作用的面積,mm;
Δ──焊腳高度,mm;
P──設(shè)計(jì)壓力(表壓),kgf/cm;
〖σ〗──許用應(yīng)力,kgf/mm.
10.2鍋殼上孔的加強(qiáng)
10.2.1有關(guān)鍋殼上孔的加強(qiáng)方法,僅適用于d/Dn〈0.8,且d〈600mm的孔.如為橢圓形孔,此處d為長軸尺寸.
10.2.2不開坡口單面角焊管孔、脹接孔、螺紋孔等均視為未加強(qiáng)孔,雖用圖40加強(qiáng)結(jié)構(gòu)(a、b結(jié)構(gòu)僅適用于不受熱部位的孔)加強(qiáng),但未滿足10.2.8款要求的孔也視為未加強(qiáng)孔.
10.2.3確定鍋殼上的孔應(yīng)否加強(qiáng)和確定未加強(qiáng)孔的最大允許直徑〖d〗時,應(yīng)先按下式計(jì)算出鍋殼的實(shí)際減弱系數(shù)(字母見1327頁):
(公式69見1328頁)
10.2.4對于實(shí)際減弱系數(shù)(字母見1328頁)≤0.4的鍋殼,需要加強(qiáng)的孔已得到自身加強(qiáng),無需另行加強(qiáng).
10.2.5對于實(shí)際減弱系數(shù)(字母見1328頁)〉0.4的鍋殼,未加強(qiáng)孔的直徑d(或未加強(qiáng)的橢圓形人孔沿鍋殼軸向的尺寸)不應(yīng)大于按圖41所確定的未加強(qiáng)孔的最大允許直徑〖d〗,且最大不得超過200mm.
10.2.6對于實(shí)際減弱系數(shù)(字母見1328頁)〉0.4的鍋殼,如開孔直徑d(或未加強(qiáng)的橢圓形人孔沿鍋殼軸向的尺寸)大于按10.2.5款確定的未加強(qiáng)孔的最大允許直徑〖d〗,則應(yīng)采用圖40的結(jié)構(gòu)予以加強(qiáng).
10.2.7開孔加強(qiáng)的有效范圍如表16的圖中ABCD所示.
有效加強(qiáng)高度h1取2.5S1和2.5S中的較小值:
有效加強(qiáng)寬度B取2d.
10.2.8開孔加強(qiáng)應(yīng)滿足以下條件:
(公式70見1331頁)
式中:E1、E2、E3、E4及E的計(jì)算方法如表16所示.表中S0、S01按下列公式計(jì)算:
(公式71和72見1331頁)
式(71)及(72)中的許用應(yīng)力【σ】可按開孔處的受熱條件確定.
對于人孔加強(qiáng)圈,鍋殼內(nèi)壁以內(nèi)一段的S01也可按式(71)近似計(jì)算.如為橢圓形加強(qiáng)圈,Dn取內(nèi)壁長軸尺寸.
表中鍋殼有效壁厚Sy按式(71)計(jì)算,管接頭有效壁厚Sy1按式(73)計(jì)算:
式中:C──附加壁厚,按下式計(jì)算:
式中:A──系數(shù),按表17確定.
表17系數(shù)A
━━━━━━━━━━━━━━┯━━━━━┯━━━━━┯━━━━━┯━━
壁厚最大負(fù)偏差的百分?jǐn)?shù) m │ 15 │ 10 │ 5 │ 0
──────────────┼─────┼─────┼─────┼──
A │0 .18 │ 0.11 │ 0.05 │ 0
━━━━━━━━━━━━━━┷━━━━━┷━━━━━┷━━━━━┷━━
(注略見1333頁)
10.2.9當(dāng)0.4〈字母見1333頁≤0.6時,還應(yīng)使需要加強(qiáng)的面積E的三分之二分布在離孔邊四分之一孔直徑的范圍內(nèi).
10.2.10式(70)只適用于加強(qiáng)元件和被加強(qiáng)元件的許用應(yīng)力相同或加強(qiáng)元件的許用應(yīng)力大于被加強(qiáng)元件的許用應(yīng)力的情況.
如加強(qiáng)元件的許用應(yīng)力小于被加強(qiáng)元件時,則表16中起加強(qiáng)作用的面積應(yīng)乘以加強(qiáng)元件的許用應(yīng)力與被加強(qiáng)元件的許用應(yīng)力的比值.
10.3孔橋的加強(qiáng)
10.3.1鍋殼上的縱向、橫向或斜向孔橋可用管接頭的多余金屬來提高孔橋減弱系數(shù).此時,應(yīng)首先滿足以下條件:
a.采用整體焊接結(jié)構(gòu),如圖40c、d、e所示;
b.(公式75見1333頁)
非徑向孔不應(yīng)采用孔橋加強(qiáng)辦法.
10.3.2對鍋殼上的孔橋進(jìn)行加強(qiáng)計(jì)算時,首先應(yīng)根據(jù)要求提高到的孔橋減弱系數(shù)(字母見1333頁),按下列公式確定允許的當(dāng)量直徑〖d〗d:
對于縱向孔橋
(公式76見1334頁)
對于橫向孔橋
(公式77見1334頁)
對于斜向孔橋
(公式78見1334頁)
10.3.3用于加強(qiáng)孔橋的管接頭應(yīng)符合下式的要求(圖42為例):
(公式79見1334頁)
當(dāng)管接頭的許用應(yīng)力與被加強(qiáng)元件不同時,按10.2.10款的原則處理. 10.4凸形封頭上孔的加強(qiáng)
10.4.1為減小封頭壁厚,可采用孔邊緣焊以加強(qiáng)圈或(和)加強(qiáng)板的加強(qiáng)辦法,但孔邊緣的扳邊不作為減小封頭壁厚的加強(qiáng)措施.
10.4.2能起到加強(qiáng)作用的截面積Eg為圖43中斜線部分的二倍.
圖43中,加強(qiáng)有效范圍(h1,B)按10.2.7款確定;S01按式(72)計(jì)算;如加強(qiáng)圈用鋼板制成,C按3.4條確定.如加強(qiáng)圈用管子制成,C按式(74)計(jì)算;如為橢圓形孔,d取孔的長軸尺寸.
10.4.3經(jīng)加強(qiáng)后,表7中的d用d-Eg/Sy來代替.
如加強(qiáng)元件的許用應(yīng)力與被加強(qiáng)元件的許用應(yīng)力不同時,按10.2.10款的原則處理.
10.5平板上孔的加強(qiáng)
平板上的人孔、檢查孔等均應(yīng)予以加強(qiáng).
如用孔的扳邊或加強(qiáng)圈加強(qiáng)〖圖44a、b〗,則扳邊或加強(qiáng)圈高度h應(yīng)滿足式(41)的要求.人孔加強(qiáng)圈的厚度S1應(yīng)滿足5.3.7款中的有關(guān)要求.
如用加強(qiáng)板加強(qiáng)時〖圖44c〗,應(yīng)滿足下式的要求:
(公式80見1335頁)
加強(qiáng)板的寬度b應(yīng)滿足下式的要求:
b≤0.5d…………………………(81)

附錄A

例題(參考件)
A.1設(shè)計(jì)計(jì)算
A.1.1例題1
某臥式外燃鍋殼式鍋爐,出口額定蒸汽壓力為7kgf/cm(表壓),無過熱器,鍋殼內(nèi)直徑Dn=1500mm,孔排布置如圖A1所示,鍋殼上設(shè)380*280mm人孔一個,試設(shè)計(jì)此鍋殼.
〖解〗:
a.選材料
由水蒸汽表可知,對應(yīng)8kgf/cm(絕對壓力)的飽和溫度tb=170@.
由表4查得,受火焰輻射熱鍋殼的計(jì)算壁溫:
tb1=tb+90=170+90=260@
根據(jù)《蒸汽鍋爐安全監(jiān)察規(guī)程》的規(guī)定,對于工作壓力及計(jì)算壁溫較低的鍋殼,可以選用A3g、20g、16Mng等鋼板制造,現(xiàn)選用20g.
b.確定設(shè)計(jì)壓力
按2.4.1款規(guī)定,設(shè)計(jì)壓力
P=P運(yùn)+ΔP安
式中:P運(yùn)──正常運(yùn)行最大壓力.因無過熱器,取為鍋爐出口額定蒸汽壓力,即P運(yùn)=7kgf/cm(表壓);
ΔP安──安全閥較低級開啟壓力的升高值.根據(jù)《蒸汽鍋爐安全監(jiān)察規(guī)程》的規(guī)定,當(dāng)P運(yùn)〈13kgf/cm.時,ΔP安=0.2kgf/cm
故
P=7+0.2=7.2kgf/cm
c.確定許用應(yīng)力
由表1查得,20g鋼板在tb1 =260@時的基本許用應(yīng)力
〖σ〗J=12.1kgf/mm
由表3查得,有焊接管孔受熱鍋殼(煙溫〉600@)的修正系數(shù)
η=0.90
按式(1),許用應(yīng)力
〖σ〗=η〖σ〗=0.90*12.1=10.9kgf/mm
d.確定最小減弱系數(shù)
由表5查得,鍋殼縱向焊縫(雙面對接自動焊)的減弱系數(shù)
字母見1340頁=1.00
按式(10),不需計(jì)算孔橋減弱系數(shù)的最小節(jié)距
(公式見1340頁)
對于t=140mm的縱向孔排及t''=130mm的斜向孔排:
(公式見1340頁)
(先假定取用壁厚S=12mm)
由于t及t''皆小于t0,故應(yīng)計(jì)算孔橋減弱系數(shù).
對于t''=400mm的斜向孔排
公式見1340頁由于t''〉t0,故不必計(jì)算孔橋減弱系數(shù).
按式(11),縱向孔橋減弱系數(shù)
公式見1340頁
按式(15),斜向孔橋減弱系數(shù)
公式見1340頁
按式(14),斜向孔橋的換算系數(shù)
公式見1340頁
按式(13),斜向孔橋當(dāng)量減弱系數(shù)
公式見1341頁
斜向孔橋當(dāng)量減弱系數(shù)(字母見1341頁)亦可按線算圖直接查得或按線算圖進(jìn)行校核:按
公式見1341頁
由圖4查得,(字母見1341頁)=0.64
按3.3.1款,最小減弱系數(shù)
(字母見1341頁)=0.539
e.計(jì)算鍋殼壁厚
按式(4),理論計(jì)算壁厚
公式見1341頁
按3.4條,冷卷冷校鍋殼的附加壁厚為1mm,但S=12mm時,鋼板負(fù)公差為0.8mm,已超過0.5mm,故
C=1+0.3=1.3mm
按式(5),最小需要壁厚
(公式見1342頁)
考慮鋼板規(guī)格,則取用壁厚
S=12mm
它滿足3.5.1款規(guī)定的壁厚不應(yīng)小于6mm的要求,也滿足3.5.2款規(guī)定的煙溫高于800@時,不絕熱鍋殼的壁厚不應(yīng)大于20mm的要求.
f.確定未加強(qiáng)孔的最大允許直徑
按式(7),有效壁厚
Sy=S-C=12-1.3=10.7mm
按10.2.3款,實(shí)際減弱系數(shù)
公式見1342頁
按10.2.5款并由圖41查得,未加強(qiáng)孔的最大允許直徑
〖d〗=165mm
(DnSy=1500*10.7=16.05*10mm)
除人孔(380*280mm)外,其他孔皆無須加強(qiáng).
g.人孔加強(qiáng)計(jì)算
校核人孔加強(qiáng)計(jì)算方法的適用范圍:
公式見1342頁
故滿足10.2.1款的要求.
按10.2.6款,人孔加強(qiáng)應(yīng)按鍋殼軸向的尺寸──短軸280mm計(jì)算(圖A2).
加強(qiáng)圈也采用20g鋼板制造.
按10.2.7款,有效加強(qiáng)高度
h1=2.5S=2.5*12=30mm
(加強(qiáng)圈厚度S1,參照5.3.7款中的有關(guān)要求,取20mm.)
參照3.4條,加強(qiáng)圈的附加壁厚
C=2mm
(因加強(qiáng)圈用鋼板熱卷而成).
按式(73),加強(qiáng)圈有效壁厚
Sy1=S1-C=20-2=18mm
由表4查得,不受熱的人孔附近部位,計(jì)算壁溫
tb1=tb=170@
按2.3.4款,當(dāng)tb1〈200@時,實(shí)取tb1=200@.
由表1查得,20g鋼板在tb1 =200@的基本許用應(yīng)力
公式見1344頁
由表3查得,有焊接管孔的不受熱鍋殼,修正系數(shù)
η=1.00
按式(1),許用應(yīng)力
公式見1344頁
按式(71),未減弱鍋殼的理論計(jì)算壁厚
按式(72),加強(qiáng)圈的理論計(jì)算壁厚
按表16的規(guī)定
焊縫面積
加強(qiáng)圈多余面積
公式見1345頁
鍋殼多余面積
公式見1345頁
需要加強(qiáng)的面積
公式見1345頁
因
公式見1345頁
故滿足式(70)及10.2.9款的要求(實(shí)際上,僅鍋殼本身多余面積已能滿足以上兩項(xiàng)要求,這里加強(qiáng)圈僅因結(jié)構(gòu)需要而設(shè)置).
A.1.2 例題2
某臥式外燃型鍋殼式鍋爐,出口額定蒸汽壓力為7kgf/Cm(表壓),無過熱器,鍋殼內(nèi)直徑Dn=1830mm,前管板上孔及拉撐件的布置如圖A3所示.管板下部設(shè)300*200mm檢查孔一個.試設(shè)計(jì)此管板.
〖解〗
a.檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)合理性
按6.3.6款,脹接管板孔橋不應(yīng)小于0.125d+12.5=0.125*90+12.5=23.75mm(管孔直徑d=90mm).由圖A3,孔橋尺寸為t-d=125-90=35mm,它不小于允許值,故滿足要求.
按6.2.8款,管板扳邊內(nèi)半徑r不應(yīng)小于二倍壁厚,且至少應(yīng)為38mm.圖A3所示r=50mm能夠滿足要求,因預(yù)計(jì)管板壁厚不會大于25mm.
按6.3.7款,管孔中心至扳邊起點(diǎn)的距離應(yīng)不小于0.8d=0.8*90=72mm且不小于0.5d+12=0.5*90+12=57mm.圖A3所示結(jié)構(gòu)能夠滿足這一要求(未標(biāo)出).
按7.2.1和7.2.5款,對于有角撐板的煙管管束上方,應(yīng)留有100mm的呼吸空位.圖A3所示呼吸空位L=200-0.5*89=155.5mm,故滿足要求(管子外徑dw=89mm).
按6.3.4款,煙氣雙回程的脹接管束,設(shè)置拉撐管是應(yīng)該的.
為便于內(nèi)部清理,煙管采用順排布置且管束與管束之間留有340mm寬的空道,是恰當(dāng)?shù)?
b.選材料
參見例1之a(chǎn)
由表4查得,對于前管板(煙氣雙回程時,煙溫在600~800@之間),計(jì)算壁溫
公式見1347頁
由于工作壓力及計(jì)算壁溫較低,故選用20g鋼板.
c.確定設(shè)計(jì)壓力
同例1之b,設(shè)計(jì)壓力
P=7.2kgf/cm
d.確定許用應(yīng)力
由表1查得,20g鋼板在tbi=220@時的基本許用應(yīng)力
(公式見1348頁)
由表3查得,對于煙管管板,修正系數(shù)
η=0.85
按式(1),許用應(yīng)力
(公式見1348頁)
e.計(jì)算管板壁厚
dj=350mm部位:
由表8查得,不與火焰接觸時,支點(diǎn)線的系數(shù)K1=0.37,角撐板的系數(shù)K2=0.43按6.2.6款,系數(shù)
公式見1348頁
按式(43)最小需要壁厚
公式見1348頁
dj=420mm部位:
由表8查得,不與火焰接觸時,支點(diǎn)線的系數(shù)K1=0.37,管束中最外拉撐管的系數(shù)K3=0.46按6.2.6款,系數(shù)
公式見1348頁
按式(43),最小需要壁厚
公式見1349頁
dj=440mm包含人孔部位:
由表9查得,無拉撐時,系數(shù)
C=1.64
由表1查得,20g鋼板在20@時的抗拉強(qiáng)度
公式見1349頁
按式(45),最小需要壁厚
式中:公式見1349頁
煙管管束區(qū)域:
按6.3.2款,假想圓直徑
由表10查得,系數(shù)
K=0.33
(前管板不與火焰接觸).
按式(43),最小需要壁厚
公式見1350頁
寬水空間區(qū):
按6.2.3款,假想圓直徑
由表8查得,不與火焰接觸管束中最外的拉撐管系數(shù)
K=0.46
按式(43),最小需要壁厚
公式見1350頁
由以上計(jì)算可知,Smin的最大值為16.9mm,故取用壁厚為
S=18mm
它滿足了6.3.5款關(guān)于脹接管子直徑d〉51mm時,S不小于14mm的要求.
6.檢查孔加強(qiáng)計(jì)算
按10.5條及按式(41),加強(qiáng)圈高度
圖A3所示結(jié)構(gòu)h=98mm,滿足上式要求.
公式見1351頁
按10.5條及5.3.7款,加強(qiáng)圈的厚度
公式見1351頁
且不小于19mm.圖A3所示結(jié)構(gòu)S1=20mm,故滿足要求.
A.1.3 例題3
試設(shè)計(jì)例題2所示前管板(圖A3)的角撐板與拉撐管.
〖解〗
a.選材料
角撐板選用20g鋼板,拉撐管選用20號無縫鋼管.
b.確定許用應(yīng)力
由表4查得,角撐板(不受熱的元件),計(jì)算壁溫
tbi=tb=170@
對于拉撐管,計(jì)算壁溫
tbi=tb+25=170+25=195@
按2.3.4款,當(dāng)tbi〈200@時,實(shí)取計(jì)算壁溫
tbi=200@
由表1查得,20g鋼板與20號鋼管在tbi=200@的基本許用應(yīng)力
公式見1352頁
由表3查得,角撐板和拉撐管的修正系數(shù)
公式見1352頁η=0.55
按式(1),許用應(yīng)力(公式見1352頁)
c.確定支撐面積
按圖23,支點(diǎn)線與鍋殼內(nèi)壁的距離取r=50mm與2.5S=2.5*18=45mm中較小值,故取45mm(見圖A3).
按7.3條,根據(jù)圖形算出角撐板①與②所支撐的面積分別為
A1=1300cm,A2=730cm
拉撐管所支撐的最大面積為
d.確定角撐板與拉撐管的最小需要截面積
按7.6.1款和式(58),角撐板①的最小需要截面積
公式見1352頁
(角撐板與管板的夾角a=60°)
角撐板②的最小需要截面積
公式見1353頁
按式(55),拉撐管的最小需要截面積