水管锅炉受压元件强度计算2013版资料
导热油炉受压元件强度计算(GBT16507)
六进口集管强度计算1集管外径Do mm2192纵向焊缝减弱系数ψ13集管取用壁厚δmm 84集管内径Dimm 2035孔桥减弱系数计算孔1与孔2的孔桥减弱系数直径1d1c mm 52直径2d2c mm 52相邻两孔平均直径dae mm52相邻两孔临界节距Sc mm 134.2相邻两孔的节距S mm 104孔桥减弱系数ψ0.56计算壁温td ℃3007许用应力[σ]MPa 998最小减弱系数ψmin 0.59计算壁厚δt mm 2.1910考虑腐蚀减薄的附加壁厚C1mm 0.511考虑工艺减薄的附加厚度C2mm 012负偏差与取用壁厚的百分比值m 12.513考虑负偏差的附加厚度C3mm 0.38414弯管附加厚度C mm 0.88415集管设计壁厚δdc mm 3.07416集管取用厚度δmm 817集管有效厚度δe mm 7.11618圆筒体开孔结构特性系数K 0.14619系数ββe 1.0720材料在20℃的屈服点Re MPa 24521水压试验最高允许压力[P]h MPa 6.932编号序号名称符号单数值七进口集管椭圆封头计算1封头外径Do mm 2192封头壁厚δmm8无纵焊缝先假设，后校核按中径展开的集管开孔示意图Sc=dae+2((Di+δ)x δ)^0.5根据设计S＜Sc ，需计算孔桥减弱系数ψ=（s-dae ）/S 表4，Td=tm 查 GB/T16507.2表5δt=PxDo/(2ψmin ［σ］+P)按13.3条附录C.2.3,按13.5.2条C3=(δt+C1+C2)m/(100-C=C1+C2+C3δdc=δt+C δe=δ-C P(Do-2δe )/((2[σ]-P)δe)K≤0.4,开孔不必补强β=Do/（Do-2δe ）查 GB/T16507.2表50.45ψminRe(βe 2-1)/βe 2常州能源设备总厂有限公司受压元件强度计算书计算公式及数字来源设计水压试验压力取1.05MPa采用φ219x8(20 GB3087)的钢管作为进口集管3封头内径Di mm 2034计算壁温td ℃3005封头内高度hi mm 576最小减弱系数ψmin 17许用应力[σ]MPa 1088封头结构形状系数ks 0.8629计算壁厚δt mm 0.81410考虑腐蚀减薄的附加壁厚C1mm 0.511考虑工艺减薄的附加厚度C2mm 0.13113考虑负偏差的附加厚度C3mm 0.314弯管附加厚度C mm 0.93115集管设计壁厚δdc mm 1.74516炉管取用厚度δmm817集管有效厚度δe mm 7.0618系数ββe 1.06919材料在20℃的屈服点Re MPa 24520水压试验最高允许压力[P]h MPa 10.49八出口集管强度计算1集管外径Do mm 2732纵向焊缝减弱系数ψ13集管取用壁厚δmm 104集管内径Di mm 2535孔桥减弱系数计算编号序号名称符号单数值孔1与孔2的孔桥减弱系数直径1d1c mm 110直径2d2c mm 110相邻两孔平均直径dae1mm110相邻两孔临界节距Sc mm 212.6相邻两孔的节距S1mm 300直径2d3c mm 34相邻两孔平均直径dae2mm72Di=Do-2δTd=tmJB/T 4746-2002，P41无拼缝、开孔查 GB/T16507.2表2Ks=[2+(Di/2hi)2]/6δt=ksPxDi/(2ψmin[σ]-P)按13.3条附录C.2.7,0.1(δt+C1)按13.5.1条C=C1+C2+C3δdc=δt+C δe=δ-Cβ=Do/（Do-2δe ）查 GB/T16507.2表50.9ψminRe(βe 2-1)/[(2+βe 3设计水压试验压力取1.05MPa进口集管封头采用EHB219x8(6) JB/T4746 （材质为Q245R GB713）无纵焊缝先假设，后校核按中径展开的集管开孔示意图常州能源设备总厂有限公司受压元件强度计算书计算公式及数字来源Sc=dae1+2((Di+δ)x δ)^0.5根据设计Sc＜S1不需计算孔桥减弱系数。
GB T 16507《水管锅炉》 GBT16508《锅壳锅炉》宣贯
6、2012年12月《标准》报批稿报国家质检总局审批
7、2013年12月31日《标准》由国家质检总局批准颁 布自2014年7月1日开始实施。
二、标准的修订原则
一）适应相关法律法规标准及安全技术规范的原则
强调《锅炉安全技术监察规程》是标准修订的依 据，两个标准的规定只是在《锅炉安全技术监察规程》 安全原则下的具体技术体现和具体技术要求。
二、标准的修订原则
八）强调标准修订的先进性和前瞻性原则
1、标准修订应当与时俱进，充分采纳我国 近些年发展形成的新技术、新材料、新结构 和新方法，并为新技术和新方法的发展预留 出路。
2、标准修订不应当限制实际工程设计和建 造中采用更加先进的技术方法，但是工程技 术人员采用的先进方法和先进技术应当进行 技术评审，并且做出可靠的判断。
二、标准的修订原则 九）确保方便企业、服务企业发展的原则
1、企业是锅炉建造质量和安全的责任主体， 标准的修订应当满足企业锅炉建造的质量要求、 安全要求和技术要求。
2、在保证安全的前提下，尽量减少生产过程 中的行政审批程序和监督检验项目。这样，既方 便了企业又落实了企业的安全主体责任。
十）兼顾国际发展，具有中国特色的原则
的规定，若选用该部分以外的材料，应符合 TSG G0001《锅炉安全技术监察规程》的有关 规定。
b 材料使用的压力和温度范围应符合GB/T 16507.2的规定
三、标准的主要变化
2、增加了“结构设计”要求： 1）锅炉受压元件、部件的结构应按GB/T 16507.3
进行设计，支承式和悬吊式锅炉钢结构的设计应当符 合GB/T 22395的要求，设计时应符合下列基本要求：
《锅炉本体检修》(高级)题库
(11-017)电力职业技能考试<<锅炉本体检修>>高级工理论题库一、选择题(请将正确答案的代号填入括号内,共63题)1(La3A5033).影响流体密度和重度的因素有( )。
(A)温度和压力；(B)压力的平方；(C)动力粘度；(D)运动粘度。
答案:A2(La3A1034).对流体的运动规律具有主要影响的是流体的( )。
(A)粘性；(B)压缩性；(C)膨胀性；(D)密度。
答案:A3(La3A1035).如图A-1所示，一个容器内有A、B、C、D四个测点，( )的静压最大。
图A-1(A)A点；(B)B点；(C)C点；(D)D点。
答案:D4(La3A2036).气体的状态参数是压力、温度和( )等。
(A)体积；(B)重量；(C)熵；(D)比容。
答案:D5(La3A2037).分子间间隙最小的是( )。
(A)液体；(B)气体；(C)固体；(D)蒸汽。
答案:C6(La3A3038).水在水泵中压缩升压，可看做是( )。
(A)等温过程；(B)绝热过程；(C)等压过程；(D)都不是。
答案:B7(Lb3A1089).锅炉长期停用时必须采取( )措施。
(A)防爆措施；(B)防火措施；(C)防腐措施；(D)防氧化措施。
答案:C8(Lb3A2090).流体在管道中作紊流粗糙流动产生的阻力与流体的平均速度的( )成正比。
(A)一次方；(B)二次方；(C)三次方；(D)四次方。
答案:B9(Lb3A2091).焊口焊后热处理时，加热范围内，任意两点温差不得大于( )。
(A)30℃；(B)50℃；(C)60℃；(D)80℃。
答案:B10(Lb3A2092).在13.7MPa锅炉的12Cr1MoV钢过热器管焊接中，应采用( )焊条。
(A)奥132；(B)结507；(C)热317；(D)热407。
答案:C11(Lb3A2093).10CrMo910(或STBA24)过热器管焊接，应采用( )焊条。
(A)结507；(B)热317；(C)奥132；(D)热407。
水管锅炉受压元件强度计算2013版
《锅规》关于结构的有关规定
• 第3.5条
• 对于水管锅炉，在任何情况下锅筒筒体的取 用壁厚不得小于6mm;当受热面管与锅筒采 用胀接连接时，锅筒筒体的取用壁厚不得小 于12mm。
• 第3.7条
• 锅炉主要受压元件的主焊缝（锅筒、集箱 的纵向和环向焊缝、封头、管板拼接焊缝等 ）应采用全焊透的对接焊接。
• 8.锻钢件：型钢锻造取表中数值。
钢锭锻造取表中数值0.9倍。
常用钢材的最高使用温度
序号 1 钢 20、20g 号 用于蒸汽管道 425 ℃ 用于受热面管道 450 ℃ 备 注
2
3 4 5 6 7 8
15MoG、16Mo
12CrMoG、 15CrMoG 10CrMo910 12Cr2MoWVTiB X20CrMoV121 1Cr18Ni9Ti T91、P91
规范性引用文件（标准）
• 文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的
条款。
• 凡是注明日期的引用文件，其随后所有的修改单(
不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准。
• 凡是不注明日期的引用文件，其最新版本适用于
本标准。
• 鼓励根据本标准达成协议的各方使用这些文件的
最新版本。
总则
• 按本标准计算的锅炉受压元件，应符 合《锅炉安全技术监察规程》及有关 锅炉制造技术条件及标准。 • 对于调峰负荷机组等参数波动较大的 锅炉，还应进行疲劳强度校核(锅筒疲 劳强度校核按附录A计算)。
2.与强度计算有关的参数
• 理论计算壁厚基本公式：
PDn L 2 min [ ] P
2.与强度计算有关的参数 许用应力：[σ] 计算公式：[σ]=η [σ]j 其中：[σ]―许用应力 η ―修正系数 MPa
6B／T9222-2008《水管锅炉受压元件强度计算》标准宣贯会在苏州举行
家标 准化管理 委员会 、 中华人 民共和 国 国家质量 监督检 疫总局 联合 发布 。为 配合新
’
标准 的实施和便 于大 家执行标准 ，由全 国锅炉压 力容器标 准化 委员会锅 炉分技 术委
／
Ｇ ／ ９２— Ｏ８ Ｂ Ｔ ２ ２ ２ Ｏ 标准对材料钢号增加较 多 ，同时对 国外材料的基本许用 应力也
以附录 的方式提供 给大 家 ；设计 的 附加壁厚 分 Ｃ 、Ｃ 、Ｃ ；管子 的弯管 需要计算 ２ ３ １ 弯头外侧最 小需要 壁厚 ；封头 的取 用厚 度作 了 明确 的规定 ；盖板计 算公 式进 行 了分 析 ，同时对计算 尺寸作 了规定 ；对 焊制三通 作 了更详 细的介绍 ，同时对 三通 ｈ 、Ｋ、
应作全面的 了解 ，便于大 家掌握 和应用 。
宣贯 会 的主要宣讲 人 ，都 是本 次标 准修改 的各章 的起草人 之一 ，所 以对 标准 的
修 改 内容 、修 改 的依据 ，修改 后与 １ ８ 标准差 异 ，使 用 ２ ０ 标 准时 的主要注 意事 ９８ ０８ 项进行 了介绍 ，最后讲 解计算 例题和 考核工作 ，合格者 由全 国锅 炉压力容 器标 准化 委员会颁 发合格证书 ，作为锅炉 设计人员 ，锅炉技术文件鉴定人员 考核的 内容 之一。
Ｌ １ 、Ｌ 的值作 了规 定 ，三通 的允许开 孔与 原 ８ 标准有变化 ；对 壁厚分为理 论计算厚 ８ 度 ，成 品最小需 要厚度 ，设计计 算壁厚 ，取用厚度 ；在设 计计算 时还应 考虑结 构尺 寸 的要求 等等 内容的变 化 ，都 是本次宣贯 会的重点 之一 。所 以希 望设计人 员对标 准
水管锅炉受压元件强度计算
焊缝减弱系数： h
• 对于无缝钢管 h＝1 • 对于由钢板压制的焊接弯管，焊缝减 弱系数与锅筒取值相同。P11，表7。
附加厚度：C
1.直管附加厚度C=C1+C3 2.钢管完成弯管和钢板压制的焊接弯管 附加厚度C=C1+C2+C3 3.铸造弯管附加厚度C=A1δL+2
C1―考虑腐蚀减薄的附加厚度 C2―考虑钢板工艺减薄的附加厚度 C3―考虑钢板厚度负偏差的附加厚度 单位：mm
美国
国际标准 化组织 德国
ISO831 TRD300
Байду номын сангаас
1.0(2×105h平 均值)
日本基本参照美国
关于基本许用应力的几点说明：
1.常用锅炉钢材基本许用应力见表1、表2、表B1 2.表中未列的材料如符合符合规程规定，基本许用应力按 公式计算，并取最小值。 3. 计算时σ b、σ t s和σ t D应取相应钢号的最低保证值。 4.只有在没有保证值时，才可用钢材抽样试验。并将试验 结果乘以0.9作为计算取用值。 5. 低碳钢、低碳锰钢及低碳锰钒钢使用温度在350℃以下， 其他低合金热强钢使用温度在400℃以下，其基本许用应 力一般只需按式[σ]j≤ σ b/ n b 和式[σ]j≤ σ t s / n s计算，不必 考虑式[σ]j≤ σ t D / n D。 6.基本许用应力表中相邻计算壁温数值之间的[σ]j可用算术 内插法确定，但需舍弃小数点后的数字。
2
3 4
15MoG、16Mo
12CrMoG、 15CrMoG 10CrMo910
500℃
510 ℃ 570 ℃
530 ℃
540 ℃ 580 ℃ P22
5
6 7 8
12Cr2MoWVTiB
水压试验方案
锅炉水压试验方案1、概述锅炉水压试验方案以东方锅炉厂生产的DG3033／26.15－Ⅱ11型锅炉为例。
1.1 1000MW超超临界燃煤机组锅炉是由东方锅炉厂进行设计、制造的，型号为DG-3033/26.15-II1型锅炉为超超临界压力、循环泵式启动系统、前后墙对冲低NO X轴向旋流燃烧器、一次中间再热、单炉膛、平衡通风、固态排渣、全钢构架的变压本生直流炉。
炉膛上部布置有屏式过热器，水平烟道依次布置高温过热器和高温再热器，尾部烟道布置有低温再热器和低温过热器、省煤器。
锅炉前部上方布置2台启动分离器、1台贮水箱。
前炉膛从冷灰斗进口标高至50958.8mm范围内，采用螺旋管圈形成膜式壁，在标高51280.8mm上方为垂直管屏。
过热器汽温通过煤水比调节和二级喷水减温来控制。
再热器汽温采用平行烟气挡板调节，喷水减温仅用作微量减温。
锅炉点火采用轻柴油点火、助燃，油管道油罐区引出。
1.2锅炉的主要设计参数如下最大定蒸发量 3033t/h 省煤器进口给水温度 302℃过热器出口蒸汽压力 26.15MPa 过热器出口蒸汽温度 605℃再热器进口蒸汽压力 4.96MPa 再热器进口蒸汽温度 352℃再热器出口蒸汽压力 4.71MPa 再热器出口蒸汽温度 603℃1.3编制依据1.3.1东方锅炉厂提供的设备安装图纸1.3.2东方锅炉厂提供的《锅炉使用说明书》1.3.3《电力建设施工技术规范》（锅炉机组篇DL/T5190.2-2012）1.3.4《电力建设施工技术规范》(管道及系统DL 5190.5-2012)1.3.5《火力发电厂焊接技术规程》 DL/T869—20121.3.6《电力建设施工技术规范》（热工仪表及控制装置 DL 5190.4-2012）1.3.7《钢制承压管道对接焊接接头射线检验技术规程》（DL/T821-2002）1.3.8《管道焊接接头超声波检验规程》（DL/T820-2002）1.3.9《电力建设施工质量验收及评价规程》（锅炉机组、管道及系统、焊接篇、热工仪表及控制装置2009年版）1.3.10《电力工业锅炉压力容器监察规程》（DL612-1996）1.3.11《电站工业锅炉压力容器检验规程》（DL647-2004）1.3.12《火力发电厂水汽化学监督导则》（DL/T561-2013）1.3.13《电力基本建设热力设备管道化学监督导则》（DL/T889-2004）1.3.14《锅炉安全技术监察规程》TSG G0001-20121.3.15《电力建设安全健康与环境管理工作规定》（2002年版）1.3.16《电力建设安全工作规程（第1部分火力发电）》DL5009.1-20141.3.17 《火力发电厂锅炉化学清洗导则》（DL/T794-2012）1.3.18《工程建设标准强制性条文》 2013年版2、试验目的2.1水压试验2.1.1水压试验是锅炉承压部件的一种严密性检查试验，是锅炉本体承压部件安装完毕后和投运前的一项重要工作，是保证锅炉安全投运的重要措施之一。
2194水管锅炉受压元件强度计算
2194水管锅炉受压元件强度计算在燃煤锅炉受压元件中，2194水管是一个非常关键的部件。
它承受着锅炉内高温高压水蒸气的作用，因此其强度计算显得尤为重要。
本文将从深度和广度两个方面，探讨2194水管锅炉受压元件强度计算的相关内容，并共享一些个人观点和理解。
1. 强度计算的基本原理水管锅炉受压元件的强度计算基于材料力学原理和受力分析。
在进行强度计算时，需考虑到水管在高温高压下的受力情况，以及其所承受的压力、温度等外部因素。
还需要考虑到水管在运行中可能出现的疲劳、腐蚀等因素，从而确保其安全可靠地运行。
2. 强度计算的相关公式在进行水管锅炉受压元件强度计算时，需要采用一系列与受力、材料力学相关的公式进行计算。
其中包括受力分析中的张力、剪切力、压力等的计算公式，以及考虑到高温高压环境下材料的变形、蠕变等影响的计算公式。
3. 2194水管的特殊性2194水管在水管锅炉中具有其特殊的位置和作用。
由于承受着高温高压水蒸气的作用，因此在进行强度计算时需要考虑到其特殊的受力情况和材料变形情况。
另外，由于长期运行可能出现的磨损、腐蚀等问题，也需要在强度计算中加以考虑。
4. 个人观点和理解在进行水管锅炉受压元件强度计算时，我认为应该十分重视对2194水管的特殊性的理解和考虑。
只有深入了解其受力情况、材料特性等相关因素，才能够做出准确、可靠的强度计算。
另外，随着科技的不断发展，也需要不断更新强度计算的方法和标准，以确保水管锅炉的安全运行。
结语通过对2194水管锅炉受压元件强度计算的全面探讨，相信大家对这一有价值的主题有了更深入的了解。
在实际应用中，我们应该注重理论和实践相结合，不断提升自身的专业知识和技能，以确保水管锅炉的安全稳定运行。
以上就是对2194水管锅炉受压元件强度计算的相关内容的探讨和个人观点的共享。
希望能对您有所帮助和启发。
感谢阅读！水管锅炉是一种常见的燃煤锅炉，其受压元件中的2194水管扮演着非常关键的角色。
工业锅炉第6章受压元件强度计算解读
抗拉强度σb
试件能承受的最大应力
虎克定律σ＝Es
E：材料弹性模数
最终拉断时的应力 （出现缩颈现象）
s：应变
6
6－2 金属机械性能（3）－冷态（2）
延伸率δ
拉伸试验中试件断裂时的相对伸长量与原始长度之比
（产生塑性变形的能力）
断面收缩率ψ
拉伸试验中试件断裂时断面缩小值与原有截面之比
（产生塑性变形的能力）
温度升高 （低温区） 抗拉强度升高 塑性下降
时效硬化 （蓝脆性）
温度升高，σs降低 9
高温没有屈服平台
6－2 金属机械性能（6）－热态（2）
蠕变
高温 应力
室温下也会有蠕变 不同材料蠕变曲线不同 同材料不同温度和应力蠕变曲线不同
塑性变形随时间延长而不断加大
弹性变形期oa 蠕变减速期ab 蠕变等速期bc 蠕变加速期cd
材料强度
承受一定形式的外力作用而不被破坏的能力
金属机械性能
承受某种形式的外力作用时所表现出的力学特性
弹性变形
载荷除去后即行消失的变形
塑性变形
载荷除去后并不消失而残留的变形
5
6－2 金属机械性能（2）－冷态（1）
弹性极限σd
弹性变形的极限点
屈服极限σs或σ0.2
试件丧失抵抗变形的能力 开始发生塑性变形
结构特点
➢锅筒等开设孔排（密集）或孤立孔 ➢有效承载截面积减小 ➢筒体强度降低
20
6－5 锅筒、集箱及管子的强度计算（2）
壁厚计算（设计计算）
➢最小减弱系数φmin ➢焊缝减弱系数φh ➢焊缝处开孔φmin×φh
Sl
PDn
2min[ ] P
Sl
PDw
第九章_水管锅炉受压元件强度计算
1 3 1 max ( max min ) 2 2 由上述三式分析可得： 1 3 [ ]
IV. 无减弱强度计算公式
以内径表示
PDn SW L 2[ ] P
PDw SW L 2[ ] P
以外径表示
§9.3
锅筒、集箱、管子及管道的强度计算
d SL hn 0.6 时，凸形封头理论计算壁厚： 0.1 ， 当 0.2 ， Dn Dn Dn
SL PDn Ymm 2[ ] P
； S S S C； min L
S y S C mm
式中
——封头减弱系数，由表查取
hn ——封头内高度，mm;
Dn 2 1 ) ] Y ——封头形状系数， Y [2 ( 6 2hn
容器爆破
爆破容器全景
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
§9.2
未减弱圆筒形元件的强度计算
圆筒形元件应力分析
I. 分析条件 两端封闭的没有减弱的薄壁容器，S<<D 承受内压力的作用且主要产生轴向伸长和径向胀大 的变形
F4——起加强作用的锅筒筒体、集箱筒体的多余面 积，mm2 2．最大允许开孔直径的计算 锅筒筒体、集箱筒体上未加强孔的最大允许直径为
[d ] 8.13 Dn S y (1 k )
式中 [d] —未加强孔的最大允许直径，mm，最大不得超过200mm; k —系数，k ，当 P 2[ ] ，相当于S L 计算式 。 k越小，表示未加强孔桥或未被焊缝减弱的强度越大，
第三章 强度计算
第一节：锅壳锅炉的强度计算
• D： 减弱系数 • φmin取焊缝减弱系数φh 、纵向孔桥减弱系 数φ 、2倍横向孔桥减弱系数2 φ’、斜向孔 桥当量减弱系数φd之最小值。 • 当相邻两孔节距大于下式计算值时不按孔 桥计算，当需考虑加强。（dp相邻二孔直 径平均值）
第一节：锅壳锅炉的强度计算
• • • • • 纵向孔桥减弱系数 Φ=(s-d)/s 横向孔桥减弱系数Φ’=(s’-d )/s’ 斜向孔桥当量减弱系数φd φd =K(s’’-d )/s’’ 其中 ：
第二节：水管锅炉的强度计算
增加部分国外锅炉常用材料的基本许用应 力。增加的国外常用锅炉材料有： 美国ASME的SA-106B、SA-210C、SA209T1a、T12、T22、T91/P91、TP304H、 TP347H、T23、Super304、TP310HCbN。 德国15Mo3、WB36。 欧洲15NiCuMoNb5-6-4。
PDn 2 Ps y
第二节：水管锅炉的强度计算
• 2. 当K ≧0.4，且开孔直径 大于未加强孔的最大允许 直径时必须进行开孔加强 计算。 • 有效加强高度： • S1/dn ≦ 0.19时，取 h h=2.5 S1及h= 2.5 S二者 最小值。 • S1/dn > 0.19时，取 • 有效加强宽度： • B=2dn
第二节：水管锅炉的强度计算
• （二）自2009年7月1起，锅炉设计文件鉴 定机构不得再对采用GB/T9222-1988的锅 炉图纸进行鉴定。 • （三）在用锅炉进行强度校核时，可按原 计算标准进行计算。
第二节：水管锅炉的强度计算
• 三：计算方法（按GB/T9222-1988标准） （一）、材料许用应力的确定： • 1. [σ]=η [σ]j • [σ]j取σ b/ n b 、σ t s / n s 、σ t D / n D三 者最小值 • n b =2.7 、 n s =1.5 、 n D =1.5
各种受压元件的强度计算
§15-3 各种受压元件的强度计算一. 强度计算的基本公式在锅炉受压元件强度计算中，将壳体内的应力简化为两向应力状态，并且假定应力沿壁厚均匀分布，这种应力称为薄膜应力。
对于锅炉范围内的受压元件，只要其壁厚相对于直径很小，或外径与内径之比β不是很大（β=1～2），薄膜应力模型是足够精确的。
当量应力采用第三强度理论进行计算，元件强度计算的基本公式或强度条件为][31d σ≤σ-σ=σ（15-13） 式中 σd 为当量应力，σ1和σ3分别为最大和最小主应力，[σ]为许用应力。
σ1和σ3取决于受压元件的几何形状。
如图15.7所示，对于圆筒形元件，在忽略径向应力σr 后，周向应力σh 和轴向应力σz分别为S2pDh =σ （15-14）S4pD z =σ（15-15）式中，P 为计算压力，D 为筒体的平均直径（内径与外径的平均值），S 为壁厚。
比较式（15-14）和（15-15）可以看出，周向应力σh 是轴向应力σz 的2倍。
因此，σ1=σh ，σ3=σr =0。
将式（15-14）代入式（15-13）即可得到圆筒形元件的强度计算基本公式][S2pDh 31d σ≤=σ=σ-σ=σ （15-16）二. 管子和管道强度计算1. 理论计算壁厚锅炉范围内的无缝钢管属于圆筒形受压元件，由式（15-16）可以导出其理论壁厚计算式[]p2pD S wL +=σ（15-17）式中，P 为计算压力，MPa ；D w 为管子的外径，mm ；S L 称为理论计算壁厚；[σ]为许用应力，MPa2. 附加壁厚由式（15-17）确定的壁厚称为理论壁厚，该壁厚还不能作为管子的实际取用壁厚，因为锅炉在使用过程中管壁会不断腐蚀而减薄，另外实际钢管的壁厚都存在一定的负偏差。
因此钢管的最小需要壁厚应在理论壁厚的基础上再加上一定的附加壁厚C S S L m in +=（15-18）其中，S min 为最小需要壁厚，mm ；C 为附加壁厚，mm ；按下式确定21C C C +=（15-19）式中，C 1为腐蚀余量，mm ，一般取0.5mm ，腐蚀严重时按实际情况取值；C 2为壁厚负偏差图15.7 圆筒形元件的应力状态（或下偏差），mm ，根据钢管的负偏差率m 按下式确定L L 2S A S m100mC ⋅=-=（15-20）3. 最高允许计算压力[P]由式（15-16）也可以导出校核计算时管子的最高允许计算压力计算式[]y w y2[]S P D S σ=- （15-21）式中，[P]为最高允许计算压力，MPa ；S y 为管子的有效壁厚，mm ，等于名义壁厚S 减去附加壁厚y S S C =-（15-22）校核计算时附加壁厚按下式计算A S 0.5C 1A⋅+=+ （15-23）其中系数A 同式（15-20），S 为钢管的名义壁厚。
锅炉及锅炉房设备 课件 第七章 锅炉受压元件的强度计算
一、圆筒形元件应力分析
1．分析条件 1） 两端封闭的没有减弱的薄壁容器，S<<D 2） 承受内压力的作用且主要产生轴向伸长和径向胀大的变形 3） 破坏变形主要以塑性流动和剪切的破坏 4） 以切向、轴向和径向三种应力进行分析
2．应力分析
1）切向应力
21lS PDnl
2）轴向应力
2Dn
S
P
4
Dn2
；
t
d
K
K
t d t
t a2 b2 a 1 n2
K
1
0.75 1
(1 n)2
nb a
§7.3 锅筒、集箱、管子及管道的强 度计算
第七章
2）不等径孔桥 的计算采用 d pj
d pj
d1
d2 2
3）具有凹形管座的开孔孔桥 的计算采用采用 dd
dd
d1
h S
(d1'
d1)
4）非径向孔孔桥 的计算采用采用 dd
4．确保锅炉安全可靠运行的措施
第七章
§7.1 锅炉受压元件计算的规定
4．确保锅炉安全可靠运行的措施 1）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； 2）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； 3）根据以上条件确定锅炉安全可靠运行的工作条件
第七章
§7.2 圆筒形元件应力分析及第三 强度理论
（3） , 为沿壁厚的变量，且在内壁上的绝对值最大，
1
3
2
为常量。
（4）内壁应力状态最为严重，运行时应特别注意内壁的应力集
中状态。
第七章
§7.2 圆筒形元件应力分析及第三 强度理论
二、应用第三强度理论建立壁厚计算公式
锅炉受压元件的强度计1
σ3 = −
P 2
ΜΡa
（9-7）
式中的负号表示 σ 3 为压应力。将 σ 1 ， σ 2 和 σ 3 作比较，可见 σ 1 > σ 2 > σ 3 ; σ 1 = 2σ 2 。 二、第三强度理论简介 锅炉受压元件都由塑性较好的碳钢或合金钢制造。 大量实验及实践经验证实， 这些元 件在承受过大的内压力作用时，将会产生很大的塑性变形，直至剪断而破坏。 目前，几乎所有国家强度计算标准都采用第三强度理论（又称最大剪应力理论）来建 立强度条件。 第三强度理论认为元件处在某种应力状态时， 只要其中任意一点的最大剪应 就会引起元件发生破坏。 强度条件为 力 τ max 达到单向拉伸时材料的最大剪应力极限值时，
20 σ b ——材料在 20℃时的抗拉强度， ΜΡa ；
σ st ——材料在计算壁温时的屈服限或条件屈服限（残余变形为 0.2% ） ΜΡa ； ，
t σ D ——材料在计算壁温时105 小时的持久强度， ΜΡa ；
nb 、ns 、nD ——分别为对应不同强度特性的安全系数， nb = 2.7 ，ns = 1.5 ，nD = 1.5 。 取
一、圆筒形元件的应力分析 圆筒形元件在受内压力 P 的作用下主要产生两种变形，即轴向伸长和径向胀大。壁 上的任意一点将产生三个方向的主应力：沿圆筒切线方向的切向应力 σ 1 ，沿圆筒轴线方 向的轴向应力 σ 2 及沿圆筒直径方向的径向应力 σ 3 ，如图 9-1 所示。
图 9-1 圆筒形元件的三向应力状态
表 9-2
η
η
1.00 1.00 见表 9-14 1.00
注： 1.对于被密集管束所遮挡的锅筒， η 值按烟温不超过 600℃处理。 2.对于额定压力不小于 13.7 ΜΡa 的锅炉锅筒， η 值取为 0.90 。
锅炉受压简体强度采用ASME规范与国内标准计算方法的对比
锅炉受压简体强度采用ASME规范与国内标准计算方法的对比陈志刚;张旭;毛富杰;王方【摘要】强度计算是蒸汽锅炉设计的重要组成部分,对比分析了ASME规范第Ⅰ卷与国内锅炉强度计算标准GB/T9222-2008《水管锅炉受压元件强度计算》关于锅炉筒体强度计算的异同,可为工程技术人员提供参考.【期刊名称】《华电技术》【年(卷),期】2011(033)010【总页数】4页(P29-31,63)【关键词】蒸汽锅炉;强度计算;ASME规范;国内标准;对比分析【作者】陈志刚;张旭;毛富杰;王方【作者单位】天津市特种设备监督检验技术研究院,天津300192;天津市特种设备监督检验技术研究院,天津300192;天津市特种设备监督检验技术研究院,天津300192;天津市特种设备监督检验技术研究院,天津300192【正文语种】中文【中图分类】TK2220 引言美国ASME锅炉及压力容器规范是由美国机械工程师学会ASME(AmericanSociety of Mechanical Engineers)的锅炉及压力容器委员会(BPVC)制定的，是世界上最早应用的标准之一，现已被公认为世界上技术内容最完整、应用最广泛的压力容器标准。
从2010版ASME规范开始，将之前每3年再版1次、每年进行增补的规范更新方式改为每2年再版1次、每年不再进行增补。
截至2010年年底，我国大陆地区共有500余家制造厂持有ASME钢印700余枚，其中绝大部分厂家亦持有国内的特种设备制造许可证。
在水管锅炉的强度计算中，受内压筒体元件的强度计算十分普遍且非常重要，如锅筒、集箱等。
ASME规范第Ⅰ卷［1］与我国GB/T 9222—2008《水管锅炉受压元件强度计算》标准［2］关于锅炉强度计算的规定有所不同，因此，将ASME规范第Ⅰ卷2010版与GB/T 9222—2008《水管锅炉受压元件强度计算》标准关于受内压筒体强度计算的异同进行分析，有助于制造厂准确执行ASME规范，提高产品设计效率，增强我国企业的国际竞争力。
第7章(完) 锅炉受压元件强度计算
工 艺 加 大
受 压 元 件 构 架 钢 耗 增 加 不利因素
有利因素
一般情况下安全性上升，有时会下降
S S min S L C
2016/9/6
§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h 孔桥减弱：
：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
无减弱判定
取值
横向 ' 、纵向
min
、斜向 d min , 2 ',d ,h
F F1 F2 d d S y S0
安全系数提高
壁厚增大 温 度 应 力 增 加 热 疲 劳 寿 命 缩 短
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
§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 j 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MPa
P Pg Pa；Pa 0.02 （Pe 1.27MPa）orPa 0.04P （ e P e 1.27~3.82MPa） Pg Pe Pz Psz
2016/9/6
§7-2 承受内压力的圆筒形元件的强度计算
强度计算公式
max
;
2
受力分析：σ1、σ2
、σ 3
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
锅炉设备与原理chapter8 锅炉受压元件强度计算
强度计算分为设计计算和校核计算两种 方法： 设计计算是根据给定的工作压力、受压 元件的材料和结构尺寸等以确定受压元件的 壁厚; 校核计算是根据受压元件的壁厚、结构 尺寸、材料和工作状况等以确定受压元件的 承压能力,即允许工作压力。
8.1锅炉受压元件强度计算参数的确定
8.1.1 许用应力的确定 锅炉受压元件的强度计算是根据许用应力计算 的。 许用应力是指用以确定受压元件在工作条件下 所允许的最小壁厚及最大承受压力时的应力,用符 号[σ]表示, 按式(8-1)计算 [σ]=η[σ]J(8-1)
8.4.2 孔桥的加强计算
若圆筒形元件的壁厚只按照圆筒形元件的最 小减弱系数部位确定,就会造成在最小减弱系数 的开孔占开孔比重较小的情况下,增加整个圆筒 形元件的壁厚,势必浪费大量金属。 利用管接头对减弱系数较低的孔桥进行加 强的结果,可以提高这一部位的减弱系数,从而 使筒体的壁厚减薄。然而,这种加强作用有一定 的限度。
8.2.3 附加厚度的确定
附加厚度C的确定见表8-9。
8.2.4
对壁厚的限制
为了避免在制造、运输、安装等过程中,由于 某些意外原因使锅筒、锅壳、集箱等锅炉元件 发生凹陷或产生过大的变形,标准中规定了圆筒 形元件的最小允许壁厚,见表8-13。Leabharlann 8.3承受内压力的封头强度计算
8.3.1 凸形封头的强度计算 常用的凸形封头为椭球形封头,如图8-6所示。
(2)单孔的加强结构 当锅筒筒体或凸形封头上的开孔直径大于未加 强的最大允许直径时,这些开孔必需采取加强措施。 一般的加强措施有两类:一类是在开孔处牢固地焊 上短管接头;另一类是焊上环形垫板,如表8-18中 的插图所示
① 当开孔直径d与管接头内径不同时,dn用d代替。
锅炉采用最新标准整理
四 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
检验及试验标准 GB/T 10180－2003 GB/T 10325－2001 GB/T 10326－2011 GB/T 10820－2002 GB/T 228.1－2010 GB/T 229－2007 GB/T 231.1－2009 GB/T 232－2010 GB/T 238－2002 GB/T 242－2007 GB/T 244－2008 GB/T 246－2007 GB/T 2649－2008 GB/T 2650－2008 GB/T 2651－2008 GB/T 2652－2008
GB/T 17410－1998
2008.12.1
GB/T 3166－2004 11 12 GB/T 324－2008 13 GB 50041－2008 14 GB 50211－2004 GB 50273－2009 15 GB/T 9222－2008 16 GB 9448－1999 17 18 19 20 21 GB/T 985.1-2008 GB/T 985.2-2008 JB/T 10094－2002 JB/T 10393－2002
有机热载体炉 GB/T 17410-1998 2008.12.1
GB50242-2002 材料标准 GB/T 11835－2007 GB/T 12459－2005 GB/T 12470－2003 GB/T 12754－2006
建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范
热水锅炉安装用
2002.4.1
《绝热用岩棉、矿渣棉及其制品》 《钢制对焊无缝管件》 《埋弧焊用低合金钢焊丝和强度计算》
GB/T 9222-1988
2008.7.1
《焊接与切割安全》 《气焊、焊条电弧焊、气体保护焊和高能束焊的推荐坡口》 《埋弧焊的推荐坡口》 《工业锅炉通用技术条件》 《电加热锅炉技术条件》 《锅炉锅筒制造技术条件》 《锅炉集箱制造技术条件》 《锅炉管子制造技术条件》
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• 理论计算壁厚基本公式：
L
PDn
2min [ ]
P
• 1．锅筒：
• mm； MPa； L
PDn 2min [ ]
P
[P] 2 j[ ] y Dn y
[ ] P(Dn y ) 2[ ] y
钢管焊缝根部未焊透处裂纹
材料：
• 材料应符合GB 713，GB 3087， GB5310, GB/T 3274,，GB/T 8163和锅 炉行业有关材料采购规范的规定。
• 使用本标准中表1，表2未列入的材料应 符合《锅炉安全技术监察规程》的有关 规定。
• 用于制造锅炉受压元件的板材应具有良 好的塑性，其伸长率(A)应不小于18%
• 2．集箱：
• mm； MPa； L
PDw
2min [ ]
P
[P] 2 j[ ] y Dw y
[ ] P(Dw y ) 2[ ] y
• 3．管子及管道：
• mm； L
PDw 2min [ ]
P
[P] 2h[ ] y Dw y
MPa；
• 理论基础与实践经验对强度标准都非 常重要。
水管锅炉受压元件强度计算
GB/T 9222-2008
目录
• 1.前言 • 2.与强度计算有关的参数 • 3.锅筒筒体强度计算 • 4.集箱筒体强度计算 • 5.管道强度计算 • 6.开孔补强
1.前言
• 强度标准由简易计算公式和结构上的 规定两部分组成。
• 本规程给出了最简易的计算公式。
• 载荷只计算介质压力，并用安全系数 计入未考虑周全的其它各种影响强度 的不利因素。
2.与强度计算有关的参数
• 理论计算壁厚基本公式：
L
PDn
2min [ ]
P
2.与强度计算有关的参数 许用应力：[σ]
计算公式：[σ]=η [σ]j
其中：[σ]―许用应力 MPa [σ]j―基本许用应力 Mpa η ―修正系数
基本许用应力：[σ]j
[σ]j≤ σb/ n b [σ]j≤ σt s / n s [σ]j≤ σt D / n D
• 热水锅炉内的水温低于饱和温度，与 蒸汽锅炉相比，热水锅炉的烟气与水 的温差较大,水垢少,传热情况较好。
• 出水温度在 130℃以上的称为高温热 水锅炉，低于 130℃的称为低温热水 锅炉。
目前引用文件的最新版本：
• GB 713-2008《锅炉和压力容器用钢板》 • GB 3087-2008《低中压锅炉用无缝钢管》 • GB 5310-2008《高压锅炉用无缝钢管》 • GB/T 3274-2007《碳素结构钢和低合金结构
• 凡是不注明日期的引用文件，其最新版本适用于 本标准。
• 鼓励根据本标准达成协议的各方使用这些文件的 最新版本。
总则
• 按本标准计算的锅炉受压元件，应符 合《锅炉安全技术监察规程》及有关 锅炉制造技术条件及标准。
• 对于调峰负荷机组等参数波动较大的 锅炉，还应进行疲劳强度校核(锅筒疲 劳强度校核按附录A计算)。
蒸汽锅炉：
• 蒸汽锅炉是生产规定参数和品质的蒸汽 的锅炉。
• 电站蒸汽锅炉是火力发电厂中的主要热 力设备之一。它的任务是使燃料通过燃 烧将化学能转变为热能，并且以此热能 加热水，使其成为一定数量和质量（压 力和温度）的其成为一定数量和质量（ 压力和温度）的蒸汽，去驱动汽轮机旋 转做功。
热水锅炉
• 采暖和供热水的锅炉，有时也可作为 热电站的高峰供热锅炉，以调节热网 负荷。
钢热轧厚钢板和钢带》 • GB/T 8163-2008《输送流体用无缝钢管》 • JB/T 6734-1993《锅炉角焊缝强度计算方法》 • TSG G0001-2012《锅炉安全技术监察规程》
规范性引用文件（标准）
• 文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的 条款。
• 凡是注明日期的引用文件，其随后所有的修改单( 不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准。
• 强度标准不仅是建立在理论分析基础 之上，而且包含在基础理论指导下的 科学实验成果和经验累积的总结。
• 尽管强度标准中某些规定和个别计算 方法至今尚无严格理论基础，但它们 已沿用了几十年，实践证明它们是安 全可靠的，可以信赖的。
标准适用范围：
• • 满足以上条件的受压元件强度计算
举例:《锅规》关于结构的有关规定
• 第3.4条 • 1·各受压部件应有足够的强度; • 2·受压元、部件结构的形式、开孔和焊缝的布置应尽
量避免或减少复合应力和应力集中; • 3.保证各循环回路的水循环正常，所有受热面都应得
到可靠的冷却； • 4·凡属非受热面的元件，如由于冷却不够，壁温可能
超过该元件所用材料的许用温度时，应予绝热。 • 5. 各部分在运行时应能按设计预定方向自由膨胀。
[σ]j取三者最小值
其中：σb ―常温抗拉强度 Mpa σt s ―计算壁温下屈服强度 Mpa σt D ―计算壁温下持久强度 Mpa
《锅规》关于材料的有关规定
• 第2.2条 制造锅炉受压元件的钢材必须是镇静钢。 • 对于板材其20℃时的伸长率(A)应不小于18％。 • 钢材室温时的夏比冲击吸收能量(KV2)不低于27J。 • 第1.6条 采用新结构、新工艺、新材料、新技术时，
若与本规程不符，应将新钢号材料的技术资料提交国 家质检总局特种设备安全技术委员会评审，报国家质 检总局核准后，才能进行试制、试用。
《锅规》关于结构的有关规定
• 第3.5条 • 对于水管锅炉，在任何情况下锅筒筒体的取
用壁厚不得小于6mm;当受热面管与锅筒采 用胀接连接时，锅筒筒体的取用壁厚不得小 于12mm。 • 第3.7条 • 锅炉主要受压元件的主焊缝（锅筒、集箱 的纵向和环向焊缝、封头、管板拼接焊缝等 ）应采用全焊透的对接焊接。
《锅规》关于材料的有关规定
• 第2.6条 锅炉受压元件采用国外钢材 : • 应当是境外锅炉用材料标准中的牌号，或者
化学成分、力学性能、工艺性能与国内锅炉 用材料相类似的材料牌号，或者成熟的锅炉 用材料牌号。 • 首次使用前，应当进行焊接工艺评定和成型 工艺试验。 • 应当采用该材料的技术标准或者技术条件所 规定的性能指标进行强度计算。