淺析火力發(fā)電廠主蒸汽管道熱電偶套管的強(qiáng)度計(jì)算

江 銀,吳炎召,張 鍇,唐治林（重慶川儀十七廠有限公司,重慶 400700）

淺析火力發(fā)電廠主蒸汽管道熱電偶套管的強(qiáng)度計(jì)算

江 銀,吳炎召,張 鍇,唐治林
（重慶川儀十七廠有限公司,重慶 400700）

介紹了火力發(fā)電廠主蒸汽管道熱電偶套管的強(qiáng)度校核計(jì)算方法，并通過一個計(jì)算實(shí)例，通過計(jì)算，對套管進(jìn)行了校核。

主蒸汽管道；熱電偶套管；強(qiáng)度校核

1 前言

火力發(fā)電廠四大管道中的主蒸汽管道，是連接蒸汽輪機(jī)和火力發(fā)電機(jī)的主管道，為了檢測主蒸汽管道溫度，主要用熱電偶作為測量儀表。由于溫度計(jì)的感溫部分要與被測介質(zhì)相接觸，感溫部分要承受蒸汽帶來極強(qiáng)的熱沖擊，對熱電偶套管的結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度都有嚴(yán)格的要求。在實(shí)際應(yīng)用中，為防止火電機(jī)組主蒸汽管道用熱電偶套管出現(xiàn)泄漏事件，在進(jìn)行套管設(shè)計(jì)時(shí)要進(jìn)行熱電偶套管的強(qiáng)度計(jì)算。本文介紹兩種熱電偶套管強(qiáng)度計(jì)算方法。

2 套管結(jié)構(gòu)型式

以某電廠主蒸汽管道參數(shù)為例：

主蒸汽管道溫度：540℃

設(shè)計(jì)壓力：18.4MPa

主蒸汽管道規(guī)格：ID368mm×40mm

材質(zhì)：ASME SA182 F91

接管開孔：Φ38mm

套管插入深度：100mm

套管總長度：290mm

熱電偶套管外形見簡圖

3 強(qiáng)度校核計(jì)算實(shí)例

（1）按GB9222-2008計(jì)算。根據(jù)GB9222-2008規(guī)定，套管壁厚的理論計(jì)算公式規(guī)定為：

式中：

—理論計(jì)算壁厚，mm

P—計(jì)算壓力，18.4MPa

—套管外徑，Φ38mm

—焊縫減弱系數(shù)，1

—材料許用應(yīng)力，540℃，111MPa

C1—設(shè)計(jì)計(jì)算和校核計(jì)算考慮腐蝕減薄的附加厚度，mm

C2—設(shè)計(jì)計(jì)算考慮工藝減薄等的附加厚度，mm

C3 —設(shè)計(jì)計(jì)算考慮套管負(fù)偏差的附加厚度，mm

則：

考慮腐蝕裕量C1=0.5mm，套管不允許有減薄和負(fù)偏差，即C2=C3=0。

則設(shè)計(jì)壁厚δ=2.9+0.5=3.4,套管實(shí)際壁厚遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于3.4mm，套管實(shí)際壁厚滿足要求。

（2）按ASME規(guī)范計(jì)算。根據(jù)ASME規(guī)范第Ⅷ卷第一冊《壓力容器建造規(guī)則》的有關(guān)規(guī)定，同樣對于承壓管厚度有以下考慮：

1）根據(jù)UG-45(a)：由UG-22 載荷所要求的厚度(如：內(nèi)壓、外壓、外載荷等)。

2）根據(jù)UG-45(b)(1)：管接頭的厚度相對于殼體或封頭的厚度。

3）根據(jù)UG-45(b)(4)：管標(biāo)準(zhǔn)壁厚。

熱電偶套管壁厚選用原則如下：

主蒸汽管道熱電偶套管計(jì)算壁溫取540℃(813.15K)，計(jì)算壓力取18.4MPa（2668.7PSI），主管規(guī)格為ID368×40mm，則其理論計(jì)算壁厚t如下：

首先根據(jù)根據(jù)UG-45(a)由UG-22 載荷計(jì)算熱電偶最小壁厚。

再根據(jù)UG-45(b)(1)計(jì)算熱電偶套管最小壁厚。

最后根據(jù)UG-(b)（4）確定熱電偶套管標(biāo)準(zhǔn)壁厚：

t=0.875×0.203=0.1776（in）=4.51(mm)

根據(jù)熱電偶套管壁厚選用原則，主蒸汽管道熱電偶套管壁厚不得小于5.76mm，實(shí)際取用厚度滿足要求。

4 結(jié)束語

火力發(fā)電廠主蒸汽管道上使用的溫度計(jì)套管工況十分苛刻，在設(shè)計(jì)和制作加工前對套管的強(qiáng)度進(jìn)行校核計(jì)算十分重要，從而使溫度計(jì)套管尺寸結(jié)構(gòu)得到理論保障。

[1]王魁漢等編著. 溫度測量實(shí)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2006(12).

[2]GB/T9222-2008 水管鍋爐受壓元件強(qiáng)度計(jì)算[S].

[3]劉加明,沈江濤,曹新天.ASME VIII-1壓力容器基本受壓元件強(qiáng)度分析[J].化工設(shè)備與管道,2008,45(01):19-24.

[4]ASME 鍋爐及壓力容器規(guī)范國際性規(guī)范VIII 第一冊 壓力容器建造規(guī)則,2013[S].

江銀（1986-），男，四川廣安人，助理工程師，從事電力、石化、冶金及建材行業(yè)溫度儀表的設(shè)計(jì)開發(fā)工作。