第7章(完) 锅炉受压元件强度计算

1、7-1 锅炉受压元件强度计算参数的确定锅炉受压元件强度计算参数的确定7-2 承受内压力的圆筒形元件的强度计算承受内压力的圆筒形元件的强度计算7-3 承受内压力的封头强度计算承受内压力的封头强度计算7-4 孔的加强计算孔的加强计算2022-5-30第第7 7章章 锅炉受压元件强度计算锅炉受压元件强度计算本章主要内容本章主要内容第第7章章 锅炉受压元件强度计算锅炉受压元件强度计算w概述强度的定义：在规定的寿命内，在正常的运行条件下，受压元件不失效的能力锅炉的工作条件：高温、高压、腐蚀、磨损承受的载荷：介质压力、附加荷载、温度应力、工艺应力锅炉受压元件可能的失效形式：w 低周（塑性）疲劳破坏：机械应

2、力和热应力焊缝，水垢w 高周（弹性）疲劳破坏：交变热应力汽水分界面w 塑性破坏：超压w 蠕变破坏：高温条件下，变形随时间不断增加的现象w 苛性脆化：晶间腐蚀、腐蚀沿着金属晶粒的边界进行 w 结构失稳：w 应力松弛：法兰连接、胀接，随时间应力减少的现象w 腐蚀破坏第第7章章 锅炉受压元件强度计算锅炉受压元件强度计算锅炉强度计算的目的：安全性和经济性的最优化问题标准：w 水管锅炉受压元件强度计算（GB9222）w锅壳锅炉受压元件强度计算（GB/T16508）确保锅炉安全可靠运行的措施w根据国家或有关法规，对现有锅炉进行受压元件的检测及强度校核计算；w根据强度计算结果及经济性，合理的选用材质计合理的

3、壁厚；w根据以上条件确定锅炉安全可靠运行的工作条件w基本概念7.1.1许用应力与安全系数w 要求：屈服极限（强度极限）、蠕变极限（持久极限）w 蠕变：高温恒压、塑变w 持久强度：在规定时间内（10105h）不发生蠕变破裂的最大应力w 我国强度指标计算温度时的屈服极限s常温（20）的抗拉强度b计算温度时的持久强度w 安全系数：材料本身的强度特性与实际元件真实的强度特性间的差异（裕度），n ns=1.5、 n ns=2.7、 n nD=1.5w 基本许用应力：w 许用应力tD sbDsbDmintttjnnn、 j ；虑条考元件型式和工作件后的修正2022-5-307-1 锅炉受压元件强度计算参数

4、的确定锅炉受压元件强度计算参数的确定7.1.2计算壁温w 确定 依据，取最高温处内外壁平均温度w tbi 2507.1.3计算压力：表压MPa j0.021.27MPa or0.041.273.82MPagaaeaeegezszP PPPPPP PPPPP ；（）（）2022-5-307-1 锅炉受压元件强度计算参数的确定锅炉受压元件强度计算参数的确定7-2 承受内压力的圆筒形元件的强度计算承受内压力的圆筒形元件的强度计算w强度计算公式受力分析：1、2 、3第三强度理论：对于像低碳钢这一类的塑性材料对于像低碳钢这一类的塑性材料,在单向拉伸试验在单向拉伸试验时材料就是沿斜截面发生滑移而出现明显的

5、屈服现象的。这时试件时材料就是沿斜截面发生滑移而出现明显的屈服现象的。这时试件在横截面上的正应力就是材料的屈服极限，而在试件斜截面上的最在横截面上的正应力就是材料的屈服极限，而在试件斜截面上的最大剪应力大剪应力(即即45斜截面上的剪应力斜截面上的剪应力)等于横截面上正应力的一半等于横截面上正应力的一半 m ax;27-2 承受内压力的圆筒形元件的强度计算承受内压力的圆筒形元件的强度计算第三强度理论：材料发生塑性流动或剪断破坏时，是由于载荷在任意一点(最危险点)的最大剪切应力 达到单向拉伸时材料的最大剪应力极限值。许用剪应力 与单向拉伸的许用拉应力 关系为：强度条件为：受压元件的应力分析未减弱圆

6、筒形元件强度计算公式： 13maxwwlwl22;22nPDPDSorSPP max 2max应力分析切向应力切向应力 ； MPa轴向应力 ； MPa径向应力 内壁： 外壁：分析 ， 均为拉应力，均为拉应力， 为压应力为压应力 ，且，且 , 为沿壁厚的变量，且在内壁上的绝对值最大，为沿壁厚的变量，且在内壁上的绝对值最大， 为常为常量。量。lPDlSn12SPDn21224nnDPSDSPDn42Pmax30min322min3max33P123212321123w 取用壁厚w 应用条件被减弱的圆筒形元件的强度计算w 孔桥减弱无减弱判定横向 、纵向 、斜向w 焊缝减弱w 取值w 强度计算公式锅筒

7、管子和集箱取用壁厚 wminwl2;2ywySPDSSSCC PPDS;1.21.52.0wnDD、02 ()pjntdDS Sdhminmin,2 ,dh minminmin22nLwLLPDSPPDSPSSSC2022-5-307-2 承受内压力的圆筒形元件的强度计算承受内压力的圆筒形元件的强度计算7-2 承受内压力的圆筒形元件的强度计算承受内压力的圆筒形元件的强度计算w减弱系数：在无减弱情况下将许用应力打个折扣焊缝减弱 ：对焊接工艺的不信任程度，与焊接方法、工艺、坡口形式、残余应力有关孔桥减弱：w无减弱判定w横向 、纵向 、斜向取值w附加壁厚：C=C1+C2腐蚀减薄C1=0.5mmC2=

8、负偏差+工艺减薄量壁厚限制S6mm；胀接12mm02()pjntdDS Sdhminmin,2,dhw附加壁厚C=C1+C2腐蚀减薄C1=0.5mmC2负偏差+工艺减薄量对于锅筒：壁厚限制S6mm；胀接12mm2022-5-307-2 承受内压力的圆筒形元件的强度计算承受内压力的圆筒形元件的强度计算7-3 承受内压力的封头强度计算承受内压力的封头强度计算凸形封头w 计算公式w 开孔要求2m i n1221262nLnnLP DYSPDYhSSSCCCC论头数理壁 厚 ：封系：取 用 壁 厚 ：附 加 壁 厚 ：圆形平端盖min1min21LnLnPSKDSSSPKD论计计压理算壁厚：取用壁厚：

9、最高算力：2022-5-307-3 承受内压力的封头强度计算承受内压力的封头强度计算7-4孔的加强孔的加强w单孔加强w未加强孔的最大开孔直径w 3 w单孔的加强等截面积加强原则F1 起加强作用的焊缝面积mm2F2 起加强作用的管接头多余面积mm2F3 起加强作用的垫板面积mm2F4 起加强作用的筒体多余面积mm2加强所需面积的2/3布置在离孔边1/4孔径的范围内 sss8.1310.42nnyyPDdD SP S ；强加1234FFFFFw孔桥的加强管接头加强允许的最小孔桥减弱系数最大允许当量直径加强原则 43w1121ddddtdtdtK纵桥横桥桥向 孔：向 孔：斜 向 孔： 120ydFFFdSS7-4 孔的加强孔的加强 壁厚增大壁厚增大 安全系数提高安全系数提高介介质质压压力力引引起起的的应应力力下下降降疲疲劳劳寿寿命命增增长长高