第7章(完)鍋爐受壓元件強(qiáng)度計(jì)算

§7-1鍋爐受壓元件強(qiáng)度計(jì)算參數(shù)的確定§7-2承受內(nèi)壓力的圓筒形元件的強(qiáng)度計(jì)算§7-3承受內(nèi)壓力的封頭強(qiáng)度計(jì)算§7-4孔的加強(qiáng)計(jì)算2023/7/30第7章鍋爐受壓元件強(qiáng)度計(jì)算本章主要內(nèi)容第7章鍋爐受壓元件強(qiáng)度計(jì)算概述強(qiáng)度的定義：在規(guī)定的壽命內(nèi)，在正常的運(yùn)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(zhì)壓力、附加荷載、溫度應(yīng)力、工藝應(yīng)力鍋爐受壓元件可能的失效形式：低周（塑性）疲勞破壞：機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力→焊縫，水垢高周（彈性）疲勞破壞：交變熱應(yīng)力→汽水分界面塑性破壞：超壓蠕變破壞：高溫條件下，變形隨時(shí)間不斷增加的現(xiàn)象苛性脆化：晶間腐蝕、腐蝕沿著金屬晶粒的邊界進(jìn)行

結(jié)構(gòu)失穩(wěn)：應(yīng)力松弛：法蘭連接、脹接，隨時(shí)間應(yīng)力減少的現(xiàn)象腐蝕破壞第7章鍋爐受壓元件強(qiáng)度計(jì)算鍋爐強(qiáng)度計(jì)算的目的：安全性和經(jīng)濟(jì)性的最優(yōu)化問(wèn)題標(biāo)準(zhǔn)：《水管鍋爐受壓元件強(qiáng)度計(jì)算》（GB9222）《鍋殼鍋爐受壓元件強(qiáng)度計(jì)算》（GB/T16508）確保鍋爐安全可靠運(yùn)行的措施根據(jù)國(guó)家或有關(guān)法規(guī)，對(duì)現(xiàn)有鍋爐進(jìn)行受壓元件的檢測(cè)及強(qiáng)度校核計(jì)算；根據(jù)強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果及經(jīng)濟(jì)性，合理的選用材質(zhì)計(jì)合理的壁厚；根據(jù)以上條件確定鍋爐安全可靠運(yùn)行的工作條件基本概念7.1.1許用應(yīng)力與安全系數(shù)要求：屈服極限（強(qiáng)度極限）、蠕變極限（持久極限）蠕變：高溫恒壓、塑變↑持久強(qiáng)度：在規(guī)定時(shí)間內(nèi)（105h）不發(fā)生蠕變破裂的最大應(yīng)力我國(guó)強(qiáng)度指標(biāo)計(jì)算溫度時(shí)的屈服極限σs‘常溫（20℃）的抗拉強(qiáng)度σb‘計(jì)算溫度時(shí)的持久強(qiáng)度安全系數(shù)：材料本身的強(qiáng)度特性與實(shí)際元件真實(shí)的強(qiáng)度特性間的差異（裕度），ns=1.5、ns=2.7、nD=1.5基本許用應(yīng)力：許用應(yīng)力2023/7/30§7-1鍋爐受壓元件強(qiáng)度計(jì)算參數(shù)的確定7.1.2計(jì)算壁溫確定依據(jù)，取最高溫處內(nèi)外壁平均溫度tbi≮250℃7.1.3計(jì)算壓力：表壓MPa2023/7/30§7-1鍋爐受壓元件強(qiáng)度計(jì)算參數(shù)的確定§7-2承受內(nèi)壓力的圓筒形元件的強(qiáng)度計(jì)算強(qiáng)度計(jì)算公式受力分析：σ1、σ2

、σ3第三強(qiáng)度理論：對(duì)于像低碳鋼這一類的塑性材料,在單向拉伸試驗(yàn)時(shí)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(shí)試件在橫截面上的正應(yīng)力就是材料的屈服極限，而在試件斜截面上的最大剪應(yīng)力(即45°斜截面上的剪應(yīng)力)等于橫截面上正應(yīng)力的一半§7-2承受內(nèi)壓力的圓筒形元件的強(qiáng)度計(jì)算第三強(qiáng)度理論：材料發(fā)生塑性流動(dòng)或剪斷破壞時(shí)，是由于載荷在任意一點(diǎn)(最危險(xiǎn)點(diǎn))的最大剪切應(yīng)力達(dá)到單向拉伸時(shí)材料的最大剪應(yīng)力極限值。許用剪應(yīng)力與單向拉伸的許用拉應(yīng)力關(guān)系為：強(qiáng)度條件為：受壓元件的應(yīng)力分析未減弱圓筒形元件強(qiáng)度計(jì)算公式：應(yīng)力分析切向應(yīng)力 ；MPa軸向應(yīng)力 ；

MPa徑向應(yīng)力

內(nèi)壁：外壁：分析

，均為拉應(yīng)力，為壓應(yīng)力

，且

,為沿壁厚的變量，且在內(nèi)壁上的絕對(duì)值最大，為常量。取用壁厚應(yīng)用條件被減弱的圓筒形元件的強(qiáng)度計(jì)算孔橋減弱無(wú)減弱判定橫向、縱向、斜向焊縫減弱取值強(qiáng)度計(jì)算公式鍋筒管子和集箱取用壁厚2023/7/30§7-2承受內(nèi)壓力的圓筒形元件的強(qiáng)度計(jì)算§7-2承受內(nèi)壓力的圓筒形元件的強(qiáng)度計(jì)算減弱系數(shù)：在無(wú)減弱情況下將許用應(yīng)力打個(gè)折扣焊縫減弱：對(duì)焊接工藝的不信任程度，與焊接方法、工藝、坡口形式、殘余應(yīng)力有關(guān)孔橋減弱：無(wú)減弱判定橫向、縱向、斜向取值附加壁厚：C=C1+C2腐蝕減薄C1=0.5mmC2=負(fù)偏差+工藝減薄量壁厚限制S≥6mm；脹接≥12mm附加壁厚C=C1+C2腐蝕減薄C1=0.5mmC2負(fù)偏差+工藝減薄量對(duì)于鍋筒：壁厚限制S≥6mm；脹接≥12mm2023/7/30§7-2承受內(nèi)壓力的圓筒形元件的強(qiáng)度計(jì)算§7-3承受內(nèi)壓力的封頭強(qiáng)度計(jì)算凸形封頭計(jì)算公式開(kāi)孔要求圓形平端蓋2023/7/30§7-3承受內(nèi)壓力的封頭強(qiáng)度計(jì)算§7-4孔的加強(qiáng)單孔加強(qiáng)未加強(qiáng)孔的最大開(kāi)孔直徑

3

單孔的加強(qiáng)等截面積加強(qiáng)原則F1起加強(qiáng)作用的焊縫面積mm2F2起加強(qiáng)作用的管接頭多余面積mm2F3起加強(qiáng)作用的墊板面積mm2F4起加強(qiáng)作用的筒體多余面積mm2加強(qiáng)所需面積的2/3布置在離孔邊1/4孔徑的范圍內(nèi)孔橋的加強(qiáng)管接頭加強(qiáng)允許的最小孔橋減弱系數(shù)最大允許當(dāng)量直徑加強(qiáng)原則§7-4孔的加強(qiáng)

壁厚增大

安全系數(shù)提高介質(zhì)壓力引起的應(yīng)力下降疲勞壽命增長(zhǎng)高溫蠕變壽命增長(zhǎng)均勻磨損壽命增長(zhǎng)磨損壽命延長(zhǎng)溫度應(yīng)力增加熱疲勞壽命縮短受壓元件構(gòu)架鋼耗增加工藝加大有利因素不利因素一般情況下安全性上升，有時(shí)會(huì)下降人有了知識(shí)，就會(huì)具備各種分析能力，明辨是非的能力。所以我們要勤懇讀書，廣泛閱讀，古人說(shuō)“書