JB 3622-1984 锅壳式锅炉受压元件强度计算.pdf
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1、JCS 27.060.30 J 98 示守住GB/T 16508-1996 锅壳锅炉受压元件强度计算Strength calculation of pressure parts for shell boilers 1996 09 03发布1996-12-01实施国家技术监督局发布I 主题内容与适用范围”2 引用标准目3 材料、许用应力和计算压力”4 承受内压力的圆筒形元件”“次5 承受外压力的圆筒形炉胆、冲天管、烟管和其他元件”.”6 凸形封头、炉胆顶、半球形炉胆相凸形管板7 有拉撑(加固的平板和管板“”8 拉撑件和加固件”“9 矩形集箱”10 集箱端盖、内置孔盖”II 下脚圈.“12 孔和孔
2、的加强“附录A铸铁锅炉受压元件(补充件附录B例题参考件“”附录C单位换算(参考件( I ) ( I ) ( I ) ( 4 ) ( 12 ) ( 22 ) ( 27 ) ( 34 ) ( 39 ) ( 43 ) ( 46 ) ( 4 7 ) ( 56 ) ( 58 ) ( 97 ) 中华人民共和国国家标准GB/T 16508 1996 锅壳锅炉受臣元件强度计算代替Jn 84 Strength calculation of pres骂ureparts for shell boilers 1 主题内容与适用范围1. 1 本标准规定了由低碳钢或低碳锺钢悍制的高烟管和(或炉陋的固定式锅壳锅炉受压元件和
3、铸铁锅炉受压元件的强度计算方法与有关结构规定1. 2 本标准适用于额定蒸汽压力不大于2.5 MPa的蒸汽锅炉且额走出水压力不小于0.I MPe的热事锅炉,但额定出水压力小于0.I MPa的热点锅炉也可参照使用1. 3锅炉的设计、制造、安装、使用、修理、改造应符合国家现行的4蒸汽锅炉安全技术监察规程J热水锅炉安全技术监察规程、有关锅炉制造技术条件及其他有关国家标准。2 引用标准GB 699 优质碳素结构钢技术条件GB 709 热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允评偏差GB 711 优质碳素结构钢热轧厚钢板和宽钢带GB 713 锅炉用碳章钢和低合金钢铜板CiB 1576低压锅炉本质标准c;B 30
4、87 低中锅炉用无缝钢管GB 3274 碳素结构钢和低告生结构钢热轧厚铜板和钢带GB 8163 输送流体用无缝钢管GB 9222 水管锅炉受压元件强度计算3材料、许用应力和计算压力3- 1 符号说明丰章所用符号的意义和单位如下s矶常温抗拉强度,MPa1s 常温屈服点,MPe;a:计算壁温时的屈服点,MPa1a, 常温伸长率%一i午用应力,MPa;,一一基本许用应力,MPa;一一基本许用El.力修正系数s,., 计算壁温,C; t,一一计算压力(绝对压力)下介质饱和温度或热水锅炉额定出在温度,;国家技术监督局1996-09-03批准1996-12 01实施l GB/T16508 1996 p 计
5、算压力(表压),MPa; 冉锅炉额定压力(表压),MPa; !Op 附加压力,MPa;!Op, 最大流量时计算元件至锅炉出口之间的压力降,MPa;!Op,.一计算元件所受水柱静压力,MPa;L 最高允许计算压力(表压),MPa;,一一锅炉出口处的最高允许工作压力,MPa.3.2 材料3. 2. 1 锅壳锅炉受压元件应采用符合有关国家标准或行业标准所规定的锅炉用低碳钢或低碳锺钢。使用丰标准未列入的上述材料中某些钢号时,应符合国家现行蒸汽锅炉安全技术监察规程和热在锅t户安全技术监察规程的有关规定。3.2.2 用于制造受压元件的钢板应具有良好的塑性,其常温伸长率A应不低于18%。3. 3 许用应力3
6、. 3. 1 材料的许用应力按下式汁算zf二字,”( I ) 3. 3. 2 锅壳锅炉常用钢材的基本许用应力,取表1所列值。对于表l未列出的但符合3.2要求的钢材,基本许用应力a,按下列公式计算,取两者较小值。【,豆豆L”叫2) 2. 7 ,.”叫3) I. 5 计算时,冉、:取相应钢号的保证值,当缺王保证值时,可用钢材抽样试验所得的町、;最小值乘以0.9 作均i十算取用值,抽样试验应按有关标准进行。如无;数据可根据b的保证值,如无R保证值时,可根据钢材抽样试验所得叽的最小值乘以0. 9.利用表2列出的;叽比值换算出;。表l常用钢材基本许用应力,岛1Pa铜管圃钢钢桓钢号和标准号10 20 20
7、 Q235 20 20g 16Mng GB 8163 GB 8163 GB 699 (_;I 3274 GB 711 GB 713 GB 713 GB 3087 GR 3日87b 333 392 400 372 400 400 510 E 196 245 245 216 245 345 250 104 125 125 113 125 125 149 260 101 123 123 1 1 I 123 123 146 280 96 118 118 105 118 118 140 计算壁温300 91 113 113 101 113 113 135 320 89 109 109 !CG 109 1
8、32 340 84 102 102 102 102 130 350 80 100 100 l 0 100 129 360 78 97 380 75 92 400 70 87 420 66 78 440 55 66 450 49 57 ?, GB/T16508 1996 庄。相邻计算壁温数值间的,采用算术内插法确定对于20R16Mng钢板,当厚度大于16mm时,h矶值按(;B713确走,但,仍按表中所现l散值取用。表2低碳钢或低碳锺钢的;b最小值计算壁温250 275 ,c .:;b最小值0. 40 0. 38 崖相邻两个世值间的.:;.采用算术内插法确定a3, 3. 3 基本许用应力修正系数亨
9、按表3确定。3CO 0. 36 表3基本许用应力修正系数q元件型式及工作条件承受内压力的嗣壳筒体和集箱简体不圭热在烟遭外或可靠艳热)量热烟温,;6onC)莹热(烟温6DOCl管子营接头)、孔圄波到五炉胆凸形封头、妒胆顶、半球形炉胆、凸市管板立式无冲天营嗣护与干汽室的凹面壁压的凸形封头立式无冲天曹锅炉凸面壁压的半球形炉胆立式无冲天管锅炉凸面壁压的护胆顶立式冲天管锢伊凸面壁E的妒阻顶立式冲天营锅炉凹面壁E的凸靡封头卧式内燃锅炉凹面壁压的凸形封头凹面壁压的凸形管板有拉挥的平板、烟营管板拉肆件拉杆、拉肆智、角挥板如固幢果孔盖圆形靠苗端盖距形集胃坦形集箱端盖3.4计算壁温325 0. 34 3. 4.
10、1 用于强度计算的计算壁温取元件温度最高部位内外壁温的算术平均值。任何情况下锅炉受压元件的计算壁温取不低于2soc 3.4.2 汁捍璧温按表4确定。3CO 0. 33 ? I. 00 o. 95 0. 90 I. 00 0.6 1.00 o. 30 。.;o 0.50 0. 65 0.80 。,850.85 0. 55 1. 00 1. 00 见在17)J. 25 0. 75 3 GB/T 16508 1996 表4计算壁温c 查压元件型式及工作条件 防焦精,十110直接受火蝠幅射的锢壳简体、妒胆、妒阻顶、平椒、管椒、火相板、集相,十90与盟度900C以上烟气接触的锅亮筒体、回燃室平植、管植、
11、最菌l时,取21.00)及斜向孔桥当量减弱系数到(当白I时,取yo,1.en)中的最小值若孔桥位于焊缝上,应按4.6.2有关规定处理4, 3. 2 按锅炉制造技术条件检验合格的焊缝,其减弱系数t按表5选取若环向焊缝上无孔则环向焊缝减弱系数可不予考虑。表5对接焊缝减弱系数91,焊接方法悍辑型式民R面悍0. 95 子工电悍焊缝根部有垫植的单面焊0.80 单面悍0.70 悟荆层下的自动悍现面悍1. 00 单面焊0.80 4, 3. 3 相邻两孔的节距纵向、横向或斜向)不小于按下式计算的值时,孔桥减弱系数可不必计算。 d, + 2 J(D, 山( 15 ) 式中d,按式(21)确定。4, 3. 4 相
12、邻两孔的节距小于按式(15)确定的So值,且两孔直径均小于按12.2. 4确定的未加强孔最大允许直径时,应按4.3.64.3. 13的规定计算孔桥减弱系数。若相邻两孔中的个孔的直径大于按12.2. 4确定的未加强孔最大允许直径,应在满足12.6. I所要求的条件下,按12.2. 5 12. 2. 7的规定进行加强,加强后按无孔处理。4, 3. 5 对于立式锅炉筒体上的加煤孔、出渣孔等,均应按12.2. 5 12. 2. 7的规定进行加强,加强后按无孔处理。加煤孔圈、出渣孔圈等最小需要厚度按12.3. 4确定。4.3.6 等直径纵向相邻两孔(图)的孔桥减弱系数按下式计算s-d Y 一一s . (
13、 16 ) 4, 3. 7等直径横向相邻两孔(图2)的孔桥减弱系数按下式计算g. ,.一d伊7 ( 17 ) 6 GB/T 16508 1996 哼一一筒体轴线图l纵向孔桥图2横向孔桥4. 3. 8等直径斜向相邻两孔(囹3)的孔桥当量减弱系数按下式汁算gIO也Kf町d 0 户斜向孔桥换算数K接下式计算g当n注2.4时,可取K!,此时自3. 5时,A,按表6中的A选取。4,4,3,2 校核计算时,环形集箱简体和弯水管的附加厚度c按下式计算zA,t + c, c一I+ A, ( 31 ) 4,5厚度限制4, 5, 1 锅壳内径D大于1000 mm时,锅壳筒体的取用厚度不宜小于6mm;锅壳内径D不大
14、于I 000 mm时,锅壳筒体的取用厚度不宜小于4mm。4,5.2 立式锅炉大横水管的取用厚度不宜小于6mm. 4, 5, 3 不绝热的锅壳置于烟温不小于600的烟道或炉膛内时,取用厚度不应大于表8所列数值表8不绝热锅壳的最大允许厚度mm 工作条牛最大允许厚度在烟温大于9CO C的烟道或伊膛内26 在烟温为600900C之间的烟量内30 4.6 结构要求4, 6. 1 对于胀接管孔,孔桥减弱系数队?及伊”均不应小于0.31胀接管孔中心与焊缝边缘的距离不应小于0.8 d,且不小于O.5 d+12 mm;在纵焊缝上不得有胀接管孔,若需在环缝上开胀接管孔应符合“锅炉安全技术监察规程”的要求。4, 6
15、. 2 焊接管孔应尽量避免开在主焊缝上,并避免管孔焊缝边缘与相邻主焊缝边缘的净间距小于JO mm。如不能避免时,应满足下列二是要求a. 距管孔中心!.5倍管孔直径(当管孔直径小于60mm时,为0.5d+60mm)范围内的主焊缝经射线探伤合格,且孔周边不应有夹渣$b. 管于或管接头焊后经热处理或局部热处理消除残余应力。此时,该部位的减弱系数取孔桥减弱矗数与焊缝减弱系数的乘积。10 GB/T 16508-1996 相邻焊接管孔焊缝边缘的净间距不宜小于6mm,如焊后经热处理或局部热处理,lj不受此限。4. 6. 3锅壳筒体与扳边的平管板或凸形封头的连接型式如图7所示。4.6.4 锅壳筒体与平管板采用
16、坡口型角焊连接时,应符合如下规定a. 锅炉的额定压力应不大于!.6 MPa; b. 烟温不大于6ooc部位不受烟气冲刷部位,且采用可靠绝热时,可不受此限) c. 必须采用全焊透且经机械加工的坡口型式(参见图的sd. 连接焊缝应全部位于筒体上;也连接焊缝的厚度应不小于管板的厚度,且真焊缝背部能封悍的部位均应封焊不能封焊的部位应采用氧弧焊打底,并应保证焊透zr. 焊缝应按规定进行超声波探伤5g. 果用此种结构时,应遵守国家锅炉监察部门的有关规定。l / 握边元件的厚度扭边无伸直段长度握边向半径, l 20 二主0.St,十25擅自当S超过表中规定值时,应进行削膏,削碑!Coll:不应小子削薄厚度的
17、4倍见图L图7锅壳筒体与扳边的平管板或凸形封头的连接mm 对撞边缘偏是8 三二0.It,十l,且41 I GB/T 16508-1996 。emjt的时r为10对应簸小角度10,为5对应自最大角度2 r=S-10 omp的【锅壳筒体与平管板连接的坡口型角焊结构(参考图)图8承受外压力的圆筒形炉胆、冲天管、烟管和其他元件5 5. 1 符号说明丰章所用符号的意义和单位如下tmo一一最小需要厚度,mm;t 取用厚度简称“厚度”)、实际测量厚度,Illlll; , DD强圈厚度,mm;h, 加强圈高度.mm;D. 炉ij平均直径、被形炉胆平直部分的平均直径,mm;D.一一炉胆、冲天管内径,mm;D.
18、炉胆外径,mm;h.肿胆顶外高度,mm;d. 炯管外径.mm;L z十算长度,mm;X一一计算长度增值,mm;a一一孔的轴线偏离简体径向的角度,() 户计算压力表压),MPa;户最高允许计算压力(表压),MPa; 许用应力.MPa;a, 常温抗拉强度,MPa;:一一计算壁温时的屈服点,MPa;E 计算壁温时的弹性模量,MPa;u 圆度百分率gmoo一一最小减弱系数,n, 强度安全系数zn, 稳定安全系数eJb 波纹截面对某自身中性轴的惯性矩,mm;I, 加强阁对其自身中性轴的惯性钮,mm;1,膨胀环对其自身中性铀的惯性矩,俨;I、I”、I所需要的惯性矩,mm,s一一披形炉阳的波纹节距,mm;w
19、 波形炉胆的波纹深度.mm;12 GB/T 16508-1996 ( 32 ) ( 33 ) Ro 波形炉胆的波纹中半径,mm;r 波形炉胆的披纹内半径,mm;R 披形炉胆的波纹外半径,mm;a 半夹角,rad(弧度); 。一一中性轴XX与通过圆心的轴线XoXo的距离.mm05.2 圆筒形炉胆5. 2. 1 平直炉胆5.2.1.1 卧式平直炉胆最小需要厚度按下列公式计算,取两者较大值。十11+ Ji, 主主旦2a:( I +fil:J 11 B fm; 式中( 31 ) .-( :J5) 5.2.1.4 立式平直炉胆上布置孔排时,最小减弱旱数按以下规定确定:a. 多横水管锅炉(图的、水玲炉排锅
20、炉(图JO)的伊.,.!.00,但不应大于45.非径向孔宜经机械加工或仿形气割成形,两侧边缘管孔的焊缝尺寸应满足图39要求;b. 弯水管锅炉(图JI)的轧m按4.3确定(带有冲天管时,取横向减弱系数P,一.00),如采用坡口型角悍,可接12.6的规定提高减弱系数。13 ( 3 0 ) ( 37 ) ( 38 ) 校核计算时卧式平直炉胆的最高允许计算压力接下列公式计算,取两者按小值。立式平直炉胆的最小需要厚度和最高允许计算压力按F列公式计算:1川Ft frd6一1卫L!5L 0. L才u1十一一一一二二子二二主二二。1Jl11-1I o. 3L I . 73/i:(I ) p 一, pLn, .
21、,.n:, I +1 !.73E 2:(t I) p 丁百5.2.1.2 5.2.1.3 GB/T 16508 1996 图9$横水管锅炉图10水冷炉排锅炉图11弯水管锅炉5.2.1.5 炉胆的计算长度L按以下规定确定ga. 炉胆与平管板或凸形封头连接处,是扳边对接焊时,以扳边起点作为计算支点L的起算点z是坡口型角焊时以角焊根部作为计算支点sb. 平直炉胆用膨胀环连接时,以膨胀环中心线作为计算支点(图19)1c. 平直炉胆上焊以加强圈时,以加强圈横向中心线作为计算支点(图18);d. 立式锅炉平直炉胆在环向装有拉忏时,如拉杆的节距不超过炉胆厚度的14倍,可取这一圈拉杆的中心线作为计算支点,拉杆
22、直径不应小于18mm1 e. 立式锅炉平直炉胆与凸形炉胆顶相连时,计算支点如图12所示,其中X值取自表9.表9x值h./D. 0. 169 0 2 0.25 0 3 0.4 0 5 X/D. 0.07 0. 08 o. 10 0. 12 o. 16 0. 20 崖,相邻两个敢值阔的XID.景用算术内插法确定14 GB/T 16508 1996 .J ., U型下脚圄S型下脚圄图12立式锅炉平直炉胆计算长度L的起算点s.2.1.6对于有锥度的平直炉阻(圈13),向径D.取U缸与D飞之和的半。5.2.1.7 圆度百分率u接下式计算z200(D ,. D J u D “+ D 对于平直炉胆,一般取u
23、l.5, 5. 2. 1.8 卧式平直炉胆强度安全系数m与稳定安全系数叫按表10选取。表10安全系数”1、n,辑妒级别n, 户,;o咱38MP,且户D,;4soMP mm 3. 5 其他情况2. 5 . ( 39 ) n 3. 9 3. 0 15 GB/T 16508 1996 D. D. 图13带有锥度的干直炉胆5.2. 1.9计算壁温时的屈服点:按3.3. 2育关规定确定。5.2.1.10材料的弹性模量r按表11确定。表11材料的弹性模量r计算噩噩凡,它250 300 350 弹性模量E,MP 195 x 10鸟191XJO JSOXJO 注z相邻胃散值间的E值果用算术内插法确定。400
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