第7章(完) 鍋爐受壓元件強度計算

1、7-1 鍋爐受壓元件強度計算參數(shù)的確定鍋爐受壓元件強度計算參數(shù)的確定7-2 承受內壓力的圓筒形元件的強度計算承受內壓力的圓筒形元件的強度計算7-3 承受內壓力的封頭強度計算承受內壓力的封頭強度計算7-4 孔的加強計算孔的加強計算2022-4-19第第7 7章章 鍋爐受壓元件強度計算鍋爐受壓元件強度計算本章主要內容本章主要內容第第7章章 鍋爐受壓元件強度計算鍋爐受壓元件強度計算w概述強度的定義：在規(guī)定的壽命內，在正常的運行條件下，受壓元件不失效的能力鍋爐的工作條件：高溫、高壓、腐蝕、磨損承受的載荷：介質壓力、附加荷載、溫度應力、工藝應力鍋爐受壓元件可能的失效形式：w 低周（塑性）疲勞破壞：機械應

2、力和熱應力焊縫，水垢w 高周（彈性）疲勞破壞：交變熱應力汽水分界面w 塑性破壞：超壓w 蠕變破壞：高溫條件下，變形隨時間不斷增加的現(xiàn)象w 苛性脆化：晶間腐蝕、腐蝕沿著金屬晶粒的邊界進行 w 結構失穩(wěn)：w 應力松弛：法蘭連接、脹接，隨時間應力減少的現(xiàn)象w 腐蝕破壞第第7章章 鍋爐受壓元件強度計算鍋爐受壓元件強度計算鍋爐強度計算的目的：安全性和經(jīng)濟性的最優(yōu)化問題標準：w 水管鍋爐受壓元件強度計算（GB9222）w鍋殼鍋爐受壓元件強度計算（GB/T16508）確保鍋爐安全可靠運行的措施w根據(jù)國家或有關法規(guī)，對現(xiàn)有鍋爐進行受壓元件的檢測及強度校核計算；w根據(jù)強度計算結果及經(jīng)濟性，合理的選用材質計合理的

3、壁厚；w根據(jù)以上條件確定鍋爐安全可靠運行的工作條件w基本概念7.1.1許用應力與安全系數(shù)w 要求：屈服極限（強度極限）、蠕變極限（持久極限）w 蠕變：高溫恒壓、塑變w 持久強度：在規(guī)定時間內（10105h）不發(fā)生蠕變破裂的最大應力w 我國強度指標計算溫度時的屈服極限s常溫（20）的抗拉強度b計算溫度時的持久強度w 安全系數(shù)：材料本身的強度特性與實際元件真實的強度特性間的差異（裕度），n ns=1.5、 n ns=2.7、 n nD=1.5w 基本許用應力：w 許用應力tD sbDsbDmintttjnnn、 j ；慮條考元件型式和工作件后的修正2022-4-197-1 鍋爐受壓元件強度計算參數(shù)

4、的確定鍋爐受壓元件強度計算參數(shù)的確定7.1.2計算壁溫w 確定 依據(jù)，取最高溫處內外壁平均溫度w tbi 2507.1.3計算壓力：表壓MPa j0.021.27MPa or0.041.273.82MPagaaeaeegezszP PPPPPP PPPPP ；（）（）2022-4-197-1 鍋爐受壓元件強度計算參數(shù)的確定鍋爐受壓元件強度計算參數(shù)的確定7-2 承受內壓力的圓筒形元件的強度計算承受內壓力的圓筒形元件的強度計算w強度計算公式受力分析：1、2 、3第三強度理論：對于像低碳鋼這一類的塑性材料對于像低碳鋼這一類的塑性材料,在單向拉伸試驗在單向拉伸試驗時材料就是沿斜截面發(fā)生滑移而出現(xiàn)明顯的

5、屈服現(xiàn)象的。這時試件時材料就是沿斜截面發(fā)生滑移而出現(xiàn)明顯的屈服現(xiàn)象的。這時試件在橫截面上的正應力就是材料的屈服極限，而在試件斜截面上的最在橫截面上的正應力就是材料的屈服極限，而在試件斜截面上的最大剪應力大剪應力(即即45斜截面上的剪應力斜截面上的剪應力)等于橫截面上正應力的一半等于橫截面上正應力的一半 m ax;27-2 承受內壓力的圓筒形元件的強度計算承受內壓力的圓筒形元件的強度計算第三強度理論：材料發(fā)生塑性流動或剪斷破壞時，是由于載荷在任意一點(最危險點)的最大剪切應力 達到單向拉伸時材料的最大剪應力極限值。許用剪應力 與單向拉伸的許用拉應力 關系為：強度條件為：受壓元件的應力分析未減弱圓

6、筒形元件強度計算公式： 13maxwwlwl22;22nPDPDSorSPP max 2max應力分析切向應力切向應力 ； MPa軸向應力 ； MPa徑向應力 內壁： 外壁：分析 ， 均為拉應力，均為拉應力， 為壓應力為壓應力 ，且，且 , 為沿壁厚的變量，且在內壁上的絕對值最大，為沿壁厚的變量，且在內壁上的絕對值最大， 為常為常量。量。lPDlSn12SPDn21224nnDPSDSPDn42Pmax30min322min3max33P123212321123w 取用壁厚w 應用條件被減弱的圓筒形元件的強度計算w 孔橋減弱無減弱判定橫向 、縱向 、斜向w 焊縫減弱w 取值w 強度計算公式鍋筒

7、管子和集箱取用壁厚 wminwl2;2ywySPDSSSCC PPDS;1.21.52.0wnDD、02 ()pjntdDS Sdhminmin,2 ,dh minminmin22nLwLLPDSPPDSPSSSC2022-4-197-2 承受內壓力的圓筒形元件的強度計算承受內壓力的圓筒形元件的強度計算7-2 承受內壓力的圓筒形元件的強度計算承受內壓力的圓筒形元件的強度計算w減弱系數(shù)：在無減弱情況下將許用應力打個折扣焊縫減弱 ：對焊接工藝的不信任程度，與焊接方法、工藝、坡口形式、殘余應力有關孔橋減弱：w無減弱判定w橫向 、縱向 、斜向取值w附加壁厚：C=C1+C2腐蝕減薄C1=0.5mmC2=

8、負偏差+工藝減薄量壁厚限制S6mm；脹接12mm02()pjntdDS Sdhminmin,2,dhw附加壁厚C=C1+C2腐蝕減薄C1=0.5mmC2負偏差+工藝減薄量對于鍋筒：壁厚限制S6mm；脹接12mm2022-4-197-2 承受內壓力的圓筒形元件的強度計算承受內壓力的圓筒形元件的強度計算7-3 承受內壓力的封頭強度計算承受內壓力的封頭強度計算凸形封頭w 計算公式w 開孔要求2m in1221262nLnnLP DYSPDYhSSSCCCC論頭數(shù)理壁 厚 ：封系：取 用 壁 厚 ：附 加 壁 厚 ：圓形平端蓋min1min21LnLnPSKDSSSPKD論計計壓理算壁厚：取用壁厚：最

9、高算力：2022-4-197-3 承受內壓力的封頭強度計算承受內壓力的封頭強度計算7-4孔的加強孔的加強w單孔加強w未加強孔的最大開孔直徑w 3 w單孔的加強等截面積加強原則F1 起加強作用的焊縫面積mm2F2 起加強作用的管接頭多余面積mm2F3 起加強作用的墊板面積mm2F4 起加強作用的筒體多余面積mm2加強所需面積的2/3布置在離孔邊1/4孔徑的范圍內 sss8.1310.42nnyyPDdDSP S ；強加1234FFFFFw孔橋的加強管接頭加強允許的最小孔橋減弱系數(shù)最大允許當量直徑加強原則 43w1121ddddtdtdtK縱橋橫橋橋向 孔：向 孔：斜 向 孔： 120ydFFFdSS7-4 孔的加強孔的加強 壁厚增大壁厚增大 安全系數(shù)提高安全系數(shù)提高介介質質壓壓力力引引起起的的應應力力下下降降疲疲勞勞壽壽命命增增長長高