第7章(完)锅炉受压元件强度计算

§7-1锅炉受压元件强度计算参数的确定§7-2承受内压力的圆筒形元件的强度计算§7-3承受内压力的封头强度计算§7-4孔的加强计算2023/7/30第7章锅炉受压元件强度计算本章主要内容第7章锅炉受压元件强度计算概述强度的定义：在规定的寿命内，在正常的运行条件下，受压元件不失效的能力锅炉的工作条件：高温、高压、腐蚀、磨损承受的载荷：介质压力、附加荷载、温度应力、工艺应力锅炉受压元件可能的失效形式：低周（塑性）疲劳破坏：机械应力和热应力→焊缝，水垢高周（弹性）疲劳破坏：交变热应力→汽水分界面塑性破坏：超压蠕变破坏：高温条件下，变形随时间不断增加的现象苛性脆化：晶间腐蚀、腐蚀沿着金属晶粒的边界进行

结构失稳：应力松弛：法兰连接、胀接，随时间应力减少的现象腐蚀破坏第7章锅炉受压元件强度计算锅炉强度计算的目的：安全性和经济性的最优化问题标准：《水管锅炉受压元件强度计算》（GB9222）《锅壳锅炉受压元件强度计算》（GB/T16508）确保锅炉安全可靠运行的措施根据国家或有关法规，对现有锅炉进行受压元件的检测及强度校核计算；根据强度计算结果及经济性，合理的选用材质计合理的壁厚；根据以上条件确定锅炉安全可靠运行的工作条件基本概念7.1.1许用应力与安全系数要求：屈服极限（强度极限）、蠕变极限（持久极限）蠕变：高温恒压、塑变↑持久强度：在规定时间内（105h）不发生蠕变破裂的最大应力我国强度指标计算温度时的屈服极限σs‘常温（20℃）的抗拉强度σb‘计算温度时的持久强度安全系数：材料本身的强度特性与实际元件真实的强度特性间的差异（裕度），ns=1.5、ns=2.7、nD=1.5基本许用应力：许用应力2023/7/30§7-1锅炉受压元件强度计算参数的确定7.1.2计算壁温确定依据，取最高温处内外壁平均温度tbi≮250℃7.1.3计算压力：表压MPa2023/7/30§7-1锅炉受压元件强度计算参数的确定§7-2承受内压力的圆筒形元件的强度计算强度计算公式受力分析：σ1、σ2

、σ3第三强度理论：对于像低碳钢这一类的塑性材料,在单向拉伸试验时材料就是沿斜截面发生滑移而出现明显的屈服现象的。这时试件在横截面上的正应力就是材料的屈服极限，而在试件斜截面上的最大剪应力(即45°斜截面上的剪应力)等于横截面上正应力的一半§7-2承受内压力的圆筒形元件的强度计算第三强度理论：材料发生塑性流动或剪断破坏时，是由于载荷在任意一点(最危险点)的最大剪切应力达到单向拉伸时材料的最大剪应力极限值。许用剪应力与单向拉伸的许用拉应力关系为：强度条件为：受压元件的应力分析未减弱圆筒形元件强度计算公式：应力分析切向应力 ；MPa轴向应力 ；

MPa径向应力

内壁：外壁：分析

，均为拉应力，为压应力

，且

,为沿壁厚的变量，且在内壁上的绝对值最大，为常量。取用壁厚应用条件被减弱的圆筒形元件的强度计算孔桥减弱无减弱判定横向、纵向、斜向焊缝减弱取值强度计算公式锅筒管子和集箱取用壁厚2023/7/30§7-2承受内压力的圆筒形元件的强度计算§7-2承受内压力的圆筒形元件的强度计算减弱系数：在无减弱情况下将许用应力打个折扣焊缝减弱：对焊接工艺的不信任程度，与焊接方法、工艺、坡口形式、残余应力有关孔桥减弱：无减弱判定横向、纵向、斜向取值附加壁厚：C=C1+C2腐蚀减薄C1=0.5mmC2=负偏差+工艺减薄量壁厚限制S≥6mm；胀接≥12mm附加壁厚C=C1+C2腐蚀减薄C1=0.5mmC2负偏差+工艺减薄量对于锅筒：壁厚限制S≥6mm；胀接≥12mm2023/7/30§7-2承受内压力的圆筒形元件的强度计算§7-3承受内压力的封头强度计算凸形封头计算公式开孔要求圆形平端盖2023/7/30§7-3承受内压力的封头强度计算§7-4孔的加强单孔加强未加强孔的最大开孔直径

3

单孔的加强等截面积加强原则F1起加强作用的焊缝面积mm2F2起加强作用的管接头多余面积mm2F3起加强作用的垫板面积mm2F4起加强作用的筒体多余面积mm2加强所需面积的2/3布置在离孔边1/4孔径的范围内孔桥的加强管接头加强允许的最小孔桥减弱系数最大允许当量直径加强原则§7-4孔的加强

壁厚增大

安全系数提高介质压力引起的应力下降疲劳寿命增长高温蠕变寿命增长均匀磨损寿命增长磨损寿命延长温度应力增加热疲劳寿命缩短受压元件构架钢耗增加工艺加大有利因素不利因素一般情况下安全性上升，有时会下降人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书