GB-T 16507.3-2013水管锅炉第3部分：结构设计

水管锅炉第3部分：结构设计中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局GB/T16507.3—2013前言 I1范围 2规范性引用文件 3术语和定义 4基本要求 5焊接连接要求 26锅筒 97减温器 9 9开孔 10锅炉钢结构和扶梯及平台 IGB/T16507《水管锅炉》分为以下8个部分：——第1部分：总则；——第4部分：受压元件强度计算；——第6部分：检验、试验和验收；——第7部分：安全附件和仪表；——第8部分：安装与运行。本部分为GB/T16507的第3部分。本部分按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。本部分部分代替GB/T16507—1996和GB/T9222—2008,与GB/T16507—1996和GB/T9222———将GB/T9222—2008中与工艺相关的结构要求纳入本部分；——修改管接头及吊耳的焊接要求；——修改管子及管道对接焊缝距离要求；——增加不等壁锅筒焊缝要求；——增加管子、管道对接边缘偏差要求；——修改扳边弯曲起点至焊缝中心线的距离规定；——增加加强型的管接头要求；——增加平端盖结构型式(7型和8型);——增加锅筒要求；——增加减温器要求；——增加吊杆基本要求；——增加炉墙门孔要求；——增加钢结构和扶梯及平台要求。本部分由全国锅炉压力容器标准化技术委员会(SAC/TC262)提出并归口。本部分负责起草单位：北京巴布科克·威尔科克斯有限公司。本部分参与起草单位：东方电气集团东方锅炉股份有限公司、上海锅炉厂有限公司、哈尔滨锅炉厂有限责任公司、上海发电设备成套设计研究院、杭州锅炉集团股份有限公司、无锡华光锅炉股份有限公本部分所代替标准的历次版本发布情况为：——GB/T16507—1996、GB/T9222-2008。1水管锅炉第3部分：结构设计本部分适用于16507.1范围界定的水管锅炉的结构设计。2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。GB/T985.1气焊、焊条电弧焊、气体保护焊和高能束焊的推荐坡口GB/T985.2埋弧焊的推荐坡口GB/T2900.48电工名词术语锅炉GB4053(所有部分)固定式钢梯及平台安全要求GB/T16507.1水管锅炉第1部分：总则GB/T16507.2水管锅炉第2部分：材料GB/T16507.4—2013水管锅炉第4部分：受压元件强度计算GB/T22395锅炉钢结构设计规范JB/T6734锅炉角焊缝强度计算方法JB/T6735锅炉吊杆强度计算方法3术语和定义GB/T2900.48及GB/T16507.1界定的术语和定义适用于本文件。4基本要求4.1锅炉设计的基本原则应符合GB/T16507.1的规定。4.2设计时应按本部分的规定和GB/T16507.1及GB/T16507.4专门要求确定所需考虑的计算荷载及所需进行的荷载计算。4.3设计时应保证元件壁温不超过所用材料的许用温度，并考虑受热面管子内外壁温差及内壁抗蒸汽氧化等因素，材料的选用应满足GB/T16507.2的要求。4.4设计时应按GB/T16507.4中有关强度计算公式或应力分析计算公式和规定，确定受压元件的最小需要厚度。对于承受荷载的非受压元件应按有关规定确定其计算尺寸。4.5设计时应保证在预期的运行工况下蒸发受热面、过热器、再热器和省煤器系统工作可靠，保证水动力特性稳定，防止传热恶化。4.6炉膛、包墙及尾部烟道的结构应有足够的承载能力，防止出现永久变形和炉墙垮塌，并应有良好的密封性。24.7承重结构在承受设计载荷时应具有足够的强度、刚度、稳定性及防腐蚀性。4.8炉墙应当具有良好的绝热和密封性。4.9各部件的设计应保证其运行时能按设计预定方向自由膨胀，额定压力不小于3.8MPa的锅炉的锅筒和集箱应装设膨胀指示器。悬吊式锅炉本体设计确定的膨胀中心应予固定，应设置膨胀导向装置保证炉体沿预定方向膨胀。额定压力不小于9.8MPa的锅炉，当部件及支撑结构不能承受安全阀排放反力、地震力等瞬时荷载时，应在适当位置设置阻尼装置以减小所受冲击力，防止设备损坏。4.10炉膛和燃烧设备的结构以及布置、燃烧方式应与所设计的燃料相适应，对于燃煤锅炉应防止炉膛结渣或者结焦。4.11对于受压元、部件的结构形式、开孔和焊缝的布置，设计时应尽量避免或减少应力叠加及应力4.12启停频繁等参数波动较大的锅炉的锅筒和启动分离器，应按照GB/T16507.4—2013附录A的规定进行疲劳强度校核。4.13燃煤锅炉(特别是循环流化床锅炉)应有防止受热面磨损的措施。4.14液态排渣锅炉和可能产生高温腐蚀的固态排渣锅炉，应采取防止高温腐蚀的措施。4.15直流锅炉蒸发受热面内不应发生膜态沸腾和水平管圈的汽、水分层流动。4.16直流锅炉应设置启动系统，容量应与锅炉最低直流负荷相适应。4.17直流锅炉启动系统的疏水排放能力应满足锅炉在各种启动方式下发生汽水膨胀时的最大疏水流量。4.18直流电站锅炉采用外置式汽水分离器启动系统时，隔离阀的工作压力应当按照最大连续负荷下的设计压力考虑，汽水分离器的强度按照锅炉最低直流负荷的设计参数设计计算；采用内置式汽水分离器启动系统时，各部件的强度应当按照锅炉最大连续负荷的设计参数计算。4.19对于控制循环锅炉、低循环倍率锅炉及超临界压力复合循环锅炉，其锅水循环泵(启动循环泵)及其进水管的布置应能避免管内及泵入口处工质发生汽化。4.20受热面的管夹、吊挂和夹持管等应设置合理、可靠，防止超温、烧损、拉伤和引起管子相互碰撞及摩擦。4.21锅炉结构应便于安装、运行操作、检修和清洗内外部。5焊接连接要求5.1锅炉角焊缝的强度计算应符合JB/T6734的规定。5.2受压元件主要焊缝及其邻近区域应避免焊接附件。如果无法避免，则焊接附件的焊缝可以穿过主要焊缝，而不应在主要焊缝及其邻近区域终止。5.3锅炉受热面管子(异种钢接头除外)以及管道直段上，对接焊缝中心线间的距离L应满足下列a)外径小于159mm,L≥2倍外径；b)外径大于或者等于159mm,L≥300mm。当锅炉结构难以满足上述要求时，对接焊缝的热影响区不应重合，并且L≥50mm。5.4受热面管子及管道(盘管及成型管件除外)对接焊缝应位于管子直段上。受热面管子的对接焊缝中心线至锅筒及集箱外壁、管子弯曲起点、管子支吊架边缘的距离至少为50mm,对于额定工作压力大于或等于3.8MPa的锅炉距离至少为70mm;对于管道距离应不小于100mm。5.5锅筒、分离器、集箱、过热器管道及再热器管道的纵向和环向焊缝，封头的拼接焊缝等应采用全焊3透型焊缝。锅炉受压元件的焊缝不应采用搭接结构。5.6锅筒(筒体壁厚不相等的除外)上相邻两筒节的纵向焊缝，以及封头的拼接焊缝与相邻筒节的纵向焊缝，都不应彼此相连。其焊缝中心线间外圆弧长至少应为较厚钢板厚度的3倍，且不小于100mm。5.7由两片不等壁厚钢板压制后焊成的锅筒，相邻两筒节的纵缝允许相连，但焊缝的交叉部位应经射线检测合格。5.8锅筒纵、环缝两边的钢板中心线应对齐，锅筒环缝两侧的钢板不等厚时，也允许一侧的边缘对齐。名义壁厚不同的两元件或者钢板对接时，两侧中任何一侧的名义边缘厚度差值若超过5.9规定的边缘偏差值，则厚板的边缘须削至与薄板边缘平齐，削出的斜面应平滑，并且斜率不大于1:3,必要时，焊缝的宽度可在计算斜面内，参见图1。环缝L——削薄的长度。图1筒体削薄5.9锅筒对接焊缝边缘偏差规定如下：a)纵缝或封头拼接焊缝两边钢板的实际边缘偏差值不大于名义板厚的10%,且不超过3mm;当4板厚大于100mm时，不超过6mm。b)环缝两边钢板的实际边缘偏差值(包括板厚差在内)不大于名义板厚的15%加1mm,且不超过6mm;当板厚大于100mm时，不超过10mm。c)不同厚度的两元件或钢板对接并且边缘已削薄的，按钢板厚度相同对待，上述的名义板厚指薄板；不同厚度的钢板对接但不带削薄的，则上述的名义板厚指厚板。5.10管子、管道对接时，内表面应对齐，外侧边缘偏差应不大于表1的规定。表1管子、管道对接外侧边缘偏差单位为毫米管子、管道外径D。最大边缘偏差D。≤5151<D。≤108D₀>1085.11除了球形封头以外，扳边的元件(如封头等)与圆筒形元件对接焊接时，扳边弯曲起点至焊缝中心线的距离(L)应符合表2中的要求。表2扳边弯曲起点至焊缝中心线距离单位为毫米扳边元件内径5.12额定工作压力大于或等于3.8MPa的锅炉外径小于32mm的排气、疏水、排污和取样管等管接头与锅筒、集箱、管道相连接时，应采用底部加强型的管接头，如图2所示。图2加强型的管接头5.13锅筒、集箱、管道与支管或管接头连接时，不应采用奥氏体钢和铁素体钢的异种钢焊接。5.14承受主要荷载的吊耳与受压元件之间可采用全焊透型焊缝连接、坡口焊缝与角焊缝的组合焊缝连接，或者沿周界或接触面全长连续分布的角焊缝连接，如图3所示。5图3吊耳连接型式角焊缝5.15对接焊接接头型式，可参照GB/T985.1、GB/T985.2的规定。5.16管子或管接头与筒体或封头的焊接连接允许采用的型式如图4和图5所示。a)图4外置式焊接连接允许采用的型式6h)B全焊透型7a)g)h)A部分焊透型j)B全焊透型1δ不小于0.7t和6mm两者中的较小值。k)图5内插式焊接连接允许采用的型式85.17平端盖允许采用的型式如表3所示。表3平端盖允许采用的型式△)△)3CC尺寸要求r≥1.5δ;δ₂≥0.8δ₁尺寸要求△尺寸要求r≥3δ;l≥δ△尺寸要求一2尺寸要求h≤1±0.5mm丘之h尺寸要求K₁≥δ;K₂≥δ;h≤1.5mm9尺寸要求尺寸要求最小δ=2δ。、且δw≥1.25δ,但δw≤δ₁;6锅筒6.1锅筒筒体的名义厚度不应小于6mm;当受热面管与锅筒采用胀接连接时，锅筒筒体的名义厚度不应小于12mm。6.2当受热面管与锅筒采用胀接连接时，胀接管孔间的净距离不应小于19mm。外径大于89mm的管子不应采用胀接。6.3锅筒筒体上最短筒节的长度不小于300mm。6.4封头尽量用整块钢板制成。必须拼接时，允许用两块钢板拼成。拼接焊缝至封头中心线的距离不大于封头公称内径的30%,并且不应通过扳边人孔，也不应将拼接焊缝布置在人孔扳边圆弧上。6.5锅筒吊杆不应布置在锅筒环向焊缝附近，吊杆与焊缝间中心距离不小于200mm。吊杆部位的筒体下部180°范围内的纵向筒体焊缝应磨平。6.6凡能够引起锅筒筒壁局部热疲劳的连接管(如给水管、加药管等),在穿过锅筒筒壁处应加装套管。6.7锅筒的最低安全水位，应能保证向下降管可靠供水。6.8电站锅炉锅筒应设置紧急放水装置，放水管口应高于最低安全水位。6.9锅筒内部装置应固定牢靠，防止运行中脱落。7减温器7.1额定压力大于或等于3.8MPa的锅炉，喷水减温器的减温水管在穿过减温器筒体处应加装套管。7.2喷水减温器的筒体与内衬套之间以及喷水管与管座之间的固定方式，应能允许其相对膨胀，并能避免共振。7.3喷水减温器的内衬套的长度应满足水汽化的要求。内衬套采用拼接结构时，拼接焊缝应采用全焊透的结构型式。7.4喷水减温器的结构和布置应便于检修；应设置1个内径不小于80mm的检查孔，检查孔的位置应便于对内衬套以及喷水管进行内窥镜检查。7.5面式减温器冷却水管的结构应能防止冷却水管产生热疲劳裂纹。7.6两台面式减温器左右对称布置时，冷却水引入管和引出管的布置应能防止减温器发生汽塞和脉动。8.1吊杆装置应有足够的强度，应根据各种运行工况下所承受的荷载和位移对各受力构件进行强度计算，必要时还应进行刚度和稳定性计算。8.2吊杆装置的设置应满足锅炉总体布置和所支吊受压部件的布置要求。8.3吊杆装置应结构简单合理、制造安装方便，宜选用成熟可靠并且经济的结构型式。8.4悬吊式锅炉顶部的普通吊杆，有无密封罩壳，其吊杆直径均不宜小于M16。8.5吊杆装置的结构型式、材料选用及其计算等按JB/T6735的规定。9开孔9.1基本要求设计时应按照GB/T16507.4的要求进行受压元件上开孔的相关计算。9.2受压元件开孔9.2.1胀接管孔中心与焊缝边缘的距离不应小于0.8d(d为管孔直径),且不小于0.5d+12mm。胀接管孔不应开在锅筒筒体的纵向焊缝上，同时亦应避免开在环向焊缝上；对于环向焊缝，如果结构设计不能避免时，在管孔周围60mm(若管孔直径大于60mm,则取孔径值)范围内的焊缝经过射线或者超声检测合格，并且焊缝在管孔边缘上不存在夹渣缺陷，对开孔部位的焊缝内外表面进行磨平且将受压部件整体热处理后，可以在环向焊缝上开胀接管孔。9.2.2集中下降管的管孔不应开在焊缝上，其他焊接管孔亦应避免开在焊缝及其热影响区上。如果结构设计不能避免时，在管孔周围60mm(若管孔直径大于60mm,则取孔径值)范围内的焊缝经过射线或超声检测合格，并且焊缝在管孔边缘上不存在夹渣，管接头焊后经热处理消除应力的情况下，方可在焊缝上及热影响区开孔。9.2.3凸形封头开孔应满足下列条件：a)开孔直径大于38mm时，在任意两孔中心连线上，两孔边缘之间距离的投影长度不应小于两孔径投影之和的1/3。b)开孔直径不大于38mm时，在任意两孔中心连线上，两孔边缘之间距离的投影长度不应小于较小孔径的投影。c)hn/Dn≤0.35的封头，开孔边缘至封头外壁边缘之间的投影距离不应小于0.1D,+δ(这里h。d)ha/D₄>0.35的封头，开孔边缘至封头与直段交接处的弧长不应小于√D,δ(这里δ为封头理论计算厚度)。e)开孔边缘与孔扳边起弯点(或与焊接圈焊缝)的距离不应小于δ。f)扳边人孔不应与焊缝重合。g)封头人孔密封面切口部位，径向最小剩余厚度不应小于封头成品最小需要厚度。监视和清洗的需要。9.3.2锅炉受压元件人孔圈、头孔圈与筒体、封头的连接应采用全焊透结构9.3.3额定压力大于等于3.8MPa的锅炉受压元件上的人孔盖、头孔盖、手孔盖应采用内闭式结构。额定压力小于3.8MPa的锅炉受压元件上的人孔盖、头孔盖、手孔盖可以采用法兰连接结构。9.3.4锅筒内径大于或等于800mm的锅炉，应在筒体或封头上开设人孔，由于结构限制导致人员无法进入锅炉时，可以只开设头孔；锅筒内径小于800mm的锅炉，至少应在筒体或封头上开设一个头孔。9.3.5锅炉受压元件上椭圆人孔不应小于280×380mm,圆形人孔直径不应小于380