超超临界机组四大管道材质的选择
火电厂四大管道选材
2×1000MW超超临界燃煤机组四大管道（主蒸汽管道、热再热蒸汽管道、高压旁路管道、低压旁路管道、高压给水管道、给水再循环管道以及高旁减温水管道，以下简称四大管道）的设计参数及管道规格如下：1．内径管内径管的有关参数见表11－3：表11－3内径管的有关参数2 外径管外径管的有关参数见表11－4：表11－4外径管的有关参数序号名称管道规格mmxmm设计压力(MPa.g)温度(C)管道材质公称外径(mm)公称壁厚(mm) 1 高压给水主管Ф610×65 36 30215NiCuMoNb5610 652汽动泵出口管（阀前）Ф457×55 39 18015NiCuMoNb5457 553汽动泵出口管（阀后）Ф457×50 36 30215NiCuMoNb5457 504电动泵出口管（阀前）Ф323.9×4039 18015NiCuMoNb5323.9 405电动泵出口管（阀后）Ф323.9×3636 30215NiCuMoNb5323.9 366 汽泵给水再循环管Ф219.1×28.39 18015NiCuMoNb5219.1 287 汽泵再循环（阀后）Ф273.1×31.7539 18015NiCuMoNb5273 31.75 8 电泵给水再循环管Ф168.3×22.239 18015NiCuMoNb5168.3 22.2 9 电泵再循环（阀后）Ф219.1×28.39 18015NiCuMoNb5219.1 28 10 高压旁路减温水Ф168.3×22.236 18015NiCuMoNb5168.3 22.2。
火力发电超超临界机组用四大管道系统的供应情况
火 力发 电超超 临界机组 用 四大管道系统 的供应情况
胡筱涛
（ 中国电力 投资集 团物资装备分公 司管道中心 ，上海 ２ ０ ０ ０ ６ ０）
摘
要 ：超超临界机组用 四大 管道 系统 对火力发 电厂 的运营安全性和经济性有着很大影 响。介绍 了四大管道
1000mw发电机组四大管道管材选择探析
182蕊确币汀i’鲑塑姐36辊系轴向挡板裳置失效工作辊、支承辊轴承座通过安装在轧机机架上的液压缸驱动挡板锁紧，防止其窜动，如果挡板固定螺栓损坏或滑板磨损严重，则失去对轴承座约束所用。
4采取措施4．1定期测量间隙尺寸．保证合理的滑板间隙1)制定牌坊间隙维护检修标准及补偿方案。
工作辊轴承座与牌坊间隙为0,5—1．1326m m，当间隙≥2_2m m时，需在工作辊轴承座上加垫幸p偿；支撑辊轴承座与牌坊间隙为05—1．65m m，当间隙≥Z1m m时，需在支撑辊轴承座上加垫补偿。
2)确保足够数量的滑板备件，加垫补偿无效时及时更换。
3)延长滑板使用寿命，主要通过两方面实现，一是确保滑板备件质量，委托实力雄厚厂家常Ⅱ作，而是改善滑板表面润滑状况，管路堵塞时及时疏通，保证润滑到位。
42消除牌坊两侧偏差1)严格按照操作规程作业，防止因操作失误打开压下电机问离合器导致两侧压下丝杆位置不—致。
2)定期清理下支承辊轴承座与阶梯垫望块间杂质及氧化铁皮等杂物。
3)要定期检查测量阶梯垫和下支承辊接触面的磨损情况，并及时加工备件更换。
4)定期标定轧机前后对中开口度，检查平行度，并作相应调整，使其偏差在2m m以内，确保钢坯经对中后在长度方向上与工作辊垂直，防止因钒场E f顷斜轧制、非对称轧制造成两侧受力不同。
5)钢坯加热均匀，钢坯头尾及两侧温度差越小越小，轧制过程中轧制力变化不大，有利于事I辊保持稳定。
6)轧辊冷却水流量设置合适，确保管路无泄漏，喷嘴无堵塞。
使轧辊冷却均匀。
4．3工作辊最佳偏移距滑板间隙变大时，因磨损情况不同不能盲目加垫片，而应想办法测出牌坊机架中心线，通过测量中心线与滑板表面的距离确定磨损情况，再根据标准加垫片调整。
只有保证钢坯咬八时工作辊轴承座偏移情况完全一致，辊系才能保持稳定。
4．4弯辊缸的正常使用1)定期检查弯辊缸底部垫板及工作辊轴承座上垫板磨损情况，严重时及时更换，也可对垫板尺寸进行改进，加厚垫板，延长其使用寿命。
火力发电厂四大管道材料的选择及配管
火力发电厂四大管道材料的选择及配管第30卷第5期2011年10月红水河HongShuiRiverV o1.30,No.50ct.2011火力发电厂四大管道材料的选择及配管陆江云(广西电力工业勘察设计研究院,广西南宁530023)摘要:随着电力市场的深化改革,电厂投资可控成本逐年压缩,如何利用有限的资源建设高品质的工程是个值得研究的课题.四大管道作为电厂的主要高温高压管道,其材料的选择及安装质量不仅直接影响电厂建设的投资,而且还关系到机组运行的可靠性与经.济I}生.文章对四大管道材料进行技术经济比较,并结合以往工程安装情况.从设计的角度对工厂化加工的配合过程提出建议,以供参考.关键词:四大管道;材料;工厂化加工;火力发电厂中图分类号:TM621.7文献标识码:B文章编号:1001—408X(2011)05—0078—03 1前言2四大管道的材料选择火力发电厂四大管道包括:主蒸汽管道,高温再热蒸汽管道,低温再热蒸汽管道及高压给水管道.它们是电厂汽水管道中重要组成部分,也是主要高温高压管道.随着节能降耗要求的提高,对管道材料的机械特性及高温性能提出了更高的要求(见表1).另外,四大管道在电厂建设投资中占有相当大的比重,管道的工厂化加工处理不仅有利于提高管材的利用率及可靠性,而且可有效加快工程建设进度, 减少建设成本,保证发电机组安全运行.表1各等级机组四大管道设计参数表3O0MW6ooMW6O0MWlOOOMW项目参数亚临界机超临界机超超临界超超临界组组机组机组压力主蒸汽管MPa17425.427.4627.56道温度℃545576610610-压力4.25.255.76.2l高温再热MPa蒸汽管道温度℃5455746086O8压力低温再热MPa4.565.256.226.5蒸汽管道温度℃350333384381压力24.333.43636高压给水MPh管道温度℃281283297303目前常用的耐高温钢材主要为珠光体耐热钢及高强度马氏体耐热钢.珠光体耐热钢代表材料有12CrlMoV,10CrMo9—10,A335P22.这类钢的合金元素含量少,总量约为5%左右,工作温度最高可达580~C,有良好的高温蠕变强度及工艺性能,且导热性好,膨胀系数小(见表2).高强度马氏体耐热钢代表材料有A335P91,A335P92.这类钢含有大量的Cr元素,抗氧化性及热强度性均很高,最高工作温度稍高于珠光体耐热钢,但热强度性却远远高于珠光体耐热钢(见表3—4).2.1主蒸汽管道以往超高压及以下等级机组主蒸汽管道材料通常采用12CrlMoV.随着机组参数的不断提高,而钢材制造工艺没有得到相应的发展,早期300MW亚临界机组工程主蒸汽管道多采用A335P22材料,如丰城电厂.对比表2,表3数据,可知马氏体耐热钢材比珠光体耐热钢材强度高,且强度随温度升高下降较少.假设所选用的管材为内径管,根据《火力发电厂汽水管道设计规定》,其管道壁厚的计算公式为:.s=喘式中,町,】,为修正系数,O/为考虑腐蚀等要求的附加厚度,P为管道设计压力,为管道内径,[],为管道在设计温度下的许用应力.可知在相同高温介质收稿日期:2011—08—16;修回日期:2011-08—22作者简介:陆江云(1980一),女,广西柳州人,工程师,学士,主要从事电厂汽水管道设计及研究,E-mail:**************.78陆江云:火力发电厂四大管道材料的选择及配管表2珠光体耐热钢材许用应力表MPa管壁温度钢号口℃205005l052053054055056057058012CrlMoV470255157l1899887972655852462801OCtMo9480～630270l5O907868605245383429—1O260A335P22(2I/4Cr4l3206.9lO3.48l-374.467.560.65448.342.737.432.8一1Mo)表3高强度马氏体耐热钢材许用应力表MPa管壁温度钢号qc205505605705805906006lOA335P91(9Cr—lMo—V)壁厚小于76ram15794.49186_379.9573.5665-357.2 A335P91(9Cr一1Mo—V)壁厚大于76raml5794.49185.677.569.3660.447.3 A335P92206.7124.7l14.7l04.794.784.775.366.7(X10CrWMoVNb9—2)表4耐高温材料的主要物理性能表(600~U下)A335P9lA335P92A335P22线膨胀系数l2.612_3～14.8l01oc弹性模量GPal64l7O一133参数下,管道材质的许用应力决定管道壁厚的大小.以300MW亚临界机组为例,主汽管道参数见表1,主管内径取368mlTl,若管材采用A335P22 时,算出最小直管壁厚约为66mm;管材采用A335P91时,最小直壁厚约为36mm.管道减薄率为46%,管道总重比为(A335P22):(A335P91)=2:l. 当前市场两种材料的价格比(A335P22):(A335P91) 一0.8:1,假定单台机组主蒸汽管道为100m,采用A335P91钢材后钢管总重减少约35t,材料购置费用减少约120万元.管道重量的减轻,土建结构荷载相应减小,管道安装费用,土建费用也随之降低. 另外,较轻管道对设备接口的推力影响较小,有利于提高机组运行的稳定性.随着A335P91钢材制造工艺的成熟,在亚临界及以上机组应用越来越广泛.当温度高于570~C,管道壁厚大于76mm时,A335P91管材的许用应力会大幅度衰减(见表3), 此时宜采用机械特性及高温性能更高一级的材料, 如A335P92.根据电顾发电[2008]1033号关于火力发电厂四大管道设计专题研讨会的会议纪要,对于亚临界,超临界机组,主蒸汽管道推荐采用A335P91材料,超超临界机组推荐采用A335P92材料.2.2高温再热蒸汽管道相对主蒸汽管道来说,高温再热蒸汽管道属于大管径薄壁管.对于亚临界机组,当介质温度为545℃时,若采用A335P91管材,计算管道壁厚较薄,从安全角度出发,管道选用壁厚会适当放大,此时若与采用A335P22管材进行综合比较,则管材A335P91经济性较差,故推荐采用A335P22材料.而当机组参数提高至超临界或超超临界时,由于受管材A335P22机械特性及高温I生能的制约,只能选取A335P91或A335P92材料.2-3低温再热蒸汽管道由表1可看出,虽然机组的进汽参数提高,但79红水河2O11年第5期汽轮机高压缸排汽参数变化不大.对于超高压及以下等级机组,通常采用20号无缝钢管;而对于亚临界及以上等级机组,由于通流量较大,管道较粗,考虑管道制造工艺及其经济性,一般采用与2O号钢性能相当的A672B70CL32电熔焊钢管.2.4高压给水管道对于超高压及以下等级机组,管材通常选用20G;而亚临界及以上等级机组通常采用15NiCu—MoNb5—6-4.管材20G与15NiCuMoNb5—6—4在价格比上约为1:2.6,但在材料的许用应力等机械性能方面,管材15NiCuMoNb5—6-4优于2OG.相同介质参数下,管材15NiCuMoNb5—6—4的管道壁厚相对于20G的剪薄率约为58%,管道总重比为(15 NiCuMoNb5—6_4):(20G)=1:3.故采用15NiCu—MoNb5—6材料可以有效地降低工程造价.3配合工厂化加工流程所谓工厂化加工就是合理利用材料,根据相关标准及图纸进行工厂化制造的过程,其主要流程如图1.囱1工厂化/jn-r流程图首先,设计院根据材料供应商所提供的本工程管材规范进行管道计算设计,确定最终管道布置,各管件及支吊架位置,并将最终设计图提供与配管厂进行配管设计,同时设计院对材料供应商提供的管件坡口形式及坡口处的焊接C值核算确认,并反馈配管厂.配管厂根据设计院提供图纸资料,结合自身工艺特点及管道安装条件,对管道进行不定长度的分区,合理布置焊缝.配管厂将已标明工厂焊口及现场焊口位置,三通及接管座位置及长度,支吊架位置,阀门位置及长度等信息的配管图同时反馈给业主,设计院,施工单位确认后进行管道~nzI:处理准备,业主将根据最终配管图所确定的管材及管件数量订货,由材料供应商将材料发往配管厂进行工厂加工,最终将成品运至工地现场进行安装.4对配管的建议配管设计是一个比较繁琐的配合过程,其设计的基础依据为设计院提供的图纸资料,为避免因现场安装误差较大而造成返工,设计院在管道设计时, 必须充分考虑管道坡切后的实际安装位置,支吊点定位及形式,各三通(接管座)的定位及朝向等因素. 由于管道上疏水及热控测点管座是在工厂化加工时一次性焊接完成的,所以管座的数量及定位尤为重要,尤其是温度,压力测点,其设置不仅要满足机组正常运行时的测量需要,还应考虑机组调试时的测量要求,尽量避免因遗漏而导致施工现场开孔焊接的情况.另外,由于工厂化焊接质量及热处理条件优于施工现场,建议在配管布置焊缝时,尽量减少现场施工焊口.在支吊架调整方面,由于多方面原因,现场易出现支吊架卡块位置偏差较大或卡块不能完全落在支吊架管部上,造成支吊架受力不均的现象.所以建议在现场焊接条件许可的情况下,考虑卡块现场焊接.5结论随着电力市场的深化改革,电厂投资可控成本逐年压缩,如何利用有限的资源建设高品质的工程是个值得研究的课题.四大管道作为电厂的主要承温承压管道,也是管道安装任务的重中之重,管材的选择及安装质量直接影响机组运行的可靠性及经济性.本文就管材选择方面结合以往工程分析,并就现场四大管道安装信息反馈进行设计分析,以供参考.(英文文摘下转第114页)红水河2011年第5期AnalysisandMeasuresonConductorAnti-Gallopingof220kvZaolinⅡCircuitsLIZhong-qiu (GuangxiElectricPowerIndustryInvestigationDesignandResearchInstitute,Nanning,Gu angxi,530023)Abstract:Thearticle'analyzescausesofconductorgallopingledbyplanning220kVZaolinII circuitsJingmensegment,suchasmeteorologicalconditions,terrainsandstructuralparametersofroute,etc.It proposesengineer- ingdesignideasandmeasuresofconductorgallopinginthelightoflinecharacteristicsandanti -gallopingexpe- riencesSOthatitiseasilyappliedtoengineeringpracticeandchecked.Keywords:220kVline;conductorgalloping;measure(上接第80页) MaterialSelectionandPipingoffourpipelinesinThermalPowerPlantLUJiang-yun(GuangxiElectricPowerIndustryInvestigationDesignandResearchInstitute,GuangxiNan ning530023)Abstract:AsdeepeningreforiBofelectricpowermarket,controllablecostofinvestmentinpo werplantisre—ducedyearbyyear.Constructionofhighqualityprojectwithlimitedresourceisthetopictostu dy.Thefour pipelinesareconsideredasthemainhishtemperatureandhighpressurepipelinesinthepower plant,itsmaterial selectionandinstallationqualitynotonlyinfluencestheconstructioninvestment,butalsorela testothereliabilityandeconomicalefficiencyofunitoperation.Basedonthetechnicalandeconomiccompariso noffourpipelinesandcombinedwiththepastinstallation,ontheviewofdesign,suggestionsforthecoordinatio nprocessoffactory-prefabricationareprovidedforreferenceonly.Keywords:fourpipelines;material;factory-prefabrication;thermalpowerplant(上接第107页)SelectionsforNumberofInsulatorsof500kvTransmissionLineinHighAltitudeAreaY AOJi—sha (GuangxiElectricPowerIndustryInvestigationDesignandResearchInstitute,Nanning,Gu angxi,53OO23)Abstract:Thearticlegivesnumbersofsuspensioninsulators,straininsulatorsandjumperins ulatorswithaltitudeofbelow2000mandof2000~3000mbasedoncalculationoninsulatornumberof500kVsingl eloopanddouble～circuitsunderpowerfrequencyvoltage,switchingovervoltageand]ightningovervohage.T hecalculationresultshavebeenappliedfor500kVlineinthesouthwestregionathighaltitudedesignedbyGXED.O perationcondi-tionsoflineareexcellent.Keywords:500kVtransmissionline;highaltitude;numberofinsulator114。
超超临界压力1000MW机组高温蒸汽管道材料的选用
收稿日期226作者简介徐大伟(32),男,硕士,从事电站设备材料研究和贸易工作。
超超临界压力1000MW 机组高温蒸汽管道材料的选用徐大伟1, 于海田1, 吴非文2(1.大唐集团公司-中国水利电力物资有限公司,北京100045; 2.西安热工研究院,西安710032)摘 要:P91、P122、E911和P92材料是目前国内外超超临界压力1000M W 机组高温蒸汽管道经常选用的材料。
从技术角度对以上4种材料进行比较分析;同时以上海外高桥第3发电有限公司三期工程高温蒸汽管道选取为例,提出了意见和建议。
关键词:超超临界压力机组;高温管道材料;选材中图分类号: T K 225 文献标识码:A 文章编号:16712086X (2009)0620456205Choosing of High 2tempera tur e Steam Pipe Ma ter i alsf or 1000MW U ltra Super cr it ical Pr essur e U n itsXU Da 2wei 1, YU Hai 2tian 1, W U Fei 2wen2(1.Chi na Natio nal Water Resources &Elect ric Power Materials &Eq uip ment Co.,Lt d.,Chi na Dat an g (Group )Corpo ratio n ,Beiji ng 100045,China ; 2.Xi πa n Thermal Power ResearchInstit ute Co.,Lt d.,Xi πan 710032,China)Abstract :At pr ese nt ,P91,P122,E911and P92a re f reque ntly ta ke n as high 2te mpe ra tur e stea m pipe ma terials f or 1000MW ult ra superc ritical pressure units a t home a nd a br oa d.A c ompa rison is being made a mong a bove 4mate rials f r om t he technical angle.Ta king t he e nginee ring pr ojec t of the 3r d sta ge ,Shanghai W aigaoqiao N o.3Powe r Ge ne ration Co.,L t d as an exa mple ,suggestions ar e p ut f or wa rd f or t he ma terial choosing of high 2te mpe rat ure stea m pip es.Keyw or ds :ult ra superc ritical pressure unit ;material f or high 2temper ature piping;material choosing 1000MW 超超临界压力机组高温管道设计的关键是选择合适的材料,一般需要从蠕变强度、抗高温蒸汽氧化性能、抗热疲劳性能、长期组织稳定性和焊接性能等几方面加以考虑。
超超临界机组四大管道材质的选择
新矶子／1 常陆那珂／1 广野／5 舞鹤／1
600 1000 700 900
25.5／600／ 610 24.5／600／ 600 24.5／600／ 600 24.5／595／ 595 表3
煤粉 煤粉 煤粉 煤粉
2002 2003 2004 2004
P122 P122 P122 P122
Super304H／ TempaloyA-1 Super304H／ TP347HFG Super304H／HR3C Super304H／
新型含 W 钢在欧洲电厂的应用 管道尺寸 ID240×39 ID160×45 ID550×24 ID201×22 ID230×60 P92 ID250×55(主汽) ID510×38(热段) 蒸汽参数 MPa/℃ 25／560 29／582 7/560 21.3／540 29／582 ID480×28 26.5／580／600 安装时间 1992 1996 1996 1996 1996 5.3／545 2002
水管道，大多数采用双列式。国内超临界和 超超临界 600MW 级机组， 管道均采用单列式， 1000MW 机组的单列容量仅为 500MW，小于单 列的 600MW 机组，而低温再热管道又采用电 熔焊接钢管，因此，四大管道的管径不会对 发展 1000MW 等级超超临界机组构成影响。 华能玉环电厂为国内第一个开始建设 的 1000MW 超超临界机组，华东院对该工程 四大管道设计参数，见表 1：
热管道使用情况自二十世纪九十年代日本和欧洲开发开发usc机组和建设该类电厂的设计关了新的高温钢材表2表3列出了日本设键之一是选择合适的钢材不论是汽机本计2000年以后投产的若干电厂使用的钢管体锅炉水冷壁过材料和欧洲新型含w钢在欧洲电厂中应用的大管道均应选择合适的钢材合适的钢材日本设计2000年以来投产的usc机组使用的钢管材料厂名称机组台号boxbergavedore2niederaussem出力mw9157601050400975蒸汽参数mpa26455557524159359325600610305582600265580600燃料褐煤天然气褐煤投产年份20002000200120012002汽管材料p91p122p122p92e911过热器再热器材料14910super304hhr3csuper304hhr3ctp347hfgtp347hfg60010007009002556006102456006002456006002455955952002200320042004p122p122p122p122super304htempaloya1super304htp347hfgsuper304hhr3csuper304hhr3c新型含w钢在欧洲电厂的应用电厂名称vestkraft3nordjyllandsvaeketschkopaubstaudinger1skaerbaek3gkniederaussemk材料牌号p92p92p122e911e911e911kiele911管道尺寸id24039id16045id55024id20122id23060p92id25055主汽id51038热段蒸汽参数mpa2556029582756021354029582id48028265580600安装时间19921996199619961996535452002可以看出
燃煤电厂超超临界机组四大管道的设计选用解读
燃煤电厂超超临界机组四大管道的设计选用中国水利电力物资有限公司目录前言...............................................................................错误！未定义书签。
1范围...............................................................................错误！未定义书签。
2规范性引用文件 (2)3定义与术语 (2)4符号、代号和缩略语 (3)5设计参数 (3)6管道材质规格选型 (3)附录A（资料性附录）四大管道特性数据 (7)附录B（规范性附录）火力发电厂推荐四大管道材质和规格系列 (10)燃煤电厂超超临界机组四大管道的设计选用1规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
（1）ASTM A335高温用铁素体无缝钢管标准规程（Standard Specification for Seamless Ferritic Alloy-Steel Pipe for High Temperature Service）（2）ASTM/ASME A672中温高压条件下使用的电熔焊管技术规范（Specification for Electric-Fusion-Welded Steel Pipe for High pressure Service at Moderate Temperature）（3）ASTM/ASME A691高温高压条件下电熔碳钢和合金钢技术规范（Specification for Carbon and Alloy Steel Pipe,Electric-Fusion-Welded for High-pressure Service at High Temperature）（4）EN10216-2承压用无缝钢管（Seamless Steel Tubes for Pressure Purposes Technical Delivery Condition.Part2:Non-alloy and alloy steel tubes with specified elevated temperature properties）（5）ASTM A999/A999M合金和不锈钢管道通用规范（Standard Specificationfor General Requirements for Alloy and Stainless Steel Pipe）（6）ASME B31.1Power Piping(AN AMERICAN NATIONAL STANDARD)（7）DL/T5366火力发电厂汽水管道应力计算技术规程（8）GB50764-2012电厂动力管道设计规范2定义与术语2.1管道piping由管道组成件和管道支吊装置等组成，用以输送、分配、混合、分离、排放、计量或控制流体流动。
超超临界锅炉“四管”防磨防爆
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SA-213T23 SA-213T23 SA-213T92 SA-213T92 DMV310N SA-213TP347HFG DMV310N DMV304HCu DMV310N DMV310N SA-213T91 SA-213T91 SA-213T92 SA-213T92 DMV310N SA-213TP347HFG DMV310N DMV304HCu DMV310N DMV310N SA-210C 15CrMoG 12Cr1MoVG SA-213T23 SA-213T23 SA-210C SA-213T23 SA213T23 SA213T92 DMV304HCu DMV310N SA-213TP347HFG DMV304HCu
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锅炉防磨防爆是保证机组安全、稳定、经济运行的重要基础工作，70%的机组非停原因是由于 锅炉“四管”泄漏四管爆漏造成。
为了防止锅炉水冷壁、过执器、再热器和省煤器（简称四管）泄漏，减少锅炉非计划停 运次数，提高锅炉运行的安全性和经济性，我们应坚持“预防为主”，摸索“四管”泄漏的特点和规律。 分析查找“四管”泄漏的影响因素并且制定有效的防范措施和改造方案，使锅炉处于良好的运行状态， 最大限度地减小“四管”泄漏次数。
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正是由于上述低铬耐热钢和改良型9％-12％Cr铁素体型钢的研制及使用成功，促进和保证了 超超临界机组的发展，并降低了超超临界机组的造价，在经济上具备竞争力。目前，这些新型钢 已在欧洲和日本的电厂推广应用，主蒸汽温度最高达610℃。
火力发电厂四大管道设计知识介绍
一、火电厂四大管道设计流程
1.4 主厂房内的管道布置，设置支吊架
一、火电厂四大管道设计流程
1.5 管系的各工况应力分析
➢ 冷态安装工况 ➢ 热态运行工况 ➢ 水压试验工况 ➢ 安全阀起跳工况 ➢ 风载工况 ➢ 地震工况
任一工况计算不合格， 就需重新调整各支吊 架的设置，甚至调整 管道走向。
➢ 汽锤工况
二、管道设计的基本知识
2.2 管道设计的基本计算
➢ 管径、流速计算
二、管道设计的基本知识
2.2 管道设计的基本计算
➢ 最小壁厚计算
二、管道设计的基本知识
2.2 管道设计的基本计算
➢ 弯管壁厚计算
二、管道设计的基本知识
2.2 管道设计的基本计算
➢ 阻力计算
二、管道设计的基本知识
2.2 管道设计的基本计算
主要内容
1 火电厂四大管道设计流程 2 管道设计基本知识 3 管道设计与配管加工的关系 4 在配管加工中应注意的问题
三、管道设计与配管的关系
DL/T 5054-2016 火力发电厂汽水管道设计技术规定
DL/T 869-2012 火力发电厂焊接技术规程
DL/T 5366-2014 火力发电厂汽水管道应力计算技术规程
ASME B31.1
…… ……
二、管道设计的基本知识
2.1 管道设计需遵循的基本原则
➢ 满足设计参数的要求
设计压力：管道及管道附件的设计压力，不应低于运 行中可能出现的最高持续（内、外）压力。 设计温度：管道及管道附件的设计温度应不低于管内 介质可能出现的最高工作温度。 材质选择：管道材料的选用必须依据管道的设计参数 （设计压力、设计温度、工作介质类别）、经济性、 材料的焊接及加工等性能，同时选用的材料应具有足 够的稳定性（包括化学性能、物理性能、抗疲劳性能 和组织稳定性等）。
1000MW超超临界机组四大管道材料选择论述(精)
一般说来，适合于高温管道的材料，在其工作温度下的105
h蠕变强度值，应能达到90~100MPa，同时要求管道材料的热胀系数比较小，且导热系数较大，从而能降低管道内外壁的应力差。对于P92和P122钢材，
和P92接近，运行105
h后P122冲击韧性降低明显，P92和E911也明显降低。
从焊接方面比较，P92、P122和E911三种钢材均为新材料，降低焊缝的脆性是一个重要的技术问题，需要从焊材和工艺方面进行解决，W的含量有一定影响。P92和P122比E911需要更长的焊后热处理时间，来保证焊缝韧性。焊缝裂纹的敏感性，P92与E911接近，但作为12Cr钢的P122在焊接上会有更大的难度。焊缝的强度在短时间内与母材相当，但在长时间的运行中，在热影响区存在IV型裂纹倾向，强度降低30%，所以，在工程进行的同时，应对焊接接头的长期性能进行研究，并提出相应的监督和措施和手段，保证焊接接头的安全。
对于超超临界机组的主蒸汽管道，抗氧化性能也是一个关键问题，P92、P122和E911三种耐热钢材的抗蒸汽氧化性能，主要取决于Cr和Si的含量，P92和E911的含Cr量都是9%，其抗氧化能力相近，P122含Cr量为12%，抗氧化能力较P92和E911稍强。由于超超临界机组蒸汽温度提高，蒸汽侧氧化和氧化层剥落问题，比亚临界机组和普通超临界机组严重，国外超超临界机组中有因为严重的蒸汽氧化问题被迫降参数运行的情况，问题主要在过热器和再热器，对于600°C以下运行的主蒸汽管道，由于金属壁温的波动不频繁，氧化层剥落的可能性较小，运行一段时间后，氧化速率逐渐下降达到平衡，所以9%Cr钢可以
由于目前的试验未达到105
h，ASME规范中现在的数据是日本新日铁和住友公司根据短时间蠕变断裂数据外
火电厂四大管道选材
608
A335P92
304.8
20
6*
低旁入口管
6.006
608
A335P92
508
26
2外径管
外径管地有关参数见表11—4:
表11—4外径管地有关参数
序号
名称
管道规格
mmxmm
设计压 力
(MPa.g)
温度
(0C)
管道材质
公称外径
(mm)
公称壁厚
(mm)
1
高压给水主管
①610X65
36
302
15NiCuMoN b5
610
65
2
汽动泵出口管(阀 前)
①457X55
39
180
15NiCuMoN b5
457
55
3
汽动泵出口管(阀 后)
①457X50
36
302
15NiCuMoN b5
457
50
4
电动泵出口管(阀
①323.9X
39
180
15NiCuMoN
323.9
40
前)
40
b5
5
电动泵出口管(阀
22.2
168.3
22.2
序号
名称
管道规格
mmxmm
设计压 力
(MPa.g)
温度
(°C)
管道材质
公称外径
(mቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ)
公称壁厚
(mm)
22.2
b5
9
电泵再循环(阀
①219.1X
39
180
15NiCuMoN
219.1
28
后)
1000 MW超超临界机组四大管道的选材分析
学术论坛 / A c a d e m i c F o r u m90我国经济稳定发展，社会对电力能源需求不断增加，逐渐建设超超临界机组进行电力生产。
经过超超临界机组的建设和应用，我国电力事业发电成本得到降低，发电效率显著提高，有效提高了我国综合实力。
为进一步提高机组运行效率，降低材料成本，提高运行安全性，需要重视机组材料的选择，选择合适的管道材料，可保证机组运行的安全性，从而为创造生产价值和经济价值奠定基础。
1 1 000 MW 超超临界机组四大管道蒸汽管道主要使用单元制系统，管道均从过热器和再热器联箱引出，和汽轮机平行连接，分别连接再热阀以及主汽阀，在入口前设置平衡管道。
低温再热蒸汽管道从高压缸排汽口引出，汇合于机头，炉前分成两个支管连接联箱。
再热器和过热器的管道设置隔离装置。
为了对机炉运行进行协调，对整机不同工况下负荷条件进行优化，主动适应升降负荷，从而提高机组的活性，每台机组设置低压和高压串联汽轮机系统。
高压旁路机组安装要从入口连接联络管，经过减压减温后连接蒸汽管道。
低压旁路从汽机中连接蒸汽支管，经过减温减压后连接凝汽器。
给水管道连接给水泵，管道工作温度为加热器高压给水温度。
2 1 000 MW 超超临界机组四大管道的选材目前超超临界机组主要分为1 000 MW 和600 MW，和600 MW 机组相比，1 000 MW 机组的蒸汽温度更高，对管道选材要求更高。
为保证管道材料能够满足机组运行要求，需要科学选材，保证机组的安全运行。
2.1 选材标准2.1.1 主蒸汽管道超超临界机组的管道对抗压抗温能力要求更高，因此管道材料必须要满足热应力要求，在正常运行温度下，管道材料应力值要求达到90~100 MPa。
由于管道材料热膨胀系数小，导热率大，需要降低管道内热应力，充分考虑运行需要以及经济因素，造成主蒸汽管道可选材料相对较少。
目前各个发电机组使用的主蒸汽管道材料主要为P122、P91、P92以及E911材料。
21 600MW超临界机组四大管道选材
代末， 德国 也从Ｆ １ ２ 转向使用Ｔ ９ １ ， Ｐ ９ １ 钢。
（ ４ ） Ｐ ９ ２ 、Ｐ １ ２ ２ 、Ｅ ９ １ １ 钢
９ ０年代初日 本在大量推广 Ｐ ９ １ 钢的基础上发现当使用温度超过 ６ ０ ０
℃时， Ｐ ９ １ 钢不能长期安全运行的要求。 另外调峰任务重的机组， 管材的
２ ４ ． ２ Ｍ Ｐ ａ ／ ５ ３ ８ ０ Ｃ ／ ５ ３ ８ ℃ 、２ ４ ． ２ Ｍ Ｐ ａ ／ ５ ３ ８ ℃／ ５ ６ ６ ℃和 ２ ４ ． ２ Ｍ Ｐ ａ ／ ５ ６ ６ ℃／ ５ ６ ６ ０ Ｃ
（ 汽机侧进汽参数）三个发展阶段。目 前国外 ６ ０ ０ Ｍ Ｗ等级常规超临界机 组的设计、制造、运行技术已经非常成熟，可以说与 ６ ０ ０ ９ Ｗ亚临界机组 的可用率不分上下。我国随着近几年经济的飞速发展，国内大功率高参
当时，当蒸汽温度超过 ５ ８ ０ ＇ Ｃ ， 则采用 Ｔ Ｐ ３ ０ ４ ， Ｔ Ｐ ３ ４ ７ 等奥氏体耐热
不锈钢。奥氏体不锈钢高温蠕变强度较大，允许使用的温度较高，但是
其与马氏体合金钢相比较，导热率低、热膨胀系数大，容易造成高温蒸 汽管道较高的热应力水平。
３ ． ２ ． ２ 铁素体／ 马氏体钢
不锈钢 。但是，由于该钢种是二元结构，冲击韧性差，后来未得到广泛 使用。 （ ２ ） Ｆ １ ２ 钢
６ ０ 年代末， 德国研究开发了１ ２ Ｃ ｒ 钢， Ｆ １ ２ （ Ｘ ２ ０ Ｃ ｒ Ｍ ｏ Ｖ ｌ ２ ｌ ） 钢至 １ ９ ７ ９
年正式纳入 Ｄ 工 Ｎ ｌ ７ １ ７ ５ 标准中 （ 化学成分见表 ３ － １ ） ，使用温度可达 ６ ３ ０ ＾ － ６ ５ ０ ０ Ｃ。 但其含碳量高，焊接性差。同一系列的钢种还有瑞典的Ｈ Ｔ ９ 和日 本的Ｈ Ｃ Ｍ １ ２ ｏ （ ３ ） Ｐ ９ １ 钢 １ ９ ７ ４年，美国能源部委托橡树岭国家实验室研究用于液体金属快中
1000MW超超临界机组直流供水系统循环水管管材的选择
Ｕｌｒ ｕ ｅ －ｃ ｉ ｃ ｌＵｎ ｔ ｔａＳ ｐ ｒ ｒｔ ａ ｉ ｉ
Ａ ｉ一ｉｇ ＨＵ Ｎ ａ Ｉ “ Ｎ Ｊ ．ｎ ， Ａ Ｇ Ｙ ｎｊ ｎｙ ｕ 水 系统 中具有经济性 ， 环水管 管径 虽在冷端优化 中 循 选定 ， 由于 １ ０ ＭＷ 级机 组的循环 水管管径一般 但 ０ ０
维普资讯
第２ 卷 ０
华 中 电 力
２０ 年第５ ０７ 期
１ ０ 超超 临界机组直流供水 系统 ０ ０ ＭＷ 循 环水管管材 的选择
安金英 ． 黄艳 君
ｆ 东 省 电 力设 计 研 究 院 ， 广 广东 广 卅 ５ ０ ０ ） 『 １６０
要： 结合滨海电厂 １ ０ ＭＷ 超超 临界机组大 口径循环水管的工程设计， Ｏ０ 对铜管、 现浇钢筋混凝土管沟、 预应力钢筒
混凝土管（Ｃ Ｐ管） ＰＣ 、 预应力钢筋混凝土管四种管材进行 了技术经济比较 ， 可供类似工程参考。
关键 词 ： ０ ０ ｌ ０ ＭＷ 超超 临界 机组 ， 循环 水管 ， 管材选择
表 ２ 不 同管材循 环水 管水 力阻 力所耗 厂用 电电 费比较 表
管 有 关 参数 钢 管
『 ８０ Ｄ３ ４ × ２ ｎ ２ ｍｒ１
降 ， 方便 ， 安装 施工期短 ； 无需采用其它 配件 ， 不会 出
现漏水渗水 的现象 ， 具有相 当的优越性 由表 ２可见 ， 单从 阻力损失来看 ， 由大至小 的顺 序排列为 ： 现浇钢筋混凝土管和预应力钢筋混凝 土管 相 同 ，为最 大 ；其次是 预应力钢 筋混凝土 管 （Ｃ Ｐ ＰＣ 管 ）钢管最小 ， ， 阻力损失大小直接影响到循环水泵 厂 用 电量的多少 。比较可见 ， 不同管材 每年每米管道克 服阻力损失所需 厂用 电费最少的是钢管 ， 其次是预应 力钢筋混 凝土管 （Ｃ Ｐ管 ）最大 的是预应力钢筋混 ＰＣ ， 凝土管和现浇钢筋混凝土管 。 电厂年运行小时数为 按 ５ ０ ｈ 厂用 电电价 按 ０ ４元他Ｗ ・） ， ０ ， ５ ． ２ ｈ计 每年每米 预 应 力钢筋 混凝土 管 （Ｃ Ｐ管 ） ＰＣ 比每米 钢管多花 费电 费 ５． 元 ， ０６ １ 比预应 力钢筋混凝土管和现浇钢筋混凝 土管少花 费 ５ ．１ 。 电厂运行年 限为 ３ ２ 元 按 ５ ０年 、 电厂
超超临界机组四大管道国产化现状和质量概述
Electric Power Construction Vol. 33，No. 4，Apr． ，2012 51
总的来说，国产管的化学成分、室温力学性能、金 相组织等基本符合相关标准要求，但部分国产管的高 温蠕变持久 性 能 还 存 在 一 些 问 题，比 如 某 厂 生 产 的 P91 钢 管 600 ℃ 下 10 万 h 的 持 久 强 度 外 推 值 为 89. 4 MPa，低于规范的推荐值（ 93 MPa） 。国产管还 存在金相组织异常、晶粒不均匀、室温力学性能不稳 定、管材表面缺陷等问题。
50 Electric Power Construction Vol. 33，No. 4，Apr． ，2012
1 四大管道国内生产情况
1. 1 P91 钢管 P91 钢是用 V、Nb 元素进行微合金化并控制 N 元素
含量的铁素体钢，具有较高的高温强度、优良的抗氧化 性能和良好的工艺性能，在大型超临界火电机组上得到 广泛应用，并有 20 多年的运行经验，是比较成熟的耐热 钢种。为满足国内建设超超临界机组的需要，国家在 “八五”期间就开始推进 P91 钢的国产化工作，攀钢集团 成都无缝钢管厂（ 以下简称攀成钢） 、上海宝钢钢管公司 均生产过 P91 钢管。目前，国内能够生产 P91 钢管的企 业主要有 6 家，分别是北方重工集团有限公司、武汉重 工铸锻有限责任公司、攀成钢、扬州诚德钢管有限公司、 衡阳华菱钢管有限公司和四川三洲特种钢管有限公司。 各家采购钢坯来源和生产工艺如表 1 所示。
燃煤电厂超超临界机组四大管道的设计选用
燃煤电厂超超临界机组四大管道的设计选用燃煤电厂超超临界机组的四大管道，即主蒸汽管道、再热蒸汽管道、给水管道和循环水管道，是燃煤电厂的核心组成部分，对于电厂的运行和效益具有重要的影响。
因此，在设计选用这四大管道时，需要考虑多个因素，包括管道的材质、尺寸、压力和温度等。
首先，主蒸汽管道是将锅炉中产生的高温高压蒸汽输送至汽轮机的管道，因此对其材质要求较高。
主蒸汽管道一般选用高碳钢或合金钢，这些材料具有较高的强度和耐高温的特性，能够承受高压高温蒸汽的作用。
再热蒸汽管道是在汽轮机的高压缸蒸汽经再热器再热后输送到中压缸的管道。
再热蒸汽管道要求具有良好的抗腐蚀性能和耐高温性能，以及较高的强度。
一般选用合金钢材质，可以满足再热蒸汽管道的要求。
给水管道是将水从水处理系统输送至锅炉的管道，承受着较低压力和温度的水流。
给水管道要求具有较好的防腐蚀性能和耐压性能，以及一定的可靠性。
通常，给水管道选用碳钢或低合金钢材质。
循环水管道是将冷却水输送至锅炉的冷凝器和其他设备中的管道。
循环水管道要求具有良好的耐腐蚀性和耐冲刷性，以及较好的密封性能。
选取材质时，可以考虑使用镀锌钢材、铸铁管材或者聚氯乙烯材质。
在选择管道材料时，还需要考虑管道的尺寸、厚度和连接方式等。
尺寸和厚度的选取要满足流体的输送能力和安全性的要求，同时还要考虑管道的成本和施工难度。
连接方式一般选用焊接、承插连接或螺纹连接等，需要根据具体情况选择合适的方式。
此外，还应对各个管道进行受力分析和热力计算，确保管道能够承受正常工作状态下的压力和温度。
同时，还需要进行防腐处理和绝热保温，提高管道的使用寿命和效率。
总之，燃煤电厂超超临界机组四大管道的设计选用需要考虑多个因素，包括管道的材质、尺寸、压力和温度等。
合理的管道设计可以提高电厂的运行效率和安全性，降低维护和运行成本。
37-超超临界火电机组四大管道选材分析-59
超超临界火电机组四大管道选材分析申松林华东电力设计院，上海市，200063摘要：超超临界600MW及1000MW等级火电机组这几年在我国迅速发展，本文结合国内外参数相近火电机组四大管道材料的选择，介绍新材料的性能及应用状况，综合考虑电厂投资、运行、安全等诸多方面因素，说明四大管道选材的相关内容，供相似工程参考。
关键词：超超临界；四大管道；新材料1前言随着我国经济的稳定、快速发展，对能源需求不断增加，同时环保要求也不断提高。
发展大容量高参数机组，特别是超超临界机组将是我国火力发电提高发电效率、节约一次能源、改善环境、降低发电成本的必然趋势。
而这一发展与大量新型耐热合金钢材的开发与应用是分不开的。
可以说，电力技术的发展在很大程度上取决于材料技术的发展。
本报告针对国内外超超临界机组四大管道材料的选择进行分析，供超超临界火电机组四大管道选材时参考。
2定义2.1 超超临界机组对于火力发电机组，当机组作功介质蒸汽的工作压力大于水的临界状态点压力（P c=22.115MPa）时，我们称之为超临界机组。
目前常规的超临界机组蒸汽参数一般为24.2MPa/538/566o C或24.2MPa/566/566o C。
所谓超超临界机组（Ultra Supercritical）是相对于常规超临界机组的蒸汽参数而言的，我国电力百科全书中称：通常把蒸汽压力高于27MPa的超临界机组称为超超临界机组；国际上普遍认为在常规超临界参数的基础上压力和温度再提升一个档次，也就是工作压力超过24.2MPa或者主蒸汽（或再热蒸汽）温度超过566o C，都属于超超临界机组的范畴。
超超临界机组也称为高效超临界机组（High Efficiency Supercritical）。
目前国外超超临界机组参数为初压力24.1~31MPa、主蒸汽/再热蒸汽温度580~600/580~610℃。
国内正在建设的超超临界机组参数为初压力25~26.5MPa、主蒸汽/再热蒸汽温度600/600℃。
1000MW超超临界机组四大管道材料选择论述
1000MW超超临界机组四大管道材料选择论述程永霞陶伟静（东北电力设计院热机室吉林省吉林市 132012）摘要：本论文通过综合分析国内外高温高压合金钢技术特性及电力行业应用情况，对1000MW超超临界机组四大管道材质及规格进行了详细计算及选取，对四大管道的材料和规格提出了具体要求和详细的论述。
关键词：超超临界；高温蠕变；抗氧化性能；电熔焊接钢管；A335P91/P92材料1 主蒸汽管道材料论述超超临界机组电厂的设计关键之一是选择合适的钢材，不论是汽机本体、锅炉水冷壁、过热器、再热器，还是四大管道，均应选择合适的钢材，合适的钢材一般考虑以下因素：要求具有高的高温热强度、耐高温腐蚀、耐汽侧氧化、有良好的焊接及加工性能，经济上比较合理。
目前，国际上对于600℃以上的高温管道，没有非常成熟的材料，各国对600℃以上的高温管道材料均处于开发、研制和试验阶段。
根据各国的应用经验，适用于600℃以上的高温管道材料主要有ASTM A335 P92、ASTM A335 P122和E911等三种，三种材料的高温蠕变断裂强度试验均未做到100000小时，均是根据一定时间的试验数据外推得出的。
三种材料均没有纳入正式标准，如ASME标准，只列入ASME Code Case（案例）中，ASME Code Case中的内容是ASME委员会根据一定的试验数据和应用经验批准使用的，在一般情况下只能参照使用。
而对于主蒸汽管道，P91材料已应用到最高极限温度，管道热强度较低，经计算会使管壁较厚，管道刚度大，管道热应力计算不好过关，对设备推力较大，且影响机组变负荷速率，故不宜选用。
在新型的P92、P122和E911三种钢材中，从国外的使用业绩看，欧洲的超临界机组，较早采用了P92和E911，而日本机组虽然温度普遍高于欧洲机组，但其压力略低于欧洲机组，多采用P92和P122。
国内用得较多的是P92，如华能玉环电厂和华能营口电厂二期等，主要原因是P92的焊接可利用P91的焊接经验，而P91的焊接经验国内已经掌握。
超超临界机组“四管”选用弯管或弯头的探讨
ｔｍｐ ｒ ｔ ｒ ｅ ｅ ｔｓｅ ｉｅ ｒ ｅ ｃ ｉｅ ．Ｑｕ ｎ ｉａｉｅａ ａｙ ｉ ｉ ｍａ ｅ ｏ ｅ ｄ ａ ｄｅｂ ｗ ｅｉｔｎ ｅ ｅ ｅ ａｕ ｅｒ ｈ ａ ｔａ ｐ ｐ ｓａ ｅｄ ｓｒｂ ｄ ｍ ａ ｔｔｔ ｎ ｌｓｓ ｓ ｄ ｆｂ ｎ ｎ ｌｏ ｒ ｓｓａ ｃ ．Ｔｈ ｎ ｌｅ ｃ ｓｏ ｖ ｅｉ ｆｕ ｎ ｅ ｆ
ａ ｏ ｔ ｎ ｏ ｅ ｄ ｏ ｌ ｏ ｏ ｎ ｔａ ｎ ｅ ｔ ｅ ｔ ｐ ｒ ｔｏ ｏ ｔａ ｄ ｐ ｐ ｎ ｔ ｅ ｓ ｏ ｏ ｒ ｐ ａ ｔ ａ ｅ ａ ｓ ｏ ｄ ｐ ｉ ｆ ｂ ｎ ｒ ｅ ｂ ｗ ｎ ｉ ｉ ｌｉ ｖ ｓｍ ｎ ，ｏ ｅ ａ ｉ ｎ ｃ ｓ ｎ ｉ ｉ ｇ ｓｒ ｓ ｆ ｐ ｗｅ ｌ ｎ ｒ ｌ ｃ ｍｐ ｒ ｄ Ｉ ｓ ｏ ｉ ｏ ａ ｅ ． ｔｉ
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Ｍ Ｗ ｌｒ ｕ ｅ ｃ ｉ ｃ ｌ ｎ ｔ Ｔｈ ｓ ｅ ｉｉａ ｉ ｎ ｎ ａ ｅ ｉｌ ｏ ｕ ｔ ａ ｓ ｐ ｒ ｒｔ ａ ｕ ｉ ． ｉ ｅ ｐ ｃｆｃ ｔｏ ａ ｄ ｍ ｔ ｒａ ｆ ｍａ ｎ ｓ ｅ ， ｌ ｗ－ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ｒ ｈ ａ ｓｅ ｍ ａ ｄ ｈｉｈ ｉ ｔａ ｍ ｏ ｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｅ ｅ ｔ ｔ ａ ｎ ｇ－
摘要 ：针 对 １０ ０Ｍｗ 超超临界机组主蒸汽管道 、低 温再热蒸 汽管道 、高温再热 蒸汽管道及 高压给 水管道 四大 ０ 管道（ 以下简称“ 四管” 是否采用弯管的 问题 ，介 绍 了主蒸汽、低 温再 热蒸汽、 高温再 热蒸汽管道 的规格 和材质 ， ）
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新型含 W 钢在欧洲电厂的应用 管道尺寸 ID240×39 ID160×45 ID550×24 ID201×22 ID230×60 P92 ID250×55(主汽) ID510×38(热段) 蒸汽参数 MPa/℃ 25／560 29／582 7/560 21.3／540 29／582 ID480×28 26.5／580／600 安装时间 1992 1996 1996 1996 1996 5.3／545 2002
电厂名称 Vestkraft#3 Nordjyl landsvaeket Schkopau#B Staudinger#1 Skaerbaek#3 GK NiederaussemK
材料牌号 P92 P92、P122 E911 E911 E911 Kiel E911
由表 2、表 3 可以看出：对主蒸汽及再 热热管道使用较多的钢材为 P92、P122 及 E911。 P91 钢管，因高温许用应力低，钢管壁 厚较大，管道刚度大，管道热应力计算不好 过关，对设备推力较大，且影响机组变负荷 速率， 材料总价格比 P92 等材料还高， 故 2000 年后很少采用。 欧洲的超临介机组， 较早的采用了 P92、 E911。日本机组虽然温度普遍高于欧洲机 组，但其压力则略低于欧洲机组，目前多采 用 P91、P92 和 P122。 2．2．2 几种耐热钢材的比较 2．2．2．1 对主汽和再热热管道首先考虑 的是材料的高温蠕变强度，必须满足由于管 道热膨胀而引起的热应力的要求，一般说来 适合于作高温管道的材料，在其工作温度下 的 105h 蠕变应力值， 应能达到 90～100MPa， 同时要求管道材料的热胀系数比较小，且导 热系数较大，从而能降低管道内的热应力水 平。 如 P92 及 P122 钢材，由于目前的试验 未达到 105h，ASMe 规范中现在的数据是日 本新日铁和住友公司根据短时间蠕变断裂
2汽 管道，再热蒸汽热段管道，再热蒸汽冷段管 道和高压给水管道。 2．1 管径选取 目前国际上超超临界 1000MW 等级大容量 机组的主蒸汽管道、高温再热管道、高压给 表 1 玉环电厂四大管道设计参数表 序号 1 2 3 管道名称 主蒸汽管道 半容量管 热再热蒸汽管道 半容量管 冷再热蒸汽管道 主管 支管(半容量) 4 主给水管道 主给水管道主管 主给水管道半容量管 35.5 35.5 7.237 7.237 7.237 27.6 设计压力 MPa(a)
数据外推出来的， 分别为 132MPa 和 128MPa， P91/600℃ 105h 持久强度为 94MPa， E911 为 115MPa 根据 105h 蠕变应力值，可计算出管 壁厚度进而推算出 4 种钢材单位长度的重量 比： P91 ∶ E911 ∶ P92 ∶ P122=100 ∶ 92 ∶ 61∶66 从高温热强度看 P92 和 P122 有较大的 优势，则其管壁可以相对较薄，既可节省初 投资，又可解决管壁过厚的焊接问题及管道 设计问题。 但欧洲对日本的外推法有疑意，他们推 算结果 P92 在 600℃ 105h 时持久强度仅为 115MPa，与 E911 相比在强度上略占优势， 他们在长期研究后认为 P91 及 P122 在长期 运行中强度降低比 E911 大，故主汽及再热 热管道选材和计算时，应慎重对待。由于材 料很新，没有经过 105h 试验，人们对其性 能的认识还有反复，为此，中国电机工程学 会火力发电分会于 2005 年 10 月 11～12 日 在西安召开的“超超临界机组主蒸汽管道材 料技术专题研讨会”会议提出如下意见可供 设计及建设单位参考。 ①根据欧洲 ECCC 对 P92、E911 以及日
水管道，大多数采用双列式。国内超临界和 超超临界 600MW 级机组， 管道均采用单列式， 1000MW 机组的单列容量仅为 500MW，小于单 列的 600MW 机组，而低温再热管道又采用电 熔焊接钢管，因此，四大管道的管径不会对 发展 1000MW 等级超超临界机组构成影响。 华能玉环电厂为国内第一个开始建设 的 1000MW 超超临界机组，华东院对该工程 四大管道设计参数，见表 1：
超超临界机组四大管道材质的选择
华北电力设计院 雷光庭 龚立贤
［内容提要］介绍了国产 1000MW、600MW 超超临界机组的参数，四大管道设计的压力、温度。 介绍了日本、欧洲一些电厂超超临界机组采用的管材。 对几种耐热钢材进行了比较，对超超临界机组四大管道选材提出了建议。对主蒸汽管道 材质多采用 P92，对再热汽热段管道宜采用 P91，对再热汽冷段管道宜采用 A672B70CL32，对 高压给水管道宜采用 WB36。 给出了日本最新的 P122 和 P91 许用应力值，供计算壁厚参考。 ［关键词］超超临界机组 管道 选材 随着我国经济稳定快速的发展，人民生 活水平的不断提高，对电能需求不断增加， 发展超超临界机组将是我国火力发电提高 效率，节约能源，改善环境，降低发电成本 的必然趋势。而这一发展与采用新型耐热钢 材密不可分，电厂四大管道是火电厂热力系 统的重要组成部分，管道材料的机械性能和 高温性能将直接影响电厂机组的安全、可靠 性和运行的经济性，如果材料选择不当，将 可能危及机组安全运行，影响电厂经济效 益。 超超临界机组在我国是一个暂新的问 题，大家均没有经验或经验不足，所以必须 以科学的态度认真对待。 编者最近承担了超超临界机组的设计 监理工作，搜集了国内外超超临界机组四大 管道采用的材质，对几种耐热钢进行了研 究，并提出了比较，对四大管道选材提出了 建议。 本文供从事超超临界机组管道设计人 员、设计和施工监理人员、建设单位、施工 单位有关人员参考。 的工作压力大于水的临介状态点的压力 (pc=22.115MPa)时，我们称该类机组为超临 界机组，目前国内超临界机组的蒸汽参数为 24.2MPa／538／566℃或 24.2MPa／566／ 566℃。 所谓超超临界机组是相对超临界机组 而言，国际上普遍认为，在超临界机组基础 之上，将压力及温度再提高一个档次，即为 超超临界机组， 对我国而言， 一般压力 25MPa 及以上温度 600℃及以上的机组，即为超超 临界机组。 国内经过几年各有关单位的多次论证， 同时考虑到国际上发展的趋势，我国超超临 界机组(USC)的容量和参数，基本取得一致 意见：在容量上分为 600MW 和 1000MW 两个 等级，在蒸汽参数上按汽机主汽门入口计压 力为 25～26.5MPa 温度为 600／600℃。 国内目前正在或准备建设的超超临界 机组的火力发电厂有： 1000MW 级：邹县四期、外高桥三期、泰 州电厂、华能玉环电厂、天津北疆电厂等。 600MW 级：华能营口电厂、阚山电厂、 河源电厂、铁岭电厂、蒲州电厂、芜湖电厂 等。 华能玉环电厂、天津北疆电厂 1000MW 机组，主要参数如下： 锅炉参数：玉环电厂 27．56MPa、605 ℃／603℃ 北疆电厂 27．46MPa、603℃／603℃ 汽机参数：26．25MPa、600℃／600℃
新矶子／1 常陆那珂／1 广野／5 舞鹤／1
600 1000 700 900
25.5／600／ 610 24.5／600／ 600 24.5／600／ 600 24.5／595／ 595 表3
煤粉 煤粉 煤粉 煤粉
2002 2003 2004 2004
P122 P122 P122 P122
Super304H／ TempaloyA-1 Super304H／ TP347HFG Super304H／HR3C Super304H／HR3C
设计温度℃ 610 608 515 515 297.7 297.7
流量 t／h 1476 1223 2446 1223 2952 1476
度、耐高温腐蚀、耐汽侧氧化、有良好的焊 2．2 管材选择 接及加工性能，经济上比较合理，对四大管 2．2．1 国外超超临界机组主蒸汽及热再 道除耐高温腐蚀外，其他性能均应具备。 热管道使用情况 自二十世纪九十年代，日本和欧洲开发 开发 USC 机组和建设该类电厂的设计关 了新的高温钢材，表 2、表 3 列出了日本设 键之一是选择合适的钢材，不论是汽机本 计 2000 年以后投产的若干电厂使用的钢管 体、锅炉水冷壁、过热器、再热器，还是四 材料和欧洲新型含 W 钢在欧洲电厂中应用的 大管道，均应选择合适的钢材，合适的钢材 情况： 一般考虑以下因素：要求具有高的高温热强 表 2 日本设计 2000 年以来投产的 USC 机组使用的钢管材料 电厂名称／ 机组台号 Boxberg 敦贺／2 橘湾／2 Avedore／2 Niederaussem ／K 出力 MW 915 760 1050 400 975 蒸汽参数 MPa／℃／℃ 26.4／555／ 575 24.1／593／ 593 25／600／610 30.5／582／ 600 26.5／580／ 600 燃料 褐煤 煤粉 煤粉 天然气 褐煤 投产 年份 2000 2000 2001 2001 2002 汽管 材料 P91 P122 P122 P92 E911 过热器／再热器材料 1.4910 Super304h／hr3c Super304h／hr3c TP347HFG TP347HFG
1
超超临界机组的参数
超超临界机组(Vltra Supercritical) 或 高 效 超 临 界 机 组 (High Efficiency Supercritical)国内对超超临界机组的参 数的介定目前没有统一的说法，通常有两种 说法，其一为： 对于电力发电机组，当做功介质水蒸汽
营口电厂二期、河源电厂、阚山电厂、 芜湖电厂 600MW 级机组主要参数如下： 锅炉参数：26．15MPa、605℃／603℃ 汽机参数：25MPa、600℃／600℃
本对 P122 等材料持久强度的最近评估结果， 与原有的 ASME code Cuse 中提供的数据相 比，持久强度有不同程度的降低，由此会导 致材料许用应力的不同，会议认为新的数据 更为可靠，因此，在选用主蒸汽管道壁厚及 应力计算时，应适当降低材料的许用应力， 降低幅度由业主、设计单位和制造厂协商。 ②因 9-12％Cr 马氏体耐热钢许用应力 的选取急需指导性意见，会议建议由电站金 属材料标准化技术委员会组织，与有关单位 共同起草一个有关新材料许用应力选取的 指导性技术文件，供超超临界机组蒸汽管道 设计时参考。 ③对已按照原有数据设计的机组蒸汽 管道，应开展在安装和未来运行中金属监督 的研究。 ④欧洲 ECCC2005 年评估的新钢材持久 强度数据见表 6，仅供参考。 2．2．2．2 运行中钢材组织的稳定性 目前主蒸汽及再热热管道可选用的钢 材均为 Cr 铁素体耐热钢，供货状态为回火， 在高温运行中其组织结构变化主要包括，位 错密度降低，固溶 W 析出形成 Laves 相等， 前者降低高温强度，固溶 W 减少也会降低强 度，三种钢材中 P122 因含有 1．0％的 Cu 会 促使 Laves 相的析出和长大，在长期运行中 稳定性最差，E911 和 P92 接近，运行 105h 后 P122 冲击韧性降低最明显，P92 和 E911 也明显降低，P91 冲击韧性变化最少。 2．2．2．3 焊接问题三种材料均为新材料 降低焊接的脆性是重要技术问题，需要从焊 材和工艺方面进行解决，W 含量有一定影响 P92 和 P122，比 P91 和 E911 需要更长的焊 后热处理时间，来保证焊缝韧性，焊缝裂纹 的敏感性，P92 与 E911 接近，但做为 12Cr 钢的 P122 在焊接上会有更大的难度。 2．2．2．4 高温蒸汽抗氧化性能 耐热钢抗氧化能力主要取决于 Cr 和 Si 的含量，P91、P92 和 E911 含 Cr 都是 9％， 其抗氧化能力相近，P122 含 Cr 量为 12％抗 氧化能力有所提高，在超超临界机组中，由 于蒸汽温度提高，蒸汽侧氧化和氧化层的剥 落问题，比亚临界机组更为严重，国外超超 临界机组中有因为严重的蒸汽氧化问题被