第7章(完) 鍋爐受壓元件強(qiáng)度計(jì)算

1、7-1 鍋爐受壓元件強(qiáng)度計(jì)算參數(shù)的確定鍋爐受壓元件強(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)算孔的加強(qiáng)計(jì)算 2021-7-12 第第7 7章章 鍋爐受壓元件強(qiáng)度計(jì)算鍋爐受壓元件強(qiáng)度計(jì)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(qiáng)度計(jì)算鍋爐受壓元件強(qiáng)度計(jì)算 w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： w

2、低周（塑性）疲勞破壞：機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力焊縫，水垢 w 高周（彈性）疲勞破壞：交變熱應(yīng)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(shí)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(jìn)行 w 結(jié)構(gòu)失穩(wěn)： w 應(yīng)力松弛：法蘭連接、脹接，隨時(shí)間應(yīng)力減少的現(xiàn)象 w 腐蝕破壞 第第7章章 鍋爐受壓元件強(qiáng)度計(jì)算鍋爐受壓元件強(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)化問題 標(biāo)準(zhǔn)： w 水管鍋爐受壓元件強(qiáng)度計(jì)算（GB9222） w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 w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

3、計(jì)算； w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； w根據(jù)以上條件確定鍋爐安全可靠運(yùn)行的工作條件 w基本概念 7.1.1許用應(yīng)力與安全系數(shù) w 要求：屈服極限（強(qiáng)度極限）、蠕變極限（持久極限） w 蠕變：高溫恒壓、塑變 w 持久強(qiáng)度：在規(guī)定時(shí)間內(nèi)（10105h）不發(fā)生蠕變破裂的最大應(yīng)力 w 我國(guó)強(qiáng)度指標(biāo) 計(jì)算溫度時(shí)的屈服極限s 常溫（20）的抗拉強(qiáng)度b 計(jì)算溫度時(shí)的持久強(qiáng)度 w 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），n ns=1.5、 n ns=2.7、 n nD=1.5 w 基本許用應(yīng)力： w 許用應(yīng)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(qiáng)度計(jì)算參數(shù)的確定鍋爐受壓元件強(qiáng)度計(jì)算參數(shù)的確定 7.1.2計(jì)算壁溫 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(jì)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(qiáng)度計(jì)算參數(shù)的確定鍋爐受壓元件強(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)算承受內(nèi)壓力的圓筒形元件的強(qiáng)度計(jì)算 w強(qiáng)度計(jì)算公式 受力分析：1、2 、3

5、第三強(qiáng)度理論：對(duì)于像低碳鋼這一類的塑性材料對(duì)于像低碳鋼這一類的塑性材料,在單向拉伸試驗(yàn)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)力大剪應(yīng)力(即即45斜截面上的剪應(yīng)力斜截面上的剪應(yīng)力)等于橫截面上正應(yīng)力的一半等于橫截面上正應(yīng)力的一半 m ax ; 2 7-2 承受內(nèi)壓力的圓筒形元件的強(qiáng)度計(jì)算承受內(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

6、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： 13 max w wlwl 22 ; 22 n PDPD SorS PP max 2 max 應(yīng)力分析 切向應(yīng)力切向應(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，均為拉應(yīng)力， 為壓應(yīng)力為壓應(yīng)力 ，且，且 , 為沿壁厚的變量，且在內(nèi)壁上的絕對(duì)值最大，為沿壁厚的變量，且在內(nèi)壁上的絕對(duì)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(yīng)用條件 被減弱的圓筒形元件的強(qiáng)度計(jì)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(qiáng)度計(jì)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(qiáng)度計(jì)算承受內(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)算承受內(nèi)壓力的圓筒形元件的強(qiáng)度計(jì)算 w減弱系數(shù)：在無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： 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(fù)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(fù)偏差+工藝減薄量 對(duì)

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(qiáng)度計(jì)算承受內(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)算承受內(nèi)壓力的封頭強(qiáng)度計(jì)算 凸形封頭 w 計(jì)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(jì) 計(jì)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(qiáng)度計(jì)算承受內(nèi)

10、壓力的封頭強(qiáng)度計(jì)算 7-4孔的加強(qiáng)孔的加強(qiáng) w單孔加強(qiáng) w未加強(qiáng)孔的最大開孔直徑 w 3 w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mm2 F2 起加強(qiáng)作用的管接頭多余面積mm2 F3 起加強(qiáng)作用的墊板面積mm2 F4 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) sss 8.1310.4 2 n ny y PD dD S P S ；強(qiáng)加 1234 FFFFF w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 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(qiáng)孔的加強(qiáng) 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(yīng)應(yīng) 力力 下下 降降 疲疲 勞勞 壽壽 命命 增增 長(zhǎng)長(zhǎng) 高高 溫溫 蠕蠕 變變 壽壽 命命 增增 長(zhǎng)長(zhǎng) 均均 勻勻 磨磨