浅析火力发电厂主蒸汽管道热电偶套管的强度计算

江 银,吴炎召,张 锴,唐治林（重庆川仪十七厂有限公司,重庆 400700）

浅析火力发电厂主蒸汽管道热电偶套管的强度计算

江 银,吴炎召,张 锴,唐治林
（重庆川仪十七厂有限公司,重庆 400700）

介绍了火力发电厂主蒸汽管道热电偶套管的强度校核计算方法，并通过一个计算实例，通过计算，对套管进行了校核。

主蒸汽管道；热电偶套管；强度校核

1 前言

火力发电厂四大管道中的主蒸汽管道，是连接蒸汽轮机和火力发电机的主管道，为了检测主蒸汽管道温度，主要用热电偶作为测量仪表。由于温度计的感温部分要与被测介质相接触，感温部分要承受蒸汽带来极强的热冲击，对热电偶套管的结构形式、结构强度都有严格的要求。在实际应用中，为防止火电机组主蒸汽管道用热电偶套管出现泄漏事件，在进行套管设计时要进行热电偶套管的强度计算。本文介绍两种热电偶套管强度计算方法。

2 套管结构型式

以某电厂主蒸汽管道参数为例：

主蒸汽管道温度：540℃

设计压力：18.4MPa

主蒸汽管道规格：ID368mm×40mm

材质：ASME SA182 F91

接管开孔：Φ38mm

套管插入深度：100mm

套管总长度：290mm

热电偶套管外形见简图

3 强度校核计算实例

（1）按GB9222-2008计算。根据GB9222-2008规定，套管壁厚的理论计算公式规定为：

式中：

—理论计算壁厚，mm

P—计算压力，18.4MPa

—套管外径，Φ38mm

—焊缝减弱系数，1

—材料许用应力，540℃，111MPa

C1—设计计算和校核计算考虑腐蚀减薄的附加厚度，mm

C2—设计计算考虑工艺减薄等的附加厚度，mm

C3 —设计计算考虑套管负偏差的附加厚度，mm

则：

考虑腐蚀裕量C1=0.5mm，套管不允许有减薄和负偏差，即C2=C3=0。

则设计壁厚δ=2.9+0.5=3.4,套管实际壁厚远远大于3.4mm，套管实际壁厚满足要求。

（2）按ASME规范计算。根据ASME规范第Ⅷ卷第一册《压力容器建造规则》的有关规定，同样对于承压管厚度有以下考虑：

1）根据UG-45(a)：由UG-22 载荷所要求的厚度(如：内压、外压、外载荷等)。

2）根据UG-45(b)(1)：管接头的厚度相对于壳体或封头的厚度。

3）根据UG-45(b)(4)：管标准壁厚。

热电偶套管壁厚选用原则如下：

主蒸汽管道热电偶套管计算壁温取540℃(813.15K)，计算压力取18.4MPa（2668.7PSI），主管规格为ID368×40mm，则其理论计算壁厚t如下：

首先根据根据UG-45(a)由UG-22 载荷计算热电偶最小壁厚。

再根据UG-45(b)(1)计算热电偶套管最小壁厚。

最后根据UG-(b)（4）确定热电偶套管标准壁厚：

t=0.875×0.203=0.1776（in）=4.51(mm)

根据热电偶套管壁厚选用原则，主蒸汽管道热电偶套管壁厚不得小于5.76mm，实际取用厚度满足要求。

4 结束语

火力发电厂主蒸汽管道上使用的温度计套管工况十分苛刻，在设计和制作加工前对套管的强度进行校核计算十分重要，从而使温度计套管尺寸结构得到理论保障。

[1]王魁汉等编著. 温度测量实用技术[M].北京：机械工业出版社,2006(12).

[2]GB/T9222-2008 水管锅炉受压元件强度计算[S].

[3]刘加明,沈江涛,曹新天.ASME VIII-1压力容器基本受压元件强度分析[J].化工设备与管道,2008,45(01):19-24.

[4]ASME 锅炉及压力容器规范国际性规范VIII 第一册 压力容器建造规则,2013[S].

江银（1986-），男，四川广安人，助理工程师，从事电力、石化、冶金及建材行业温度仪表的设计开发工作。