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(nèi)壓力的圓筒形元件的強度計算承受內(nèi)壓力的圓筒形元件的強度計算 7-3 承受內(nèi)壓力的封頭強度計算承受內(nèi)壓力的封頭強度計算 7-4 孔的加強計算孔的加強計算 2021-7-12 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(nèi)容本章主要內(nèi)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(nèi)，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(zhì)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

2、低周（塑性）疲勞破壞：機械應力和熱應力焊縫，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(jié)構(gòu)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(guān)法規(guī)，對現(xiàn)有鍋爐進行受壓元件的檢測及 強度校核

3、計算； w根據(jù)強度計算結(jié)果及經(jīng)濟性，合理的選用材質(zhì)計合理的壁 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(nèi)（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=1.5 w 基本許用應力： w 許用應力 t D sbD sbD min ttt

4、 j nnn 、 j ；慮條考元件型式和工作件后的修正 2021-7-12 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 7.1.2計算壁溫 w 確定 依據(jù)，取最高溫處內(nèi)外壁平均溫度 w tbi 250 7.1.3計算壓力：表壓MPa j 0.021.27MPa or0.041.273.82MPa gaaeaee gezsz P PPPPPP P PPPP ；（）（） 2021-7-12 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(nèi)壓力的圓筒形元件的強度計算承受內(nèi)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

5、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 ; 2 7-2 承受內(nèi)壓力的圓筒形元件的強度計算承受內(nèi)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

6、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(guān)系為： 強度條件為： 受壓元件的應力分析 未減弱圓筒形元件強度計算公式： 13 max w wlwl 22 ; 22 n PDPD SorS PP max 2 max 應力分析 切向應力切向應力 ； MPa 軸向應力 ； MPa 徑向應力 內(nèi)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(nèi)壁上的絕對值最大，為沿壁厚的變量，且在內(nèi)壁上的絕對值最大， 為常為常 量。量。 lPDlS n 1 2 S PDn 2 1 2 2 4 nn

7、 DPSD S PDn 4 2 P max3 0 min3 22 min3max3 3 P 1 2 3 21 2 321 1 2 3 w 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 管子和集箱 取用壁厚 w minwl 2 ; 2 y wy S PD SSSCC P PDS ;1.21.52.0 w n D D 、 0 2 () pjn tdDS S d h min min ,2 , dh min min min 2 2 n L w L L PD S P PD S P SSSC 2021-

8、7-12 7-2 承受內(nèi)壓力的圓筒形元件的強度計算承受內(nèi)壓力的圓筒形元件的強度計算 7-2 承受內(nèi)壓力的圓筒形元件的強度計算承受內(nèi)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(guān) 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=0.5mm C2=負偏差+工藝減薄量 壁厚限制S6mm；脹接12mm 0 2() pjn tdDS S d h min min,2, dh w附加壁厚C=C1+C2 腐蝕減薄C1=0.5mm C2負偏差+工藝減薄量 對

9、于鍋筒：壁厚限制S6mm；脹接12mm 2021-7-12 7-2 承受內(nèi)壓力的圓筒形元件的強度計算承受內(nèi)壓力的圓筒形元件的強度計算 7-3 承受內(nèi)壓力的封頭強度計算承受內(nèi)壓力的封頭強度計算 凸形封頭 w 計算公式 w 開孔要求 2 m i n 12 2 1 2 62 n L n n L P DY S P D Y h SSSC CCC 論 頭數(shù) 理壁 厚 ： 封系： 取 用 壁 厚 ： 附 加 壁 厚 ： 圓形平端蓋 min 1min 2 1 Ln L n P SKD SS S P KD 論計 計壓 理算壁厚： 取用壁厚： 最高算力： 2021-7-12 7-3 承受內(nèi)壓力的封頭強度計算承受內(nèi)

10、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mm2 F2 起加強作用的管接頭多余面積mm2 F3 起加強作用的墊板面積mm2 F4 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(nèi) sss 8.1310.4 2 n ny y PD dD S P S ；強加 1234 FFFFF w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 4 3 w 1 1 2 1 d d d dt dt dt K 縱橋 橫橋 橋 向 孔： 向 孔： 斜 向 孔： 12 0 y d F FFdS S 7-4 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(zhì)質(zhì) 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 高高 溫溫 蠕蠕 變變 壽壽 命命 增增 長長 均均 勻勻 磨磨