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[PDF] GB/T 16508.3-2022 - 自动发货. 英文版

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GB/T 16508.3-2022 英文版 1055 GB/T 16508.3-2022 3分钟内自动发货[PDF],有增值税发票。 锅壳锅炉 第3部分:设计与强度计算 有效

基本信息
标准编号 GB/T 16508.3-2022 (GB/T16508.3-2022)
中文名称 锅壳锅炉 第3部分:设计与强度计算
英文名称 Shell boilers - Part 3: Design and strength calculation
行业 国家标准 (推荐)
中标分类 J98
国际标准分类 27.060.30
字数估计 75,725
发布日期 2022-07-11
实施日期 2023-02-01
旧标准 (被替代) GB/T 16508.3-2013
起草单位 上海工业锅炉研究所有限公司、上海市特种设备监督检验技术研究院、山东华源锅炉有限公司、中国特种设备检测研究院、国家工业锅炉质量监督检验中心(广东)、上海发电设备成套设计研究院有限责任公司、泰山集团股份有限公司、江苏太湖锅炉股份有限公司、江苏双良锅炉有限公司、苏州海陆重工股份有限公司、无锡太湖锅炉有限公司、三浦工业(中国)有限公司、陕西建工金牛集团股份有限公司
归口单位 全国锅炉压力容器标准化技术委员会(SAC/TC 262)
提出机构 全国锅炉压力容器标准化技术委员会(SAC/TC 262)
发布机构 国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会

GB/T 16508.3-2022: 锅壳锅炉 第3部分:设计与强度计算
GB/T 16508.3-2022 英文名称: Shell boilers - Part 3: Design and strength calculation
ICS 27.060.30
CCSJ98
中华人民共和国国家标准
代替GB/T 16508.3-2013
锅壳锅炉
第3部分:设计与强度计算
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布
1 范围
本文件规定了锅壳锅炉受压元件的设计要求和强度计算方法,并规定了确定元件最高允许工作压
力的试验和有限元分析验证方法。
本文件适用于GB/T 16508.1界定的锅壳锅炉受压元件[包括承受内(外)压圆筒形元件、封头、管
板、端盖、下脚圈等]和拉撑件的设计。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文
件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于
本文件。
5.1 基本要求
5.1.1 锅炉设计应采用先进的技术,使产品满足安全、可靠、高效、经济和环保的要求,按GB/T 16508.1的
相关规定进行设计。
5.1.2 设计时按下列要求确定所需考虑的计算载荷及所需进行的载荷计算。
a) 受压元件设计时,应计入下述情况引起的载荷:
1) 水或蒸汽的内压或外压力;
2) 液柱静压力;
3) 工质流动阻力;
4) 安全阀整定压力;
5) 必要时还应计入下列载荷:
● 受压元件及内装的自重载荷;
● 附属设备的重力载荷;
● 风、雪载荷和地震载荷;
● 连接管道的其他作用力(管道的推力和力矩等);
● 温度梯度和热膨胀量不同引起的作用力;
● 压力急剧波动时的冲击载荷;
● 运输和吊装时的作用力。
b) 承载非受压元件设计时,应计入下列载荷:
1) 永久载荷,包括:支吊重力、热膨胀推力;
2) 瞬时载荷,包括:安全阀排汽反作用力和其他短时间的作用力。
5.1.3 设计时应保证元件壁温不超过所用材料的许用温度,并考虑受热面管子内外壁温差及内壁抗蒸
汽氧化等因素。
5.1.4 锅炉结构的设计应便于安装、运行操作、检修和清洗内外部。
5.1.5 设计时应按本文件中的有关强度计算公式或应力分析计算公式和规定,确定受压元件的最小需
要厚度。
5.1.6 本文件范围内不能按第6章~第14章和附录B规定进行计算的异形受压元件或结构可按附录A
规定的试验和有限元分析验证方法,确定元件最高允许工作压力。
5.1.7 锅炉角焊缝的强度计算应符合JB/T 6734的规定。
5.2 结构要求
5.2.1 一般要求
5.2.1.1 锅壳锅炉主要受压元件包括锅壳、集箱、管道、集中下降管、炉胆、回燃室以及管板(封头)、炉胆
顶和下脚圈等。
5.2.1.2 受压元件应有足够的强度。受压元件结构的形式、开孔和焊缝的布置尽量避免或减少复合应
力和应力集中。
5.2.2 锅壳、炉胆壁厚和长度
5.2.2.1 锅壳内径大于1000mm时,锅壳筒体的取用壁厚应不小于6mm;锅壳内径不大于1000mm时,
锅壳筒体的取用壁厚应不小于4mm。
5.2.2.2 胀接连接的锅壳筒体、管板,其取用壁厚应不小于12mm;外径大于89mm的管子不应采用胀
接连接。
5.2.2.3 炉胆内径应不超过1800mm,炉胆壁厚符合以下规定:
a) 炉胆内径小于或等于1800mm且大于400mm时,其取用壁厚应不小于8mm,且不大于
22mm;
b) 炉胆内径小于或等于400mm时,其取用壁厚应不小于6mm。
5.2.2.4 卧式内燃锅炉的回燃室,其筒体的取用壁厚应不小于10mm,且不大于35mm。
5.2.2.5 卧式平直炉胆的计算长度应不超过2000mm,当炉胆两端与管板扳边对接连接时,平直炉胆
的计算长度可放大至3000mm。
5.2.3 安全水位
5.2.3.1 锅炉的最低和最高安全水位应在锅炉图样上注明。
5.2.3.2 锅炉正常运行时的最低安全水位应高于最高火界100mm。对于锅壳内径不大于1500mm
的卧式锅壳锅炉,其最低安全水位应高于最高火界75mm。
5.2.3.3 锅炉停止给水情况下,在锅炉额定负荷下继续运行,锅炉水位从最低安全水位下降到最高火界
的时间(安全降水时间)应不低于7min,对于燃气(液)锅炉应不低于5min。
5.2.4 焊接结构
5.2.4.1 锅炉主要受压元件的主焊缝(包括锅壳、炉胆、回燃室、集箱等的纵向和环向焊缝,以及封头、管
板、炉胆顶和下脚圈等的拼接焊缝)应采用全焊透型结构;拉撑件不应拼接。
5.2.4.2 对于锅炉额定压力不大于2.5MPa的卧式内燃锅壳锅炉、包含锅壳锅炉元件的余热锅炉和贯
流式锅炉,除直接受烟气冲刷部位的连接处以外,在符合下列要求的情况下,其管板与炉胆、锅壳可采用
T型接头的对接连接,但不应采用搭接连接。
a) 采用全焊透的接头型式(参见图1),且坡口经机械加工。
b) 管板与筒体的连接采用插入式的结构(贯流式锅炉除外)。
c) T型接头连接部位的焊缝计算厚度不小于管板(盖板)的壁厚,且其焊缝背部能封焊的部位均
应封焊,不能封焊的部位应采用氩弧焊或其他气体保护焊打底,且保证焊透。
d) T型接头连接部位的焊缝应按NB/T 47013.3的要求进行超声检测。
5.2.4.3 管接头与锅壳、集箱、管道的连接,在以下情况下应采用全焊透的接头型式:
a) 强度计算要求全焊透的加强结构型式;
b) 额定工作压力不小于3.8MPa锅炉集中下降管管接头;
c) 下降管或其管接头与集箱连接时(外径不大于108mm,且采用插入式结构的下降管除外)。
5.2.4.4 锅炉受压元件人孔圈、头孔圈与筒体、封头、管板的连接应采用全焊透结构。
5.2.4.5 支管或管接头与锅壳、集箱、管道连接时,不应采用奥氏体钢和铁素体钢的异种钢焊接;奥氏体
不锈钢元件不应直接螺纹连接到铁素体集箱和管子上。
5.2.4.6 焊接接头型式应符合以下要求:
a) 对接焊接接头型式,按照GB/T 985.1、GB/T 985.2的要求;
b) 管子或管接头与筒体、集箱的焊接连接允许采用的型式,按照GB/T 16507.3的要求;
c) 承受主要载荷的吊耳与受压元件之间的焊接连接允许采用的型式,按照 GB/T 16507.3的
要求;
d) 需进行无损检测的焊接接头,其接头型式能满足无损检测的要求。
5.2.5 焊缝布置
5.2.5.1 锅壳和炉胆上相邻两筒节的纵向焊缝,以及封头、管板、炉胆顶或下脚圈的拼接焊缝与相邻筒
节的纵向焊缝,都不应彼此相连。其焊缝中心线间距离(外圆弧长)至少为较厚钢板厚度的3倍,且不小
于100mm。
5.2.5.2 锅炉受热面管子(异种钢接头除外)以及管道直段上,对接焊缝中心线间的距离(L)应满足表1
的要求。如锅炉结构难以达到表1要求时,对接焊缝的热影响区不应重合,且L 应不小于50mm。
5.2.5.5 拼接焊缝要求如下:
a) 锅炉受热面管子(异种钢接头除外)、管道上,每根管子全长的拼接焊缝总数(N)应符合表2的
规定。
b) 每根(排)蛇形管全长平均每4000mm允许有一条拼接焊缝,拼接管子的长度不宜小于2500mm,
最短长度不小于500mm。
c) 对于名义内径大于1800mm的锅壳,每节筒体纵向拼接焊缝应不多于3条;名义内径不大于
1800mm的锅壳及炉胆,每节筒体纵向拼接焊缝应不多于2条。每节筒体纵向焊缝间外圆弧
长应不小于300mm。筒体拼接时,锅壳、炉胆任一筒节长度应不小于300mm,集箱筒体任一
筒节长度应不小于500mm。
d) 名义内径大于2200mm的管板和封头的拼接焊缝应不多于2条,名义内径不大于2200mm
的管板和封头的拼接焊缝应不多于一条。拼接焊缝位置要求如下:
1) 封头的拼接焊缝离封头中心线的距离应不大于封头名义内径的30%,且不应通过扳边人
孔,也不应布置在人孔扳边圆弧上;
2) 平管板的整条拼接焊缝不应布置在扳边圆弧上,且不应通过扳边孔;
3) 拱型管板拼接焊缝与平直部分和凸形部分相交线的距离不应超过当量内径的30%(中心
线按边缘烟管管排中心线算起)。
e) 下脚圈的拼接焊缝应径向布置,两焊缝中心线间的最短外圆弧长不应小于300mm。
5.2.6 孔的布置
5.2.6.1 胀接管孔要求如下。
a) 胀接管孔间的净距离应不小于19mm,且不小于管子壁厚的6倍。
b) 胀接管孔中心与焊缝边缘以及管板扳边起点的距离应不小于0.8d,并且不小于0.5d+
12mm。
c) 胀接管孔不应布置在锅壳筒体的纵向焊缝上,也尽量避免布置在环向焊缝上。如结构设计不
能避免位于环向焊缝时,在管孔周围60mm(如果管孔直径大于60mm,则取孔径值)范围内
的焊缝经射线或超声检测合格,且焊缝在管孔边缘上不存在夹渣缺陷,同时在对管孔部位的焊
缝内外表面进行磨平且受压元件整体热处理后,在环向焊缝上可布置胀接管孔。
5.2.6.2 焊接管孔应满足以下规定:
a) 集中下降管的管孔不应布置在焊缝及其热影响区上;
b) 其他焊接管孔亦不应布置在焊缝及其热影响区上;
c) 当结构设计不能避免时,在管孔周围60mm(如果管孔直径大于60mm,则取孔径值)范围内
的焊缝经射线或超声检测合格,且焊缝在管孔边缘上不存在夹渣缺陷,管接头焊后经过热处理
(额定出水温度小于120℃的热水锅炉除外)消除应力的情况下,可在焊缝及其热影响区上布
置焊接管孔。
5.2.6.3 相邻焊接管孔焊缝边缘的净间距不宜小于6mm,如焊后经热处理或局部热处理(额定出水温
度小于120℃的热水锅炉除外)则不受此限。
5.2.6.4 锅炉受压元件上开设的人孔、头孔、手孔、清洗孔、检查孔、观察孔的数量和位置应满足安装、检
验、维修、运行监视和清洗(理)的需要。对于锅壳内有烟管的锅炉,人孔和头孔的布置应兼顾锅壳上、下
部的检修需求。具体要求如下:
a) 内径大于1000mm的锅壳至少应在筒体或封头(管板)上开设1个人孔,由于结构限制导致
人员无法进入锅炉时,可只开设头孔;
b) 内径为800mm~1000mm的锅壳至少应在筒体或封头(管板)上开设1个头孔;
c) 立式锅壳锅炉(电加热锅炉除外)下部至少应开设3个手孔。
5.3 腐蚀裕量
腐蚀裕量应根据如下要求进行确定:
a) 对于δ>20mm的元件,取C1≥0mm;
b) 对于δ≤20mm的元件,取C1≥0.5mm;
c) 在可能发生严重腐蚀的情况下,应相应地增加腐蚀裕量。
5.4 焊接接头系数
5.4.1 焊接接头质量应符合GB/T 16508.4的有关规定。
5.4.2 焊接接头系数(φw)应根据对接接头的焊缝型式及无损检测的比例确定。
5.4.3 双面焊对接接头和相当于双面焊的全焊透对接接头确定如下:
a) 100%无损检测,φw=1.00;
b) 局部无损检测,φw=0.90。
5.4.4 单面焊对接接头确定如下:
a) 100%无损检测,φw=0.90;
b) 局部无损检测,φw=0.80。
5.5.2 常用材料的基本许用应力([σ]J)可按GB/T 16508.2的规定选取。GB/T 16508.2基本许用应
力表中相邻温度之间的许用应力数值可用算术内插法确定,并应舍去小数点后的数值。
5.5.3 修正系数(η)根据元件结构特点和工作条件,按表3选取。
5.6.1 受压元件计算温度取内外壁温算术平均值中的最大值。
5.6.2 受压元件的计算温度(tc)通过以下方法确定:
a) 由传热公式或经验公式计算;
b) 取同类型锅炉的测量值;
c) 根据受压元件内部工质温度和外部条件确定;
d) 当锅炉给水质量符合GB/T 1576或GB/T 12145时,可按表4确定。
5.6.3 承受载荷的非受压元件的计算温度按计算部位的介质温度和环境温度确定。
6.6.1 公式(4)和公式(7)中的最小减弱系数(φmin)取纵向焊接接头系数(φw)、纵向孔桥减弱系数(φ)、
两倍横向孔桥减弱系数(2φ')(当2φ'>1时,取2φ'=1.00)及斜向孔桥当量减弱系数(φd)(当φd>1时,
取φd=1.00)中的最小值。若孔桥位于焊缝上,应按6.9.3的规定处理。
6.6.2 按锅炉制造技术条件检验合格的焊缝,其焊接接头系数(φw)按5.4选取。若环向焊缝上无孔,
则环向焊接接头系数可不予考虑。
6.6.4 相邻两孔的节距小于按公式(23)确定的s0 值,且两孔直径均不大于按13.3.6确定的未补强孔最
大允许直径([d])时,应按6.6.6的规定计算孔桥减弱系数。
若相邻两孔中的一孔大于按13.3.6确定的未补强孔最大允许直径([d]),应在满足13.7.2所要求
的条件下,按13.3.7~13.3.9的规定按单孔对大孔进行补强。补强后按无孔处理。
若相邻两孔均需要补强,其节距应不小于其平均直径的1.5倍。补强后按无孔处理。
当相邻两孔均需要补强时,补强计算除符合13.3.7~13.3.9的规定以外,还应符合以下要求:
a) 加厚管接头的高度为厚度的2.5倍;
b) 加厚管接头的焊脚尺寸等于加厚管接头的厚度;
c) 若两孔的节距小于两孔直径之和,导致它们的有效补强范围重叠,按两孔总的补强面积不小于
各孔单独所需补强面积之和的方法进行补强,重叠部分补强面积不重复计算。
6.6.5 对于立式锅炉筒体上的加煤孔、出渣孔等,均应按13.3.7~13.3.9的规定进行孔的补强,补强后
按无孔处理。加煤孔圈、出渣孔圈等最小需要厚度按13.4.4确定。
6.9.2 胀接管孔应符......
   
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