第7章(完)锅炉受压元件强度计算资料

§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。

0.36027最小允许减弱系数 [j ]/p (D n + d y ) / (2[s ]d y ) 1.92228最高允许计算压力 [ p ]MPa 2j J [s ]d y / (D n + d y ) 1.0329按有效厚度算的外径与内径比b /1 + 2d y / D n 1.02030按理论计算厚度算的外径与内径比b L/1 + 2d L / D n3.02531最高允许的水压试验压力 [ p sw ]MPa0.45j sw s s (b 2 - 1) / b 20.35632获取最大允许直径的系数K/式94,pD n / (2[s ] - p )d y 1188033获取最大允许直径的参数D n d y mm 2D n × d y锅筒强度总结：按照08标准6.2.1条，δ≥δs，满足要求16234未加强孔的最大允许直径 [d ]mm 08标准，11.2.3条，图18、19按照08标准6.2.3条，p≤[ p]，满足要求按照08标准6.2.4条，βL≤1.3，满足要求按照08标准6.6.1条，δ≥6，满足要求按照08标准6.2.2条，φmin≥[φ]，满足要求//按照08标准6.7.1条，psw≤[psw]，满足要求(二) 孔桥纵向孔桥/1孔桥类型/2单孔的类型//圆孔/4单孔的类型//圆孔51.55圆孔的直径d 2mm 界面输入51.56两个孔的平均直径d p mm (d 1+d 2)/21107相邻两孔的节距s mm 界面输入277.7398可不按孔桥计算的相邻两孔的最高限制节距s 0mm 0.5329纵向孔桥的减弱系数j/(s - d p ) / s孔桥强度总结：圆孔的直径d 1mm 界面输入第一个孔的参数第二个孔的参数51.53dd )(2n p ++D d斜向孔桥/1孔桥类型//(四) 孔桥按照08标准6.4.3条，s=110mm ≤ s 0=277.739mm ，d 1=51.5mm ，d 2=51.5mm ≤ [d]=162mm ，符合计算孔桥减弱系数的要求，且未进行孔桥补强，仍按孔桥计算减弱系数(三) 孔桥1孔桥类型//横向孔桥/圆孔/第一个孔的参数界面输入51.52单孔的类型3圆孔的直径d 1mm //第二个孔的参数4单孔的类型//圆孔/6两个孔的平均直径d p mm 5圆孔的直径d 2mm 界面输入51.5(d 1+d 2)/251.5界面输入71.78277.7397相邻两孔的节距8可不按孔桥计算的相邻两孔的最高限制节距s 0mm s mm 2j(s - d p ) / s 0.283孔桥强度总结：0.5659横向孔桥的减弱系数j /按照08标准6.4.3条，s=71.78mm ≤s 0=277.739mm ，d 1=51.5mm ，d 2=51.5mm ≤[d]=162mm ，符合计算孔桥减弱系数的要求，且未进行孔桥补强，仍按孔桥计算减弱系数92倍的横向孔桥的减弱系数j'/dd )(2n p ++D d08标准，表71详见本节下文“孔桥”0.12721锅筒筒体焊缝减弱系数22锅筒筒体孔桥的最小减弱系数φ/j h/24锅筒筒体的理论计算厚度d L mm 23锅筒筒体最小减弱系数j min /08标准，6.4.1条0.127pD n / (2j min [s ] - p )13.16d L +C 113.66d L +C13.9625锅筒筒体成品的最小需要厚度26锅筒筒体设计计算厚度d smm d min mm 28最高允许计算压力 [ p ]MPa 27最小允许减弱系数 [j ]/p (D n + d y ) / (2[s ]d y )0.2282j J [s ]d y / (D n + d y )0.7251 + 2d y / D n 1.051 + 2d L / D n1.08529按有效厚度算的外径与内径比30按理论计算厚度算的外径与内径比b L/b /32获取最大允许直径的系数K/31最高允许的水压试验压力 [ p sw ]MPa0.45j sw s s (b 2 - 1) / b 21.122式94,pD n / (2[s ] - p )d y 0.224D n × d y2224.808标准，11.2.3条，图18、1916233获取最大允许直径的参数34未加强孔的最大允许直径 [d ]mm D n d y mm 2按照08标准6.6.1条，δ≥6，满足要求不满足要求锅筒强度总结：不满足要求不满足要求(二) 孔桥不满足要求按照08标准6.2.4条，βL≤1.3，满足要求1孔桥类型//纵向孔桥/第一个孔的参数2单孔的类型//圆孔/界面输入134第二个孔的参数3圆孔的直径d 1mm圆孔/界面输入584单孔的类型5圆孔的直径d 2mm //7相邻两孔的节距s mm 6两个孔的平均直径d p mm (d 1+d 2)/296界面输入110196.717(s - d p ) / s0.1278可不按孔桥计算的相邻两孔的最高限制节距9纵向孔桥的减弱系数j/s 0mm (三) 孔桥孔桥强度总结：按照08标准6.4.3条，s=110mm ≤ s 0=265.004mm ，d 1=51.5mm ，d 2=51.5mm ≤ [d]=162mm ，符合计算孔桥减弱系数的要求，且未进行孔桥补强，仍按孔桥计算减弱系数横向孔桥/圆孔/第一个孔的参数1孔桥类型//界面输入51.52单孔的类型3圆孔的直径d 1mm //d 2mm 第二个孔的参数4单孔的类型//圆孔/界面输入51.56两个孔的平均直径d p mm (d 1+d 2)/251.55圆孔的直径8可不按孔桥计算的相邻两孔的最高限制节距s 0mm 7相邻两孔的节距s mm 界面输入71.78152.217(s - d p ) / s 0.2832j0.5659横向孔桥的减弱系数92倍的横向孔桥的减弱系数j'/j /(四) 孔桥孔桥强度总结：按照08标准6.4.3条，s=71.78mm ≤s 0=265.004mm ，d 1=51.5mm ，d 2=51.5mm ≤[d]=162mm ，符合计算孔桥减弱系数的要求，且未进行孔桥补强，仍按孔桥计算减弱系数dd )(2n p ++D d dd )(2n p ++D d36获取最大允许直径的参数K/p (D w - 2d y ) / (2[s ] - p )d y 0.132按照08标准7.2.3条，p =1.664MPa ≤ [p ]=4.14MPa ，满足要求按照08标准7.2.4条，βL =1.015 ≤ 1.5，满足要求按照08标准7.8条，p sw =1.5MPa ≤ [p sw ]=6.322MPa ，满足要求按照08标准7.2.1条，δ=8mm ≥ δs =2.478mm ，满足要求按照08标准7.7.2条，δ=8mm ≤ 15mm ，满足要求按照08标准7.2.2条，φmin =0.542 ≥ [φ]=0.136，满足要求集箱强度总结：38未加强孔的最大允许直径 [d ]mm 37获取最大允许直径的参数D n d y mm 208标准，11.2.3条，图18、19200D w / (D w - 2d L )1.0150.45j sw s s (b 2 - 1) / b 26.320(D w - 2d ) × d y1319.534按理论计算厚度算的外径与内径比b L/35最高允许的水压试验压力 [ p sw ]MPa32最高允许计算压力33按有效厚度算的外径与内径比b / [ p ]MPa d L +C2.478p (D w - d y ) / (2[s ]d y )0.136D w / (D w - 2d y ) 1.06330集箱筒体设计计算厚度d smm 2j J [s ]d y / (D w - d y ) 4.14431最小允许减弱系数 [j ]/28集箱的有效厚度29集箱筒体成品的最小需要厚度d min mm d ymmm d / 1001C 1+C'2+C'31.5d L +C 12.16826校核计算考虑钢管下偏差负值的附加厚度C '3mm d -C' 6.527校核计算总附加厚度C 'mm 24设计计算总附加厚度25校核计算考虑工艺减薄的附加厚度C '2mm C mm 08标准，7.5.3条，取值为0.00m (d L +C 1) / (100 -m )0.31008标准，7.6.3条，取值为0.0022设计计算考虑工艺减薄的附加厚度C 2mm C 1+C 2+C 30.81023设计计算考虑钢管下偏差负值的附加厚度C 3mm 20腐蚀减薄的附加厚度21钢管厚度负偏差与取用厚度的百分比m %C 1mm 08标准，7.4条0.542pD w / (2j min [s ] + p )1.668界面输入12.518集箱筒体最小减弱系数j min /08标准，7.5.2条，取为0.5mm 0.519集箱的理论计算厚度d L mm16集箱取用厚度17集箱筒体孔桥的最小减弱系数φ/dmm 详见本节下文“孔桥”0.542界面输入8单孔的类型/界面输入41孔桥类型//3沉孔的孔直径d mm 2/孔桥强度总结：j/按照08标准6.4.3条，s =100mm ≤s 0=127.983mm ，d =41mm ，d '=52mm ≤[d ]=200mm ，符合计算孔桥减弱系数的要求，且未进行孔桥补强，仍按孔桥计算减弱系数9可不按孔桥计算的相邻两孔的最高限制节距s 0mm (s - d p ) / s0.54210纵向孔桥的减弱系数127.983横向孔桥/沉孔/8相邻两孔的节距s mm 界面输入100d d45.8136沉孔当量直径7两个孔的平均直径d p mm d d mm d + h (d' - d ) / d 45.8135沉孔的凹座高度h mm 界面输入3.5d mm 界面输入414沉孔的凹座孔直径d'mm 界面输入52(二) 孔桥11孔桥类型//纵向孔桥/单孔的类型//沉孔/3沉孔的孔直径12(三) 孔桥2dd )(2n p ++D d按照08标准6.4.3条，s ′=73.653mm ≤s 0=127.983mm ，d =41mm ，d '=52mm ≤[d ]=200mm ，符合计算孔桥减弱系数的要求，且未进行孔桥补强，仍按孔桥计算减弱系数8相邻两孔的夹角u °界面输入402(s ′- d p ) /s ′0.756孔桥强度总结：13双倍横向孔桥的减弱系数2j '/d d45.8132πR p u/36073.653可不按孔桥计算的相邻两孔的最高限制节距s 0mm 127.983R p mm 10相邻两孔的周向节距s ′mm 筒体中径912h mm 7两个孔的平均直径d p mm 界面输入52d + h (d' - d ) / d 45.8135沉孔的凹座高度6沉孔当量直径d d mm 界面输入3.54沉孔的凹座孔直径d'mm 21考虑腐蚀减薄的附加厚度C 1mm(4R + D w ) / (4R + 2D w )0.931K d L0.19719弯管形状系数Kmm 08标准，7.5.2条，取为0.5mm0.520弯管外侧的理论计算厚度d wLmm 17管子的焊缝减弱系数18直管理论计算厚度d Lmm j h /界面输入51界面输入5pD w / (2j h [s ] + p )0.21115管子外径D wmm 08标准，8.4条，取值为1.0116管子取用厚度d mm 12许用应力13管子类型// [s ]MPa 08标准，表112508标准，表31钢管弯成的弯管/10基本许用应力[s ]JMPa h [s ]J12511基本许用应力的修正系数h /08标准，表12258管子材料9材料的屈服极限s sMPa //20-GB30877计算壁温t bi ℃水和蒸汽特性18408标准，表6250MPa 6对应压力下介质饱和温度t b ℃界面输入 1.00p g + D p a 1.044设计附加压力5计算压力p MPa D p a0.04 p e 0.043工作压力 p g MPa 界面输入 1.00界面输入2锅炉额定压力 p e MPa 第五章: 管子 φ51*5(一) 管子 φ51*5界面输入105.5 R mm 界面输入1601“管子 φ51*5”的图号//界面输入YR340702-5-1-114弯头中心线半径dd )(2n p ++D d1“端盖”的图号//界面输入YR340702-35-2-24平端盖的制造方式//界面输入钢锭锻造6基本许用应力的修正系数7许用应力 [s ]MPah /08标准，表222508标准，表2及注释，对表中的基本许用应力做系数为0.9的修正112.5h [s ]J112.53材料的屈服极限s sMPa08标准，表1715基本许用应力[s ]JMPa 2501平端盖材料//界面输入20/GB/T6992计算壁温℃取“分配集箱”的计算壁温t bi32最高允许计算压力 [ p ]MPa 2j J [s ]d y / (D w - d y )11.962D w / (D w - 2d y ) 1.101D w / (D w - 2d L )1.00833按有效厚度算的外径与内径比34按理论计算厚度算的外径与内径比b L/b /36获取最大允许直径的参数K/35最高允许的水压试验压力 [ p sw ]MPa0.45j sw s s (b 2 - 1) / b 217.649p (D w - 2d y ) / (2[s ] - p )d y 0.083(D w - 2d y ) × d y199008标准，11.2.3条，图18、19200[d ]mm 37获取最大允许直径的参数38未加强孔的最大允许直径D n d y mm 2(一) 端盖按照08标准7.2.2条，φmin =1 ≥ [φ]=0.087，满足要求第十一章: 端盖按照08标准7.2.4条，βL =1.008 ≤ 1.5，满足要求按照08标准7.8条，p sw =1.5MPa ≤ [p sw ]=17.649MPa ，满足要求按照08标准7.2.3条，p =1.04MPa ≤ [p ]=11.962MPa ，满足要求集箱强度总结：按照08标准7.2.1条，δ=12mm ≥ δs =1.608mm ，满足要求。

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。

蒸汽锅炉安全技术监察规程第一章总则第二章一般要求第三章材料第四章结构第五章受压元件的焊接(一)一般要求（二)焊接工艺要求和焊后热处理(三)外观检查(四)无损探伤检查(五)焊接接头的力学性能试验（六）金相检验和断口检验(七)水压试验(八)焊接接头的返修(九)用捍接方法的修理第六章胀接第七章主要附件和仪表（一）安全阀(二)压力表(三)水位表(四)排污和放水装置(五)测量温度的仪表(六)保护装置(七)主要阀门及其他第八章锅炉房第九章使用管理第十章检验第十一章附则关于颁发《蒸汽锅炉安全技术监察规程》的通知劳部发﹝1996﹞276号各省、自治区、直辖市劳动（劳动人事）厅（局）、国务院有关部委、直属机构，高检院，高法院，解放军总后勤部，新疆生产建设兵团：随着我国国民经济的发展、科学技术的进步和管理水平的提高，我国锅炉行业从设计制造到使用运行水平都发生了较大变化。

因此，原劳动人事部颁布的《蒸汽锅炉安全技术监察规程》（劳人锅﹝1987﹞4号）已不能适应当前安全技术检查的需要。

为此，我们广泛调研、征求意见的基础上，对原规程进行了全面修订。

现将新修订的《蒸汽锅炉安全技术监察规程》印发给你们，请从1997年1月1日起执行，原《蒸汽锅炉安全技术监察规程》（劳人锅﹝1987﹞4号）同时废止。

我部已有规定若与新规程不一致，一律以新规程为准。

各级劳动部门及有关单位要组织有关人员认真学习和贯彻执行新规程。

执行中有何问题，请及时告我部职业安全卫生与锅炉压力容器监察局。

劳动部一九九六年八月十九日蒸汽锅炉安全技术监察规程第一章总则第1条为了确保锅炉安全运行，保护人身安全，促进国民经济的发展，根据《锅炉压力容器安全监察暂行条例》的有关规定，制定本规程。

第2条本规程适用于承压的以水为介质的固定式蒸汽锅炉及锅炉范围内管道的设计、制造、安装，使用;检验、修理和改造。

改造。

汽水两用锅炉除应符合本规程的规定外，还应符合《热水锅炉安全技术监察规程)的有关规定。

蒸汽锅炉用钢与受压元件强度分析【摘要】蒸汽锅炉受压元件的强度问题之间关系到蒸汽锅炉的安全性。

特别是蒸汽锅炉的主要受压元件钢材的运用。

钢材的厚度、原材料、特性都直接关系到蒸汽锅炉受压强度的影响。

如果盲目的增加蒸汽锅炉钢材的厚度，一方面对于钢材会造成巨大的浪费。

另外一方面，如果强度达不到国家标准，就会对蒸汽锅炉的安全性和经济性造成很大的影响。

这种代价是蒸汽锅炉改变受压元件的强度不能承受的。

所以，按照国家规定的标准，严格计算蒸汽锅炉用钢和受压元件强度之间的关系，对蒸汽锅炉的安全生产和安全应用都有巨大的好处。

【关键词】锅炉用钢受压元件受压强度1 蒸汽锅炉用钢型号分析锅炉蒸气管道和受热面钢管常用钢号、特性、主要应用范围及中外钢材对照。

钢号与技术条件特性主要应用范围类似钢号20（20g）gb699-88（gb5310-95）。

该钢具有良好的工艺性能，在530℃以下具有满意的抗氧化性能，但在470～480℃高温下长期运行过程中，会发生珠光体化和石墨化，当hb=137～174 时，相对加工性为65%，该钢无回火脆性。

ct20 壁温≤ 425℃的蒸汽管道，集箱，壁温≤450℃的受热面管子及省煤器管等。

下面，就集中比较有代表性的、常用的蒸汽锅炉用钢型号进行分析。

（1）12x m；t2，p2（a s m e，astm）12crmo195（din）15cd2（法国）15crmog（gb5310-95），该钢正火后的组织为铁素体，贝氏体和部分马氏体；正火，回火后的组织为铁素体，贝氏体和回火马氏体，其冷加工性能和焊接性能良好，无石墨化倾向，在520℃以下，具有较高的持久强度和良好的抗氧化性能，但超过550℃以后，蠕变极限将显著降低，长期在500～550℃运行，会发生碳化物球化，强度下降。

壁温≤ 510 ℃的蒸汽管道；集箱，，壁温≤540℃的受热面管子。

（2）10crmo910（bqb，din）s t b a24，s t pa24（j i s）t22，p22（asme，astm）ht3（sandvik）12crmov（gb3077-88）。