64917舰用主锅炉强度计算方法 标准 CB 1344-1999.pdf
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1、U 4 1 : H 中 国 船 舶 口 二业 总 公 司 部 标 准 C s 1 3 4 4 -9 9 舰用主锅炉强度计算方法 S t r e n g t h c a l c u l a t i o n m e t h o d o f m a i n b o i l e r f o r n a v a l s h i p s 1 9 9 9 一0 4 一2 9 发布 1 9 9 9 -0 8 -0 1 实施 中国船舶工业总公司发 布 目次 1 范围 , 2 引用文件 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 定义 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 。 4 一般要求 、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 详细要求 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 . 1 计 算压力、 计算壁温和许用应力 ” 二 二 二 “ ” “ ” ” ” “ ” “ ” ” ” “ 5 . 2 锅筒筒体的计算 :. :. :. ; 圆形集箱筒体的计算 , ”H 锅炉管子的计算
4、, 1 2 矩形集箱筒体的计算 1 2 封头的计算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 径向开孔的加强计算 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 7 人孔盖和手孔盖的计算 , 2 0 附录 A 锅炉低周疲劳校核计算( 参考件) 中国船 舶工业总 公司部标准 C B 1 3 4 4 -9 9 分类号 U 4 1 舰 用主锅炉强度计算方法 S t r e n g t h c a l c u l a t i o n m e t h o d o f m a i n b o i l e r f o r n a v a l s h i p s 范围 主题内容 本标准规定了舰用主锅炉( 以下简称锅炉) 受压元件的强度计算方法。 适用范 围
6、 本标准适用于出口蒸汽压力不大于 9 . 8 1 MP a 锅炉的设计和校核 弓 1 用文件 本章无条文。 定义 符号代号 A一 系数 ; B 一矩形集箱壁或矩形平封头壁长边净宽的一半, MM; B , -椭球形封头人孔长轴内径, mm; C 一考虑 工艺减薄、 钢管或铜板负 偏差 和腐蚀减薄等的附加壁厚, m m ; C ,一考虑钢管负偏差的附 加壁厚, 一般小于。 . 5 m m ; D一圆 形平封头内 径或矩形封头的当量直径, m m ; D ” 一圆筒体或椭球形封头内径, mm; D二 一集箱筒体外径, m m; ( d 一最大允许开孔直径, 对椭圆孔则为其在纵截面上的尺寸, m m;
7、 d 一圆孔直径或椭圆孔沿筒体纵轴线方向上的尺寸 mm: 了一圆孔直径或椭圆孔在筒体上的横向尺寸, mm: d ,一孔的当量直径, mm; d-管子内径, mm; d , 一相邻两孔直径的平均值, MM; 禹一管子外径, m m ; I0一开孔部分需加强截面积, MM ; F一简体有效截面积, mm ; 凡一接管有效截面积, mm ; F , 一覆板有效截面积, m m ; F ; 一焊缝有效截面积, m m ; r 一有效加强宽度, m m; 中国船舶工业总公司1 9 9 9 一0 4 一2 9 批准 1 99 9一08 一 0 1 实施 C B 1 3 4 4 一9 9 h 一有效加强高度
8、, mm; 凡一椭球形封头内高度, m m; h , 一 封 头直 段 高 度, m m ; h , 一封头人孔密封面与人孔外壁最小距离, mm; r 一矩形集箱从减弱处的中心线( 孔或焊 缝的中心线) 到集 箱壁计算边中心线的距离, m m; K一系数; K , 一系数; K Z 一平封头系数; K : 一斜向孔桥的换算系 数; L 一矩形集箱壁或矩形平封头壁短边净宽的一半, m m; 从一矩形集箱平壁上的单位弯矩, M M ; M 。 一矩形集箱斜拱处的单位弯矩, mm ; ml -矩形集箱转角处的单位弯矩, mm ; M -钢管下偏差( 为负值时) 与壁厚的百分比值; N一系数 ; n
9、-纵向节距( t , ) 与横向节距( t , ) 比值; n , 一对应于抗拉强度的安全系数; n 。 一对应于3 0 0 0 0 h 持久强度的安全系数; n , 一对应于屈服限或条件屈服限的安全系数; C P 一校核计算最高允许计算压力( 表压) , MP a ; P 一计算压力( 表压) , MP a ; 4 m “ 一计算管排受热面上的最大热负荷, k W/ m ; : 一椭球形封头人孔扳边内径、 平封头转角内径或矩形集箱筒体转角内径, mm; S -取用壁厚( 简称“ 壁厚“ ) , m m; S r 一水 垢厚 度, m m ; S : 一 理 论 计 算 壁 厚, m m ;
10、S m 。 一最小需要壁厚, mm; 凡 一 有 效壁 厚 , m m ; S , 一平封头的取用壁厚( 简称“ 壁厚,), mm; t , 一对应于计算压力下的介质饱和温度, C; 一计算壁温, C; A t , 一各管内蒸汽分配不均匀修 正值, 一般取c , 为t o c ; tl 一介质额定平均温度, c; 一斜向相邻两孔的节距 , mm; t o 一不考虑孔间影响的相邻两孔的最小节距, mm; t 一纵向( 轴向) 相邻两孔的节距, m m: t , 一筒体平均直径圈周上的横向( 环向) 相邻两孔的节距, mm; x 一人孔或手孔短轴长度, m m; Y 一形状系数; y 一人孔或手孔
11、长轴长度, m m; a -矩形集箱纵轴线与斜向孔桥方向间的夹角; u , 一内 壁对介质的放热系数, k W/ ( m , ) ; C B 1 3 4 4 一9 9 氏 一按圆筒 体理论计算壁厚算出的外径与内径的比值; 寸 一 基本许用应力的修正系数; A. 一水垢导热系数, k W/ ( m ) ; a , 一金属导热系数, k W/ ( m ) ; 肛 一散热系数; 。 一许用应力, MP a ; d , 一材料在计算壁温时的抗拉强度, MP a ; 岭一材料在计算壁温时3 0 0 0 0 h 的 持久强度, M P a ; ( a ) , 一基本许用应力, MP a ; d ,一材料在
12、计算壁温时的屈服限或条件屈服限( 残余变形为。 . 2 %) . MP a ; 0 一矩形集箱纵向焊缝减弱系数; , 一允许最小减弱系数; T n 一焊缝减弱系数; (P i 一校核部位的减弱系数; qk -斜向孔桥减弱系数; 0 - .。 一最小减弱系 数; Y ; -纵向孔桥减弱系 数; 丫1 一与B值有关的纵向 减弱系数; T z 一横向孔桥减弱系数; IN -斜向孔桥当量减弱系数; 9 / : 一与B值有关的斜向当量减系数。 4 一般要求 4 . 1 锅炉锅筒包板的取用壁厚应不小于 5 m m, 矩形集箱的取用壁厚应不小于8 mm, 位于炉膛内的矩 形集箱的取用壁厚应不超过 2 2 m
13、m, 平封头的取用壁厚应不小于 6 mm, 封头的取用壁厚应不小于相连接的包板的取用壁厚。 管子采用焊接固定时, 则管板的 取用 壁厚应不小于1 0 m m , 管子采用胀接固 定时, 则管板的 取用壁 厚应不小于 1 4 m m。 若管子胀接在斜向管孔时, 则管子贴于管孔整圆周上的有效高度应不小于 1 4 m m, 4 . 2 锅炉额定压力不大于 2 . 5 MP a 的不绝热锅筒简体, 允许置于烟温超过 6 0 0的烟道或炉膛内 其 壁厚不应大于表 1 的规定。 表 1 最大允许壁厚 一一- - - - 甲- - - - - -一 一 一一 一 一- 加-30 工作条件 在烟温超过9 0
14、0 c的烟道或炉膛内 在烟温为 6 0 0 9 0 0之间的烟道内 管孔中心离焊缝边缘的距离应不小于0 . 8 d , 且不 小于。 . 5 d +1 2 m m, 孔桥的最小 减弱系数应不小于0 . 3 . 安装附件的 管接头应不小于0 . 0 4 d , + 4 . 8 m m , 筒体包板、 管板及封头相互焊接时, 其过渡梯度为1: 4 . 最大应不超过 1 焊缝坡口一般应不开在斜边上。 椭球形封头开孔的规定: 们444.54.6 : . :当如封头上除中心人孔外还开有其它孔时, 若孔径大于 3 8 mm, 则任意两孔边缘之间的投影距 3 C s 1 3 4 4 一9 9 离L , 应不
15、小于两孔中心连线孔径投影 尺寸之和的三分之一, 若孔径不大于3 8 m m, 则任意两孔边缘的 投影距离 L : 应不小于该径 L 2 ( 见图 1 ) , 4 . 7 . 2 对于封头内高度与封头内径之比 小于等于。 . 3 5 的椭球形封头, 孔边缘至封头边缘之间的投影 距离应不小于0 . 1 倍的封头内径与封头壁厚之和( 见图I ) , 对于 封头内高度与封头内径之比 大于。3 5 的深椭球形封头, 孔边缘离开封头和直段交接处的弧长 乙 。 应不小于封头内径与封头理论计算壁厚的乘积的平方根( 见图2 ) , O . 1 D . + S 图 2 4 . 7 . 3 位于扳边人孔附近的孔,
16、除遵守上述条件外, 还必须使开孔边缘与孔扳边弯曲点之间的距离( 或 者与焊接圈焊缝之间的距离) 不小于封头壁厚 s ( 见图 3 ) , 4 . 7 . 4 扳边孔不得开在焊缝上。 冬sN 上_ _口一止卫 淤 图 3 详细要求 5 . 1 计算压力、 计算壁温和许用应力 5 . 1 . 1 计算压力 锅炉计算压力 P取锅炉出口额定压力、 最大流量时计算元件入口至锅炉出口之间的压降及压力增 加值P之和( 不考虑安全阀动作时压力升高值) 。压力增加值P应按表 2规定。 宪2M P a 锅护工作压力压力增加值尸 簇 2 . 2 0 . 1 2 . 2 - 4 . 0 0 . 2 4 . 0 - 6
17、 . 00 . 3 6 00 . 4 C B 1 3 4 4 一9 9 5 . 1 . 2 计算壁温 5 . 1 . 2 门用于强度计算的计算壁温, 取元件温度最高部位内外壁温的算术平均值。 确定计算壁温时, 锅 炉出口 过热蒸汽温度在允许范围内 的波动不予考虑。 在任何情况下, 锅炉受压元件的 计算壁温应不低于 2 5 0 C。 5 . 1 . 2 . 2 锅炉上、 下锅筒和经济器集箱的计算壁温按表 3规定。 表 3 工作条件t , C 不受热( 在烟道外)t, 采取可靠绝热措施 在 烟 道 内t ; + 1 0 在 炉 膛 内to 十 4 0 被密集管束所遮挡 ,t , + 2 0 不 绝
18、 热 在烟温不超过6 0 0 C的对流烟道内t , 十 3 0 在烟温超过6 0 0 C的对流烟道内t , + 5 0 在 炉 膛 内1 t + ( 8 0 - 1 0 0 ) 注: 1 ) 指透过管束的辐射热流不大, 而且锅炉筒体壁面不受烟气的强烈冲刷. 5 . 1 . 2 . 3 过热器集箱的计算壁温按表 4 规定。 表 4 工作条件r( 在烟道外( 不受热) 1 t + 1 0 在烟温不超过 6 00 C的对流烟道内, 不绝热 在烟温超过 6 0 0的对流烟道内, 不绝热 竺4 0 t 十 5 0 5 . 1 . 2 . 4 经济器管的计算壁温按公式( 1 ) 计算: 口 _ _ ,d
19、t 片t ,+ 一. 行 口 z a 0 . 5 7 5 8 , 十 一 万O ( 万一 d,d -, , 、 T , , g 买“ “ “ ” ” ” ” ” ” ” ” 、 土 少 如果管内沉积了大量的水垢时, 其计算壁温按公式( 2 ) 计算: t w= t ., + 9 . 0 , d 0 . 5 7 5 4 一: 尸下, 一 - -t 一 弋 -: :二丫 一 a z l a 。 一Lo,) 1 U V U d w . ,、 d , 早毕 5 q ,_. d , 八1“”土 UU U八 淤 d d 一2 S , ( 2) 当经济器的最大热负荷小于 1 7 4 k W/ m, 时, 其
20、管壁计算温度可按表 3 选取. 2 . 5 蒸发受热面管计算壁温按公式( 3 ) 计算: 一 d,-么 g d,.一七 t, 一 占 + q -a z 0 . 5 7 5 q,_ 1 0 0 0 + d一d 如果管内沉积大量水垢时, 则其计算壁温按公式( 4 ) 计算 t ,; = t , + 9 . 。 二d - a z ( d , 一 2 S , ) 0 . 5 7 5 q - 1 0 0 0 d, ,d , 1 . 1 5 q - 不 . , g d . 一 万 而一 d “ . 1 。 一 d. . ( 、 几 、一 。d .一 2 5,. 当蒸发管的最大热负荷小于 1 7 4 k W
21、/ m , 时, 其管壁计算温度可按表3 选取。 5 . 1 . 2 . 6 过热器管计算壁温按公式( 5 ) 计算: 一 枯 = t j+ t ,+ a -, d - , 0 . 5 7 5 a, 一十 一 , 六 二弓 一二 产 a x. 口 .l u u u d w , _ d w T x d . W 按图4查取。 C s 1 3 4 4 一9 9 1 5 0 0 图 4 如果管内沉积大量盐垢时, 则其计算壁温按公式( 6 ) 计算: t ; .= 5 . 1 . 3 5 . 1 . 3 . 匀+ Lt , + q ,_ ,d a , ( d 。 一 2 S )+ 0 . 5 7 5 q
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