B＆WB410/9.81-M型锅炉弯头主给水管道强度校核成果

B＆WB410/9.81－M型锅炉主给水管道弯头的强度校核

王富岐　张晓明

陕西省锅炉压力容器检验所

1　前　言

某电厂B＆WB410/9.81－M型锅炉主给水管道弯头是采用St48.5/Ⅲ无缝钢管弯制而成，其弯曲半径R为381mm，直管道规格为φ273×22.2，弯管部分为φ273×25。在2002年进行定期检验时发现弯头外弧处有龟裂缺陷。缺陷处打磨后剩余厚度为18.7mm，其强度能否保证安全运行，需要进行强度校核。目前，可以使用的校核方法有三种，第一种是按GB9222－88《水管锅炉受压元件强度计算》中的规定进行校核；第二种是参考压力管道腐蚀减薄后的评定的规定进行校核；第三种是按DL/T5054－1996《火力发电厂汽水管道设计技术规定》中的规定进行校核。下面分别用三种校核方法进行计算，然后作以比较。

2　按GB9222－88标准进行校核

2.1　确定计算压力P

P＝Pg＋ΔPa

管道工作压力Pg＝12.0MPa，锅炉出口安全阀较低始启压力与额定压力之差值

ΔPa＝Pe×0.05＝9.81×0.05＝0.49MPa

故

P＝12.0＋0.49＝12.49MPa

2.2　确定材料的许用应力［σ］

弯头材料为St48.5/Ⅲ无缝钢管，给水温度215℃，由于主给水管道不受热，管道壁温等于给水温度，查有关资料可知［σ］＝120.2MPa。

2.3　确定管道的理论计算壁厚S_L

对无缝钢管φ_h＝1，D_W＝273mm

2.4　校核管道理论计算壁厚算出的外径与内径的比值β_L

2.5　确定弯头减薄处最高允许计算压力［P］

y

其中，有效厚度S_y为实测最小壁厚18.7mm减去以后可能的腐蚀余量1mm。

可得(www.xing528.com)

由于［P］＞P，因此该弯头减薄后在额定参数下能满足安全运行的要求。

3　参考压力管道腐蚀减薄后的评定的规定进行校核

由于主给水管道工作压力P为12.0MPa，因此可参照高压管道（最大工作压力不小于10MPa）的强度核算公式进行校核。

高压管道的强度核算公式为：

式中：，D为管道外径等于273mm；S为壁厚实测最小值等于18.7mm。

由于σ≤［σ］，因此该弯头减薄后在额定参数下能满足安全运行的要求。

4　按DL/T5054标准的规定进行校核

4.1　确定设计压力P

按DL/T5054－1996第2.0.2.1条规定“高压给水管道设计压力等于主给水泵特性曲线最高点对应的压力与该泵进水侧压力之和。”查该管道给水泵特性曲线，得出最高点对应压力为187kgf/cm²，该泵进水侧压力为6.5kgf/cm²，因此管道设计压力P＝193.5kgf/cm²＝18.96MPa。另外，查管道设计图纸，设计压力P为17.64MPa。校核时使用按实际情况推算出的设计压力18.96MPa为准进行计算。

4.2　确定许用应力［σ］

［σ］＝120.2MPa

4.3　与弯头相连的直管允许的最小壁厚S_m

主给水管温度为215℃，所以Y取0.4；DL/T5054－1996第3.2.1条规定对于一般的蒸汽和水管道可不考虑腐蚀和磨损的影响，而机械强度要求的附加裕度可取为0，因此系数α取0；D_O为管道外径等于273㎜；对无缝钢管系数η取1。

4.4　计算弯管外弧最小壁厚S_om

式中：R为管道弯曲半径等于381mm，α按DL/T5054－1996附录C中的规定取0.5mm。

DL/T5054－1996第3.2.4条规定“弯管（成品）任何一点的实测最小壁厚，不得小于弯管相应点的计算壁厚，且外侧壁厚不得小于相连直管允许的最小壁厚。”。而实测最小壁厚等于18.7mm，大于弯头外弧侧最小壁厚，但小于与弯头相连的直管允许的最小壁厚。

从以上计算可以看出，前两种校核方法得出的安全裕度都很大，但按第三种校核方法计算弯头的安全裕度偏小。造成这种结果的原因主要是DL/T5054标准对主给水管道设计压力的确定方法比较特殊，它考虑的是给水泵运行中可能达到的最高压力，而与锅炉工作压力等情况无关。由于本例中给水泵到省煤器之间没有阀门，压力达到省煤器安全阀开启压力后，安全阀自动开启，压力不会继续升高，因此实际工作中给水泵的压力不可能达到主给水泵特性曲线最高点对应的压力，除非安全阀失效。因此DL/T5054标准对主给水管道计算压力的确定方法不是很合理，过于保守。

在实际检验工作中，我们用第一种校核方法进行计算，校核后认为该弯头的强度是满足的，可以使用。运行一年来，该弯头未发生问题。实践证明，弯头的强度校核使用GB9222是安全可靠的。

（注：该论文发表于《特种设备安全技术》2005年第2期）