JB/T 3622-1984 锅壳式锅炉受压元件强度计算

ICS27.060.30J98中华人民共和国国家标准GB/T16508-1996锅壳锅炉受压元件强度计算Strength calculation of pressure parts for shell boilers1996-09-03发布1996-12-01实施国家技术监督局发布目次1主题内容与适用范围2引用标准、口··是目曲自e自·自自中和中中鲁中中甲看平看看香告昏看吾垂………………………………(1)3材料、许用应力和计算压力………………………………………………………………(1)承受内压力的圆筒形元件……(4)5承受外压力的圆筒形炉胆、冲天管、烟管和其他元件……………………………………(12)6凸形封头炉胆顶、半球形炉胆和凸形管板……(22)有拉撑(加固)的平板和管板…(27)8拉撑件和加固件………(31)9矩形集箱………………………(39)10集箱端盖、内置孔盖………………………(43)11下脚圈…………………………(46)12孔和孔的加强…………曾··。·音自………(47)附录A铸铁锅炉受压元件(补充件)…………………………………………………(56)附录B例题(参考件)………………………………………………………………(58)附录C单位换算(參考件)……………………………………………………………(97)中华人民共和国国家标准GB/T16508-1996锅壳锅炉受压元件强度计算代替JB3622-84Strength calculation of pressure parts for shell boilers1主题内容与适用范1.1本标准规定了由低碳钢或低碳锰钢焊制的有烟管和(或)炉胆的固定式锅壳锅炉受压元件和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25MPa的蒸汽锅炉及额定出水压力不小于0.IMPa的热水锅炉,但额定出水压力小于0.1MPa的热水锅炉也可参照使用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《燕汽锅炉安全技术监察规程》、《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GB699优质碳素结构钢技术条件GB709热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差GB711优质碳素结构钢热轧厚钢板和宽钢带GB7!3锅炉用碳素钢和低合金钢钢板GB1576低压锅炉水质标准GB3087低中压锅炉用无缝钢管GB3274碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带GB8163输送流体用无缝钢管GB9222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符号说明本章所用符号的意义和单位如下:a—常温抗拉强度,MPaya,常温屈服点,MPa;a-计算壁温时的冠服点,MPa;6:常温伸长率,%;[a]许用应力,MPa;[a]——基本许用应力MPa;7——基本许用应力修正系数;t—计算壁温,℃;t1—计算压力(绝对压力)下介质饱和温度或热水锅炉额定出水温度,℃;国家技术监督局1996-09-03批准1996-12-01实施GB/T16508-1996p—计算压力(表压)MPa;p锅炉额定压力(表压),MPa;△p—附加压力,MPa;△p2最大流量时计算元件至锅炉出口之间的压力降,MPa△—计算元件所受水柱静压力,MPa;[p」—一最高允许计算压力(表压)MPa;[六。一锅炉出口处的最高允许工作压力,MPa。3.2材料3.21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锰钢。使用本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《热水锅炉安全技术监察规程》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δ5应不低于18%。3.3许用应力3.3.1材料的许用应力按下式计算……………………………………(1)3.32锅壳锅炉常用钢材的基本许用应力[o取表1所列值。对于表1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。2.71,5(3)计算时,、取相应钢号的保证值;当缺乏保证值时,可用钢材抽样试验所得的ab、o最小值乘以0.9作为计算取用值,抽样试验应按有关标准进行如无σ;数据可根据a的保证值,如无a保证值时,可根据钢材抽样试验所得σ的最小值乘以0.9,利用表2列出的σ/σb比值换算出a表1常用钢材基本许用应力[a]MPa钢管圆钢钢板1020钢号和标准号Q235GB 8163GB0g16MngGB699(B3274GB711GB713GB713GB3087GB308733339240037240040051019624521624345250104125125113125l2549260101123123111123123146280118140计算壁温℃|300101113135320109109132340102102l00l0010010012936078380754007087420784404504957GB/T16508-1996注:①相邻计算壁温数值间的[a]采用算术内插法确定。②对于20g、16Mag钢板,当厚度大于16mm时,b、o值按GB713确定,但[o仍按表中所列数值取用表2低碳钢或低碳锰钢的d/o最小值计算壁温250275300325350/ob最小值0.40380.360.340.33注:相邻两个数值间的d/a采用算术内插法确定。3.3.3基本许用应力修正系数矿按表3确定。表3基本许用应力修正系数η元件型式及工作条件承受内压力的锅壳筒体和集箱筒体不受热(在烟道外或可靠绝热00受热(烟温≤600℃受热(烟温>600℃)0.90管子(管接头)、孔圈1.00波形炉胆0.6凸形封头、炉瓶顶、半球形炉胆、凸形管板立式无冲天管锅炉与干汽室的凹面受压的凸形封头1.00立式无冲天管锅炉凸面受压的半球形炉胆0.3立式无冲天管锅炉凸面受压的炉胆顶0.40立式冲天管锅炉凸面受压的炉胆顶0.50立式冲天管锅炉凹面受压的凸形封头0.65卧式内燃锅炉凹面受压的凸形封头0.80四面受压的凸形管板0.85有拉撑的平板、烟管管板0.85拉撑件(拉杆、拉撑管、角撑板)0.55加固横梁孔盖1.00圆形集箱端盖(见表17)矩形集箱1.25矩形集箱端盖0.753.4计算壁温3.4.1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250C3.4.2计算壁温t按表4确定。GB/T16508-1996表4计算壁温tb受压元件型式及工作条件防焦箱tr+110直接受火焰幅射的锅尧筒体、炉胆、炉胆顶、平板、管板、火箱板、集箱打+90与温度900℃以上烟气接触的锅尧筒体、回燃室、平板、管板集箱t+70与温度600~900℃烟气接触的锅壳筒体、回燃室、平板、管板、集箱t+50与温度低于600℃烟气接触的锅壳筒体、平板管板集箱+25水冷壁管打+50对流管、拉撑管打+25不直接受烟气或火焰加热的元件注:表中列出的t值仅适用于锅炉给水质量符合GB1576标准的情况。3.5计算压力3.5.1设计计算时,计算压力按下式计算:户=p十Δp十△+△p(4)附加压力△p按以下原则确定额定压力小于1.25MPa时,△p=0.02MPa;额定压力不小于1.25MPa时,△p=0.04(p+△p+△px)。当△如<3%(+△+△p)时,可取△p等于零。3.52校核计算时,算得的元件最高允许计算压力[包括[p]、△p、△p和△p四项压力之和,锅炉出口处最高允许工作压力[p]取各元件中的最小值。4承受内压力的圆筒形元件4.1符号说明本章所用符号的意义和单位如下:t理论计算厚度,mm;mi最小需要厚度,mm;取用厚度(简称“厚度”)、实际测量厚度,mm;t1一相连封头或扳边元件的厚度,mm;y一有效厚度,mmc—考虑腐蚀减薄材料厚度下偏差(为负值时)和工艺减薄的附加厚度,mm;c1——考虑腐蚀减薄的附加厚度,mm;C2考虑材料厚度下偏差(为负值时)的附加厚度,mm;考虑工艺减薄的附加厚度,mm;D—锅壳筒体内径、大横水管内径,mm;Dn—集箱筒体外径,mm;p——计算压力(表压),MPa;Lp]—最高允许计算压力(表压),MPa;[a]——许用应力,MPa;9—焊缝减弱系数;P纵向孔桥减弱系数;乎横向孔桥减弱系数g”—斜向孔桥减弱系数;9—一斜向孔桥当量减弱系数;GB/T16508-1996i——校核部位的当量减弱系数;n最小减弱系数K-—斜向孔桥换算系数;斜向相邻两孔按圆筒平均直径展开的节距在圆筒圆周方向上的投影长度Iiin;b——斜向相邻两孔按圆筒平均直径展开的节距在圆筒纵轴方向上的投影长度,mm;n——b与a的比值(b/a);a—孔的轴线偏离筒体径向的角度,();不考虑孔间影响的相邻两孔的最小节距,mm;s——纵向(轴向)相邻两孔的节距,mm;横向(环向)相邻两孔按圆筒平均直径展开的节距,mm;斜向相邻两孔按圆筒平均直径展开的节距,mm;d——孔的直径、坡口型角焊管子或孔圈的内径、非受热部位插入式双面角焊管子或孔圈的内径mm多d—孔的当量直径,mmyd2—相邻两孔直径的平均值,mm;管子外径,mm;m——管子厚度下偏差(为负值时)与管子公称厚度的百分比绝对值,%;A——系数A系数;n1—管子弯曲半径与管子外径的比值42计算公式4.2.1锅壳筒体理论计算厚度按下式计算:s(5)锅壳筒体最小需要厚度按下式计算:min=t1十c………(6)4.2.2集箱筒体理论计算厚度按下式计算:D2g[a]……(7)其最小需要厚度tm按式〔6)计算。4.2.3校核计算时锅壳筒体及集箱筒体的最高允许计算压力按下列公式计算:锅亮筒体29[aμD,+t(8)29[叮]1集箱筒体(9)式中:有效厚度t按下式计算:…10)当按式(10)计算时,取等于qm4t,也可取为校核部位的实际测量厚度减去以后可能的腐蚀减薄量此时应以各校核部位相应的和t,乘积的最小值代入式(8)或式(9)。此外,由式(8)、(9)算得的最高允许计算压力还应满足第12章孔的加强要求。42.4承受内压力管子的理论计算厚度按下式计算:4=2[a十p其最小需要厚度t如按式(6)计算。GB/T16508-19964.2.5校核计算时,承受内压力管子的最高允许计算压力按下式计算:力loit(12)42.6立式锅炉大横水管取用厚度和最高允许计算压力按下列公式计算t≥BD+344…………………(13)p44(t-3)上述公式适用于管子内径D为102~300mm的情况4.3减弱系数4.3.1式(5)和式(7)中的最小减弱系数g取纵向焊缝减弱系数升纵向孔桥减弱系数g两倍横向孔桥减弱系数29(当2q>1时,取29=].00)及斜向孔桥当量减弱系数q(当9>1时,取9=1.00)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q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对接焊缝减弱系数焊接方法焊缝型式A双面焊0.95手工电焊焊缝根部有垫板的单面焊0.80单面焊0.70双面焊l,00熔剂层下的自动焊单面焊0.804.3.3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。5o=d+2√(Dn+t)t……(15)式中:d按式(21)确定4.3.4相邻两孔的节距小于按式(15)确定的s值,且两孔直径均小于按122,4确定的未加强孔最大允许直径时,应按4.36~4.3.13的规定计算孔桥减弱系数。若相邻两孔中的一个孔的直径大于按12.24确定的未加强孔最大允许直径,应在满足126,1所要求的条件下,按122.5~12.2.7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元孔处理。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1)的孔桥减弱系数按下式计算:……s……(16)43.7等直径横向相邻两孔(图2)的孔桥减弱系数按下式计算:………………(17)GB/T16508-1996邓筒体轴线图1纵向孔桥图2横向孔桥4.3.8等直径斜向相邻两孔(图3)的孔桥当量减弱系数按下式计算:p= Ko18)筒体轴线图3斜向孔桥斜向孔桥换算系数K按下式计算:K中中甲节看售看雪(190.75当n≥2.4时,可取K=1,此时g=g斜向孔桥减弱系数q"按下式计算中申要要看即看甲看鲁D西D面D画看(20)式中:1+当>1时,取g=1.00。也可按线算图(图4)直接查取。GB/T16508-19960.15N≈0.10.250.90.30.40.80.450.700.5850.400.20.40.60.81.02L.41.61,82.02.22.4注:图中虚线为各条曲线极小值的连线。d12筒体轴线图4确定g值的线算图43.9若相邻两孔直径不同,在计算孔桥减弱系数时,式(16),(17)及(20)中的直径d取相邻两孔的平均值d,即d1+d2(21)24.3.10计算凹座开孔(图5的孔桥减弱系数时,式(16)、(17及(20)中的直径d以当量直径d4代入,d按下式计算dt+(d1,-d1)(22)4.3.11如孔排中的孔为非径向孔(图6),计算孔桥减弱系数时,式(16)(17)及(20)中的直径d以当量直径d代入,d按如下规定确定:8GB/T16508-1996纵向孔桥da=d横向孔桥COSa…………(23)斜向孔桥+cosa…………(24)a不应大于45°非径向孔宜经机械加工或仿形气割成形。b筒体轴图5具有凹座的孔图6非径向孔4.3.12对于椭圆孔,计算孔桥减弱系数时,孔径d按该孔沿相应节距方向上的尺寸确定。4.3.13孔桥减弱系教可借助坡口型角焊结构的管接头多余厚度的加强作用予以提高,其应用条件、结构要求与计算方法见12.6。44附加厚度44.1锅壳筒体的附加厚度c按下式计算c2+(25)考虑腐蚀减薄的附加厚度c1一般取05mm,若腐蚀减薄量超过0.5mmn,则取实际可能的魔蚀减薄值考虑材料厚度下偏差(为负值时)的附加厚度c2按有关材料标准确定。考埝工艺减薄的附加厚度cs3应根据具体工艺情况而定:一般情况下,冷卷后冷校的锅壳筒体,可取为零;冷卷后热校的锅壳筒体,可取为1mm热卷后热校的锅壳筒体,可取为2mm。4.4.2直集箱筒体和直水管的附加厚度4.4.2.1设计计算时,直集箱筒体和直水管的附加厚度按式(25计算,其中c1按4.4.1原则处理,c3取为零,c2按下式计算C2= AtEemme.,esaesesasn.( 26式中:系数A按下式计算:A100……(27)A值也可按表6选取。GB/T16508-1996表6系数A,%181512.510500.140.110.0504.4.2.2校核计算时,直集箱筒体和直水管的附加厚度c按下式计算:At+ C11+A28)4.4.3环形集箱筒体和弯水管的附加厚度4.4,3.1设计计算时,环形集箱筒体和弯水管的附加厚度按式(25)计算,其中c1按4.4.1原则处理,c2c3按下式计算:2+c3=A1t(29)式中:系数A1按下述规定选取:a.n1<1.8时,A1按下式计算:501(4n1100-m………………(30)b.1.8≤n1≤3.5时,A1按表7选取表?系数A118151210A0.260.220,180.150.03c.n1>3.5时,A1按表6中的A选取。4.4.3.2校核计算时,环形集箱筒体和弯水管的附加厚度c按下式计算:A121+A1…………………31)4.5厚度限制4.5.1锅壳内径D大于1000mm时,锅壳筒体的取用厚度不宜小于6mm;锅壳内径D不大于1000mm时,锅壳筒体的取用厚度不宜小于4mm。45.2立式锅炉大横水管的取用厚度不宜小于6mm。45.3不绝热的锅壳置于烟温不小于600C的烟道或炉樘内时,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工作条件最大允许厚度在烟温大于900℃的烟道或炉膣内26在烟温为600℃~900C之间的烟道内304.6结构要求4.6.1对于胀接管孔,孔桥减弱系数φ、φ'及φ"均不应小于0.3;胀接管孔中心与焊缝边缘的距离不应小于0.8d,且不小于0.5d+12mm;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。4.6.2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10mm。如不能避免时,应满足下列二条要求:a.距管孔中心1.5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.管子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系数与焊缝减弱系数的乘积。10GB/T16508-1996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,则不受此限。463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1.6MPa;b.烟温不大于600℃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8);d.连接焊缝应全部位于筒体上;e.连接焊缝的厚度应不小于管板的厚度,且其焊缝背部能封焊的部位均应封焊,不能封焊的部位应采用氩弧焊打底,并应保证焊透;r.焊缝应按规定进行超声波探伤;g,采用此种结构时,应遵守国家锅炉监察部门的有关规定。mm扳边元件的厚度板边元件直段长度扳边内半径对接边缘偏差t1<10平板或管板见7.2.1;10~20≥t1+15≤0.1t1+1,且≤4扁球形封头见6.3.7>20≥0.5t1+25注:当δ超过表中规定值时,应进行削薄,削薄长度不应小于削薄厚度的4倍(见图)。图7锅壳简体与扳边的平管板或凸形封头的连接GB/T16508-199610~20°筒体筒体5~10r为10对应最小角度10平管板7为5对应最大角度20°平管板图8锅壳筒体与平管板连接的坡口型角焊结构(参考图)5承受外压力的圆筒形炉胆、冲天管烟管和其他元件5.1符号说明本章所用符号的意义和单位如下:zmn—最小需要厚度,mm;t—取用厚度(简称“厚度")实际测量厚度,mm;加强圈厚度mm t加强圈高度,mm;炉胆平均直径、波形炉胆平直部分的平均直径, mim i炉胆、冲天管内径,mm;D—炉胆外径,mm;h—炉胆顶外高度,mmdw-烟管外径,mm;L—计算长度,mm;X—计算长度增值,mm;a——孔的轴线偏离筒体径向的角度,(°)p—一计算压力(表压),MPa;[p]—最高允许计算压力(表压),MPa;a]许用应力,MPa;a;常温抗拉强度,MPa;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;最小减弱系数强度安全系数;n2稳定安全系数;b-…-波纹截面对其自身中性轴的惯性矩,mm1一加强圈对其自身中性轴的惯性矩,mm;In—一膨胀环对其自身中性轴的惯性矩,mm2;I、"、I—一所需要的惯性矩,mm;波形炉胆的波纹节距,mmW——波形炉胆的波纹深度,mm;GB/T16508-1996R。—波形炉胆的波纹中半径,mm;波形炉胆的波纹内半径,mm;R—波形炉胆的波纹外半径,mm;——半夹角,rad(弧度);中性轴XX与通过圆心的轴线X。X的距离,mm。5.2圆筒形炉胆5.2.1平直炉胆52.1.1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。B1+1+0.12Dl十1(32)B1+0.3L式中PD nID…(33)2d:1+151U.4InDPli1……………(34).73E5.2.1.2校核计算时,卧式平直炉胆的最高允许计算压力按下列公式计算,取两者较小值。1D2a(t-115L0.03D,(35)D1D(t-1)+0.3L1.73F(t-1)25LDp…………(36)5.2.1.3立式平直炉胆的最小需要厚度和最高允许计算压力按下列公式计算:PD1.5。/1+4.4L2……………(37)(L+Dn,(t-2)](38)6.6LD1.5DLp o,(L +D)(t-2)+25.2.1.4立式平直炉胆上布置孔排时,最小减弱系数按以下规定确定a.多横水管锅炉(图9)水冷炉排锅炉(图10)的gmn=1.00,但a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11)的g按4.3确定(带有冲天管时,取横向减弱系数g′-1.00);如采用坡口型角焊可按12.6的规定提高减弱系数。13GB/T16508-1996图9多横水管锅炉图10水冷炉排锅炉图11弯水管锅炉52.1.5炉胆的计算长度L按以下规定确定a.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;是坡口型角焊时以角焊根部作为计算支点;b.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);c.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杆时,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,拉杆直径不应小于18mm;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/D0.1690.20.250.30.40.5X/D0.070.080.100.120.160.20注:相邻两个数值间的X/D,采用算术内插法确定14GB/T16508-1996型下脚圈型下脚圈图12立式锅炉平直炉胆计算长度L的起算点5.2.1.6对于有锥度的平直炉胆(图13),内径D取Dn与D"n之和的一半。5.2.1.7圆度百分率u按下式计算:200(DwDmnx+D。m…………(39)对于平直炉胆,一般取=1.55.21.8卧式平直炉胆强度安全系数n1与稳定安全系数n2按表10选取。表10安全系数n1、n2锅炉级别22户≤0.38MPa,且pD2≤480 MPa mm3.5其他情况2.53.15GB/T16508-1996图13带有锥度的平直炉胆5.2.1.9计算壁温t时的屈服点按3.3.2有关规定确定。5.2.1.10材料的弹性模量E按表11确定。表11材料的弹性模量E计算壁温ti,℃2503?0350400450弹性模量E,MPa195X10191×103186×10381×103l?8×103注:相邻两数值间的E值采用算术内插法确定。5.2.1.11立式平直炉胆上的加煤孔、出渣孔等,均应按12.3的规定进行加强加强后按无孔处理。5.2.2波形炉胆5.2.2.1波形炉胆(图14)的最小需要厚度按下式计算:pDw2/)+(40)5.2.2.2校核计算时,最高允许计算压力按下式计算:(t-1)…(41)GB/16508-1996(a)S=150200图14波形炉胆(参考图5.2.2.3波形炉胆彼此连接处,各自平直部分的长度不应超过125mm(图15)。5.2.2.4波形炉胆与平管板或凸形封头连接处的平直部分长度不应超过250mm,否则,按5.2.3.1处理。不大于125图15波形炉胆连接处平直部分尺寸5.2.3平直与波形组合炉胆5.2.3.1对于平直与波形组合炉胆(平直部分长度超过250mm),波形部分的最小需要厚度及最高允17GB/T16508-1996许计算压力按式(40)、(41)计算;而平直部分的最小需要厚度与最高允许计算压力按式(32)~(34)与式(35)、(36)计算其计算长度L取最边缘一节波纹的中心线至计算支点(521.5a)之间的距离(图16)同时,要求最边缘一节波纹的惯性矩I不小于按下式算出的需要惯性矩,即i≥IPl2D33×10(42)图16平直与波形组合炉胆平直部分的计算长度L由扇形圆环组成的波形炉胆中一节波纹对其自身中性轴X-X(图17)的惯性矩L按下式计算:Ro[2a’+sin(2a')]2a2(R(43)式(43)中R、r、a'、a分别按下列公式计算R=R。+(44)R(45)4R(46)Rosa(47)式(44)~(47)中R0按下式计算Ro16W14………………………(48)x图17波纹几何特性常用波纹(图14)对其自身中性轴的惯性矩l如表12所示。18GB/T16508-1996表12波纹截面对其自身中性轴的惯性矩101mmmll1213141516171819202122节距150图14(a)31.835,639.543.547.75256.5616.970.976.181.587.2波深38节距150图14(b)37642146,751.4|56.261.266.371.777.282.988.89.5101.3波深41节距200图14(c)129.2138.7147.5155.7163.3170.3176.8|182.9188.4193.5198.3|202.7206.8波深75—t注:表中所给出的值已考虑了厚度减薄量,例如,对于t=10mm,表中h值是按9mm计算的。5.2.3.2如式(42)未能满足,可在炉胆平直部分设置加强圈(图18)用以减小L2,以满足式(42)的要求524加强圈与膨胀环5.2.41加强圈截面对其自身中性轴的惯性矩I1按下式计算:12……(49)它不应小于按下式算出的需要惯性矩",即l1≥I=1.33×10°(50)式(50)中承压长度L按各计算支点均分原则处理,例如对图18中加强圈,L为L1与L之和的一半。L/21≤L图18炉胆平直部分设置加强圈5.2.4.2膨胀环(图19)截面对其自身中性轴的惯性矩I如表13所示,它不应小于按下式算出的需要惯性矩I,即(51)33×10式(51)中承压长度L按5.24.1所述原则处理。GB/T16508-1996(a)180(b13和t-1的较小值图19膨胀环(参考图表13膨胀环对其自身中性轴的惯性矩l104mm4101112|13141516171819202122图19〔a)l892023125227329531733936384407430454图19(b)130144159174190204220236252268284301|318图19(c)11412814115517018620422241260280301322注;表中所给出的L值已考虑了厚度减薄量,例如,对于t=10mm,表中l值是按9mm计算的。5.2.5结构要求5.2.51平直或波形炉胆的内径Dn不应大于1800mm525.2平直或波形炉胆的取用厚度不应小于8mm,且不应大于22mm;当炉胆内径不大于400mm时,其取用厚度应不小于6mm20GB/T16508-199652.5.3卧式平直炉胆计算长度一般不宜超过2000mm,如炉胆两端均为扳边连接,则计算长度可放大至3000mm。超过上述规定时,应采用膨胀环或波形炉胆来提高柔性,此时波纹部分的长度应不小于炉胆全长的三分之一。5.2.5.4平直炉胆与波形炉胆的连接结构如图20所示。平直炉胆与波形炉胆的波纹顶部、底部或中部对齐均可。注:4见图?中的表。图20波形炉胆与平直炉胆的连接5.2.5.5卧式炉胆与平管板或凸形封头的连接结构如图2]所示。如采用坡口型角焊连接,应按4.6.4的规定处理。L炉胆注;l见图7中的表见7.211图21卧式炉胆与平管板或凸形封头的连接5.2.5.6加强圈的厚度t应不小于t,但不大于2t或22mm(图22a)。如大于22mm,应将底部削薄,削薄后的根部厚度不应大于22mm(图22b)。加强圈高度h1应不大于6t1加强圈与炉胆的焊接必须采用全焊透型(图22)。打45〔b)图22加强圈5.3圆筒形湿背回燃室21GB/T16508-19965.3.1卧式内燃锅炉的回燃室筒体按卧式炉胆计算,如为焊接所需而削薄两端部时,削薄部分厚度无需另行计算5.3.2回燃室筒体的取用厚度应不大于35mm,且不应小于10mm。5.4冲天管5.4.1立式锅炉冲天管的最小需要厚度和最高允许计算压力按式(37)、(38)计算,取gn=1.00;对于蒸汽锅炉,附加厚度由2mm增至4mm。5.4.2冲天管计算长度L按5.2.1.5a处理5.5烟管5.5.1承受外压力烟管(包括螺纹管)的最小需要厚度和最高允许计算压力按下列公式计算;pd,70+1.5(52)70(t(53)6凸形封头、炉胆顶、半球形炉胆和凸形管板6.1符号说明本章所用符号的意义和单位如下:tmn最小需要厚度,mm;t—取用厚度(简称“厚度”)、实际测量厚度,mm;ty一有效厚度,mm;t1-一焊接圈厚度,mm;D,内径,nm iDn当量内径,mm;hn内高度,mm;Rn内曲率半径,mm;r——扳边内半径,mm;力——计算压力(表压)MPa[p]—最高允许计算压力(表压),MPa;d]一许用应力,MPa;Y—一形状系数;P—减弱系数;f—孔桥减弱系数;g—焊缝减弱系数;d—孔的直径、扳边孔或焊接圈的内径、椭圆孔在规定方向的尺寸,mm;两相邻管孔中心线与厚度中线交点的最小展开尺寸,mm;c——考虑腐蚀减薄、材料厚度下偏差(为负值时和工艺减薄的加厚度,mm;c1——考虑腐蚀减薄的附加厚度,mm;c2—考虑材料厚度下偏差(为负值时)的附加厚度,mm;c3—考虑工艺减薄的附加厚度,mm;a——孔的轴线偏离凸形元件法线的角度,(。6.2椭球形和半球形元件6.21椭球形和半球形元件(图23)的最小需要厚度按下式计算:22GB/T16508-1996POnY29[0]-0.5p……6(54)dD(a)椭球形无孔封头(b)椭球形有孔封头半球形封头图23椭球形和半球形元件6.2.2校核计算时椭球形和半球形元件的最高允许计算压力按下式计算:29[a]t2]=DY+0.5t,………………………………(55)式中:t按下式计算:56)t,也可取为实际测量最小厚度减去以后可能的腐蚀减薄量。623式(54)、(55)只有满足下列条件时才有效d0.2≤0.1D0.6其中d取长轴尺寸。6.24计算压力取相连元件的计算压力,计算壁温按表4选取。6.2.5形状系数按下式计算:D22h(57)6.2.6凹面受压凸形封头的减弱系数9按表14选取。23GB/T16508-1996表14减弱系数p结构型式无孔无拼接焊缝无孔有拼接焊缝有孔无拼接焊缝1D有孔有拼接焊缝,但二者不重合d取只和1D中较小者有孔有拼接焊缝,且二者重合3/1-注:1)焊缝减弱系数%按表5选取2)对于椭圆孔圈,d取长轴内尺寸。3)接管焊缝边缘与主焊缝边缴的净距离大于10mm为不重合,不大于10mm为重合。6.2.7对于凸面受压的炉胆顶、半球形炉胆,取减弱系数g=1.00。62.8如凹面受压的凸形封头有孔排时,若孔桥减弱系数Sun9…………………………………(58)小于按表14确定的减弱系数g时,则式(54)及(55)中的q用g代入629如凸面受压的炉胆顶上有孔排时,若按式(58)确定的9不小于表3给出的炉胆顶修正系数7时则不必考虑孔排的影响;若9小于n时,则式(54)及(55)中的φ用只代入,与此同时,取基本许用应力修正系数=1.006.2.10附加厚度按下式计算:十c2(59)其中腐蚀减薄的附加厚度c1一般取为0.5mm,若腐蚀减薄量超过0.5mm,则取实际可能的腐蚀减薄值。考虑材料厚度下偏差(为负值时)的附加厚度c按有关材料标准确定。考虑工艺减薄的附加厚度c3应根据具体工艺情况而定,一般情况下,冲压工艺减薄量可取0.1t。6.2.11椭球形和半球形元件圆筒形部分(直段部分)最小需要厚度不应小于按42.1所确定的值,最髙允许计算压力不应大于按42.3所确定的值。计算时,取φam=1.00,c按6.210确定。封头的取用厚度不应小于6mm,炉胆顶和半球形炉胆的取用厚度不应小于8mm,且半球形炉胆的取用厚度也不应大于22mm。6.2.12封头上开孔应遵守下列要求a.对于封头上的炉胆孔,两孔边缘之间的投影距离不应小于其中较小孔的直径(图24),此时,不计孔桥的减弱;b炉胆孔边缘至封头边缘之间的投影距离不宜小于0.1D2+(图24);c.位于人孔附近的小孔,应使小孔边缘与人孔扳边起点之间的距离或者与焊缝边缘之间的距离不小于t图25);d.扳边孔不得开在焊縫上。6.2.13为减小封头厚度而对孔进行加强时,应按12.4中有关规定进行加强计算。GB/T16508-1996不小于dd1不小不小于0.Dh+图24封头开孔的要求图25封头开孔的要求6.3扁球形元件6.31扁球形元件(图26)的最小需要厚度按下式计算:PR+c…………………(60)6.3.2校核计算时,扁球形元件的最高允许计算压力按下式计算29[aRn61)式中:t,按式(56)计算,也可取为实际测量最小厚度减去以后可能的腐蚀减薄值。63.3计算压力取相连元件的计算压力,计算壁温按表4选取。6.34焊缝减弱系数乳按表5选取。人孔、头孔应满足12.7要求,但不计人孔、头孔的减弱6.35附加厚度c按6.2.10规定确定。6.36扁球形元件圆筒形部分(直段部分)的最小需要厚度不应小于按4.2.1所确定的值,最高允许计算压力不应大于按42.3所确定的值。计算时,取gn=-1.00,c按6.2.10确定。封头取用厚度不应小于6mm,炉胆顶的取用厚度不应小于8mm。6.3.7扁球形元件的内曲率半径Rn,不应大于其内径D2。扳边内半径r不应小于相连元件厚度的4倍,且至少应为64mm。扳边内半径r不应小于炉胆顶厚度的2倍,且至少应为25mm(图26)D图26扁球形元件64凸形管板6.4.1椭球形管板(图27)GB/T16508-19966.4.1.1椭球形管板按6.2.1~6.2.11有关规定确定,但不计烟管孔排的影响边缘管孔中心线与管板外表面交点的法线所形成的夹角a不应大于45°,管孔宜经机械加工或仿形气割成形。ho众中命命中中臼由图27椭球形管板6.4.2拱形管板(图28)6.4.2.1拱形管板中由不同椭圆线构成的凸形部分按6,2.1~6.2.11有关规定确定。式(54)、(55)、5⑦)中的D用当量内径D代入,D取二倍椭圆长半轴,而长半轴近似由边缘烟管管排中心线起算,即Dnd=2a;6.2.3中的D用当量内径Dn代入,取Dn=2ab(见图28)。6.4.2.2拱形管板的平直部分按7.3烟管管束区以內的平板有关规定确定,边缘部分(图28中斜线所示部分)-般宽度不大,可不进行校核。边缘部分44b图28拱形管板6.4.3结构要求6.4.3.1凸形管板圆筒形部分(直段部分)的最小需要厚度不应小于按4.2.1所确定的值,最高允许计算压力不应大于按4.2.3所确定的值。计算时,取φn=1,00,c按6.2.10确定。凸形管板的最小厚度还应满足7.3.4要求。6.4.3.2凸形管板上人孔布置可不满足图24中不小于0.1D+t的要求。6.4.3.3拱形管板由不同椭圆线构成的凸形部分与平直部分的过渡应是上述椭圆线与直线的平滑过渡26GB/T16508-19967有拉撑(加因)的平板和管板7.1符号说明本章所用符号的意义和单位如下tm一最小需要厚度,mm;t—取用厚度(简称“厚度”)实际测量厚度mm;K——系数;a—椭圆孔圈的长半轴(内尺寸),mm;b——椭圆孔圈的短半轴(内尺寸),mm;d1假想圆直径,mm;da-人孔或头孔计算直径(a与b之和〉,mm;dn烟管内径,mm;系数;D,—锅壳筒体内径,mm;d—孔的直径,mm;扳边内半径,mm;户—一计算压力(表压),MPa;[p]—最高允许计算压力(表压),MPa;常温抗拉强度,MPa;[a]——许用应力,MPa;tH——横梁厚度,mms——一横梁计算节距,mm;h—横梁计算高度,mm;—横梁水通道宽度,mm;火箱管板的内壁间距,mm;51——管孔横向节距,mm;s2—管孔垂直节距,mm;D——假想直径,mm;前管板最外侧管排中心线与管板壁中线交点至锅壳中心线之间的距离,mm;I2后管板最外侧管排中心线与管板壁中线交点至锅壳中心线之间的距离,mm;E—一锅壳内壁至管板外壁的弓形板最大尺寸,mm;Z—系数q—最外侧垂直管排的孔桥减弱系数。7.2有拉撑的平板和烟管管束区以外的平板7.2.1有拉撑的平板和烟管管束区以外的平板最小需要厚度按下式计算min=kd,p+1…………………………(62)7.2.2校核计算时,最高允许计算压力按下式计算Kd(63)7.2.3计算压力取相连元件的计算压力计算壁温按表4选取。7.2.4系数K按以下规定确定通过三个支撑点画假想圆时,K按表15确定;通过四个或四个以上支撑点画假想圆时,K值降低27GB/T16508-199610%;通过二个支撑点画假想圆时,K值增加10%。7.2.5如支撑点型式不同,则系数K取各支撑点相应值的算术平均值。表15系数K支撑式K平板或管板与锅壳筒体、炉胆或冲天管连接:扳边连接〔图29a)支点线坡口型角焊连接并有内部封焊(图29(b)〕内部无法封焊的单面坡口型角焊(图30e,50直拉杆、拉撑管、角撑板、斜拉杆带垫板的拉杆焊接烟管(包括螺纹管0.45注:1)如氩弧焊打底,且100%探伤K可取04;如采用垫板,且100%探伤,K可取0.45。锅壳筒体取r及2.5t中较小值平管板支点线取r及2.5t/中较小值支点线平管板炉胆支点线平管板锅壳筒体支点线平管板妒胆图29支点线位置支点线无法封焊的单面角焊图30单面角焊支点线7.2.6如烟管与管板全部采用焊接连接时,这些烟管均可视为支撑点以管束区边缘管子画假想圆时K按表15选取。当烟管群边缘某些烟管中心与最近支点线、最近支点的距离大于250mm时,这些烟管的焊接应满足848的要求;两组管束间的宽水区距离大于250mm时,宽水区两侧烟管每间隔一根的焊接应满足8,4.8的要求。28GB/T16508-19967.2.7假想圆直径4如为经过三个或三↑以上支撑点画圆时,支撑点不应都位于同一半圆周上,假想圆画法如图31所示;如为二个支撑点画圆时,支撑点应位于假想圆直径的两端。支点线支点线图31假想圆画法7.2.8支撑点按下列原则确定:拉杆或拉撑管中心;管柬区边缘焊接烟管中心;角撑板的中线及支点线上的各点都是支撑点。7.29支点线按图29、图30所示原则确定。人孔、头孔、手孔边缘,不是支点线。7.2.10包含人孔、头孔在内的平板(图32)的最小需要厚度及最高允许计算压力按下列公式计算0.62一d)→(64)力]=2.600(65)至少有一个假想圆应将人孔或头孔包括在内,并以其中最大假想圆作为强度计算的依据,系数C按表16确定人孔或头孔应满足12.7要求表16包含人孔、头孔的平板系数结构型式无拉撑或两侧有拉撑但D>d101.64两側有拉撑且L=01.19注:l为拉杆外缘至假想國的最小距离(图32)。GBT16508-1996母母普通烟管拉撑管拉杆由由每图32包含人孔在内的平板7.2.11如平板或管板是扳边的,则扳边内半径不应小于二倍板厚,且至少应为38mm;如火箱板、回燃室板是扳边的,则扳边内半径不应小于板厚,且至少应为25mm。扳边起点与人孔圈或头孔圈焊缝边缘之间的净距离不应小于6mm。7.3烟管管束区以内的平板7.3.1烟管管束区以内的平板最小需要厚度及最高允许计算压力按式(62)和(63)计算7.3.2如管束区内装有拉撑管,系数K按7.2,4处理,d为按拉撑管所画假想圆的直径当烟管与管板采用焊接连接时,式(62)和(63)中d1取为烟管最大节距,并取K=0.477.3.3拉撑管与管板连接的焊缝高度(含深度)应为管子厚度加3mm(图39),拉撑管厚度按式(74)计算。除烟管与管板采用胀接连接外,管束区不籥要装拉撑管7.3.4胀接管直径不大于51mm时,管板取用厚度不应小于12mm,胀接管直径大于51mm时,管板取用厚度不应小于14mm。管子与管板连接全部采用焊接时,管板取用厚度不应小于8mm;如管板内径大于1000mm,则管板取用厚度不应小于10mm。7.3.5胀接管板孔桥不应小于0.125d+12.5mm。焊接管板孔桥应使相邻焊缝边缘的净距离不小于6mm,若进行焊后热处理,可不受此限制。7.3.6管孔焊缝边缘至扳边起点的距离不应小于6mm。对于胀接管,管孔中心至扳边起点的距离不应小于0.8d,且不小于0.5d+12mm。7.3.7对于与600℃以上烟气接触的管板,焊接连接的烟管或拉撑管应采取消除间隙的措施,而且管端还应满足8,4.8的要求。7.3.8对于火箱管板当火箱顶板用横梁加固时(图33),还应按下列公式校核横向孔桥的抗压强度:55400m-186(1-d)σ……………………………(66)LP]186(s1-dn………(67)火箱管板最小需要厚度应取式(62)和(66)计算所得较大值;最高允许计算压力取式(63)和(67)计算所得较小值。7.4有加固横梁的火箱顶板7.4.1有加固横梁火箱顶板的最小需要厚度及最高允许计算压力按式(62)和(63)计算7.4.2式(62)和(63)中的d按以下规定确定:GB/T16508-1996横梁有水通道时(图33a)d2十s(68)式中:M=m+!tb.横梁无水通道时(图33b)………………(69)7.4.3系数K取为046(有水通道)或056(无水通道)。7.4.4如火箱顶板是扳边的,则扳边内半径不应小于板厚,且至少为25mm。打H图33有加固横梁的火箱顶板7.5立式冲天管锅炉的平封头和平炉胆顶7.5.1立式冲天管锅炉平封头和平炉胆顶的最小需要厚度和最高允许计算压力按式(62)和(63)计算。7.5.2假想圆直径按以下规定确定:7.5.2.1仅靠冲天管支持时,d取与支点线相切所画出的切圆直径(图34右半部)。7.5.2.2装有拉撑件时,d取通过三个或三个以上支撑点所画出的圆中最大圆的直径(图34左半部)31GB/T16508-1996有拉撑无拉撑支点线假想圆假想圆ddy图34立式冲天管锅炉的平封头与平炉胆顶7.5.3仅靠冲天管支持时,系数K取表15给出值的1.5倍。装有拉撑时如为二点支撑K按表15确定;如为四点支撑,K值降低10%。7.5.4平封头和平炉胆顶上装有拉杆时,对于外径大于1200mm但小于1500m的锅壳筒体,至少应装4根拉杆;外径等于或大于1500mm但小于1800mm的锅亮筒体,至少应装5根拉杆;外径等于或大于1800mm的锅壳筒体,至少应装6根拉杆。7.55平封头或平炉胆顶的外缘扳边内半径不应小于二倍板厚,且至少为38mm;内缘扳边(与冲天管相接)内半径不应小于板厚,且至少为25mm。7.6立式多横火管(考克兰)锅炉的管板和弓形板7.6.1立式多横火管锅炉管板的最小需要厚度和最高允许计算压力除按7.3的规定计算外,还应按下列公式校核最外侧垂直管排的强度:D+129[]一p70)GB/T16508-1996]=2(=…(71)式中:D—假想直径,即最外侧管排中心线与管板厚度中线交点至锅壳中心线之间距离的二倍。前管板D=2L1(图35)后管板D=2L2(图35)9—最外侧垂直管排的孔桥减弱系数,按下式计算。电(72)管板厚度取式(62)与式(70)计算所得较大值,最高允许计算压力取式(63)与式(71)计算所得较小值E锅前管板后管板烟管图35立式多横火管锅炉的管板与弓形板的计算尺寸76.2立式多横火管锅炉管板最外侧垂直管排如为胀接管,则每隔一根烟管应按848要求对管头进行焊接。如为焊接管孔则无此要求。管板的其他结构要求应满足73.3~7.3.7的有关规定。7.6.3管板的弓形板如由角撑板(或其他拉撑)支持,应按下式计算出的Z值确定角撑板的数目。之…………………(73)式中:E——由锅壳内壁至管板外壁的弓形板最大尺寸(图35)。对于后管板(燃烧室管板),角撑板最少应为z>250001块Z>350002块33GB/T16508-1996Z>420003块对于前管板(烟箱管板)角撑板最少应为z>250001块Z>470002块7.6.4与管板两边相接的锅壳板厚度至少应比圆筒形锅壳筒体公式计算所得厚度大15mm。8拉件和加固件8.1符号说明本章所用符号的意义和单位如下Fmn拉撑件的最小需要截面积,cm2;F——拉撑件的取用截面积、实际测量截面积,cm2;A—拉挥件所支撑的面积,cm2;p—计算压力(表压),MPa;[p]——最高允许计算压力(表压),MPa;[a]——许用应力,MPa;拉杆直径,mm;管板厚度,mm;一拉撑管厚度,mm;rb角撑板厚度,mm;加固横梁的最小需要厚度,mm;tH—加固横梁的取用厚度实际测量厚度,mm;a——斜拉杆或角撑板与平管板的夹角,(°);K—焊脚尺寸,mm;8焊缝厚度,mm;L—焊缝长度,mm;7——焊缝系数;s——火箱管板的内壁间距,mmsx——加固横梁计算节距,mm;h加固横梁计算高度,mm;K系数8.2呼吸空位8.2.1平管板上应留有足够尺寸的呼吸空位(平管板上温度不同相邻元件之间的最小距离),以防止产生过大的温差应力。8.2.2炉胆外壁与烟管外壁之间或炉胆外壁与锅壳筒体内壁之间的呼吸空位,应不小于锅壳筒体内径的5%和50mm的较大值如锅壳筒体内径的5%大于100mm时,可取100mm82.3角撑板端部或直拉杆边缘与烟管外壁之间的呼吸空位应不小于100mm。824锅壳筒体内壁与烟管外璧之间的呼吸空位应不小于40mm。8.2.5角撑板端部或直拉杆边缘与炉胆外壁之间的呼吸空位,一般应不小于200mm。当锅壳筒体外径大于1800mm和炉胆长度大于6000mm时,呼吸空位应不小于250mm;当锅壳筒体外径小于1400mm和炉胆长度小于3000mm时,呼吸空位应不小于150mm。8.2.6所有其他情况的呼吸空位,应不小于锅壳筒体内径的3%和50mm的较大值,如锅壳筒体内径的3%大于100mm时,可取100mm。34GB/T16508-19968.2.7与波形炉胆、波形与平直组合炉胆斜拉杆相邻部位的呼吸空位可为上述规定的70%;如波形炉胆液形与平直组合炉胆端部为扳边结构且采用斜拉杆,则其间的呼吸空位可为上述规定的50%。8.2.8回燃室筒体与其他元件之间的呼吸空位可按上述锅壳筒体处理。8.3拉撑件所支撑的面积8.3.1拉撑件宜均匀布置,使被拉撑的面积尽量相等。8.3.2拉撑件所支撑的面积A等于被拉平板上支撑点中位线所包围的面积。支撑点中位线为距相邻支撑点等距离的连线,可近似取为相邻三个或三个以上支撑点的切圆中心和相邻两个支撑点的中点的连线,如图36所示。对于直拉杆、拉撑管和普通烟管,还应将上述所画面积减去这些元件所占的面积作为支撑面积;而对于斜拉杆和角撑板则不减去它们所占的面积。3o一普通烟管一拉撑管④d争拉杆三点画园的园心二个支撑点连线的中点图36支撑面积A的近似画法8.4直拉杆和拉撑管8.4.1直拉杆和拉撑管的最小需要截面积按下式计算:………………………(74)8.4.2校核计算时,直拉杆和拉撑管的最高允许计算压力按下式计算:(75)8.4.3当焊接烟昝枧为拉撑管时,其最小需要截面积和最高允许计算压力也分别按式(74)、(75)计算。8.4.4计算压力取相连元件的计算压力,计算壁温按表4选取,直拉杆按不受热考虑35GB/T16508-19968.4.5直拉杆与平管板的连接结构如图37和图38所示。图37所示结构用于烟温不大于600℃的部位。图38所示结构可用于烟温大于600℃的部位,当用于烟温不大于600℃的部位时,拉杆端头超出焊缝的长度可放大至5mm子但不小于106≥155图37有垫板的拉杆与平管板的连接035d但不小于8≤1.5≤1.515≥151.5園角K见8.4.7图38无垫板的拉杆与平管板的连接846用于平管板的直拉杆的直径不宜小于25mm。长度大于4000mm的直拉杆,中间应加支撑点。用于火箱的直拉杆的直径不宜小于20mm。8.4.7直拉杆与平管板的连接如采用图38c结构时,焊脚尺寸K应满足下式要求;Kh≥125F,rd…(76)84.8拉撑管与平管板的连接结构如图39所示。当用于烟温大于600℃的部位时,管端超出焊缝的长度不应大于1.5mm;当用于烟温不大于600℃的部位时,管端超岀焊缝的长度可放大至5mm。焊接烟管也按此规定处理。36GB/T16508-1996t1十3图39拉撑管与平管板的连接8.5斜拉杆8.51斜拉杆的最小需要截面积按下式计算:FAmin一(77)G SIna8.5.2校核计算时,斜拉杆的最高允许计算压力按下式计算FloAsina(78)853计算压力取相连元件的计算压力,计算壁温按表4不受热元件选取。85.4斜拉杆与平管板及锅壳筒体的连接结构如图40所示。插入平管板的端头的焊接结构应符合图38要求,端头伸出平管板的长度应符合8.4.5要求。斜拉杆的转角半径r不应小于2倍杆的直径。斜拉杆与平管板的夹角a不应小于60°。8.5.5斜拉杆与锅壳筒体连接的焊缝厚度,对于I型焊缝应满足下列要求:b≥125F2Lh(79)任何情况下,焊鍵厚度8不应小于10mm。对于Ⅱ型焊缝,厚度B取为d/4焊缝长度L应满足下式要求:250F→(80)8.5.6斜拉杆的直径不宜小于25mm8.5.7斜拉杆与锅亮筒体连接部位的烟温不得大于600℃。GB/T16508-1996锅壳筒体平管板A向8h型5警报孔先钻孔后弯曲孔深超过管板内壁的尺寸不小于15mm45X图40斜拉杆与平管板及锅壳筒体的连接8.6角撑板8.6.1角撑板的最小需要截面积按式(77计算,最高允许计算压力按式(78)计算8.6.2角撑板在平管板上宜辐射布置,两块角撑板间的夹角宜在15°~30°之间。应优先采用斜拉杆或当空间允许时,采用直拉杆8.6.3角撑板与平管板、锅壳筒体的连接焊缝均应为坡口型,焊缝应避免咬边等缺陷,焊缝与母材应圆滑过渡。8.6.4角撑板与平管板锅壳筒体的焊缝长度L应满足下式要求:100Atbh lo]sina20……(81)8.6.5计算压力取相连元件的计算压力,计算壁温按表4不受热元件选取8.6.6焊缝系数7取0.68.6·7角撑板与平管板的夹角a不应小于60°。8.6.8角撑板厚度不应小于平管板厚度的70%,也不应小于锅壳筒体的厚度和不大于锅壳筒体厚度的1.7倍86.9角撑板与平管板锅壳筒体连接处的结构形状与尺寸应符合图41要求。8.6.10角撑板与平管板锅壳筒体连接部位的烟温不得大于600℃。38GB/T16508-1996锅亮筒体60°平管板A0.2B50≥50°图41角撑板与平管板及锅壳筒体的连接8.7加固横梁87.1火箱顶板上加固横梁的最小需要厚度按下式计算:52力s“SH(82)KHhi[o]式中:K日=1.13;hs见图338.7.2校核计算时,加固横梁的最高允许计算压力按下式计算:KHtHhhlo](83)sS8.7.3计算压力取相连元件的计算压力,计算壁温按表4不受热元件选取8.7.4加固横梁与火箱顶板的连接应采用全焊透结构9矩形集箱9.1符号说明本章所用符号的意义和单位如下:tmn—最小需要厚度,mm;取用厚度(简称“厚度”)、实际测量厚度,mm;2m——长边净宽;2—短边净宽,mm;d—一圆孔直径,椭圆孔在集箱轴向的尺寸,mm;—椭圆孔在集箱横向的尺寸,mm;b——孔中心或焊缝中线至集箱中心线的距离,mm;纵向相邻两孔的节距,m斜向相邻两孔的节距,mm;39GB/I16508-1996集箱内圆角半径,mm;—计算压力(表压),MPa[户]—最高允许计算压力(表压)MPa;[a]——许用应力MPa;99一-孔桥减弱系数;9—一焊缝减弱系数;K1、K2、K3、K4、K—一系数。9.2矩形集箱9.2.1矩形集箱(图42)的最小需要厚度按下列公式计算,取两者较大值。K+K:(84)K+K(859.2.2校核计算时,矩形集箱的最高允许计算压力按下列公式计算,取两者较小值。(86)2K1二+K(87)2图42矩形集箱9.23系数K1、K2、K3K4按下列公式计算或由图43、44得。K1=0.51+(88)(89)mK3=0.5(90)K3+2-1……………(91)40GB/T16508-1996l.41.3KS1.2l.10.60.20.30.40560.7.0.891.0图43系数K1、K1.2850.800.700.600.504. 90.80,300.50.10U.30.20,1K4.20.30.40.50.60.10.20.30.40.50.60.70.8bl.0图44系数K9.24纵向孔桥减弱系数按下列公式计算……"…"…"…………(92)当d20.400.451.00GB/T16508-1996续表17序K结构型式号纬构要求备注无孔有孔45°且不小于o.40|0.450.90anIT用于额定压力不大于0.606.700.852.5MPa,且集箱外径不大于426mm0.400.45用于水压试1.05注:对于序号3的结构型式,当额定压力大于1.25MPa且集箱外径大于219mm时,应对焊缝进行超声波探伤。10.2.4平端盖的结构应符合表17的要求,平端盖中心圆孔的直径d或中心椭圆孔图的长轴2a与平端盖内径D,的比值不应大于0.8;平端盖上任意两孔边缘之间的距离不应小于小孔的直径;孔边缘至平端盖内边缘之间的距离不应小于t1m,且孔不得开在内转角圆弧处。10.2.5集箱的热旋(挤)压椭球形或球形端盖(收口端部)可不进行计算,但要求收口处圆滑过渡,顶端应开孔以去除收口处的不规则部分10.3孔盖10.3.1孔盖(图51)的最小需要厚度按下式计算mn=0.55K4…(103)式中:l1对圆形为d对椭圆形为2b。孔盖边缘的局部减薄(装设垫片)在强度计算时可不考虑。10.3.2校核计算时,孔盖的最高允许计算压力按下式计算3.30KL1(101)式中:系数K1按表18确定。表18系数K1b/a1.000.750.50K1.0l.151.30注:如b/a介于表中相邻数值之间,K1值可用算术内插法确定。45GB/T16508-199610.3.3对于有波形槽的孔盖,上述计算中的尺寸d(圆形),a、b(椭圆形)均用波形槽中心线尺寸db’代替(图52)。h>30图51内置孔盖图52有波形槽的孔盖11下脚圈11.1符号说明本章所用符号的意义和单位如下:t1min下脚圈的最小需要厚度,mm;t1—下脚圈的取用厚度(简称“厚度”)实际测量厚度,mm;t—锅壳筒体厚度,mm;D—对应锅壳筒体内径的下脚圈尺寸,mm;D—对应炉胆外径的下脚圈尺寸,mm;d—常温抗拉强度,MPa;力—一计算压力(表压),MPa;]——最高允许计算压力(表压),MPa。11.2下脚圈11.2.1立式冲天管锅炉的下脚圈可不进行计算,厚度取相连炉胆的厚度。46GB/T16508—1996炉胆锅亮筒体锅壳筒体s型下脚圈U型下脚圈D底座弩报孔(10,间距约1200mm但不得少于3个)衬圈图53S型下脚圈与锅壳连接结构(参考图)图54U型下脚圈与锅壳连接结构(参考图)11.2.2立式无冲天管锅炉S型下脚圈(图53)的最小需要厚度按下式计算Imi=/PD (Do-Do372990+1(105)11.2.3校核计算时,立式无冲天管锅炉S型下脚圈的最高允许计算压力按下式计算:990(1)=D(D.=D.372……(106)11.2.4立式无冲天管锅炉U型下脚圈(图54)的最小需要厚度应比按式(105)算出的值增加20%,最高允许计算压力应为按式(106)算出值的70%。11.2.5任何情况下,下脚圈的取用厚度不应小于8mm。12孔和孔的加强12.1符号说明本章所用符号的意义和单位如下D—锅壳筒体内径,mD炉胆外径,mm;d——孔径、双面角焊或坡口型角焊管接头或孔圈的内径、椭圆孔在规定方向的尺寸,mm;[d]—未加强孔的最大允许直径,mm;[d]—孔桥加强计算时允许的当量直径,mm;tmi平板的最小需要厚度,mm;t—锅壳筒体、凸形封头、炉胆、平板的取用厚度(简称“厚度”)或实际测量厚度,mm;锅壳筒体、凸形封头、炉胆的有效厚度,mm ito—强度未减弱的锅壳筒体或炉胆按承受内压所需的理论计算厚度,mm;加强管接头或加强圈的取用厚度,mm;y1-加强管接头或加强圈的有效厚度,mm;to—加强管接头或加强圈按承受内压所需的理论计算厚度,mm;GB/T16508-1996t2加强垫板的厚度,mm;h—加强圈高度,扳边孔的扳边高度,mm;h1加强管接头的有效加强高度、加强圈伸入锅壳筒体或凸形封头内壁的尺寸,mm;h2加强管接头伸入锅壳筒体或凸形封头内壁的尺寸、加强圈的有效加强高度,mmB——锅壳倚体、凸形封头、炉胆、平板的有效加强宽度,mm;户—一计算压力(表压),MPa;[a]——锅壳筒体、凸形封头、炉胆、平板的许用应力,MPa;a]1加强管接头、加强圈的许用应力,MPa;[a]2-加强垫板的许用应力,MPa;g—锅壳筒体炉胆的实际减弱系数;被加强孔桥在未作加强考虑时的纵向、二倍横向或斜向当量减弱系数;[9——允许提高到的孔桥减弱系数;5—纵向相邻两孔的节距,mm;s——横向相郐邻两孔按圆筒平均直径展开的节距,mm;s-斛向相邻两孔按圆筒平均直径展开的节距,mmA—锅壳筒体炉胆纵截面内的加强需要面积和平板的加强需要面积,mm2;A1-锅壳筒体、炉胆纵截面内起加强作用的焊缝面积,mm2A2—锅壳筒体炉胆纵截面内起加强作用的管接头加强圈的多余面积,mm2;A3—锅壳筒体纵截面内起加强作用的加强垫板面积,mm2;A4锅壳筒体、炉胆自身在纵截面内起加强作用的多余面积,mm2;AF—加强件对封头加强时起加强作用的面积,mm2;A—加强件对平板加强时起加强作用的面积,mm2;K加强管接头或加强圈的焊角尺寸,mm;K斜向孔桥换算系数;K1—系数;n—系数。12.2锅壳筒体上孔的加强注:本条有关锅壳筒体上孔的加强也适用于集箱筒体。12.2.1有关锅壳筒体上孔的加强,仅适用于d/D2<0.8和d<600mm的孔。如为椭圆孔,d取长轴尺寸。注:d/D≥0.8的集箱开孔,集箱厚度按三通计算(参见GB922288,但表21中限制条件A1用β代替)。12.2.2确定锅壳筒体未加强孔的最大允许直径[]时,应按下式计算锅壳简体的实际减弱系数只。户D9=(2L」-p)"……"(107)12.2.3对于实际减弱系数g≤0.4的锅壳筒体,需要加强的孔已得到自身加强,无需另行加强12.24对于实际减弱系数g>0.4的锅壳筒体,未加强孔的直径d不应大于按图55确定的未加强孔的最大允许直径[d],且最大为20mm。如为椭圆孔,d取筒体纵截面上的尺寸。12.2.5对于实际减弱系数乳>0.4的锅壳筒体,如开孔直径d大于按12.2.4确定的未加强孔最大允许直径[d时,应采取图56的结构予以加强〔图示(a)(b)加强结构仅适用于不受热部位〕GB/T165081996s88长嗒恶只长中中中中中ev efifeyeho: lGB/T16508-1996(a)(d)图56孔的加强结构型式12.2.6开孔加强的有效范围(表19):有效加强高度h、h2取2.5和2.5t中的较小值;有效加强宽度B取2d。2.2.7开孔加强应满足以下条件A+A2+A3+A4≥A……………………………(108)且应使加强所需面积A的三分之二分布在离孔四分之一孔径范围内;如为加强管接头,则布置在离管接头内壁四分之一内径的范围内。式(108)中各面积的计算方法如表19所示。表中t和t按下列公式计算:to=.PD109)力d……(110)如为椭圆孔,d取长轴尺寸。如加强元件的许用应力大于被加强元件的许用应力,则按被加强元件钢材的许用应力计算,即表19中的[o]或[d]2取等于[a]。如加强元件的许用应力小于被加强元件的许用应力,则按表19中的公式计算。50GB/T16508-199612.3炉胆上孔的加强12.3.1炉胆上孔的加强方法适用于d/D≤0.6的孔。如为椭圆孔,d取长轴尺寸。12.3.2炉胆上孔的加强计算按12.2有关规定进行12.33对炉胆上的孔进行加强计算时假设炉胆按承受内压圆筒公式(109)计算。12.34炉胆上的加煤孔圈、出渣孔圈等的最小需要厚度按假设承受内压圆筒公式(110)计算,如为椭圆孔圈,d取孔圈长轴的内尺寸12.3.5不得用垫板对炉胆上的孔进行加强。表19加强需要面积与起加强作用面积的确定型式双面角焊管接头加强单面坡口焊管接头加强垫板与管接头联合加强d加强结构BB加强需dto要面积A[+2(哥d+2211eKFK2KhAz[2h,(ty1 -Lo1 )+2h2ly1)[2h,(Ly -tor)L2h,(t +to)+2h,t,1起加强作用的面积00.8(B-d-2t1)2(tr -to)d(fr-to)d-211d注:如与椭圆孔,表中d取筒体纵截面上的尺寸。12.4凸形元件上孔的加强124.1为减小凸形元件厚度,可采用孔边缘焊以加强圈或(和)加强板的办法进行加强12.4.2能起加强作用的截面积A为图57中斜线部分的二倍。图57中,加强有效范围(h1、h2、B)按122.6确定;t1按式(110)计算;如加强圈用钢板制成,c按4.4.1确定,如加强圈用管子制成,c按式(6)、(27)计算;如为椭圆孔,d取孔的长轴尺寸。12.4.3经加强后,表14中的d用d-AF/t,代替。如加强元件的许用应力与被加强元件的许用应力不同时,按12.2.7原则处理。51GB/T16508-1996dfol+rB=2(+t1)+d图57凸形元件上孔的加强计算示意图2.5平板上孔的加强注:按式(64)、(65)计算的包含人孔的平板无需再仵加强计算12.5.1如平板取用厚度满足下式时,则孔无需加强。DDnD(111)式中:K1=1.5(图58和60);1.25(图59)。12.5.2如未能满足式(111)条件时,平板上的孔应予加强。12.5.3图58、59、60中孔的加强有效范围(h1、B)按12.2.6确定。125.4能起加强作用的截面积A及需要加强的面积A如图58、59、60所示。要求:……………………(112)12.5.5图58中,焊接围或孔扳边的高度h应满足下式要求h=√td…………………………(113)式中:d为孔径或孔圈的内径。如为椭圆孔,则为短轴内尺寸tn+B需要加强的面积A起加强作用的面积A图58平板上孔的孔圈加强52GB/T16508-1996rcB需要加强的面积A起加强作用的面积A。S(b)续图58fortd/8要加强的面积A区起加强作用的面秋4pZ图59平板上孔的垫板与管接头加强d/4催受加强的面积A起加强作用的面积4s囫图60平板上孔的垫板加强12.6孔桥的加强计算12.6.1锅壳筒体上纵向、横向或斜向孔桥可用管接头加强以提高孔桥减弱系数。此时,应首先满足以下条件:a.采用坡口型焊接结构,如图56(c)、(d)、(e)所示;b.允许提高到的孔桥减弱系数53GB/T16508-1996[<…………(114)12.6.2对锅壳筒体孔桥进行加强计算时,允许的当量直径[4]按下列公式计算:纵向孔桥d]=(1一[g])s(115)横向孔桥[d]=(1-0.5[g])s……………………………(116斜向孔桥门=(1-[g]K)s(11?)式中;p(D十t)2Lot(118)12.6.3用于加强孔桥的管接头(图61)应符合下式要求:A1+A2≥(d-[d])式中:A1、A2按表19中的公式计算。[a3[dy图61孔桥加强12.7人孔、头孔、手孔12.7.1筒体封头、平板上的人孔、头孔、手孔的边缘可采用焊接圈或扳边型式(图62)。焊接圈、扳边的高度h应满足式(113)要求焊接人孔圈和头孔圈的厚度t应满足下式要求7……………(120)GB/T16508-1996且t1对于人孔圈不宜小于19mm,对于头孔圈不宜小于15mm,对于手孔圈不宜小于6mm。图62人孔、头孔、手孔的边缘结构GB/T16508-1996附录铸铁锅炉曼压元件(补充件)A1符号说明本附录所用符号的意义和单位如下:最小需要厚度,mm;z取用厚度(简称“厚度”)实际测量厚度,mm;c—一附加厚度,mm;2m矩形结构的长边净宽,mm;矩形结构的短边净宽,mmp—计算压力(表压),MPa;[a]—许用应力MPa;K:、K2、K3、K4—系数;a1—常温抗拉强度,MPa;ob1-温试验抗拉强度,MPa;∞.2—常温屈服点(残余变形为0.2%),MPa[p]—最高允许计算压力〔表压)MPaP爆破压力MPa。A2公式计算法A2.1铸铁锅炉受压元件—铸铁锅片,根据几何形状与受力状态,按本标准4~12章所给出的基本公式进行计算。对于矩形截面,按A2,2计算。铸铁锅片的许用应力按A2.3确定,附加厚度按A2.4确定A2.2图A1所示截面形状可简化成矩形结构进行计算。Zmm图A1A2.2.1矩形结构的最小需要厚度按下列公式计算,取两者较大值。'ToI+K2+c……………………………(A1)56GB/T16508-1996K+K4十c(A2式中K1、K2、K3、K4按式(88)~(91)计算。A222校核计算时,矩形结构的最高允许计算压力按下列公式计算,取两者较小值=xm2可…(A3)……(A4)十KA23许用应力按表A1选取。表A1铸铁元件的许用应力[a]MPa材料灰口钟铁球墨铸铁热处理不退火退火退火许用应力6.05与。中的较小值4.0-2.5注:受夸曲元件的许用应力放大1.5倍受压缩元件的许用应力放大20倍。如工厂自行试验确定强度特性则取三个锅片试件所得强度特性的平均值再乘以09但各试件的强度特性都必须大于材料标准给出的值。A2.4附加厚度c主要用以考虑铸造工艺造成的厚度负偏差,应视各厂工艺水平而定,一般取c2mm。A25如计算法确定的最高允许计算压力高于水压试验法A3确定的相应值,可取此较高值。A3水压试验法A3.1水压试验法按下式确定最高允许计算压力P……………………………(A5)A3.2如水压试验法确定的最高允许计算压力高于公式计算法A2确定的相应值,可取此较高值GB/T16508-1996附录B例题(参考件)B1设计计算B1.1例题1某卧式水火管锅炉额定蒸汽压力为1.25MPa,锅壳筒体用16Mng钢板制造,内径Dn=1800mm,孔排布置如图B1所示,筒体用双面自动焊,在锅壳筒体顶部设一300mm×400mm的人孔,并使其不与其它孔构成孔桥,人孔圈用20mm厚的20g钢板冷压制造,并与锅壳筒体用双面角焊连接(图B2),试计算锅壳筒体厚度水冷壁管18492\a564.2中13×6∮134.5下降管234图B13003001图B2[解]:B1.1.1计算压力锅炉额定蒸汽压力P=1.25MPa;因无过热器,锅壳筒体至锅炉出口之间的压力降△p2=0;水柱静压力Δ加a<0.03(p十Δp十△p),按3.5.1,取△=0;按3.5.1,附加压力△p=0.04(p+△p2+△pa2)=0.04×(1.25+0+0)=0.05MPa。按3.5.1,计算压力GB/T16508-1996力=中+△户+△p2+△p=1.25+0.05+0+0=1.30MPB1.1.2许用应力由水蒸汽表,计算压力为1.40MPa(绝对压力)下的饱和蒸汽温度195℃由表4,直接受火焰辐射锅壳筒体的计算壁温tb=t+90=195+90=285℃由表1,16Mng钢板在285C时的基本许用应力[o]=139MPa由表3,烟温大于600℃时的锅壳筒体的基本许用应力修正系数0.90按式(1),许用应力a]=]=0.09×139=125MPaB1.1.3最小减弱系数由表5,锅壳筒体纵向焊缝减弱系数升=1.00按式(15),不需计算孔桥减弱系数的最小节距+2√(Dn+t)t按4.1,水冷壁管管孔直径d1=64.2mm按4.1,下降管管孔直径取管子内径121mm对于s=184mm的纵向孔桥及s"=169.7mm的斜向孔桥se=64.2+2√(1800+16)×16=405mm先假定锅壳筒体取用厚度为16mm。)由于s及s“均小于so,故均应计算孔桥减弱系数对于s"=333.6mm的斜向孔桥:d1+d264.2+121so=92.6+2√(1800+16)×16=434mm由于s"小于s,故应计算孔桥减弱系数。按式(16),纵向孔桥减弱系数s-d184-64.21840.651对于s"=169.7mm的斜向孔桥按式(20),斜向孔桥减弱系数d169.7-64.20.622169.7按式(19),斜向孔桥换算系数K1.260.750.75(1+n2)2(1+0.6452)GB/T16508-1996式中:n=92a142.6=0.645按式(18),斜向孔桥当量减弱系数9=K9"=1.26×0.622=0.784对于s=333.6mm的斜向孔桥:按式(20),斜向孔桥减弱系数s"-d333.6-92.6333.6=0.722按式(19),斜向孔桥换算系数K-1.110.750.75(1+n2)1+0.9842)2式中:n=b234a237.7=0.984按式(18)斜向孔桥当量减弱系数g-Kp"=1.11×0.722=0.801斜向孔桥当量减弱系数亦可按图4直接查取。按4.3.1,最小减弱系数9m==0.651B1.1.4锅壳筒体厚度按式(5),理论计算厚度29D1.30X1800na]-p2×0.651×125-1.36=14.5mm按4.4.1,腐蚀减薄的附加厚度按GB713和GB709,t=16mm的钢板下偏差(为负值)的附加厚度c2=0.8mm按4,4,1,工艺减薄的附加厚度(冷卷冷校)按式(25),附加厚度c=c1+cx+c3=0.5+0.8+0=1.3mm按式(6),最小需要厚度rmin=t2+c=14.5+1.3=15.8mm取用厚度t 16 mm它满足4.5.t锅壳筒体内径D大于1000mm时的取用厚度不宜小于6mm的要求,也满足45.3不绝热锅壳置于炉臚内的厚度不应大于26mm的要求。B1.1.5未加强孔的最大允许直径按式(10),有效厚度=t-c=16-1.3=14.7mm按式(107),实际减弱系数视-p,(2×125-1.30)×14.7-0.640按图55未加强孔的最大允许直径GB/T165081996(Dty=1800×14.7=26.5×103mm2。)除300mm×400mm人孔外,其他孔均无需加强B1.16人孔加强计算校核人孔加强计算方法的适用范围00D1800兰0.22<0.8d=400mm<600mm满足12.2.1的要求。由表4,不直接受烟气或火焰加热的人孔圈的计算壁温ts=t=195℃按341,当计算壁温低于250℃时,实取计算壁温t=250℃由表1,20g钢板在250℃时的基本许用应力[a]n=125MP由表3,人孔圈基本许用应力的修正系数1.00按式(1),人孔圈的许用应力[a]1=a]n=1.00×125=125MPa按式(109),未减弱的锅壳筒体的理论计算厚度力D1.30×1800z=2[a-p=2×125-1.309. 4 mm按式(110),人孔圈的理论计算厚度pd1.30×400如=2o1-p=2×125-1.30=2.1m按式(10),人孔圈有效厚度1-c=20-1.3=18.7(人孔圈附加厚度c的取法与锅壳筒体相同。)按12.2.6,有效加强高度h1=2.5=2.5×16=40mm由表19需要加强的面积+211)=300+2×18.7×|1125125//9.42820mm2由表19,焊缝面积A1=2KB=2×102=200mm2由表19,人孔圖多余面积A2=[2h1()+2h2f=[2×40×(18,7-2,1)+2×25×187]x235125=2260mm61GB/T16508-1996由表19,锅壳筒体自身多余面积4to)=300-2×18.7×/1-125125/×(14.79.4)=1590mm2因A1+A2+A4=200+2260+1590=4050mm2>A=2820mm2A1+A2+0.5A4=200+2260+0.5×1590=3260mm2>3A×2820=1880mm故满足12.2.7的要求。B1.1.7校验人孔圈的高度和厚度人孔圈的高度h=90mm>√t=√16×300=69.3mm人孔圈的厚度t1=20mm>16=14.0InID且t,= 20 mm>19 mm人孔圈的高度h和厚度t均满足127.1的要求B12例题2某卧式内燃回火管燃油锅炉,额定蒸汽压力为1.0MPa,平直炉胆用20g钢板制造,长度为2716mm,外径为800mm(图B3),试计算炉胆厚度。40r40儿=26042716图B3GB/T16508-1996[解]:B1.2.1计算压力锅炉额定蒸汽压力户=1.0MPa;因无过热器,炉胆至锅炉出口之间的压力降△p2=0;水柱静压力Δpx<0.03(p十△p十△p),按3.5.1取△p=0;按3.5.1,附加压力△p=0.02MPa按3.5.1,计算压力力=p。+△十△p2+△pa=1.0+0.02+0+0=1.02MPaB1.2.2计算壁温由水蒸汽表,计算压力为1.12MPa(绝对压力)下的饱和蒸汽温度t1=185℃由表4,直接受火焰辐射的炉胆的计算壁温tb=t十90=185+90=275℃B1.23计算壁温时的屈服点由表1,20g钢板常温时的抗拉强度b= 400 MPa由表2,20g钢板在275℃时的屈服点G=0.38C=0,38×400=152MPaB1.2.4炉胆厚度按5.2.1.5中a,计算长度L=2604mm由表10,强度安全系数由表10,稳定安全系数n2=3.0由表11,20g钢板在275℃时的弹性模量E=193×103MPa按52.1.7,平直炉胆的圆度按式(33),计算值B户Dn1.02×784×2.5D7846.452G1+152×152×1+5×2604先假定炉胆取用厚度为16mm)按式(32),炉胆最小需要厚度tB|1+/1+0.12DB1+D。i|+10.3L6.450.11+1+784×1.56.45×1+10.3×2604=15.4mrn63GB/T16508-1996按式(34)炉胆最小需要厚度Do6/_pLy0.4173E+1=784×1,022604×311.73×1930001=13.2mm按5,2.1.1,炉胆最小需要厚度tmin= 15. 4 mm取用厚度16 mmB1.2.5考核炉胆内径Dn=768mm,小于1800mm,满足5,2.5.1的要求。炉胆取用厚度t=16mm,满足5.2.5,2炉胆厚度不应小于8mm和不应大于22mm的要求。按52,5,3炉胆两端采用扳边连接,计算长度L=2604mm,小于3000mm时,中间不加膨胀环或波形炉胆是可以的。B13例题3某立式弯水管锅炉,额定蒸汽压力为0.7MPa,水柱静压力为0.03MPa,炉胆用20g钢板制造,内径为1000mm,炉胆与U型下脚围连接处至U型下脚圈弯曲起点的距离为65mm,其他尺寸见图B5,炉胆上管孔布置如图B4,管子与炉胆单面角焊连接,炉胆上设一300mm×400mm的炉门孔和300mm×500mm的出烟孔,其连接详图如图B5,炉门圈和出烟孔圈均用14mm厚的20g钢板冷压制造,试计算炉胆厚度。[解]B1.3.1计算压力锅炉额定蒸汽压力p=0.7MPa;因无过热器,炉胆至锅炉出口之间的压力降△p2=0;水柱静压力△p=0.03MPa,它已大于0.03(十△+△户)=0.03×(0.7+0.02+0)=0.02MPa;按35.1,附加压力△户=0.02MPa按3.5.1,计算压力户=p+中十△户2+△px=0,7+0.02+0+0,03=0,75MPa炉胆中心线=3】8中申a=159图B464GB/T16508-199641000122士150°±5图B5B1.3.2最小减弱系数由表5,炉胆纵向焊缝(双面对接自动焊)的减弱系数9,=1.00按式(15)不需计算孔桥减弱系数的最小节距sn=d+2√(Dn+t)t=52+2√(100+12)×12=272mm(先假定炉胆厚度为12mm。)由于横向节距318mm已大于s=272mm,故横向孔桥减弱系数可不必计算,只需计算斜向孔桥减弱系数按式(20),斜向孔桥减弱系数d187.8-52187.8723GB/T16508-1996按式(19),斜向孔桥换算系数K1.280.750,75(1+0.6292)2式中m=2100159.0按式(18),斜向孔桥当量减弱系数g=K9"=1.28×0.723=0.925斜向孔桥当量减弱系数亦可按图4直接查取。按4.3.1,最小减弱系数pmin=92=0.925B1.3.3计算长度按5.2.1.5中e及图12计算长度L=Ⅹ+40+1600+65=105+40+1600+65=1810mm式中:X根据262D。1024=0.256,由表9得X=0.102D=0.102×1024=105mmB1.3.4炉胆厚度由表1,20g钢板常温时的抗拉强度Ub=400 MPa按式(37),炉胆最小需要厚度t31+1+xa+D,D4.4L=1.5×0.75×1000×1+√1+0.75×(1810+1004.4×18100.925×40011.7m取用厚度t2InmB1.3.5孔的加强计算a.炉胆未加强孔的最大允许直径按12.3.2和12.2.4,未加强孔的最大允许直径为200mm,炉胆上的炉门孔和出烟孔在炉胆上纵截面的尺寸均为300mm,故应进行加强。b.炉胆理论计算厚度和有效厚度由表4,计算壁温面h=t+90=173+90=263℃式中介质饱和温度t按工作压力为085MPa(绝对压力)查水蒸汽表而得。由表1,20g钢板在263℃时的基本许用应力[a]=122M由表3,基本许用应力的修正系数7=0.90按式(1),许用应力90×122=110MP按12.3.3和式(109),炉胆理论计算厚度GB/T16508-1996o≈D0.75×10002[a]-p2×110-0.753.4mm按式(37)中的附加厚度,取按式(10),炉胆有效厚度ty=t-c=12-2=10mm出烟孔圈理论计算厚度和有效厚度许用应力按炉胆取a]1=[叮]=110MPa按12.3.4和式(110),理论计算厚度pd0.75×5002[a]1-p2×110-0.751.7按式4.4,1,腐蚀减薄的附加厚度按GB713和GB709,t=14mm的钢板下偏差(为负值)的附加厚度0.8按4.4.1,工艺减薄的附加厚度按式(25),附加厚度c1+c2+c3=0.5+0.8+0=1.3mm按式(10),有效厚度ty=t1-C=14-1.3=12.7mmd.需要加强的面积由表19+2n1-份)1=300+2×12.7×1_110110×3.41020起加强作用的面积焊缝面积A1=16×4=64mm按12.2.6,有效加强高度h1=2.5t=2.5×12=30mm由表19,出烟孔圈的多余面积A2=[2h1(t-to)+2h2ty]=[2×30×(12.7-1.7)+2×5×12.7×1l0787mm由表19,炉胆自身的多余面积鲁4-2t1-t300-2×12.7×/1-110110J×(103.4)GB/T16508-19961980起加强作用的多余面积A1+A2+A4=64+787+1980=2830mm2f.考核按12.32和122.7A1+A2+A4=2830mm2>A=1020mm2A1十A2+0.54=64+787+0.5×19801840mm2>2A21020=680mmt500且满足12.31D1024=0.49<0.6的要求。炉门孔圈除长轴尺寸为400mm小于出烟孔圈500mm外其他尺寸均与出烟孔圈相同,敞无需对炉门孔圄进行加强计算。B13.6校验炉胆结构尺寸炉胆内径为1000mm,满足52.5.1炉胆内径不得大于1800mm的要求。炉胆取用厚度t=12mm满足5.2.5.2炉胆厚度不应小于8mm和不应大于22mm的要求B1.4例题4某立式无冲天管锅炉,额定燕汽压力为0.7MPa,锅亮封头用20g钢板热压制造,内径为1200mm,内高度为300mm,封头上设有280mm×380mm的人孔,人孔圈用20mm厚的20g钢板冷压制造,人孔圈与封头采用双面角焊连接试计算锅壳封头厚度。[解]:B14.1计算压力除水柱静压力△户<0.03(+△十△户)可不予考虑外,其余同例3户=0.72MPaB1.4.2许用应力由水蒸汽表计算压力为0.82MPa(绝对压力)下的饱和燕汽温度=171℃由表4,不直接受烟气或火焰加热的元件的计算壁温t=l=171℃按34.1,当计算壁温低于250℃时,实取计算壁温t=250℃由表1,20g钢板在250℃时的基本许用应力]=125MPa由表3,立式无冲天管锅炉,凹面受压凸形封头基本许用应力的修正系数=1.0按式(1),许用应力[]=?]=1.00×125=125MPaB14.3封头厚度由表14,有孔无拼接焊缝的减弱系数GB/T16508-1996800.683200(由于人孔圈与锅壳封头是插入式双面角焊故开孔尺寸取内径长轴尺寸。)按式(57),形状系数62+D1=1×2+(2×3002001.00按62.10,腐蚀减薄的附加厚度C1=0.5mm按GB713和GB709,t=8mm的钢板下偏差(为负值)的附加厚度0.8mm(先假定锅壳封头取用厚度为8mm。)按6.2.10,工艺减薄的附加厚度=0.lt=0.1×8=0.8mm按式(59),附加厚度c=c1十c2+c3=0.5+0.8+0.8=2.1mm按式(54),锅壳封头最小需要厚度PD.Y十0.72×1200×1.002qa]-0.5p2×0.683×125-0.5×0.72+2.17.2mm按6.2.11、式(5)和(6),封头圆筒形部分最小需要厚度29- oi0.72×1200+c=2×1.00X125-0.72+2.15.6取用厚度满足6.2.11封头厚度不应小于6mm的要求B1.4.4校验封头几何尺寸300Dn12000.25>0.2D=2-2.1=0.004<0.11200300D2000.32<0.6满足6.2.3要求封头上除中心开有人孔外,虽还开有安全阀管座孔、主汽阀管座孔、付汽阀管座孔各一个,但符合6.2.12中的a和c的要求。B1.4.5补充说明如需减小封头厚度,亦可按124对开孔进行加强计算。B1.5例题5某立式无冲天管弯水管锅炉,额定蒸汽压力为0.7MPa,炉胆顶用20g钢板热压制造,内径为1000mm,内高度为250mm,炉胆顶上开直径为52mm的孔排,其最小节距为150mm,试计算炉胆顶厚度GB/T16508-1996[解]B1.5.计算压力与例题4同P=0. 72 MPaB1.5.2许用应力由水蒸汽表,计算压力为0.82MPa(绝对压力)下的饱和蒸汽温度=17C由表4,直接受火焰辐射的炉胆顶的计算壁温t;=t1+90=171+90=261℃由表1,20g钢板在261℃时的基本许用应力[a]=123MP由表3,立式无冲天管锅炉凸面受压炉胆顶基本许用应力的修正系数=0.40按式(1),许用应力[a]=a]=0.40×123=49.2MPaB1.5.3炉胆顶厚度按式(58),孔桥减弱系数smn=a150-520.653m150按6.29,孔排减弱系数=0.653>7=0.40,则不必考虑孔排的影响。按式(57),形状系数2+2h6×|2+10002×250=1.00按6.2.10,腐蚀减薄的附加厚度C1=0.5mm按GB713和GB709,t=10mm的钢板下偏差(为负值)的附加厚度2=0.8mm(先假定炉胆顶取用厚度为10mm。)按6.2.10,工艺减薄的附加厚度C3=0.1t=0.1×10=1.0mm按式(59),附加厚度c=c1+c2+c3=0.5+0.8+1.0=2.3mm按式(54),炉胆顶最小需要厚度PDY72×1000×1.00mn=24-0.5+c=2×1.0×49.2-0.5×0.72+2.3=9.6mm按6.2.11式(5)和(6),炉胆顶圆筒形部分最小需要厚度PD0.72×10002×1.00×49.2-0.72+2.3=9.7mm70GB/T16508-1996取用厚度10 mm满足6.2.11炉胆顶厚度不应小于8mm的要求。B1.54校验炉胆顶几何尺寸250Dn10000.25>0.2C9.7-2.3D1000=0.007<0.152Dn=1000=0.05≤0.6满足6.2.3的要求。B1.6例题6某锅炉额定蒸汽压力为0.7MPa,其前管板为标准椭球形管板,烟管区的烟温小于800℃,管板用2g钢板热压制造,内径为1400mm,内高度为350mm;管板下部设一300mm×400mm的人孔(图B6),人孔圈用20mm厚的20g钢板冷压制造,并与管板用双面角焊连接,管子与管板用焊接连接试计算管板厚度。L解]:B1.6.1计算压力锅炉额定蒸汽压力p=0.7MPa;因是无过热器的卧式锅炉,管板至锅炉出口之间的压力降△p0;水柱静压力△p2<0.03(p+△p十△户),按3.5,1,取△px=0按35,1,附加压力△p=0.02MPa按3.5.1,计算压力户=P+△p+Δ力2+△pa=0.7+0.02+0+0=0.72MPaB1.6.2许用应力由水蒸汽表,计算压力为0.82MPa(绝对压力)下的饱和蒸汽温度1=171℃由表4,与600~900℃烟气接触的管板的计算壁温tb=1+50=171+50=221℃按3.41,当计算壁温低于250℃时,实取计算壁温tb=250℃由表1,20g钢板在250C时的基本许用应力[o]=125MPa由表3,凹面受压凸形管板基本许用应力的修正系数7=0.85按式(1),许用应力[a]=吡[a]r=0.85×125=106MPaGB/T16508-1996350如QQ义义8强毁阅的好a②QQQ340人孔40400图B672GB/T16508-1996B1.6.3人孔圈及连接焊缝起加强作用的多余面积人孔圈的基本许用应力与管板相同Lohn= lo]= 125 MPa由表3,人孔圈基本许用应力的修正系数7:1.00按式(1),人孔圈的许用应力[a]=on=1.00×125=125MPa按式(110),人孔圈的理论计算厚度d0.72×400mm2p2×125-0.72按12.4.2和4.4.1,人孔圈腐蚀减薄的附加厚度按GB713和GB709,t=20mm的钢板下偏差(为负值)的附加厚度C2=0.8m按4.4.1,人孔圈工艺减薄的附加厚度按式(25),附加厚度十c2+c3=0.5+0.8+0=1.3按12.4.2和12.2.6,有效加强高度h1=h2=2.5t=2.5×10=25(先假定管板取用厚度为10mm。)按12.4.2、图57、12.2.7、表19图B6,人孔圈和连接焊缝起加强作用的多余面积A=Kh1+K2+2[h1()+h2t,1I(102+62)+2×[25×(20-1.3-1.2)+25×(20-13+106l061946mm因[a]>[a],故取[]1={a]。)B1.6.4管板厚度按6.2.10,腐蚀减薄的附加厚度0.5按GB713和GB709,t=10mm的钢板下偏差(为负值)的附加厚度c2=0.8mm按6.2.10,工艺减薄的附加厚度0.1t=0.1×10=1.0按式(59),附加厚度c2+0.5+0.8+1.0=2.3mm按式(56),有效厚度10-2.3=7.7按12.4.3经加强后人孔开孔直径d=400--=40019467.7=147mm由表14,有孔无拼接焊缝的减弱系数GB/T16508-1996147g=1D0.895140按式(57),形状系数2+×2+14002×3501.00按式(54),管板最小需要厚度0.72×1400×1.0024」-0.52×0.895×1065×0.7+237.6按6.4.3、式(5)和〔6),管板圆筒形部分最小需要厚度0.72×1400mn=n份-+c=2×1.00×10-0.7+237.m取用厚度10满足6,4.3和734焊接管板厚度不应小于10mm的要求。B1.6.5校验管板几何尺寸350D1400=0.25>0.2c7.6-2.30.004<0.11400400Dn14000.29<0.6满足6.2.3的要求。B1.6.6校验人孔圈的高度和厚度人孔圈的高度h=90mm>√td10×300-54.8mm人孔圈的厚度t1=20mm782=8×10=8.8mm且t1=20 mm>>19 mm人孔圈的高度h和厚度t1均满足12.7.1的要求。B17例题7某卧式水火管热水锅炉,锅炉额定出水压力为1.0MPa,额定出口水温为95℃,其拱形管板结构如图B7所示,烟管区的烟温小于900℃,管板采用16Mng钢板制造,人孔圈用20mm厚的20g钢板冷压制造,高度为90mm,并与管板用双面角焊连接,烟管与管板用焊接连接,试计算拱形管板厚度。[解]:B1.7.1校验结构尺寸烟管与管板全部采用焊接连接,满足733不装拉掌管的要求。管子焊缝间净距离为88-64.2-9=1.8mm,满足7.3,5不应小于6mm的要求。B1.7.2计算压力锅炉额定出水压力p-1.0MPa;拱形管板至锅炉出目之间的压力降△P=0;水柱静压力△p2<0.03(+△p+△p2),按3.5.1,取△pa=0按3.5.1,附加压力△户=0.02MPa。74GB/T16508-1996按3.5.1,计算压力户=P十△p十△2+△px=1.0+0.02+0+0=1.02MPaF564.2入Q肉Q人孔24940图B7B17.3许用应力由表4,与600~900℃烟气接触的管板的计算壁温b=l+50=95+50=145℃按3.4.1,当计算壁温低于250℃时,实取计算壁温b=250℃由表1,16Mng钢板在250℃时的基本许用应力[a]=149MPa由表3凹面受压凸形管板基本许用应力的修正系数=0.85按式(1),许用应力[d]=丌a]=0.85×149=127MPaB1.7.4拱形管板下部凸形部位的最小需要厚度按6.4.21,凸形部位的当量直径Dna=2a=2×460=920mm由表14,有孔无拼接焊缝的减弱系数9=1Dn=1-380920=0.587按式(57),形状系数75GB/T16508-1996×2+920Y=62+\2h=0.9012×249按6.2.10,腐蚀减薄的附加厚度按GB713和GB709,t=10mm的钢板下偏差(为负值)的附加厚度C2=0.8mm(先假定管板取用厚度为10mm。)按6.2.10,工艺减薄的附加厚度=0.t=0.1×10=1.按式(59),附加厚度c=(1+t2+c3=0.5+0.8+1.0=2.3mm按6.4.2.1和式(54),最小需要厚度POnd1.02×920×0.90"29d]-0.5+2×0.587×127-0.5×1.02+2.38.0m如需减小厚度,可按124对孔进行加强。校验管板凸形部位几何尺寸249Dn′-720=0.35>0.2c8.0-2.30.008<0.1720380D=0.53<0.6720满足6.2.3的要求。B1.7.5拱形管板上部凸形部位的最小需要厚度按6.4.2.1,凸形部位的当量直径Dd=2a"=2×560=1120由表14,无孔无拼接焊缝的减弱系数按式(57),形状系数Y-62+2h}=6×2+/1120121.172×249按6.4.2.1和式(54)最小需要厚度Dy1.02×1120×1.172{0]-0.5p2×1.00×127-0.5×1.0272.37.6校验管板凸形部位几何尺寸hn249D0.27>0.29207.6-2.30.0058≤0.1920满足6.2.3的要求。B1.7.6拱形管板圆筒形部位的最小需要厚度按64.3式(5)和(6),最小需要厚度76GB/T16508-1996PD+cl.02×14002×1.00×127-1.02+2.3=7.9mmB1.77校验人孔圈的高度和厚度人孔圈的高度h=90mm>√td=√10×280=52.9mm人孔圈的厚度20784=8×10=8.8m且t1= 20 mm >19 mm人孔圈的高度h和厚度t1均满足12.7.1的要求。B1.7.8拱形管板平板部位最小需要厚度按7.3,2,系数K=0.47按7.3,2,假想圆直径d,= sax =88 mm按6.4.2.2和73.1及式(62),最小需要厚度Kd+1-047×88×√12+1=47mnB1.7.9校验拱形管板最小需要厚度取B1.7.4、B1.7.5、B1.7.6、B1.7.8计算较大值8.0取用厚度t=10满足6.4.3.1和7.3.4焊接管板厚度不应小于10mm的要求。B1.8例题8某卧式水火管锅炉,额定蒸汽压力为1.25MPa,前管板用16Mng钢板热压制造,内径Dn1800mm,管板结构布置如图B8所示,烟管区烟温小于900℃,管板下部设有一280mmx380mm的人孔,人孔圈用20mm厚的20g钢板冷压制造,并与管板用双面角焊连接,烟管与管板用胀接连接,烟管与拉撑管均用63.5×3.5mm的20号无缝钢管,直拉杆用0mm的20号圆钢,角撑板用16mm厚的16Mng钢板,试计算平管板厚度及拉撑件尺寸。[解]:B1.8.1校验结构尺寸图B8中扳边内半径r=40mm,不小于2=2X16=32mm,也不小于38mm(先假定管板厚度为16mm),满足7.2.11的要求。图B8中人孔加强圈焊缝边缘至扳边起点的最小距离为10mm,不小于6mm,也满足72.11的要求图B8中胀接管板孔桥s-d=88-64.2=23.8mm,不小于0.1254+12.5mm=0.125×64.2+12.5=20.5mm,满足7.3.5的要求图B8中胀接管孔中心至扳边起点的最小距离为128mm,不小于0.8d=0.8×64.2=51.4mm,也不小于0.5a+12mm=0.5×64.2+12=44.1mm,满足7.3.6的要求。图B8中直拉杆边缘至烟管外壁间的最小距离为106mm,角撑板端部至烟管外壁间的最小距离为77GB/T16508-199623mm,都不小于100mm,满足8.2.3的要求。图B8中锅壳内壁至烟管外壁的最小距离为136mm,不小于40mm,满足8.2.4的要求。29°30123220X x60RXOLcQX的A师64.2420中1800AA--A○胀接管孔◎拉撑管孔直拉杆R40支点线直拉杆最大支撑面积A1=382cm拉撑管最大支撑面积A2=334cm角撑板支撑面积A3=1220cm2A4=787cm图B878GB/T16508-1996B1.8.2计算压力与例1同1.30MPB18.3许用应力由水蒸汽表,计算压力为1.40MPa(绝对压力)下的饱和蒸汽温度t=195C由表4,与600~900℃烟气接触的管板的计算壁温ti=tr+50=195+50=245℃按3.4.1,当计算壁温低于250℃时,实取计算壁温250C由表1,16Mng钢板在250℃时的基本许用应力[a]=149MPa由表3,烟管管板基本许用应力的修正系数7=0.85按式(1),许用应力[a]=a]=0.85×149=127MPaB1.8.4管板厚度a.d1=353mm部位按7.2.4、7.2.5和表15,系数(扳边支点线的系数K=0.35,角撑板的系数K=0.43)K=0.35+2×0.43O.40按式(62),最小需要厚度rd+1=0.40×353301271=15.3mmd1=305mm部位按7.24、7.2.5和表15,系数(角撑板和拉撑管的系数K=0.43。K=0.43按式(62),最小需要厚度tmin=xd a/b30N而Gi+1=0.43×305N127+1=14.3mc.d1=534mm,包含人孔部位由表1,16Mng钢板在常温时的抗拉强度510MP人孔计算直径dh=a+b=190+140=330mnm由表16,系数(图B8中l=13mm<1=53.4mm,)按式(64),最小需要厚度tin=0. 62(C4-d)=0.621.3510×(1.19×5342-3302)=15.0mmd.管板最小需要厚度取a.、b.、c中最大值tmin =15.3nnGB/T16508-1996e.实取厚度t=16m满足7.3.4,胀接管直径大于51mm的管板厚度不应小于14mm的要求B1.8.5校验人孔圈的高度和厚度人孔圈的高度h=90mm>√td=√16×280=66.9mm人孔圈的厚度1=20mm>-t716=14,0mm且t= 20 mm>19 mm人孔圈的高度h和厚度t1均满足12.7.1的要求。B1.8.6直拉杆的最小需要直径计算壁温由表4,不直接受烟气或火焰加热的元件的计算壁温t1=195℃按3.4.1,当计算壁温低于250℃时,实取计算壁温250℃b.许用应力由表1,20号圆钢在250℃时的基本许用应力[a]=125MP由表3,拉撑件基本许用应力的修正系数7一0.55按式(1),许用应力d]=a1=0.55×125=68.8MPac.被拉面积按图B8,直拉杆最大支撑面积382cmd.直拉杆的最小需要截面积按式(74),最小需要截面积m=份42=3X3=7.22-m2e.直拉杆的最小需要直径4F,4×7.223.0330.3mm3.14考核直拉杆取用直径(考虑后管板的需要)d=40 mm满足8.4.6直拉杆的直径不宜小于25mm的要求。B1.8.7拉撑管的最小需要厚度计算壁温由表4,拉撑管的计算壁温fb=+25=195+25=220℃GB/T16508-1996按3.4.1,当计算壁温低于250℃时,实取计算壁温250℃b.许用应力与直拉杆相同[a]=68.8MP被拉面积按图B8,拉撑管的最大支撑面积A2=334cmd.拉撑管的最小需要截面积pA21.30×33468.86.31cm拉撑管的最大允许内径4F6.3524×6.3]3.145.69cm-56.9mmf.拉撑管的最小需要厚度d-dn63.5-56.9=3.3nm拉撑管的取用厚度满足要求B18.8角撑板的最小需要宽度角撑板的结构如图B9所锅壳筒体平管板,33.5A「50°10A-A图B9b.计算壁温GB/T16508-1996与直拉杆相同rb:=250℃c.许用应力由表1,16Mng钢板在250℃时的基本许用应力[o]=149MPa由表3,角撑板基本许用应力的修正系数=0.55按式(1),许用应力[a]=a=0.55×149=82.0MPad.角撑板的最小需要截面积按图B8,角撑板①的支撑面积A3=1220cm2按图B8,角撑板②的支撑面积=787cm2A按式(77),角撑板①的最小需要截面积力A31.30×i220IminLa]si82×sin60°10223cm(角撑板与管板的夹角a1=60°10)按式(77),角撑板②的最小需要截面积AF1.30×787tOinosina282×sin62°14.1cm2(角撑板与管板的夹角a2=62°)e,角摟板的尺寸取用厚度tb=16 mm它不小于管板厚度的70%=0.7×16=11.2mm,亦不小于锅壳筒体的厚度16mm,且不大于锅壳筒体厚度的1.7倍=16×1.7=27.2mm,满足86.8的要求。角撑板①的最小需要宽度Imin100-=100×223=139mtb16角撑板②的最小需要宽度100F2mo100×14.1tb角撑板的焊缝长度按86.6,焊缝系数7=0.60按式(81),角撑板①的焊缝最小长度100力A×1.30×1220hImin+20sina16×0.60×82×sin60。10′+20=252mm按式(81),角撑板②的焊缝最小长度100pAt7[+20100×130×787σsinQ6×0.60×82×sin626+20=167mm按焊缝长度校核角撑板的宽度角撑板①的最小需要宽度GB/T16508-1996b1m=(Lh1-50)sina1=(252-50)×sn60°10=175mm角撑板②的最小需要宽度Lhz-50)sina2=(167-50)×sin620=103mm角撑板①的取用宽度b1=226mm角撑板②的取用宽度b2=160mm均满足要求。B1.9例题9某立式无冲天管锅炉,额定蒸汽压力为0.7MPa,水柱静压力为0.3MPa,U型下脚圈用20g钢板制造,锅壳筒体内径为1200mm,与下脚圈相连处的炉胆外径为1024mm,试计算U型下脚圈厚度。[解]:B1.9.1计算压力与例题3同户=0.75MPB1.9.2下脚圈厚度由表1,20g钢板常温时的抗拉强度0b=400 MP按11.2.4和式(105),U型下脚圈的最小需要厚度2./pnD=D)/3729901.2×./9.75×1200×(1200-1024)y/312990十1400=15.8mm取用厚度t:= 16 mmB2校核计算B21例题10某已运行过的立式多横火管(考克兰)锅炉(图B10),经检验,各受压元件无异状,且结构合理。锅炉技术档案资料完整,除烟管、拉撑管为20号无缝钢管外,其余材料均为20g钢板。各受压元件实测尺寸如下锅壳筒体内径1646mm,厚度mm ib.半球形封头内径1646mm,厚度12mm;c.半球形炉胆内径1420mm,厚度14mm;d.U型下脚圈厚度19mm;e.前管板厚度16mm;后管板厚度14mmg.管孔直径65mm,横向、竖向管孔节距均为105mm;h.前管板号形板厚度16mm;l.后管板弓形板厚度14mm;烟管外径64mm,厚度3mm;k.拉撑管外径64mm,厚度6mm;1.人孔300mm×400mm,人孔盖厚度19mm;GB/T16508-1996m.手孔88mm×102mm,手孔盖厚度12mmD.喉管300mmX400mm;0.炉门300mn×400mm。这台锅炉要求出口处正常运行最高压力为0.7MPa,试校核能否合格。半球形封头扳边人孔角撑板锅亮筒体普通烟管弓形板与拉撑管后管板前管板半球形炉胆喉管1051炉门U型下脚圈手孔锅壳筒体炉胆L2-669D=14图B10[解]B2.1.1锅壳筒体最高允许计算压力确定计算压力锅炉额定蒸汽压力p=0,TMPa;因无过热器,弓形板至锅炉出口之同的压力降△p=0;水柱静压力△p2<0.03(十△+△p2)按351,取△Pn=0;按351,附加压力△p=0.02MPa按35.1,计算压力P=P+ΔP+△户2+△=0.7+0.02+0+0=0.72MPa由水蒸汽表,计算压力为082MPa(绝对压力)下的饱和蒸汽温度171℃由表4,不直接受烟气或火焰加热的元件的计算壁温b==171℃按34.1,当计算壁温低于250℃时,实取计算壁温250℃由表1,20g钢板在250C时的基本许用应力84GB/T16508-1996[a]1=125MPa由表3,不受热锅壳筒体基本许用应力的修正系数7=1.00按式(1),许用应力[a]=a]=1.00×125=125MPa按式(10),有效厚度12-1=11m以后的腐蚀减薄量取1mm,因是实测厚度,故c2=0,c=0。)因按764要求,与管板两边相接的锅壳板厚度至少应比按锅壳筒体公式计算的厚度大1.5mm,故1.5-11-1.5=9.5由表5,双面自动焊的锅壳筒体纵向焊缝减弱系数,=1.00按4.2.3,校核部位减弱系数=9m=9=1.00按式(8),锅壳筒体最高允许计算压力29y=2×1.00×125×951646+9.51.43 MPaB2.1.2半球形封头最高允许计算压力基本许用应力与锅壳筒体相同[o]=125MP由表3,立式无冲天管锅炉,凹面受压凸形封头基本许用应力的修正系数=100按式(1),许用应力[a]=a]=1.00×125=125MPa焊缝减弱系数与锅壳筒体相同R=1.00按62.6和由表l,对于有孔有拼接焊缝且两者不重合的减弱系数取400D1646=0.757gn=1.00中的较小值,故亠0.757按式(57),形状系数1D6×/2+/164622+2h2×8230.50按式(56),有效厚度12-1=11m(以后的腐蚀减薄量取1mm,因是实测厚度,故c2=0,c=0)按式(55),半球形封头最高允许计算压力29g=Dx+0.5=1646×0.50+0.5×1=2,5MPe按62.11和式(8)封头圆筒形部分最高允许计算压力GB/T16508-199629[J,2×1.00×125×1=1.66MPaDn十1646+11封头最高允许计算压力取上述两计算中的较小值[p]≈1.66MP校验封头几何尺寸8236460.5Q>0.212D1646=0.007<0.1400D=0.24<0.6646满足6.2.3要求。B2.1.3半球形炉胆最高允许计算压力饱和温度与锅壳筒体相同=171℃由表4,受火焰辐射的炉胆的计算壁温tb=t+90=171+90=261℃C由表1,20g钢板在261℃时的基本许用应力Lo ]= 123 MPa由表3,立式无冲天管锅炉凸面受压半球形炉胆基本许用应力的修正系数=0.3按式(1),许用应力[]=a]=0.30×123=36.9MPa按6.27,半球形炉胆的减弱系数g=1按式(57),形状系数142022h2+(2×7]0.50按式(56),有效厚度t,=t-c=I4-1=13mLIn(以后的腐蚀减薄量取1mm,因是实测厚度,故c2=0,c3=0。)按式(55),半球形炉胆最高允许计算压力29[a]2X1.00×36.9×13p]=DY+0.5420×0.50+0.5X131.32MPa按6211和式(8),半球形炉胆圆筒形部分最高允许计算压力〈、人],_2×1.00×36.9×13Dn+1420+130.67 MPa半球形炉胆最高允许计算压力取上述两计算中的较小值]=0.67MP校验半球形炉胆几何尺寸7101420=0.50>0.2=14-1=0.0<0.186GB/T16508-1996400Dn14200.28<0.6满足6.2.3要求。B2.1.4U型下脚圈最高允许计算压力对应锅壳筒体内径的下脚圈尺寸(见图B10)D. 1 646 mm对应炉胆外径的下脚圈尺寸(见图B10)D。=1448mm由表1,20g钢板常温时的抗拉强度Tb= 400 MPa按11.2.4和式(108),U型下脚圈最高允许计算压力[p]=0.7990(t1-1)2a1990×(19-1)0.7D,OD,)3721646×(1646448)×37=0.74MPaB2.1.5前管板最高允许计算压力校验结构尺寸按7.3.3,由于烟管与管板采用胀接连接,管束区装设拉撑管是应该的。按7.6.2,由于最外侧垂直管排与管板采用胀接连接,故每隔一根普通烟管设置一根拉撑管也是应该的。管板扳边内半径能满足7.2.11要求管孔焊缝边缘至扳边起点的距离能满足736要求按7.34,胀接管直径大于51mm时,管板厚度不应小于14m,现为16mm,满足要求。按7.3.5,胀接管板孔桥应不小于0.125d+12.5mm=0.125×65+12.5=20.6m(管孔直径d=65mm),图B10中为105-65=40mm,满足要求。b.管束区域最高允许计算压力饱和温度与锅壳筒体相同=171℃由表4,与低于600℃烟气接触的管板的计算壁温thi=t1+25=171+25=196℃按3.4.1,当计算壁温低于250℃时,实取计算壁温tbn=250℃由表1,20g钢板在250℃时的基本许用应力Lo],=125 MPa由表3,烟管管板基本许用应力的修正系数=0.85按式(1),许用应力[a]=na]=0.85×125=106MPa按727和7.3.2,最大假想圆直径(见图B12)d=√(3×105)2+(3×105)2=45mm按7.3.2、7.2.4和表15,拉撑管的系数K=0.9×0.43=0.39按7.6.1和7.31及式(63),前管板管束区域最高允许计算压力LP]16-1i2Kd0.39×45×106=0.79MPaGB/T16508-1996c.最外侧垂直管排最高允许计算压力按式(72),最外侧垂直管排的孔桥减弱系数105-651050.381按7.61,假想直径(见图B10)D=2L1=2X763=1526mm按式(71),前管板最外侧管排最高允许计算压力2咒a](t-1)2×0.381×106×(16p=D+(-11526+(16-1)=0.79MPa前管板最高允许计算压力按761,前臂板最高允许计算压力取b与c中的较小值,则户]=0.79MPaB2.1.6后管板最高允许计算压力a.校验结构尺寸校验方法与前管板相同,校验结果均合格b.管束区域最高允许计算压力饱和温度与锅壳筒体相同t=171C由表4,与900℃以上烟气接触的管板的计算壁温s=t1+70=171+70=241℃按341,当计算壁温低于250℃时,实取计算壁温250℃由表1,20g钢板在250℃时的基本许用应力[G]=125MP由表3,烟管管板基本许用应力的修正系数=0.85按式(1),许用应力门=a]=0.85×125=106MPa按72.7和732,最大假想圆直径(见图B12)d1=√(3×105)2+(3×105)=445mm按732、724和表15,拉撑管的系数K=0.9×0.43=0.39按76.1和731及式(63),后管板管束区域最高允许计算压力Kdla140.39X445×106=0.60MPaC.最外侧垂直管排最高允许计算压力按式(72),最外侧垂直管排的孔桥减弱系数d105-65105=0.381按7.6.1,假想直径(见图B10)D=2L2=2×669=1338mm按式(71),后管板最外侧管排最高允许计算压力2(=1)2×0.381×106×(14-1)D1)1338+(14-1)=0.78MPa88GB/T16508-1996d.后管板最高允许计算压力按7.6.1,后管板最高允许计算压力取b与c中的较小值,则[]=0.6MPaB2.1.7校验前管板弓形板计算压力与锅壳筒体相同户=0.72MPa由锅壳内壁至前管板外壁的弓形板最大尺寸(见图B】1E=230 Inn按式(73),Z值2EpD。230×0.72×16461700016按7.6.3,Z=17000<25000,故不加角撑板是可以的。前管板35523板图B11B2.1.8校验后管板弓形板计算压力与锅壳筒体相同力=0.72MP由锅壳内壁至后管板外壁的弓形板最大尺寸(见图B1)E=355 mm按式(73),z值2、EpD。355×0.72×16461430100按763,25000