1、中华人民共和国水利行业标准水电站压力钢管设计规范SL28)-2003 条文说明2003北京目次1 总则.(1 22) 3 布置(125)3.1 一般规定(125)3. 2 明管(126)3.3 地下埋管(127)3.4 坝内埋管(131)3.5 钢衬钢筋混凝土管(136) 4 材料.(1 38) 4.1 钢材.(1 38) 4.2 防腐蚀、止水、垫层、钢筋和混凝土材料(145)5 水力计算.(146) 6 结构分析.(149) 6.1 一般规定(149)6.2 明管.(1 53) 6.3 地下埋管(156)6.4 坝内埋管.(1 57) 6.5 钢衬钢筋混凝土管(160) 7 岔管. . .
2、. . (165) 7.1 布置(165)7.2 荷载和允许应力(168) 7.3 结构设计.(1 69) 8 构造要求.(174) 8.1 般规定(174)8.2 明管(180)8.3 地下埋管(180)8. 4 坝内埋管(181)120 8. 5 钢衬钢筋混凝土管(183) 9 水压试验.(1 85) 10 安全监测与运行检查. . . . (187) 10.1 安全监测(187) 10.2 运行检查(188) 附录A明管结构分析方法. . (1 89) 附录B地下埋管结构分析方法.(1 93) 附录C坝、内埋管结构分析方法.(212) 附录D钢衬钢筋混凝土管结构分析方法.(226) 附录
3、E岔管结构分析方法.(227) 附录F铜管防腐蚀措施. . . (250) 121 1总则1. O. 2 划分压力钢管级别时应按水利水电工程等级划分和洪水标准)(SL252-2000)的表2.1.1和表2.2.1执行。鉴于压力钢管失事将危及工程其他建筑物(如水电站厂房、高边坡等)的安全，严重影响工程效益的发挥，故可将压力钢管视为工程永久建筑物中的主要建筑物确定其级别。水电站压力钢管设计规范)(SD144-85) (简称原规范勺表1.0.1给定了规范适用各类管径基本参数的上限值，且规定超出上限值要作必要的补充研究，而自原规范颁布执行至今十余年来，水利水电工程迅速发展和技术不断进步，这段时期兴建投
4、产的许多水利水电工程的压力钢管的各项基本参数与原规范表1. O. 1规定的基本参数上限值指标和原规范编写说明的表1.o. 1 例举的当时国内己建压力钢管最大参数值相比，均已有较大的突破(表1)，且有继续突破的趋势，因此难以再列出一组上限值指导今后一段时期水利水电工程压力钢管的设计。所以只在本规范的条文说明列出部分国内已建工程压力钢管的有关参数，供参考。1.0.3 近十余年国内建成了一批钢衬钢筋混凝土管道，积累了较丰富的设计、施工和运行经验，为了适应今后这类管道的建设，在压力钢管型式中增加了钢衬钢筋棍凝土管，并在本规范的各章增加了相应的规定。1. O. 4 国家现行有关标准:SL26 水利水电工
5、程技术术语标准SL252 水利水电工程等级划分及洪水标准GBJ1 32 工程结构设计基本术语和通用符号DL5077 水工建筑物荷载设计规范DL5073 水工建筑物抗震设计规范GB150 钢制压力容器122 表1国内部分水电姑压力铜管参数实例结构型式工程名称管径D(m) 设计水头设计水头管径H (m) HD (m2) 羊卓雍溯2.1 1000 2100 隔河岩8.0* 170 1360 天湖1. 0 1180* 1180 明管锁金山1. 6 650 1040 白山二期8.0* 85 680 磨坊沟1.4 540 756 天荒坪3.2 888销2842蕃十三陵3.8 685 2603 广蓄3.5
6、725 2538 鲁布革4.6 420 1932 地下埋管二滩9* 189.5 1706 以礼河三级2.2 724 1593 天生桥一级8.2-7.0 170 1394-1190 小浪底7.8 198 1544 龙羊峡7.5 17J. 4* 1286幡漫湾7.5 128 960 坝内埋管岩滩10.8 82 886 水口10.5 71.5 751 兰峡12:4 139.5 1730 李家峡8.0 152 1216 钢衬钢筋五强溪11. 2骨80 896 混凝土管东江5.2 162 842 紧水滩4.5 105 473 依萨河二级(地面管)1.0 994 994 注:1.表中参数带祷者为已建同类管
7、道中参数最高值。兰峡为在建工程，最高参数中未计入。2.隔河拳钢管按明管设计，外包钢筋混凝土仅起保护作用。123 GB17 钢结构设计规范SD134 水工隧洞设计规范SD303 水电站进水口设计规范DL/T5058 水电站调压室设计规范SL/T191 水工槐凝土结构设计规范SDJ207 水工?昆凝土施工规范DL5017 压力铜管制造安装及验收规范SLl05 水工金属结构防腐蚀规范GB8923 涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级DL/T709 压力钢管安全监测技术规程GB699 优质碳素结构钢技术条件GB700 碳素结构钢GB711 优质碳素结构钢热轧厚钢板和宽钢带GB3077 合金结构钢技术条件G
8、B3274 碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带GB3531 低温压力容器用低合金结构钢板GB6654 压力容器用铜板GB1l251 合金结构钢热轧厚铜板GB5313 厚度方向性能钢板GB/T1591 低合金高强度结构钢GB1l352 一般工程用铸造碳钢件ZBJ74003 压力容器用钢板超声波探伤SDJl73 水力发电厂机电设计技术规范124 3布置3. 1一般规定3.1.2 管道引水可采用下列方式:单管单机引水、单管多机引水、多管多机分组引水。较短且引用流量很大的管道，宜采用单管单机引水方式。较长的管道，宜采用单管多机引水方式，并应在水轮机前设进水间，使各机组能单独停机检修。当一管向4台
9、或4台以上水轮机引水，铜管检修时，停止运行的机组过多，所以应比较多管多机分组引水的合理性。比较的因素有:经济性、机组分期安装的时间间隔、施工难易程度、电站运行灵活性及其停机对电力系统的影响等。3. . 3 我国还没有技术经济管径的通用公式。一般经验:明管和地下埋管，当作用水头100300m，流速取46m/s。坝内埋管，作用水头3070m，流速取3-6m/s;作用水头70150m，流速取57m/s;作用水头150m以上，流速取7m/s。坝内管较短，流速略大于引水式电站。水头提高，流速可适当加大。坝内埋管的进水口、拦污栅、闸门在总造价中所占比重、局部损失在总水头损失中所占比重均较大，都应参与比较。
10、3.1.4 管顶不得产生负压，以免危害水轮机的运行。3. . 6 通气孔风速较大，应将孔口通到启闭机室之外，并防止管口溢水，影响人员和设备的安全。通气孔上端通到坝顶或平地上应设网格盖板，防止杂物落入或吸入物体。3.1.7 充水阀相对面积过大易引起通气孔喷水。对坝内管道，通常引水管道较短，即使充水间截面小一些，充水时间也不会太长，根据工程实践，建议充水阀或旁通管面积不宜大于通气孔面积的1/5。对长引水管道，为减少充水时间，可适当加大充水间面积，但不应超过通气孔面积的1/30125 3. . 8 合并成空间转弯和渐缩弯管的水头损失较小。但地下埋管洞内安装条件较差，空间弯管不易就位，也可仍分作立面弯
11、管和平面弯管。3. 1. 10 钢管放空检修时，排水管可排出管内积水。施工时，排水管应经常过水。运行时，排水管应定期过水，以防积渣淤塞。3.2明管3.2.2 事故排水道的设计流量难以作出明确的规定，它与引用流量、假设的钢管破裂程度、电站重要性有关。只能根据工程具体情况布置排水和防冲设施。3.2.3 明管底部应留出供施工和运行人员作焊接及交通用的空间，大直径明管，可适当加大。3.2.4 伸缩节的型式主要有套筒式和波纹管式两种。套筒式伸缩节在水电行业已运用多年，可以适应管道的位移条件，但是由于受钢管制造安装精度和止水材料性能的影响，容易产生不同程度的漏水。波纹管式伸缩节在冶金、石油化工、火电等行业
12、中运用较多，近10年来开始在水电行业中的中小型电站使用，具有不漏水、不用维修等特点。但要在大型电站中应用，需对其结构计算、制造安装作专门研究。现将使用波纹管式伸缩节的部分工程列于表2中。3.2.6 确定支座间距，可大致控制连续梁跨中弯矩应力小于O. 15倍箍拉应力。若地基可能产生不均匀沉陷，可将支墩基础作成条形钢筋混凝土梁或板，也可将支座作成可调整高程的结构。3.2.7 支座型式的选择，应考虑管径、支墩间距和真重要性等因素。以下列出按管径D选择支座型式的数据，可供参考。D二1m，钢管无支承环，鞍型支座FD2m，钢管有支承环，鞍型支座FD运4m，滑动支座;126 表Z波纹管式伸缩节的部分工程实例
13、水电站名称钢管直径(mm)河北桃林口3000 云南老虎山1500 四川上河坝1368 四川风鸣桥2440 马来西亚KOTA1900 四川沙牌2000 四川紫马1100 四川文锦江1500 四川什那金河二级1136 青海大干沟3200 四川宝兴河小关子6500 四川铜钟6000 四川铜钟7000 D2m.滚动支座;D4m.摇摆支座。设计水头(m)100 100 650 160 20 400 440 200 340 200 34 35 70 备注复式单式、复式单式复式复式单式、复式单式复式单式单式单式单式复式3.2.8 钢管下的地面设横向(垂直管轴)排水沟是为了防止伸缩节、人孔漏水沿管轴向漫流。交
14、通道一般只供运行人员检修时行走用。倾角20。者，可作成粗糙路面的斜坡道;20。者，应作成台阶(包括钢管下的地面)。3.3地下埋管3.3.2 一般开挖时向上出渣为300350;向下出渣的斜井坡度各工程不同，有的为了溜渣方便，取450以上，有的为方便上下交通，取40。以下。可根据布置情况和施工单位的经验采用。对于高水头、大容量抽水蓄能电站，压力钢管多数采用地下埋管形式，压力铜管的施工有时会成为控制整个电站施工进度的127 主要因素，因此，必须结合施工方法、施工支洞布置、钢管运输等来考虑管道的竖向布置。对于斜井或竖井的长度和高差过大的情况，宜布置中间平段。如十三陵抽水蓄能电站，斜井长度约680m，倾
15、角500，在其中间布置了一个30多米长的中平段，以利于施工。天荒坪抽水蓄能电站，斜井长度622m，倾角580，高差达618m，但在斜井段未设中间平段，所以在斜井段是否设置中间平段要根据工程的施工情况等确定。将原规范管线宜深埋修改为管道埋深宜适中，这是因为管道埋得过深，可能地下水位很高，从而给设置管外排水系统增加了难度，对钢管的外压稳定不利，同时也不经济。管道埋深宜适中，既要满足围岩抗力要求，又要考虑岩爆和外水压力的影响。3.3.3 从经济角度出发选择单一主管可能最优，但应从施工、运行等方面综合考虑。如十三陵抽水蓄能电站、鲁布革水电站均装有4台机组，引水管道采用一管两机的布置型式;广州抽水蓄能电
16、站装机也是4台机组，引水管道采用管四机的布置型式;天荒坪抽水蓄能电站装机6台机组，引水道采用一管三机的布置型式，所以这取决于工程的具体条件。本条强调并列主管同期建设的重要性，如钢管不能同期竣工，而要求单管充水，则从安全角度出发，必须充分研究充水对相邻未完工洞的围岩应力影响，以及发生事故渗漏的可能性。3.3.4 埋管设计时主要应关心工程投产后的地下水位与铜管的相对关系，而不只是工程建设前该地区地下水位的高低，所以对原规范的条文作了一些补充。排水措施的作用和可靠性随当地条件变化较大，所以在设计时考虑排水措施的作用，可视具体方法而定，但宜慎重。排水措施的方法较多，工程中常用的有以下两种(图1、图2)
17、。设置地下水位观测项目，其目的是观测地下水位变化规律和监视水位骤变，防止工程事故。128 一螺纹单位的ODm-c(a) 排水管(b) 11.00 管外排水系统布置图排水措施一旦堵塞，将严重影响钢管的稳定性，故宜能检修。3.3.5 新增条文。地下埋管的起始位置根据内水压力和地质条件确定。在内水压力作用下，应考虑围岩不产生水力劈裂、大量渗漏和地下厂房防渗因素的影响。据了解，国内已建的大多数地下129 图1集水管(a) (b) 图2十三陵抽水蓄能电站管外排水系统布置图(a)排水洞典型断面;(b)直接排水典型断面水电站压力钢管起始位置是根据挪威经验准则和最小地应力准则以及防止渗漏和地下厂房防渗要求确定
18、的。(1)现将挪威经验准则和最小地应力准则列出，供参考。挪威经验准则:假设岩体为均匀连续体，根据上抬理论得到式(1):- P一一H (1) 式中P二十内水静压力(N/mm2); 一一斜井的坡角(0); Yd 岩体重度(N/mm3); Hd一一计算点铅垂的围岩覆盖厚度(mm)。1971年Bergh-Christensen和Danneving提出新的经验公式，将河谷山坡的坡角考虑在计算之内:L ZIL-z(2)I dCOS j1 式中L一一计算点至地表的最短距离(mm); 河谷岸坡的平均坡角仰。最小地应力准则z假设岩体为均匀连续体，用有限元法计算岸坡内的地应力场。不衬砌隧洞、压力水道沿线上任一点的
19、内水压力，不应大于该点围岩中的最小主应力。130 上述两种准则，均假设岩体为均匀连续体，且假设岩体本身的渗透性可以忽略，所以在选择水道时特别注意地质条件，对于地应力可以做水力劈裂试验来测得。按照挪威专家的意见，水力劈裂试验是决定压力水道是否进行衬砌的重要手段。(2)防止渗漏:美国设计手册中规定，在距地下厂房o.2 0.25倍静水头处开始采用铜管。广州抽水蓄能电站采用在距厂房0.2倍静水头处采用铜管。(3)地下厂房防渗要求:考虑厂房开挖破碎带的影响，一般定为距厂房1倍的厂房宽度(或15m)处开始采用钢管。国内部分已建地下水电站压力钢管的参数见表30表3国内部分已建地下水电站压力铜管参数装机钢管设
20、计HD 上覆盖钢衬工程容量直径水头值层厚度斜井起始备注倾角(MW) (m) (m) (m) (m) 位置鲁布革4.6 (主)调压井之后600 430 1978 50-350 48。3.2 (支)3.8-5.2 十三陵800 (主)685 2603 60-380 50。全衬地质条件差2.7 (支)天荒坪6X300 3.2 (主2.0 (支)870 2784 160-5日58。岔管之后二滩6X550 7.3-9.0 231 2079 竖井下弯段之前天生桥二级6X220 4.2-5.7 204 1163 50-200 竖井渐变段之前小浪底6X300 7.0-7.8 198 1544 70-110 5
21、0. 上平段开始3.4坝内埋管3.4.1 删除了原规范2.4.1条文中直径不宜大于坝段宽度的1/3的规定，因为国内己有很多工程突破了该限制，如三峡工程的管径经论证后已达到1/2坝段宽度(见表的，但钢管对坝体稳131 N表4国内部分巴建工程坝内埋管特性表悴机容量陆大流量设计水头降大流速阔管直径H贝段宽度管顶混凝土最小厚度工程名称坝型N Qmax Hp V D B B/D 斜段下平段TdD (岛1W)(m3/s) (m) (m/s) (m) (m) T1(m) T2(m) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) 刘家峡重力坝225 258 100
22、 6.70 7.0 21 3 电94.05 起1.3丹江口重力坝150 275 63.5 6.29 7.5 23 3.07 电75.25 电0.9三门峡重力坝50 200 30.0 4.53 7.5 23 3.07 坦102.75 1. 3 龚嘴重力坝110 266 48 5.29 8.0 22 2.75 电24.0 0.25 1.92 新丰江单支墩大头坝72.5 118 73 5.56 5.2 10-12 2.6 1.4 0.5 2.3 新安江宽缝重力坝坝顶溢流72.5 118 73 5.56 5.2 桓仁大头坝75 143 53. 1 6.73 5. 2 17.33 3. 33 4 1.4
23、 0.77 拓溪单支墩大头坝75 146 60.0 4.40 6.5 13.2 2.36 双牌大头坝45 137 39 5.56 5.6 句32.4 0.54 12.6 2.25 石泉重力坝45 139 39 5.85 5.5 16.5 3.0 句42.1 句0.73凤滩重力拱坝坝内厂房100 162 73 6.58 5.6 很厚乌江渡拱型重力坝210 203 120 6.18 6.5 20.0 3.03 11.75 很厚1.81 安康重力拱坝200 304 76.2 6.83 7. 5 23 3.07 10 5.5 1. 3 潘家口宽缝重力坝150 277 63.5 6.27 7.5 23
24、3.07 7.5 2.75 1. 0 陈村拱型重力坝50 113 52.0 5.76 5.0 13-14 Z. 6-2. 8 11. 6 1. 4 枫树坝空腹及宽缝重力坝75 155 60.0 6.52 5.5 21 3.8 -6 很大格兰峡重力拱坝112.5 137 4.57 19.8 二注3-4田子仓重力坝95 105 5.0 18.0 3.6 电9.51.8 1. 9 海华西重力坝5.49 15.2 2.78 0.5 方塔纳重力坝4.27 三峡重力坝700 966 139.5 8.00 12.4 25.3 2.0 闪闪hwh 续寝转弯半径铜管槽渐变段工程名称T 2ID 斜直段宽度上弯段下
25、弯段RdD R2ID 倾角。形状口O长度IID R, (m) R2 (m) (m) (m2) l(m) (12) (1 3) (1 4) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) 刘家峡0.6 14.5 14.5 2.1 2.2 550 10.0 7X8 1 7 不衬砌6.550.94 丹江口0.7 56.25 22.5 7.5 3. 0 40。11.5 6.5 X 10 1 7.5 不衬砌8.51. 13 三门峡0.37 18.75 22.5 2.5 3.0 40。11. 5 衬砌龚嘴0.5 12.0 16.0 1. 5 2.0 530 11. 0 7X8 1 8
26、 衬砌6.50.81 新丰江0.27 15.0 15.0 2.9 2.9 63。6. 4 4X6 1 5.2 7.0 1. 35 新安江10.0 10.0 1.9 1. 9 60. 10.0 3. 7X8. 2 1 5.2 不衬8.01. 54 桓仁0.27 15.0 15.0 2.9 2.9 61。不留槽4X6骨5.210.0 1.92 10.0 拓溪21.0 21. 0 3.2 3.2 27 5.5X7世6.51.54 8.6 双牌0.43 7.0 7. 0 1. 2 1. 2 65。4.5X6 ;5.6 不衬3.30.59 石泉0.38 8.25 11.0 1. 5 2.0 60 8.0
27、 5.5X7 ;5.5 不衬4.2870.78 凤滩/ 18.0 / 3.2 14 4X7.3 ;5.6 衬砌6.01.07 乌江渡14.0 14.0 2.2 2.2 59 不留槽5.5X7.5 ;6. 5 不衬9.111. 4 安康0.73 / 21. 0 2.8 36.5。9.5 7. 5X9. 38世7.58.0 1.07 潘家口0.37 22.5 22.5 3 3 55。11 7.5X9 ;7.5 11.0 1.47 陈村0.28 10 10 1.92 2 56 3.7X8.1 ;5.2 不衬6.31.21 枫树坝很大5.5 5.5 1 1 90。世7.54X6 ;5.5 钢衬0.95
28、 格兰峡二4二4竖井5.25 田子仓0.4 25.0 15.0 5 3 36 5X6 ;5 7.5 1.5 海华西0.1 15.2 15.2 2. 78 2.73 36。4.47X7.62 ;5.49 7.18 1.3 方塔纳21.4 5 29。3.35 X 4.27 ;4 .27 4.87 1. 14 三峡35 30 2.82 2.42 54.2 16.4 9. 2X13. 2世12.415 川WM定和应力的影响需经过计算论证。3.4.2 新增条文。坝后式电站的坝内埋管在穿越厂坝分缝处受坝体自重、温度和水荷载作用一般存在不均匀变位，应根据工程的具体特点来确定采取的处理措施，如设置伸缩节、垫层
29、管、外套管等，部分工程实例见表5。表5已建工程坝内埋管在厂坝分缝处铜管采取的工程措施实例序号工程名称钢管直径(m)工程措施备注1 三峡p12.4 附加波纹的套筒式伸缩节河床坝段7-23号机l2 三峡世12.4垫层管岸坡坝段1-6号机、24-26号机3 李家峡p8.0 垫层管(双向伸缩节)2-5号(1号机)4 龙羊峡;7. 5 双向伸缩节5 水口;10. 5 垫层管3.5 铜衬钢筋混凝土管3.5.1 钢衬钢筋握凝土管是一种较新的水电站引水压力管道结构型式。前苏联于20世纪60年代在一些大的水电站应用，如克拉斯诺雅尔斯克电站、萨扬舒申斯克电站等。我国从20世纪80年代后也在一些水电工程采用，如紧水
30、滩水电站、东江水电站、李家峡水电站、五强模水电站、三峡水电站、云南伊萨河二级水电站(引水式地面管等。钢衬钢筋?昆凝土管工程实例见表6。3.5.3 钢衬钢筋棍凝土管道在混凝土坝下游坝面的布置，其斜直管段一般采取紧贴于下游坝面，这样可不削弱坝体。经技术经济论证，也可在坝下游面预留管槽，将管道布置于预留槽内。这种布置形式的好处是可缩短厂坝之间距离和管道长度，节省工程量，也有利于管道侧向稳定。坝面预留槽的深度主要由坝体的稳定、应力条件确定。136 表6铜衬钢筋混疆土管工程实例克拉斯萨扬舒悻尔普工程名称诺雅尔契尔盖申斯克沙伊东江紧水滩李家峡五强溪三峡斯克斯克重力坝双曲重力重力坝双曲双曲双曲重力坝重力坝坝
31、型拱坝拱坝拱坝拱坝拱坝最大坝高125 233 245 113 157 102 155 87.5 181 (m) 静作用水头112 209 226 91.5 141 90.7 138.5 60.15 118 (m) 最大作用水头130 229 267 101 157 102 152 80 139.5 H (m) 钢管直径7.5 5.5 7.5 7.0 5.2 4.5 8.0 11. 2 12.4 D (m) HD (m2) 975 1260 2003 707 816 459 1216 896 1730 钢衬厚度32-40 20 16-30 14-16 14-18 20-32 18-2, 28-3
32、4 t (mm) 最大环筋折算厚度t3(mm) 14.2 11.5 26.7 12.2 6.47 14.5 13.0 16.1 t3/t 0.355 0.575 0.893 0.763 0.359 0.557 0.592 0.699 外包混凝土厚度t4(mm) 1.5 1.5 1. 5 1. 0 2.0 1. 0 1. 5 3.0 2.0 总体安全系数K2.7 2.4 1. 8-2. ( 2.58 2.2 2.2 2.0 137 4材料4. 1钢材4.1.1 压力钢管钢材涉及的国家标准主要有:碳素结构钢)(GB700) 低合金高强度结构钢)(GB/T1591) 钢制压力容器)(GB150) 优
33、质碳素结构钢技术条件)(GB699) 一般工程用铸造碳钢)(GB1l352) 碳素结构钢和低合金结构热轧厚钢板和钢带)(GB3274) 优质碳素结构钢热轧厚钢板和宽钢带)(GB71 1) 压力容器用钢板)(GB6654) 厚度方向性能钢板)(GB5313) 4.1.2 本规范推荐使用的钢种都是在以往的水电工程中应用成功的钢种。Q235、Q345、Q390的A级钢在相对应的国家标准中不能保证冲击韧性指标，不应使用;Q235、Q345、Q390的B级钢虽能保证常温下的冲击韧性值，但对于大中型钢管的主要受力构件，不宜使用;Q345、Q390的C、D、E级钢板分别保证。、20C、-40C时冲击韧性，其
34、化学成分中硫、磷含量百分率递减，设计者可根据具体情况选用。推荐使用钢种的化学成分及力学和工艺性能见表7表120钢制压力容器)(GB150一1998)中推荐使用的07MnCr MoVR、07MnNiCrMoVDR强度等级为600MPa，具有较高的强度、良好的冲击韧性及焊接性能，在化工行业中运用较多，水电行业在湖北锁金山、新疆喀什二级等电站的岔管中使用过，但目前尚无相应的钢材国家标准，故本规范正文中暂未列入，其化学成分及力学和工艺性能见表8表16，供设计者参考。138 牌号20R 16MnR 15MnVR 15MnNbR 表7碳素结构钢化学成分(GB700-88)成等级C C D 运0.180.1
35、7 表8碳素结构铜力学和工艺性能(GB700-88)表，压力容器用钢化学成分(GB66S4-1996)化学成分(%)C Mn Si V Nb 运0.2C0.40-0.90 0.15-0.30 0.030 O. 2C 1. 20-1. 60 0.20-0.55 0.030 4二0.181. 20-1. 60 0.20-0.55 0.04-0.12 运O.1S 1. 20-1. 60 0.20-0.55 . 010-0. 04C S P 笔二0.035 0.035 0.030 0.035 0.020 0.030 600MPa级或以上的低合金高强度钢，在我国大型水电站已大量使用，但绝大部分均为国外钢
36、种。如三峡用日本NKHITEN610Uh SUMITEN610F，西藏羊卓雍湖电站用日本HS610U、HS610UOD，小浪底用日本ASTMA517，十三陵电站用日本SHY685-F等，最高强度级别达800MPa级，在选用时应充分研究其特性及在国内外的工程实际使用情况。国内部分水电站压力钢管使用国外钢材情况见表17，部分使用过的进口钢材力学和工艺性能见表18，可供参考。139 表10压力容器用钢力学和工艺性能(GB66S4-1996)拉伸试验冲击试验冷弯试验屈服点伸长ih率V形冲击功牌号交货钢板厚度抗拉强度11. 温度Akv (横向)状态(mm) b = 2a b (MPa) (%) CC)
37、(J) 180。(MPa) 二=二=6-16 245 20R 16-36 400-520 235 25 d = 2a 36-60 225 20 21 热轧-60-100 390-510 205 24 、6-16 510-640 345 d = 2a 控轧式16-36 490-620 325 21 16MnR 36-60 470-600 305 20 31 d = 3a 60-100 460-590 285 正100-120 450-580 275 1 20 火6-16 530-665 390 15MnVR 16-36 510-645 370 19 20 31 d = 3a 36-60 490-
38、625 350 正10-16 530-660 二注37015MnNbR 火16-36 530-660 二注36020 20 31 d=3a 36-60 520-650 主革9一一一表11低合金高强度结构钢化学成分(GB1S91-94)质量等级化学成分牌号C Mn Si P S V Nb Ti Al Cr Ni 骂二,; 骂王二=二三三1.001.666E C 0.55 。.0350.035 0.015-0.060 0.015 Q345 D 10.1 1.00-1. 0.55 0.030 0.030 02-0.15 0.015-0.060 02-0. 0.015 E 10.1 1. 00-1.
39、0.55 0.025 0.025 02-0.15 0.015-0.060 02-0. 0.015 C 0o.222( f 1.001.-666C E C 0.55 0.035 0.035 0.015-0.060 民二:;10.015 0.333C E 0.70 Q390 D 1. 00- 。.550.030 0.030 0.015-0.060 0.015 O. O. 7C E 1. 00-1 0.55 0.025 0.025 。.Q15坠旦600.015 O. 0.7口表12低合金离强度结构铜力学和工艺性能(GB1S9194)质屈服点自(MPa)伸长冲击功Akv1 180.弯曲试验(纵向)()
40、 d=弯心直径3量厚度(直径)(mm)抗拉强度率;I_f:201401 -a=试样厚度牌号(%) 1 OC 直161351501 I1b C 1 c I (径)等三161:._ 351 :._ 50 l:l-cl (MPa) 钢材厚度(直径)(mm) 级二Z二主= 运16116-100 C 1345 1 325 1 295 1 275 1470-6301 22 1 34 1 1 1 d=2a 1 d=3a Q3451 D I 345 I 325 I 295 I 275 1470-6301 22 1 1 34 1 1 d=2a 1 d=3a 1 E 13451325129512751470-63
41、01 22 1 1 1 27 1 d= 2a 1 d=3a C 13901370135013301490-6501 20 1 1 1 d=2a 1 d=3a Q3901 D 1390 I 370135013301490-6501 20 1 1 34 1 I d=2a I d=3a E 139013701 350_j 3301490-6501 20 1 1 1 27 1 d=2a L_1640 235 400510 8-24 。40-100 215 (纵向运16325 16-40 315 27 SM490 490-610 7-23 。日40-75 295 (纵向)75-100 285 =二164
42、60 16-40 450 47 19-26 本SM570 570-720 一540-75 430 (纵向75-100 420 50 685 780-930 6-24 47 SHY680NS-F -40 50-100 665 760-910 (纵向NK-HITEl、.j610Uz40 34-60 490 610-740 关20-40 SUMITEN610F (横向)=二65345 485-620 27 A537CL.1 22 -20 65-100 310 450-585 (横向)运65415 550-690 美27 A537CL.2 65-100 380 515-655 22 20 (横向100
43、-150 315 485-620 国27 A516Gr.65 240 450-580 19 一20(横向三二50690 795-930 27 A517Gr. F 16 20 50-100 620 725-930 (横向)59 德国STE-355 主二50345 490-630 22 20 (纵向)143 本规范中对明管及岔管的材料推荐使用压力容器用钢，这主要考虑以下几方面的原因:(1)岔管等主要受力构件的受力状态比其他管型复杂，存在较大的轴向应力和环向应力以及较大的局部应力，而明管一旦破坏其危害较大。(2)压力容器用铜板保证了钢板横向(垂直于轧制方向)的冲击韧性，钢板出厂的质量检验标准更严格。
44、(3) (压力钢管制造安装及验收规范)(DL5017二93)己列入压力容器用钢，国外的钢管规程规范，如日本的闸门铜管技术标准)(1990年第4次修订版)和美国土木工程师协会1993年版的压力铜管手册中均列有压力容器用钢。4.1.3 板厚方向受拉铜板的性能要求，我国厚度方向性能铜板)(GB5313-85)中有规定，日本工业标准JSIG3199-1992也作了规定，2向性能级别都是按照钢材的含硫量及Z向的断面收缩率确定的。可按国家标准中225或235中的要求执行。4. 1. 4 对钢管主要受力构件用材的冲击韧性指标，规范中没有作明确规定。可根据使用条件确定。国家标准碳素结构钢)(GB700-88)
45、、低合金高强度结构钢)(GB1591二94)中，材料夏比冲击韧性指标为V形缺口纵试件试验条件下的冲击功，而压力容器用钢)(GB6654一1996)中为V形缺口横试件试验条件下的冲击功，设计者可根据工程所在地的温度条件和工程重要等级选择不同冲击功的试验条件。对材料应变时效冲击韧性，本规范中未作要求。GB700-88、GB1591-94、GB150一1998、GB6654-1996等国家标准中也都没有规定。应变时效敏感性是材料的一项重要指标，一般材料在研制开发时已作了充分论证。在设计采用新材料时，应注意这一问题。4.1.5 常用的焊接材料见压力铜管制造安装及验收规范(DL5017-93)。144 4.2 防腐蚀、止水、垫层、钢筋和混凝土材料4.2.3 原规范推荐的伸缩节的止水材料油麻盘根、橡胶、石棉等，通过几十年运用，具有较好性能，特别是对中低水头伸缩节。但对较高水头的伸缩节，其止水效果相对较差。天湖电站凡装有橡胶的伸缩节，漏水严重，再装一层聚四氟乙烯石棉盘根后，得到了很大的改善;西藏羊湖电站通过大量的试验论证，选用真空漫泡四氟液的聚四氟烯编织盘根，具有耐压能力高、摩擦系数低、密封性能好、抗浸蚀耐老化等优点。因此，本规范中推荐了聚四氟乙烯。145 n
