劉清方鍋爐壓力容器安全講座（21）-受壓元件的承壓能力

第頁劉清方鍋爐壓力容器安全講座（21）受壓元件的承壓能力鍋爐壓力容器受壓元件的“升壓〞與“承壓能力〞是兩回事，“升壓〞取決于介質(zhì)獲得能量與改變參數(shù)的方式和途徑，“承壓能力〞則取決于元件的質(zhì)量和性能?！吧龎骸⑹軌酣暤脑灰欢ň哂小俺袎耗芰Θ?。

鍋爐壓力容器受壓元件的承壓能力，是指元件承受介質(zhì)壓力載荷而不破壞的能力，即元件的強度?？捎迷脑S用壓力[p]表示。下面以圓筒殼為例，說明受壓元件承壓能力的大小及其主要影響因素。

一、圓筒殼的許用壓力

對圓筒殼，許用壓力[p]＝2[σ]Sy／〔Dn＋Sy〕

或[p]＝2[σ]Sy／〔Dw－Sy〕

式中：[p]圓筒殼許用壓力，單位為MPa；

Dn、Dw圓筒殼的內(nèi)直徑及外直徑，單位為mm；

[σ]圓筒殼鋼材在使用溫度下的許用應(yīng)力，單位為MPa；

Sy圓筒殼的有效壁厚，單位為mm。Sy＝S－C，S是圓筒殼的

實際壁厚，C是合計腐蝕裕量等因素決定的附加壁厚，因而Sy是有效承壓壁厚。圓筒殼的壁厚不超過20mm時，通常取C＝1mm。

〔Dn＋Sy〕與〔Dw－Sy〕是等量的，均表示圓筒殼的平均直徑，即平分壁厚的圓周對應(yīng)的直徑。

鍋爐鍋筒、集箱等圓筒殼，常有開孔、焊縫等降低強度的薄弱環(huán)節(jié)存在。在計算有開孔或焊縫圓筒殼的承壓能力時，可用減弱系數(shù)表示開孔、焊縫對圓筒殼強度減弱的程度。由于圓筒殼的開孔、焊縫不只一處，因而用減弱最嚴重處相應(yīng)的最小減弱系數(shù)計算圓筒殼的許用壓力：

[p]＝2[σ]Syφmin／〔Dy＋SY〕

或[p]＝2[σ]Syφmin／〔Dw－Sy〕式中φmin為最小減弱系數(shù)，其計算從略。

二、許用壓力的主要影響因素

1.鋼材不同的鋼材在相同的使用條件下體現(xiàn)不同的強度、塑性、韌性及其他性能特點。材料強度是元件強度的基礎(chǔ)，用不同強度的材料制成相同形狀與尺寸的元件，其許用壓力也不相同。

材料的抗拉強度及屈服點越高，材料的許用應(yīng)力越高，制成元件的許用壓力也越高，反之亦然。由于鍋爐壓力容器使用條件惡劣，對鋼材有特別要求，在鍋爐壓力容器的修理、改造中不得用一般鋼材取代鍋爐壓力容器鋼材。

2.使用溫度鋼材的抗拉強度和屈服點隨溫度的升高而下降，相應(yīng)地，鋼材的許用應(yīng)力也隨溫度的升高而下降，同樣制成元件的強度及承壓能力隨溫度的升高而下降。因而不能將常溫容器改作鍋爐部件，也應(yīng)防止缺水、結(jié)垢及其他非正常工況使部件溫度升高。

3.結(jié)構(gòu)形狀和尺寸不同形狀的結(jié)構(gòu)承受同樣壓力后，其壁面內(nèi)應(yīng)力的大小和分布不同。在其他條件相同時，球殼受壓后應(yīng)力最小，分布最均勻。因而球殼強度最好，圓筒殼、橢球殼較好，而平封頭較差。

對回轉(zhuǎn)殼體，直徑越小，壁厚越大，則承壓能力及強度越好，反之越差。在使用中必須要關(guān)注壁厚因腐蝕、磨損造成的減薄。

4.制造和安裝質(zhì)量制造和安裝質(zhì)量不僅影響結(jié)構(gòu)的形狀、尺寸，而且影響結(jié)構(gòu)的組織和性能。特別是焊接質(zhì)量，在很大程度上影響焊接接頭的結(jié)構(gòu)、組織、性能、應(yīng)力水平與完好程度，從而影響元件及部件強度。對鍋爐壓力容器結(jié)構(gòu)的焊接，必須嚴格控制、嚴格檢驗，防范和避免缺陷。

5.開孔由于開孔破壞了結(jié)構(gòu)的連續(xù)，減少了結(jié)構(gòu)的承載面積，因而會降低部件結(jié)構(gòu)強度，其降低程度取決于開孔孔徑、孔距及開孔數(shù)量。對鍋爐壓力容器上開孔必須