作用的面積,mm;
Δ──焊腳高度,mm;
P──設計壓力(表壓),kgf/cm;
〖σ〗──許用應力,kgf/mm.
10.2鍋殼上孔的加強
10.2.1有關鍋殼上孔的加強方法,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孔,雖用圖40加強結(jié)構(gòu)(a、b結(jié)構(gòu)僅適用于不受熱部位的孔)加強,但未滿足10.2.8款要求的孔也視為未加強孔.
10.2.3確定鍋殼上的孔應否加強和確定未加強孔的最大允許直徑〖d〗時,應先按下式計算出鍋殼的實際減弱系數(shù)(字母見1327頁):
(公式69見1328頁)
10.2.4對于實際減弱系數(shù)(字母見1328頁)≤0.4的鍋殼,需要加強的孔已得到自身加強,無需另行加強.
10.2.5對于實際減弱系數(shù)(字母見1328頁)〉0.4的鍋殼,未加強孔的直徑d(或未加強的橢圓形人孔沿鍋殼軸向的尺寸)不應大于按圖41所確定的未加強孔的最大允許直徑〖d〗,且最大不得超過200mm.
10.2.6對于實際減弱系數(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款確定的未加強孔的最大允許直徑〖d〗,則應采用圖40的結(jié)構(gòu)予以加強.
10.2.7開孔加強的有效范圍如表16的圖中ABCD所示.
有效加強高度h1取2.5S1和2.5S中的較小值:
有效加強寬度B取2d.
10.2.8開孔加強應滿足以下條件:
(公式70見1331頁)
式中:E1、E2、E3、E4及E的計算方法如表16所示.表中S0、S01按下列公式計算:
(公式71和72見1331頁)
式(71)及(72)中的許用應力【σ】可按開孔處的受熱條件確定.
對于人孔加強圈,鍋殼內(nèi)壁以內(nèi)一段的S01也可按式(71)近似計算.如為橢圓形加強圈,Dn取內(nèi)壁長軸尺寸.
表中鍋殼有效壁厚Sy按式(71)計算,管接頭有效壁厚Sy1按式(73)計算:
式中:C──附加壁厚,按下式計算:
式中:A──系數(shù),按表17確定.
表17系數(shù)A
━━━━━━━━━━━━━━┯━━━━━┯━━━━━┯━━━━━┯━━
壁厚最大負偏差的百分數(shù) m │ 15 │ 10 │ 5 │ 0
──────────────┼─────┼─────┼─────┼──
A │0 .18 │ 0.11 │ 0.05 │ 0
━━━━━━━━━━━━━━┷━━━━━┷━━━━━┷━━━━━┷━━
(注略見1333頁)
10.2.9當0.4〈字母見1333頁≤0.6時,還應使需要加強的面積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)只適用于加強元件和被加強元件的許用應力相同或加強元件的許用應力大于被加強元件的許用應力的情況.
如加強元件的許用應力小于被加強元件時,則表16中起加強作用的面積應乘以加強元件的許用應力與被加強元件的許用應力的比值.
10.3孔橋的加強
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)
非徑向孔不應采用孔橋加強辦法.
10.3.2對鍋殼上的孔橋進行加強計算時,首先應根據(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用于加強孔橋的管接頭應符合下式的要求(圖42為例):
(公式79見1334頁)
當管接頭的許用應力與被加強元件不同時,按10.2.10款的原則處理. 10.4凸形封頭上孔的加強
10.4.1為減小封頭壁厚,可采用孔邊緣焊以加強圈或(和)加強板的加強辦法,但孔邊緣的扳邊不作為減小封頭壁厚的加強措施.
10.4.2能起到加強作用的截面積Eg為圖43中斜線部分的二倍.
圖43中,加強有效范圍(h1,B)按10.2.7款確定;S01按式(72)計算;如加強圈用鋼板制成,C按3.4條確定.如加強圈用管子制成,C按式(74)計算;如為橢圓形孔,d取孔的長軸尺寸.
10.4.3經(jīng)加強后,表7中的d用d-Eg/Sy來代替.
如加強元件的許用應力與被加強元件的許用應力不同時,按10.2.10款的原則處理.
10.5平板上孔的加強
平板上的人孔、檢查孔等均應予以加強.
如用孔的扳邊或加強圈加強〖圖44a、b〗,則扳邊或加強圈高度h應滿足式(41)的要求.人孔加強圈的厚度S1應滿足5.3.7款中的有關要求.
如用加強板加強時〖圖44c〗,應滿足下式的要求:
(公式80見1335頁)
加強板的寬度b應滿足下式的要求:
b≤0.5d…………………………(81)

附錄A

例題(參考件)
A.1設計計算
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380*280mm人孔一個,試設計此鍋殼.
〖解〗:
a.選材料
由水蒸汽表可知,對應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.確定設計壓力
按2.4.1款規(guī)定,設計壓力
P=P運+ΔP安
式中:P運──正常運行最大壓力.因無過熱器,取為鍋爐出口額定蒸汽壓力,即P運=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P運〈13kgf/cm.時,ΔP安=0.2kgf/cm
故
P=7+0.2=7.2kgf/cm
c.確定許用應力
由表1查得,20g鋼板在tb1 =260@時的基本許用應力
〖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,故應計算孔橋減弱系數(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),斜向孔橋當量減弱系數(shù)
公式見1341頁
斜向孔橋當量減弱系數(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.計算鍋殼壁厚
按式(4),理論計算壁厚
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大于20mm的要求.
f.確定未加強孔的最大允許直徑
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.
g.人孔加強計算
校核人孔加強計算方法的適用范圍:
公式見1342頁
故滿足10.2.1款的要求.
按10.2.6款,人孔加強應按鍋殼軸向的尺寸──短軸280mm計算(圖A2).
加強圈也采用20g鋼板制造.
按10.2.7款,有效加強高度
h1=2.5S=2.5*12=30mm
(加強圈厚度S1,參照5.3.7款中的有關要求,取20mm.)
參照3.4條,加強圈的附加壁厚
C=2mm
(因加強圈用鋼板熱卷而成).
按式(73),加強圈有效壁厚
Sy1=S1-C=20-2=18mm
由表4查得,不受熱的人孔附近部位,計算壁溫
tb1=tb=170@
按2.3.4款,當tb1〈200@時,實取tb1=200@.
由表1查得,20g鋼板在tb1 =200@的基本許用應力
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),許用應力
公式見1344頁
按式(71),未減弱鍋殼的理論計算壁厚
按式(72),加強圈的理論計算壁厚
按表16的規(guī)定
焊縫面積
加強圈多余面積
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(實際上,僅鍋殼本身多余面積已能滿足以上兩項要求,這里加強圈僅因結(jié)構(gòu)需要而設置).
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300*200mm檢查孔一個.試設計此管板.
〖解〗
a.檢驗結(jié)構(gòu)合理性
按6.3.6款,脹接管板孔橋不應小于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不應小于二倍壁厚,且至少應為38mm.圖A3所示r=50mm能夠滿足要求,因預計管板壁厚不會大于25mm.
按6.3.7款,管孔中心至扳邊起點的距離應不小于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(未標出).
按7.2.1和7.2.5款,對于有角撐板的煙管管束上方,應留有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,設置拉撐管是應該的.
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?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),計算壁溫
公式見1347頁
由于工作壓力及計算壁溫較低,故選用20g鋼板.
c.確定設計壓力
同例1之b,設計壓力
P=7.2kgf/cm
d.確定許用應力
由表1查得,20g鋼板在tbi=220@時的基本許用應力
(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),許用應力
(公式見1348頁)
e.計算管板壁厚
dj=350mm部位:
由表8查得,不與火焰接觸時,支點線的系數(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款關于脹接管子直徑d〉51mm時,S不小于14mm的要求.
6.檢查孔加強計算
按10.5條及按式(41),加強圈高度
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
試設計例題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.確定許用應力
由表4查得,角撐板(不受熱的元件),計算壁溫
tbi=tb=170@
對于拉撐管,計算壁溫
tbi=tb+25=170+25=195@
按2.3.4款,當tbi〈200@時,實取計算壁溫
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),許用應力(公式見1352頁)
c.確定支撐面積
按圖23,支點線與鍋殼內(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