南师大锅炉原理课件15-1 锅炉受压元件计算的基本概念

2025/6/22115.1Basicconceptionofboilerpressurecomponents

§15.1锅炉受压元件计算的基本概念1.WhatistheBoiler

pressurizedcomponents？ 什么是锅炉受压元件？Thepressurizedcomponentsofwater-steamsysteminboilerproper在锅炉本体中承受内压力的汽水系统元件Steamdrum锅筒Header集箱Water-coolingwall水冷壁Down-comer下降管Screen&tubebanker对流管束凝渣管Superheater&reheater过热器与再热器Economizer省煤器andvalves,

etc阀门附件等2025/6/22215.1Basicconceptionofboilerpressurecomponents

§15.1锅炉受压元件计算的基本概念Theworkingconditionisverybad受压元件工作条件恶劣Theoutsideofpressurizedcomponentsareradiatedanderodedbyhightemperaturefluegasinthefurnace外部受到炉内强烈的辐射和高温烟气的冲刷.Theinsideofpressurizedcomponentsarebyhigh-pressurewaterandsteam内部受到高压水或水蒸气作用.Duetosomedeformationofcomponents,brokenandexplosionwillbehappened.在高温、高压和腐蚀的作用下，由于加工变形或钢材不合格，导致受压元件的破裂，甚至引起爆炸事故。2025/6/2232.StrengthofPressureparts受压元件强度锅炉在受压元件寿命期内及正常工作条件下，不发生塑性、蠕变、脆性、低周期疲劳极限的破裂及各种类型的腐蚀破坏的能力。Plasticity塑性：与弹性相比，不能恢复倒原始尺寸Creep蠕变：在长期的恒定温度及压力作用下发生缓慢塑性变形的现象Brittle脆性：冷脆、热脆、苛性脆化等LowCycleFatigue低周期疲劳：应力等于或高于材料屈服极限时的疲劳Erosion腐蚀：拉应力和腐蚀介质联合作用（应力腐蚀）、化学腐蚀15.1Basicconceptionofboilerpressurecomponents

§15.1锅炉受压元件计算的基本概念2025/6/224钢材在常温静荷下的机械性能的基本指标一般以：Strengthindex强度指标：由单向拉伸试验测定Plasticindex塑性指标：由单向拉伸试验测定Toughnessindex韧性指标：材料破坏前所能吸收塑性变形的能力弹性阶段：流动阶段：屈服极限强化阶段：强度极限颈缩断裂塑性阶段不同成分的钢材，其弹性变形能力基本是相同的，强度指标和塑性指标有很大差别。高温性能：蠕变、应力松弛、疲劳15.1Basicconceptionofboilerpressurecomponents

§15.1锅炉受压元件计算的基本概念2025/6/22515.1Basicconceptionofboilerpressurecomponents

§15.1锅炉受压元件计算的基本概念3.NationalStandard我国强度计算标准及规定“Strengthcalculationofpressurepartsofwater-tubeboiler”《水管锅炉受压元件强度计算》GB9222规定了水管锅炉用材料及其许用应力规定了有关受压元件的强度计算方法及决定最高允许计算压力的验证实验方法“Strengthcalculationofpressurepartsofshellboiler”《锅壳式锅炉受压元件强度计算》GB/T16508-1996规定了由低碳钢和低碳锰钢有烟管和炉胆的固定式锅壳锅炉受压元件的有关结构和计算方法铸铁锅炉受压元件的有关结构和计算方法2025/6/2264.Safetyfactorandallowablestress安全系数与许用应力

由材料力学可知，当钢材应力达到屈服极限或强度极限时，材料就要永久变形或破坏锅炉受压元件是长时受压，应考虑长期强度特性——蠕变极限或持久强度极限。蠕变——材料在高温及恒压下随时间的延长，其塑性变形不断增加的现象持久强度极限——材料在一定温度下，在规定的时间内（设计寿命期内，105h)不发生蠕变破裂的最大应力。15.1Basicconceptionofboilerpressurecomponents

§15.1锅炉受压元件计算的基本概念2025/6/2274.Safetyfactorandallowablestress安全系数与许用应力

我国锅炉受压元件强度指标规定为：计算温度时的屈服限常温(20)时的抗拉强度计算温度时的持久强度，寿命一般取105h在选取锅炉受压元件安全系数时，应考虑：保证锅炉运行安全可靠一定的经济性，节约钢材15.1Basicconceptionofboilerpressurecomponents

§15.1锅炉受压元件计算的基本概念2025/6/2284.Safetyfactorandallowablestress安全系数与许用应力

安全系数为了使锅炉安全工作，元件应力应远小于引入安全系数的概念来反映远小于的程度材料特性与实际元件真实的强度特性之间的差异制造工艺水平应留的余地计算公式中未反映出的力和力矩及计算公式所用的强度理论与真实情况之间的差异基本许用应力：将原材料考虑了安全系数后的应力表9-9，pp.251nb＝2.7ns＝1.5nD＝1.515.1Basicconceptionofboilerpressurecomponents

§15.1锅炉受压元件计算的基本概念2025/6/2294.Safetyfactorandallowablestress安全系数与许用应力

许用应力实际锅炉受压元件，规定不得超过材料的某一应力的许可值，即在基本许用应力的基础上，采用系数修正，所得到的为许用应力修正系数查表9-10，pp.25115.1Basicconceptionofboilerpressurecomponents

§15.1锅炉受压元件计算的基本概念2025/6/22105.Calculationwalltemperature计算壁温

壁温对材料的强度影响很大任何情况下，锅炉受压元件计算壁温不应低于250ºC详细查表9-11～表9-13Drum锅筒筒体计算壁温Header集箱和防焦箱筒体计算壁温Tubes管子和管道的计算壁温15.1Basicconceptionofboilerpressurecomponents

§15.1锅炉受压元件计算的基本概念2025/6/22116.Calculationpressure计算压力

锅炉受压元件强度计算时所取用的压力值，以表压为准对锅筒、一般集箱筒体、管子及管道

Pg——锅炉工作压力；ΔPa——锅炉出口安全阀较