对于外径管:c=m壁厚允许负偏差,。按有关规范选取,如壁厚允许负偏差,。按有关规范选取,如GB5310、GB3087等。等。smmm1005.0 管道的选择管道的选择5.3 壁厚计算壁厚计算l 直管的计算壁厚直管的计算壁厚直管的计算壁厚公式:直管的计算壁厚公式:sc=sm+c式中式中 sc直管的计算壁厚,直管的计算壁厚,mm;c直管壁厚负偏差的附加值,直管壁厚负偏差的附加值,mm。对于外径管:对于外径管:c=m壁厚允许负偏差,。按有关规范选取,如壁厚允许负偏差,。按有关规范选取,如GB5310、GB3087等。等
25、。smmm1005.0 管道的选择管道的选择5.3 壁厚计算壁厚计算l 管道取用壁厚管道取用壁厚 对于外径无缝管,管道取用壁厚是在计算壁厚的基对于外径无缝管,管道取用壁厚是在计算壁厚的基础上,考虑一定对口余量,向上圆整到管道壁厚础上,考虑一定对口余量,向上圆整到管道壁厚标准系列。标准系列。对于焊接管,管道取用壁厚是在计算壁厚的基础上,对于焊接管,管道取用壁厚是在计算壁厚的基础上,考虑一定对口余量,向上圆整到相应板材壁厚标考虑一定对口余量,向上圆整到相应板材壁厚标准系列。准系列。l 内径控制管内径控制管 取用壁厚取用壁厚计算壁厚计算壁厚0.5(0.25内径正偏内径正偏差)。差)。l 外径管:外径
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