第7章(完)锅炉受压元件强度计算讲述.ppt

第7章 锅炉受压元件强度计算 概述 强度的定义：在规定的寿命内，在正常的运行条件下，受压元件不失效的能力 锅炉的工作条件：高温、高压、腐蚀、磨损 承受的载荷：介质压力、附加荷载、温度应力、工艺应力 锅炉受压元件可能的失效形式： 低周（塑性）疲劳破坏：机械应力和热应力→焊缝，水垢 高周（弹性）疲劳破坏：交变热应力→汽水分界面 塑性破坏：超压 蠕变破坏：高温条件下，变形随时间不断增加的现象 苛性脆化：晶间腐蚀、腐蚀沿着金属晶粒的边界进行 结构失稳： 应力松弛：法兰连接、胀接，随时间应力减少的现象 腐蚀破坏 第7章 锅炉受压元件强度计算 锅炉强度计算的目的：安全性和经济性的最优化问题 标准： 《水管锅炉受压元件强度计算》（GB9222） 《锅壳锅炉受压元件强度计算》（GB/T16508） 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 §7-2 承受内压力的圆筒形元件的强度计算 强度计算公式 受力分析：σ1、σ2 、σ3 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 §7-2 承受内压力的圆筒形元件的强度计算 第三强度理论：材料发生塑性流动或剪断破坏时，是由于载荷在任意一点(最危险点)的最大剪切应力 达到单向拉伸时材料的最大剪应力极限值。 许用剪应力 与单向拉伸的许用拉应力 关系为： 强度条件为： 受压元件的应力分析 未减弱圆筒形元件强度计算公式： 应力分析 ?切向应力 ； MPa ?轴向应力 ； MPa ?径向应力 内壁： 外壁： 分析 ， 均为拉应力， 为压应力 ，且 , 为沿壁厚的变量，且在内壁上的绝对值最大， 为常量。 §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 ：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 孔桥减弱： 无减弱判定 横向 、纵向 、斜向 取值 附加壁厚：C=C1+C2 腐蚀减薄C1=0.5mm C2=负偏差+工艺减薄量 壁厚限制S≥6mm；胀接≥12mm §7-3 承受内压力的封头强度计算 凸形封头 计算公式 开孔要求 §7-4孔的加强 单孔加强 未加强孔的最大开孔直径 3 单孔的加强 等截面积加强原则 F1 起加强作用的焊缝面积mm2 F2 起加强作用的管接头多余面积mm2 F3 起加强作用的垫板面积mm2 F4 起加强作用的筒体多余面积mm2 加强所需面积的2/3布置在离孔边1/4孔径的范围内 * * 为便于分析研究，常按破坏循环次数的高低将疲劳分为两类：①高循环疲劳（高周疲劳）。作用于零件、构件的应力水平较低 ，破坏循环次数一般高于104～105的疲劳 ，弹簧、传动轴等的疲劳属此类。②低循环疲劳（低周疲劳）。作用于零件、构件的应力水平较高 ，破坏循环次数一般低于104～105的疲劳，如压力容器、燃气轮机零件等的疲劳。 §7-1 锅炉受压元件强度计算参数的确定 §7-2 承受内压力的圆筒形元件的强度计算 §7-3 承受内压力的封头强度计算 §7-4 孔的加强计算 * 第7章 锅炉受压元件强度计算 本章主要内容 基本概念 7.1.1许用应力与安全系数 要求：屈服极限（强度极限）、蠕变极限（持久极限） 蠕变：高温恒压、塑变↑ 持久强度：在规定时间内（105h）不发生蠕变破裂的最大应力 我国强度指标 计算温度时的屈服极限σs‘ 常温（20℃）的抗拉强度σb‘ 计算温度时的持久强度 安全系数：材料本身的强度特性与实际元件真实的强度特性间的差异（裕度），ns=1.5、 ns=2.7、 nD=1.5 基本许用应力： 许用应力 * §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 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 * §7-1 锅炉受压元件强度计算参数的确定 取用壁厚 应用条件