GBT9222-2008《水管锅炉受压元件强度计算》中的补强计算探讨.pdf

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余热锅炉2011
GB/T9222-2008《水管锅炉受压元件
强度计算》中的补强计算探讨
杭州锅炉集团股份有限公司郑水云叶苏
摘要本文通过对GB/T9222008中系数k的取值与补强计算的推导,指出
在强度计算中当k≤0.40,但开孔大于200mm时,判断是否应该补强。
关键词强度计算k补强
本文所采用的符号的含义和单位如下:MPa;
k:系数;
p:计算压力,MPa;
d:锅筒筒体,集箱筒体上孔的直径,插
D:集箱筒体的外径,mm
入式整体焊接管接头、插入式双面角焊管接
头(或孔圈)的内径,椭圆孔在筒体纵截面刷言
上的尺寸,mm;
GB/T9222-2008《水管锅炉受压元件
d:焊接管接头,管子的内径,mm;
强度计算》中11.4.2节中指出:当锅筒筒体
D,:锅筒筒体,集箱筒体的内径,mm;或集箱筒体的系数k>0.40时,如果锅筒或集
A:纵截面上补强需要的面积,mm
箱筒体上的开孔直径超过按11.2.3所确定的
A1:纵截面内起补强作用的焊缝面积,未补强孔的最大允许直径,应采用113规定
的补强结构予以补强。当系数k≤0.40时,不
A2:纵截面内起补强作用的管接头面必进行补强。在GB/T9222的图18及图19
积,
中给出的最大的允许开孔直径为200mm,在
A3:纵截面内起补强作用的凼板面积mm2;强度计算中,存在这样一种情况,dDn<0.8,
A4:纵截面内起补强作用的锅筒筒体系数k≤0.40,开孔直径d大于200mm,即在
或集箱筒体的面积,mm2;
k≤0.40的情况下,开孔大于200mm,但是
8o:强度未减弱的锅筒筒体或集箱筒没有达到按三通计算的条件,这样的开孔是
体的理论计算厚度
否应该进行补强计算?强度计算人员在实
b:锅筒筒体或集箱筒体的有效补强宽际计算中存在分歧,因此有必要做进一步探
度
讨,本文就针对这一问题进行推导论证。
8、:锅筒筒体集箱筒体的有效厚度,mm;
推导的依据
补强管接头的有效厚度
g mm?
GB/T9222-2008《水管锅炉受压元件
[o]:管接头的许用应力,MPa;
强度计算》
[o]:锅筒筒体、集箱筒体的许用应力,
推导的前提
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为简化运算,设定计算前提:单孔,d应分布在孔边1/4孔径的范围内。如果锅筒
Dn<0.8,系数,开孔直径d大于200mm
或集箱筒体能够自身补强,即只需要证明A4
推导的思路:根据GBT9222-2008≥A及补强所需面积的23分布在孔边1/4
中11.4.4条给出,开孔补强应满足条件:孔径的范围内成立,就说明此种情况下不需
A1+A2+A3+A4≥A,且补强所需面积的2/3补强,反之则需要进行补强计算。
表1孔的补强面积范围及计算
型式
2
补
强
围
易hh
MISA
d,+21(1
d。+26,(1
do
o
A1
2e2(或c2
A2
2(4-4)24]?「[?(ca)+
2h(S,-6
0.82(b-d-26
A4
b-d.-2
-?(6,-
(6,-E0)
(b-d,)(6,-)
注:对于第3种结构型式,开孔直径d与管接头内径dn不同时,dn用d代替
1锅筒的计算
式中:由于是单孔,所以(-d,)=d2因此,式
1.1筒体与管接头的材料一样
(1)为4,(6,-6)とd,ら
式(2)
如果筒体与管接头的材料一样,那么
GB/T9222中表19给出的各种补强结构类
由式(2)可得:6,≥6即≥式(3)
型的补强计算公式亦一样。
以下证明式(3)成立:
即:A=daSo
由于k
(2
而k≤0.4
A=(b-anXら,-8)
所以
の-どS04今、pD-≤046,
2or]ー
如果A12A及4,≥2A成立,则说明筒体
可自身补强
式(4)
比较A,≥A及A,≥24,只需证明A2A
根据GBT9222中1.4.4条对于锅筒
即可
A4≥2A
式(1)
筒体
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74+26,(I
2Lσl]-p
式(5)
由于[o]1[o],所以
3d
从式(4)与式(5)可看出
因此?、7
式(11)
6≤0.46
式(6)
结论:参考式(7),2.5>,式(7)成
由式(6)可得
立,即式(11)成立。
≥2.5
式(7)
当[o]1<[o]时,计算如下
结论:式(7)成立,且2.5>っ,即式(3)
即:A=4,+26,(1
成立。
1.2筒体与管接头的材料不一样
b-dn-25,(1
(6,-6
采用型式3的结构,计算同上,毋需补强。
采用型式1、2的结构,分三种情况
同理,如果4-0.5(6,-6)2A成立,
当[o]{o]时,计算同上,毋需补强。则说明筒体可自身补强。
当[o][o]时,计算如下
A4-0.5(6,-6)
即:A=dn+26,(1
b-d-25,(
(6,-0)-05iら-ら)と?d,+2,(1
4b-dn-26,(1
ら,-9)
式(12)
同理,如果方A4≌3A成立,则说明筒体
式中:由于是单孔,所以(b-dn)=dn,因
可自身补强。
此,式(12)为:
0.54-21,(
(,-S)2
.+2,0
式(13)
b-d。-26,(
6,-)d,+26,
由式(13)得
式(8)
7d-46~,(1
式(14.
式中:由于是单孔,所以(bーd)=dn,因
3a,-12,(
此,式(8)为
-261,(1
(6,-6)とd,+26,(
结论:没有足够且明确的数据能够证
明式(14)成立,所以当筒体与管接头的材
式(9)料不同时且[oJlo]时,需进行补强计算。
由式(9)得
2集箱的计算
7dn+2,1
式(10)
由于k
顶D-25
而k≤0.4
2r]-P)8
34n-60n,(1
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