公式见1353页
e.确定角撑板与拉撑管尺寸
取角撑板厚度Sb=16mm,它满足7.6.6款对于角撑板厚度不小于相连元件厚度的80%(0.8*18=14.4mm)且至少应为12mm的要求.
角撑板①的宽度
公式见1353页
角撑板②的宽度
公式见1353页
(角撑板的实取宽度,还需根据校验焊缝强度作必要的调整.)
按7.4.7款,拉撑管最小壁厚为5mm时的截面积为
公式见1354页
由于f〉fmin=7.00cm,故取(字母见1354页)89*5mm的无缝钢管.
f.校验焊缝强度
按7.6.2款,角撑板焊缝型式如图A4所示.
按图35,要求2e≥1.25S',根据图A4所示尺寸,2e=2*10=20mm,而1.25S'=1.25*16=20mm,故满足要求.
由表14查得,未消除应力情况下的角焊型焊缝系数
ηh=0.55
开坡口型焊缝系数
ηh=0.60
按式(62),角撑板①的角焊型焊缝长度
公式见1355页
由此,要求角撑板①的宽度
公式见1355页
按式(61),角撑板①的开坡口焊缝长度
公式见1355页
由此,要求角撑板①的宽度
公式见1355页
根据前述计算,取b1=97、81及157mm中最大值,实取
b1=160mm
(b1取值反过来会在一定程度上影响A1值,应试凑进行.)
按式(62),角撑板②的角焊型焊缝长度
(公式见1356页)
由此,要求角撑板②的宽度
按式(61),角撑板②的开坡口焊缝长度
(公式见1356)
由此,要求角撑板②的宽度
根据前述计算,取b2=54、50及96mm中最大值,实取
b2=100mm
A.2 校验计算
A.2.1例题4
某台已运行过的立式多横火管(考克兰)锅炉(图A5),经检验,各受压元件无异状,而且结构合理.锅炉技术档案资料完整,除烟管、拉撑管为10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:
a.锅壳内直径 1646mm
壁厚 12mm
b.半球形封头内直径 1646mm
壁厚 12mm
c.半球形炉胆内直径 1420mm
壁厚 14mm
d.U型下脚圈壁厚 19mm
e.前管板壁厚 16mm
f.后管板壁厚 14mm
g.管孔直径 65mm
横向管孔节距 105mm
竖向管孔节距 105mm
h.前管板弓形板壁厚 16mm
i.后管板弓形板壁厚 14mm
j.烟管外直径 64mm
壁厚 3mm
k.拉撑管外直径 64mm
壁厚 6mm
l.人孔 400*300mm
人孔盖厚度19mm
m.手孔 102*88mm
手孔盖厚度12mm
n.喉管 400*300mm
o.炉门 400*300mm
这台锅炉要求出口处正常运行最大压力为7kgf/cm(表压),试验算能否合格.
〖解〗
a.确定锅壳的最高允许工作压力
由水蒸汽表可知,对应8kgf/cm(绝对压力)的饱和温度tb=170@.
由表4查得,不受热锅壳的计算壁温
tbi=tb=170@
按2.3.4款,当tbi〈200@时,实取计算壁温
tbi=200@
由表1查得,20g钢板在tbi=200@的基本许用应力
(字母见1359页) =12.7kgf/mm
由表3查得,有焊接管孔不受热锅壳的修正系数
η=1.00
按式(1),许用应力
(公式见1359页)
参照3.4条,考虑以后腐蚀的附加壁厚
C=1mm
按式(7),有效壁厚
Sy=S-C=12-1=11mm
按3.3.2款和由表5查得,锅壳纵向焊缝(双面对接自动焊)的减弱系数 (字母见1359页)=1.00
按3.3.2款,校核部位的减弱系数
(公式见1359页)
按式(6),最高允许工作压力
b.确定半球形封头的最高允许工作压力
基本许用应力同锅壳
(字母见1360页)
由表3查得,立式冲天管锅炉凸形封头的修正系数
η=1.00
按式(1),许用应力
(公式见1360页)
焊缝减弱系数同锅壳
(字母见1360页)=1.00
按表7规定,减弱系数(字母见1360页)取中较小者,故
(字母见1360页)=0.76
按式(37),半球形封头的形状系数
Y=1.0
按5.2.3款,校验封头几何尺寸:(公式见1360页)均满足要求.
按式(36),最高允许工作压力
c.确定半球形炉胆的最高允许工作压力
饱和温度同前
tb=170@
由表4查得,受火焰辐射热炉胆的计算壁温
tbi=tb+90=260@
由表1查得,20g钢板在tbi=260@的基本许用应力
(字母见1361页)=12.1kgf/mm
由表3查得,立式无冲天管锅炉半球形炉胆的修正系数
η=0.30
按式(1),许用应力
(公式见1361页) =0.30*12.1=3.6kgf/mm
按5.2.6款,减弱系数
(字母见1361页) =1.00
按式(37),半球形炉胆的形状系数
Y=1.0
按5.2.3款,校验半球形炉胆几何尺寸:(公式见1361页)均满足要求.
按式(36),最高允许工作压力
d.确定U型下脚圈的最高允许工作压力
按9.2.4款和式(68),U型下脚圈的最高允许工作压力
e.确定前管板的最高允许工作压力
首先按下述办法检验结构合理性:
按6.3.6款,胀接管板孔桥不应小于0.125d+12.5=0.125*65+12.5=20.6mm(管孔直径d=65mm).由图A5,孔桥尺寸为t-d=105-65=40mm,它不小于允许值,故满足要求.
管板扳边内半径以及管孔中心至扳边起点的距离均分别满足6.2.8款和6.3.7款的要求.(图A5中未标出).
按6.3.4款,烟气单回程,但管束区域的面积(9*0.105)*(8*0.105)=0.79m〉0.65m,故管束区域加装拉撑管是应该的.
按6.6.2款,最外侧垂直管排中每隔一根普通烟管设置一根拉撑管是应该的.
按6.3.5款,管板厚度S=16mm,满足胀接管子直径d=89〉51mm时,管板厚度不应小于14mm的要求.
其次按下述办法确定管束区域的最高允许工作压力:
饱和温度同前
tb=170@
由表4查得,前管板(烟气单回程时,温度在600@以下)的计算壁温
tbi=tb+25=170+25=195@
按2.3.4款,当tbi〈200@时,实取计算壁温
tbi=200@
由表1查得,20g钢板在tbi=200@的基本许用应力
(字母见1363页) =12.7kgf/mm
由表3查得,烟管管板的修正系数
η=0.85
按式(1),许用应力
公式见1363页 =0.85*12.7=10.8kgf/mm
按6.2.3款,最大假想圆直径
(公式见1363页)
由表10查得,不与火焰接触有拉撑管管板的系数
K=0.33
按式(44),最高允许工作压力
第三按下述办法确定最外侧垂直管排的最高允许工作压力:
按式(53),最外侧垂直管排的孔桥减弱系数
按6.6.1款,假想直径
D=2L1=2*763=1526mm
按式(52),最高允许工作压力
前管板的最高允许工作压力取(2)与(3)中的较小值,则
〖P〗=8.15kgf/cm
f.确定后管板的最高允许工作压力
首先检验结构合理性
同前管板,均合格.
其次确定管束区域的最高允许工作压力.
饱和温度同前
tb=170@
由表4查得,后管板(与火焰接触)的计算壁温
tbi=tb+70=170+70=240@
由表1查得,20g钢板在tbi=240@的基本许用应力
(字母见1365页)=12.5kgf/mm
由表3查得,烟管管板的修正系数
η=0.85
按式(1),许用应力
(公式见1365页)=0.85*12.5=10.63kgf/mm
按6.2.3款,最大假想圆直径
(公式见1365页)=445mm
由表10查得,与火焰接触有拉撑管管板的系数
K=0.36
按式(44),最高允许工作压力
第三确定最外侧垂直管排的最高允许工作压力:
按式(53),最外侧垂直管排的孔桥减弱系数
按6.6.1款,假想直径
D=2L2=2*669=1338mm
按式(52),最高允许工作压力
后管板的最高允许工作压力取(2)与(3)中的较小值,则
〖P〗=6.9kgf/cm
g.校验前管板弓形板
由锅壳内壁至管板外壁的弓形板最大尺寸(图A6)
E=230mm
按2.4.1款,设计压力
P=P运+ΔP安=7+0.2=7.2kgf/cm
式中:P运──正常运行最大压力.因无过热器,取为锅炉出口处正常运行最大压力.即P运=7kgf/cm;
ΔP安──安全阀较低级开启压力的升高值,根据《蒸汽锅炉安全监察规程》的规定,当P运〈13kgf/cm时,ΔP安=0.2kgf/cm.
按式(54),Z值
按6.6.3款,Z〈250000,故不加角撑板是可以的.
h.校验后管板弓形板
由锅壳内壁至管板外壁的弓形板最大尺寸(图A6)
E=355mm
按式(54),Z值
按6.6.3款,250000〈Z〈350000,故加装一块角撑板是合理的.
i.确定普通烟管的最高允许工作压力
按式(34),最高允许工作压力
j.确定拉撑管的最高允许工作压力
饱和温度同前
tb=170@
由表4查得,拉撑管的计算壁温
tbi=tb+25=170+25=195@
按2.3.4款,当tbi〈200@时,实取计算壁温
tbi=200@
由表1查得,10号钢管在tbi=200@的基本许用应力
(公式见1368页)=11.2kgf/mm
由表3查得,拉撑管的修正系数
η=0.55
按式(1),许用应力
(公式见1368页)=0.55*11.2=6.16kgf/mm
按7.3条,拉撑管所支撑的最大面积(图A7)
拉撑管的截面积
按式(56),最高允许工作压力
k.确定人孔盖的最高允许工作压力
基本许用应力同半球形封头
(公式见1369页)=12.7kgf/mm
由表3查得,人孔盖的修正系数
η=1.05
按式(1),许用应力
(公式见1370页)=1.05*12.7=13.36kgf/mm
短轴与长轴的比值
由表15查得,系数
K=1.15
按式(66),最高允许工作压力(公式见1370页)
1.确定手孔盖的最高允许工作压力
许用应力同人孔盖
〖σ〗=13.36kgf/mm
短轴与长轴的比值
公式见1370页=0.86
由表15查得,系数
K=1.08
按式(66),最高允许工作压力
m.校验锅炉出口处允许的正常运行最大压力
经上述校验计算,各受压元件的最高允许工作压力如下:
锅壳 16.9kgf/cm
半球形封头 25.8kgf/cm
半球形炉胆 13.2kgf/cm
U型下脚圈 7.58kgf/cm
前管板 8.15kgf/cm
后管板 6.99kgf/cm
前管板弓形板 7.0kgf/cm(合格)
后管板弓形板 7.0kgf/cm(合格)
普通烟管 16.4kgf/cm
拉撑管 9.56kgf/cm
人孔盖 13.4kgf/cm
手孔盖 70.2kgf/cm
上述各元件的最小值为6.99kgf/cm(后管板).
按2.4.1款,这台锅炉出口处允许的正常运行最大压力应为各元件最高允许工作压力中的最小值减去安全阀较低级开启压力的升高值.
根据《蒸汽锅炉安全监察规程》的规定,当锅炉工作压力小于13kgf/cm时,此升高值为0.2kgf/cm,故这台锅炉出口处允许的正常运行最大压力为6.99-0.2=6.79kgf/cm,因此,满足不了7kgf/cm的要求.
附录B
单位换算(参考件)
B.1长度换算
━━━━━━┯━━━━━┯━━━━━┯━━━━━━━┯━━━━━━━━
米 │厘米 │毫米 │英尺 │英寸
m │cm │mm │ft │in
──────┼─────┼─────┼───────┼────────
1 │100 │1000 │3.2808 │39.37
0.01 │1 │10 │0.0328 │0.3937
0.001 │0.1 │1 │0.00328 │0.0393
0.3048 │30.48 │304.8 │1 │12
0.0254 │2.54 │25.4 │0.0833 │1
━━━━━━┷━━━━━┷━━━━━┷━━━━━━━┷━━━━━━━━
B.2面积换算
┏━━━━━━━━━━┯━━━━━━━━━━┯━━━━━━━━━┓
┃ 米2 │ 厘米2 │毫米2 ┃
┃ m2 │ cm2 │mm2 ┃
┠──────────┼──────────┼─────────┨
┃1 │10 │10 ┃
┃10 │1 │10 ┃
┃10 │10 │1 ┃
┃0.0929 │0.0929*10 │0.929*10 ┃
┃6.4516*10 │6.4516 │645.16 ┃
┗━━━━━━━━━━┷━━━━━━━━━━┷━━━━━━━━━┛
┍━━━━━━━━━━━━┯━━━━━━━━━━┓
│英尺2 │英寸2 ┃
│ft2 │in2 ┃
├────────────┼──────────┨
│10.7639 │1550 ┃
│10.7639*10 b │0.1550 ┃
│10.7639*10 │0.00155 ┃
│1 │144 ┃
│6944*10 │1 ┃
┕━━━━━━━━━━━━┷━━━━━━━━━━┛
B.3力换算
━━━━━━━━━┯━━━━━━┯━━━━━━━━━━━━━━━━━━
牛 顿 │ 公斤力 │ 磅力
N │ kgf │1bf
─────────┼──────┼──────────────────
1 │0.102 │0.2248
9.80665 │1 │2.2046
4.448 │0.4536 │1
━━━━━━━━━┷━━━━━━┷━━━━━━━━━━━━━━━━━━
B.4压力和应力换算
┏━━━━━━━━┯━━━━━━━┯━━━━