淺析火力發電廠主蒸汽管道熱電偶套管的強度計算

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

淺析火力發電廠主蒸汽管道熱電偶套管的強度計算

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

介紹了火力發電廠主蒸汽管道熱電偶套管的強度校核計算方法，并通過一個計算實例，通過計算，對套管進行了校核。

主蒸汽管道；熱電偶套管；強度校核

1 前言

火力發電廠四大管道中的主蒸汽管道，是連接蒸汽輪機和火力發電機的主管道，為了檢測主蒸汽管道溫度，主要用熱電偶作為測量儀表。由于溫度計的感溫部分要與被測介質相接觸，感溫部分要承受蒸汽帶來極強的熱沖擊，對熱電偶套管的結構形式、結構強度都有嚴格的要求。在實際應用中，為防止火電機組主蒸汽管道用熱電偶套管出現泄漏事件，在進行套管設計時要進行熱電偶套管的強度計算。本文介紹兩種熱電偶套管強度計算方法。

2 套管結構型式

以某電廠主蒸汽管道參數為例：

主蒸汽管道溫度：540℃

設計壓力：18.4MPa

主蒸汽管道規格：ID368mm×40mm

材質：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 強度校核計算實例

（1）按GB9222-2008計算。根據GB9222-2008規定，套管壁厚的理論計算公式規定為：

式中：

—理論計算壁厚，mm

P—計算壓力，18.4MPa

—套管外徑，Φ38mm

—焊縫減弱系數，1

—材料許用應力，540℃，111MPa

C1—設計計算和校核計算考慮腐蝕減薄的附加厚度，mm

C2—設計計算考慮工藝減薄等的附加厚度，mm

C3 —設計計算考慮套管負偏差的附加厚度，mm

則：

考慮腐蝕裕量C1=0.5mm，套管不允許有減薄和負偏差，即C2=C3=0。

則設計壁厚δ=2.9+0.5=3.4,套管實際壁厚遠遠大于3.4mm，套管實際壁厚滿足要求。

（2）按ASME規范計算。根據ASME規范第Ⅷ卷第一冊《壓力容器建造規則》的有關規定，同樣對于承壓管厚度有以下考慮：

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

2）根據UG-45(b)(1)：管接頭的厚度相對于殼體或封頭的厚度。

3）根據UG-45(b)(4)：管標準壁厚。

熱電偶套管壁厚選用原則如下：

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

首先根據根據UG-45(a)由UG-22 載荷計算熱電偶最小壁厚。

再根據UG-45(b)(1)計算熱電偶套管最小壁厚。

最后根據UG-(b)（4）確定熱電偶套管標準壁厚：

t=0.875×0.203=0.1776（in）=4.51(mm)

根據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，實際取用厚度滿足要求。

4 結束語

火力發電廠主蒸汽管道上使用的溫度計套管工況十分苛刻，在設計和制作加工前對套管的強度進行校核計算十分重要，從而使溫度計套管尺寸結構得到理論保障。

[1]王魁漢等編著. 溫度測量實用技術[M].北京：機械工業出版社,2006(12).

[2]GB/T9222-2008 水管鍋爐受壓元件強度計算[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度分析[J].化工設備與管道,2008,45(01):19-24.

[4]ASME 鍋爐及壓力容器規范國際性規范VIII 第一冊 壓力容器建造規則,2013[S].

江銀（1986-），男，四川廣安人，助理工程師，從事電力、石化、冶金及建材行業溫度儀表的設計開發工作。