水管锅炉讲义

水管锅炉讲义

就目前而言，强度计算标准掌握到以下程度即可：锅筒筒体、集箱筒体、封头厚度计算，单孔补强计算。进行这些计算需要掌握的知识主要有：

1、厚度（84页）：名义厚度、设计厚度、计算厚度、有效厚度 2、厚度附加量(98页)：腐蚀裕量、制造减薄量、钢材厚度负偏差

3、压力（79页）：额定压力、工作压力、计算压力、工质流动阻力、液柱静压力、设计附加压力

4、钢材许用应力的修正系数（76页） 5、计算壁温（77页） 6、开孔补强条件（93页） 7、孔的补强结构（92页） 8、相邻两孔的临界节距（81页） 9、未补强孔最大允许直径（91页）

10减弱系数（80页）：对接焊缝减弱系数、纵向、横向、斜向孔桥减弱系数、最小减弱系数

11、筒体厚度计算公式适用范围（85页） 12、不绝热筒体最大允许厚度（103页）

2

一、锅筒筒体厚度计算

1、名义厚度δ：即图样标注厚度，由设计厚度向上圆整至钢材

标准规格的厚度。即名义厚度≥设计厚度，例如：设计厚度为16.5，名义厚度取为18。

可采购到的锅炉钢板厚度一般为偶数，个别有奇数，如25mm。

2、设计厚度：dctt：计算厚度，mm

C

C：厚度附加量，mm，C = C1+ C2+ C3

C1：腐蚀裕量，一般情况取为0.5mm。δ＞20mm时，取C1=0 C2：制造减薄量，按附录C中的表C.1选取。按卷筒时的热卷和冷卷不同工艺选取，我厂目前产品采用冷卷冷校，制造减薄量取为0。

C3：钢材厚度负偏差，取钢板标准规定的厚度负偏差。按GB/T709《热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差》，规定为0.3 mm。

一般情况下，C = 0.5+0+0.3 = 0. 8mm

3、计算厚度：tPDi2minp

P：计算压力，MPa

Di：筒体内径，mm

min：最小减弱系数

：许用应力，MPa

3.1计算压力：P =P0 +△Pa

P0：工作压力，MPa

3

△Pa：设计附加压力，MPa

3.1.1工作压力：P0 = Pr+△Pf+△Ph

3.1.1.1锅炉额定压力Pr，MPa，锅炉铭牌上标注的额定工作压

力。

3.1.1.2工质流动阻力△Pf，MPa，锅筒与锅炉出口之间的压力

降。

饱和蒸汽锅炉由于锅炉出口也在锅筒，因此对饱和蒸汽锅炉来说，工质流动阻力为0。过热蒸汽锅炉，铭牌上标注的额定工作压力是指过热器出口集箱压力，在确定锅筒工作压力时，应加上锅筒与过热器出口集箱之间的压差，一般取10%的额定压力。热水锅炉铭牌上标注的额定工作压力是指出水压力。在确定锅筒工作压力时，对于从锅筒进水的强制循环热水锅炉而言，应加上锅筒与出水集箱之间压力差，其值按水阻力计算确定。

3.1.1.3液柱静压力△Ph，MPa，锅筒底部液柱静压。小于等于

3%（Pr+△Pf+△Pa）时，液柱静压力不计。

除了双锅筒锅炉的下锅筒外，锅筒一般位于锅炉最高位置，因此液柱静压都不计。

例题1：额定压力1.25MPa的饱和蒸汽锅炉，计算锅筒工作压力。 P0 = Pr+△Pf+△Ph=1.25 +0+0=1.25

例题2：额定压力1.25MPa的过热蒸汽锅炉，计算锅筒工作压力。 P0 = Pr+△Pf+△Ph=1.25 +0.1×1.25+0=1.375

3.1.2设计附加压力，MPa，是考虑安全阀整定压力即开启压

4

力，在工作压力之上附加的压力。安全阀的整定压力不能是工作压力，必须比工作压力高一些，才能保证锅炉在工作压力下运行，否则安全阀在工作压力下就开启了。因此锅筒的计算压力应考虑在安全阀开启时，压力超出工作压力的部分。

安全阀数量一般为2个，符合规定条件可装1个。

安全阀整定压力，规定值见GB/T16507.7表2和表3，表2适用蒸汽锅炉，按额定压力分3档，给出整定值。表3适用热水锅炉，只1种整定值。注意表中的工作压力是安全阀装置地点的工作压力。

例题1：额定压力1.25MPa的饱和蒸汽锅炉，确定安全阀整定压力。

2只安全阀都装在锅筒上，前例已计算P0 = 1.25

查GB/T16507.7表2，整定压力最低值为1.04×1.25 =1.3，最高值为1.06×1.25 =1.325

例题2：额定压力1.25MPa的过热蒸汽锅炉，确定安全阀整定压力。

2只安全阀1只装在锅筒上，1只装在过热器出口集箱上。 锅筒上的安全阀按较高整定压力调整，前例已计算P0 =1.375 查GB/T16507.7表2，整定压力为：1.06×1.375=1.46 过热器上的安全阀按较低整定压力调整，P0 = Pr+△Pf+ △Ph=1.25+0+0=1.25

查GB/T16507.7表2整定压力为：1.04×1.25 =1.3

例题3：额定压力1.25MPa的自然循环热水锅炉，确定安全阀整

5

定压力。

2只安全阀都装在锅筒上，P0 = Pr+△Pf+△Ph=1.25 +0+0=1.25 查GB/T16507.7表3，整定压力最低值为1.10×1.25 =1.375＞1.25+0.07=1.32；最高值为1.12×1.25 =1.4＞1.25+0.1=1.35

设计附加压力△Pa确定方法有2种：第1种方法：安全阀整定压力（较低值）与工作压力之差。

第2种方法：按附录B的表B.1选取。表中，蒸汽锅炉按额定压力分3档给出△Pa，热水锅炉统一为0.1MPa。

例题：额定压力1.25MPa的饱和蒸汽锅炉，确定锅筒计算压力。 前例已计算 P0 = 1.25

前例已计算安全阀整定压力较低值为：1.3 △Pa=1.3 -1.25 =0.05 P =P0 +△Pa=1.25+0.05=1.3

3.2许用应力：为GB/T16507.2表2《锅炉常用钢板的许用

应力》相应材料的选取值与表1修正系数η的乘积。

GB/T16507.2表2《锅炉常用钢板的许用应力》，按钢板牌号、厚度、温度列出许用应力值。

表1按锅筒工作条件和烟气温度，给出修正系数η值。 当查GB/T16507.2表2时，需首先确定锅筒的计算壁温。锅筒除了不受热外，一般情况下，计算壁温既不是工质温度，也不是烟气温度，高于工质温度低于烟气温度，其值由锅筒工作条件决定。

确定计算壁温有2种方法，计算和查表。可按表2《锅筒计算壁

6

温td》选取。表中按锅筒工作条件列出了计算方法，tm为锅筒的平均工质温度，对蒸汽锅炉取计算压力下的工质饱和温度，对热水锅炉取出口水温。

例题：额定压力1.25MPa的饱和蒸汽锅炉，锅筒不绝热，在600～900℃的对流烟道内，名义厚度18 mm，材料Q245R，确定许用应力

。

计算压力p，前例已计算，p=1.3MPa

查《干饱和蒸汽以及饱和线上的水的比容和焓》表，该表按压力列出了饱和温度、饱和水的比容、饱和蒸汽比容、饱和水焓、饱和蒸汽焓、汽化潜热。是我们经常使用的表。注意表中的压力值是绝对压力，计算时的工作压力是表压，要加0.1变成绝对压力。

P =1.4MPa ts=195.04

查表2，td = tm +50 =195.04 + 50 = 245.04

查GB/T16507.2表2，许用应力112.29MPa（内插法确定） 查表1，η=0.9 =0.9×112.29=101.06 MPa

3.3最小减弱系数min：取纵向焊缝减弱系数、孔桥减弱系数中

的最小值。

3.3.1纵向焊缝减弱系数：根据焊缝形式及无损检测比例，按

w表5选取。

焊缝减弱系数只考虑纵向焊缝，不考虑环向焊缝。这是因为作用于环向焊缝上的是轴向应力，σz=应力，

pD；作用于纵向焊缝上的是环向4pD2。可以看出，环向应力是轴向应力的2倍。因此，只

7

考虑纵向焊缝对锅筒强度的减弱。

3.3.2孔桥减弱系数：锅筒上一般都有成排的开孔，相邻两孔构

成孔桥。开孔使材料截面积减小，筒体强度减弱。孔桥减弱系数即表示筒体强度的减弱程度。

计算相孔桥减弱系数的条件：邻两孔直径均小于、等于未补强孔最大允许直径，且两孔的节距（纵向、横向、斜向）小于相邻两孔的临界节距时，开孔按孔桥处理，计算孔桥减弱系数。如果相邻两孔节距大于等于临界节距时，可视作单孔；如果相邻两孔中有一孔大于最大允许直径，该孔按单孔补强，补强后按无孔处理；如果相邻两孔均大于最大允许直径，则不能按本标准计算。

孔桥减弱系数有纵向、横向、斜向之分，计算按表6。

3.3.2.1纵向孔桥减弱系数：sdae

sS：纵向节距，mm。

dae：相邻两孔平均当量孔径，mm。

daed1ed2e 2d1e：第1孔的当量孔径，mm。 d2e：第2孔的当量孔径，mm。

当量孔径按表7计算，我厂产品都是径向开孔，当量孔径等于开孔直径。

3.3.2.2横向孔桥减弱系数：2sdae sS＇：横向节距，mm，取筒体平均直径圆周上的弧长。

8

3.3.2.3斜向孔桥减弱系数：Ksdae sS〞：斜向节距，mm，取筒体平均直径圆周上的弧长。 K：斜向孔桥的换算系数，K110.75 n

ba

1n22b：斜向孔桥两孔间在筒体轴线方向上的距离。 a：斜向孔桥两孔间在筒体平均直径圆周上的弧长。

3.3.3未补强孔最大允许直径［d］：

锅筒上开孔大小有相应的规定，超过一定孔径的开孔需采取补强措施，如用接管、垫板补强，未补强孔最大允许直径［d］，按以下公式确定。

d8.13Die1k

δe：有效厚度，mm，δe=δ- C k：筒体结构特性系数，kpDi

2pe当［d］＞200mm时，取［d］=200mm。即锅筒上未补强的孔，最大不能超过200mm。

3.3.4相邻两孔的临界节距：

按以下公式计算：

scdae2Di

例题：额定压力1.25MPa的饱和蒸汽锅炉，锅筒内径900mm，不绝热，在600～900℃的对流烟道内，名义厚度18 mm，材料Q245R，焊接采用双面坡口自动焊，100%无损探伤，孔排开孔直径52mm,纵向节距97mm，横向节距72.1mm（按筒体平均直径计算），计算最

9

小减弱系数。

由前例计算已知：P=1.3MPa C=0.8mm [σ]=101.06MPa δe=δ-C=18-0.8=17.2

kpDi1.3900==0.34＜0.4

2pe2101.061.317.2开孔不需补强 dae=

5252=52 2s=97272.12=120.86

scdae2Di=5229001818=309.1

S、S＇、S〞均小于Sc，按孔桥处理 纵向孔桥减弱系数：

sdae97520.46 s97sdae72.15220.56 横向孔桥减弱系数：2s72.1nb971.35 a72.11K0.7511n22=

111.3510.751.0522

斜向孔桥减弱系数：K查表5，=1.0

wsdae120.8652=1.050.60

120.86s

最小减弱系数取焊缝减弱系数、纵向孔桥、横向孔桥、斜向孔桥减弱系数中最小值：min=0.46

4、筒体厚度计算公式适用范围：

按表10，筒体厚度计算公式适用的βt≤1.30

t12t/Di

10

之所以要对公式适用范围做出限定，是因为筒体厚度计算公式的推导，是假设筒体是薄壁圆筒，即环向应力沿壁厚均匀分布而且径向应力为零。实际上，锅筒筒体环向应力和径向应力沿壁厚分布都不均匀，环向应力内壁最大，径向应力内壁最小。t/Di越大，即βt越大，锅筒筒体内壁实际应力状态比薄壁圆筒越危险。因此应用厚度计算公式时，对βt做出了限定。

5、不绝热筒体最大允许厚度

额定压力≤2.5MPa的锅筒可以采用不绝热结构，其厚度不应大于表16的规定值。表16按工作条件分2档，对最大允许厚度做出了规定。

锅筒筒体受火焰或烟气加热时，筒体内壁产生环向热应力，它与内压力产生的内壁环向应力相叠加，有可能达到不允许的程度，即产生低周疲劳。热应力随筒体厚度增大而增大，为防止低周疲劳产生，对不绝热筒体厚度做出了限制。

例题1：额定压力1.25MPa的饱和蒸汽锅炉，锅筒内径900mm，不绝热，在600～900℃的对流烟道内，名义厚度18 mm，材料Q245R，焊接采用双面坡口自动焊，100%无损探伤，孔排开孔直径52mm,纵向节距97mm，横向节距72.1mm（按筒体平均直径计算），校核其强度。

由前例已计算：P=1.3MPa C=0.8mm [σ]=101.06MPa

min=0.46

11

tPDi2min1.3900=12.76 p20.46101.061.3dctC=12.76+0.8=13.56

δ=18＞δ

dc=13.56 强度满足

t12t/Di=1+2×12.76/900=1.028＜1.30 满足厚度计算公

式使用范围

例题2、校核我公司生产的SZS20—1.6/260—Q蒸汽锅炉的上锅筒强度。计算参见总图和上锅筒图。

Pr=1.6

△Pf=0.1×1.6=0.16 △Ph=0

P0 = Pr+△Pf+△Ph=1.6+0.16+0=1.76

查附录B表B.1，△Pa=0.06 P0=0.06×1.76=0.11 P= P0+△Pa=1.76+0.11=1.87

按绝对压力1.97查《干饱和蒸汽以及饱和线上的水的比容和焓》表，饱和温度为211.6

由总图可知锅筒不绝热，在炉膛内烟温≥900，查表2，td = tm +90 =211.6 + 90 =301.6

由上锅筒图可知，上锅筒材质为Q345Rδ=20，查GB/T16507.2表2，温度301.6，许用应力142.68

按烟温＞600，查表1，η=0.9

=0.9×142.68=128.41

C1=0.5

12

查附录C表C.1，冷卷冷校，C2=0

查GB/T709《热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差》，C3=0.3

C = C1+ C2+ C3=0.5+0+0.3=0.8 δe=δ-C=20-0.8=19.2 由上锅筒图可知,Di=1200

kpDi1.871200==0.46

2pe2128.411.8719.2d8.13Die1k=8.13120019.210.46=187.69

主汽阀开孔d=221＞[d] ，需要补强，其它开孔均不需补强。 孔桥1：d1=91 d2=91纵向孔桥

scdae2Di=91212002020=403.41

S=800＞Sc，不需计算孔桥减弱系数 孔桥2：d1=161 d2=58斜向孔桥

daed1ed2e16158109.5 22scdae2Di=109.5212002020421.91

b=82.5 a=266.2

s=82.52266.22=278.69＜sc，需计算孔桥减弱系数 nb82.50.31a266.211K=

0.750.75111n2210.312

=1.63

2sdae278.69109.5K=1.63=0.99

278.69s孔桥3：d1=161 d2=161横向孔桥

13

scdae2Di=161+212002020=473.41

S＇=266.2+266.2=532.4＞sc，不需计算孔桥减弱系数 孔桥4：d1=161 d2=52/44凹座孔斜向孔桥 h=1 d2e=ddd=44daeh15244=44.4 20d1ed2e16144.4102.722

scdae2Di=102.7212002020=415.11

b=166 a=532.4

s=1662532.42=557.68＞sc，不需计算孔桥减弱系数

孔桥5：d1=52/44 d2=52/44凹座孔纵向孔桥 前已计算，d1e=d2e=44.4

daed1ed2e44.4 2scdae2Di=44.4+212002020=356.81

s=95＜sc，需计算孔桥减弱系数

sdae9544.40.53 s95孔桥6：d1=52/44 d2=52/44凹座孔横向孔桥 前已计算sc356.81

S＇=106.4＜sc，需计算孔桥减弱系数

2sdae106.444.42=1.16＞1，取=1 s106.4孔桥7：d1=52/44 d2=52/44凹座孔斜向孔桥 前已计算，sc356.81 b=95 a=106.4

14

s=

952106.42=142.64＜sc，需计算孔桥减弱系数

nba95106.40.89 K1.75=1.31

10.75=

11n221010.8922Ksdaes=1.31142.6444.4142.64=0.90 孔桥8：d1== d2=52纵向孔桥

scdae2Di=52+212002020=364.41

s=95＜sc，需计算孔桥减弱系数

sdae9552s950.45 孔桥9：d1== d2=52横向孔桥 前已计算，sc364.41

s=95.82＜sc，需计算孔桥减弱系数

2sdaes=295.825295.82=0.91 孔桥10：d1== d2=52斜向孔桥 前已计算，sc364.41 b=95 a=95.82

s95295.822=134.93＜sc，需计算孔桥减弱系数

nba9595.820.99

K110.75=

10.75=1.27

1n22110.9922

15

Ksdae134.9352=1.27=0.78 s134.93孔桥11：d1=110 d2=66非径向孔斜向孔桥 b=450 a=366.7 α=34.44°

nb4501.23 a366.7d2en211.2321d26670.65 222ncos1.23cos34.44d1ed2e11070.6590.33 22daescdae2Di90.33212002020402.74

s4502366.72580.49＞sc，不需计算孔桥减弱系数

w0.9 对接焊缝减弱系数w查表5，单面坡口焊缝，100%无损检测，

min取对接焊缝减弱系数w、纵向、横向、斜向孔桥减弱系数中

最小值，min0.46

t2minppDi1.87120019.30

20.46128.411.87dctc19.300.820.10

t12t/Di=1+2×19.26/1200=1.03＜1.30，满足厚度计算公式

使用范围

二、集箱筒体厚度计算

1、名义厚度δ：即图样标注厚度，由设计厚度向上圆整至钢材

标准规格的厚度。即名义厚度≥设计厚度，例如：设计厚度为9.5，名义厚度取为10。

集箱筒体制造材料是钢管，可采购到的锅炉钢管厚度偶数奇数都有，偶数为多。

16

2、设计厚度：dctt：计算厚度，mm

C

C：厚度附加量，mm，C = C1+ C2+ C3 C1：腐蚀裕量，一般情况取为0.5mm。

C2：制造减薄量，按附录C选取。直集箱筒体制造减薄量取为0。 C3：C3mtC1C2 或者 C3m 100m100m：钢管厚度负偏差的百分比值，%，可查GB3087《低中压

锅炉用无缝钢管》标准。从我公司进料情况看，一般外径＜108mm，是冷拔管，查表3，外径≥108mm，是热轧管，查表2。表2按钢管外径和管子壁厚与外径比值，分4档给出了偏差值。表3按管子壁厚分2档给出了偏差值。

例题：集箱采用φ219×8的钢管，材质为20 GB3087确定其厚度附加量C。

C1=0.5 C2=0 按热轧管，查GB3087表2，S/D =＜0.05 m=15% C3 == 1.7

8=0.0421915×8 =1.2 C = C1+ C2+ C3= 0.5+ 0 + 1.2 1003、计算厚度：t2minPPD0

与锅筒计算公式不同之处在于锅筒筒体直径是按内径，而集箱筒体直径是按外径计算，相应分母由减号变成加号。

3.1计算压力：P =P0 +△Pa 3.1.1工作压力按以下公式计算：

P0 = Pr+△Pf+△Ph

17

3.1.1.1锅炉额定压力Pr，MPa，锅炉铭牌上标注的额定工作压

力。

3.1.1.2工质流动阻力△Pf，MPa，集箱与锅炉出口之间的压力

降。

其确定原则与锅筒相同。

3.1.1.3液柱静压力△Ph，MPa，集箱底部液柱静压。小于等于

3%（Pr+△Pf+△Pa）时，液柱静压力不计。

上集箱与锅筒相同，位置较高，液柱静压力不计，下集箱位置较低，一般需计算液柱静压。

3.1.2设计附加压力的确定

设计附加压力△Pa，确定方法与锅筒相同。

3.2许用应力：为GB/T16507.2表5《锅炉常用钢管的许用

应力》相应材料的选取值与表1修正系数η的乘积。

GB/T16507.2表5《锅炉常用钢管的许用应力》，按钢管牌号、厚度或热处理状态、温度列出许用应力值。

表1按集箱工作条件和烟气温度，给出修正系数η值。 当查GB/T16507.2表5时，需首先确定集箱的计算壁温，可按表3《集箱和防焦箱计算壁温td》选取。表3与锅筒计算壁温表2有所不同，表2是按锅筒工作条件查取，表3除了按集箱工作条件外，还要按集箱内部工质查取。

对工质为水或汽水混合物的集箱，tm为集箱的平均工质温度。tm

视具体情况而定，对蒸汽锅炉来说，除了省煤器集箱，其它集箱的

18

tm都是饱和温度，省煤器集箱的tm应是给水或出水温度。对热水锅炉来说，集箱的tm根据具体情况确定。

对工质为饱和蒸汽的集箱，ts为计算压力对应的饱和温度。 对工质为过热蒸汽的集箱，tm为过热蒸汽平均温度，X为工质混合系数，一般取为0.5，△t为温度偏差，取△t≥10℃。不受热过热蒸汽集箱取X△t≥10℃。

3.3最小减弱系数min：取纵向焊缝减弱系数、孔桥减弱系数中

的最小值。

3.3.1纵向焊缝减弱系数：集箱一般采用钢管，无纵向焊缝，

w取=1

w3.3.2孔桥减弱系数：相邻两孔直径均小于、等于未补强孔最大

允许直径，且两孔的节距（纵向、横向、斜向）小于相邻两孔的临界节距时，开孔按孔桥处理，计算孔桥减弱系数。计算方法与锅筒相同。

3.3.3未补强孔最大允许直径［d］：

集箱筒体上开孔大小有相应的规定，超过一定孔径的开孔需采取补强措施，未补强孔最大允许直径［d］，按图4或以下公式确定。

d8.13Die1k，注意公式中用的是内径Di。

δe：有效厚度，mm，δe=δ- C

k：集箱筒体结构特性系数，与锅筒筒体结构特性系数计算公式有所不同，kpD02e

2pe当［d］＞200mm时，取［d］=200mm。

3.3.4相邻两孔的临界节距：

19

按以下公式计算：

scdae2Di，注意公式中用的是内径Di。

如果两孔节距大于、等于临界节距，可不考虑孔桥的减弱，按孤立的单孔处理。

4、筒体厚度计算公式适用范围：

表10分2档给出厚度计算公式适用的βt值，分别为βt≤1.50和βt≤2.00。对于内部工质为水、汽水混合物、饱和蒸汽的集箱，β

t≤1.50。对于内部工质为过热蒸汽的集箱，βt≤2.00。t计算公式与

锅筒t计算公式不同，tD0/D02t

5、不绝热筒体最大允许厚度

pr＞2.5MPa的不绝热集箱筒体厚度不应大于表17规定值。表

17按烟气温度分2档，对最大允许厚度做出了规定。

pr≤2.5MPa的不绝热集箱筒体厚度不应大于表18规定值。同

样，表18按烟气温度分2档，对最大允许厚度做出了规定。（标准该处有印刷错误）

例题：校核我公司生产的SZS20—1.6/260—Q蒸汽锅炉的过热器出口集箱强度。计算参见总图和过热器出口集箱图。

Pr=1.6 △Pf=0 △Ph=0

P0 = Pr+△Pf+△Ph=1.6+0+0=1.6

查附录B表B.1，△Pa=0.06 P0=0.06×1.6=0.096

20

P= P0+△Pa=1.6+0.096=1.70

按绝对压力1.80查《干饱和蒸汽以及饱和线上的水的比容和焓》表，饱和温度为207.10

由总图可知集箱不受热，tm=260查表3，取X△t=10 td = tm + X△t =260+ 10 =270

由集箱图可知，集箱材质为20GB3087 δ=8，查GB/T16507.2表5，温度270，许用应力107.4

按不受热，查表1，η=1

=1×107.4=107.4

C1=0.5

查附录C，C.2.4条，直集箱筒体，C2=0

查GB3087《低中压锅炉用无缝钢管》，按D=273 S=8 热轧管

8=0.029＜0.05 m=15% 273m15 C3 =×8 =1.2 =

100100S/D =

C = C1+ C2+ C3= 0.5+ 0 + 1.2 = 1.7 δe=δ-C=8-1.7=6.3

kpD02e1.727326.3==0.33＜0.4，开孔不需补强 2pe2107.41.76.3孔桥1：d1=202 d2=25.5纵向孔桥

daed1d220225.5113.75 22scdae2Di=113.75225788205.84

S=300＞Sc 不需计算孔桥减弱系数

21

孔桥2：d1=25.5 d2=91纵向孔桥

d1d2aed225.591258.25 scdae2Di=58.25225788150.34

S=250＞Sc 不需计算孔桥减弱系数 孔桥3：d1=51 d2=58纵向孔桥

d1d251aed258254.5 scdae2Di=54.5225788146.59

S=200＞Sc 不需计算孔桥减弱系数 孔桥4：d1=38.5 d2=38.5纵向孔桥

d2aed1d238.5 scdae2Di=38.5+225788=130.59

S=95＜Sc 需计算孔桥减弱系数

sdaes9538.5950.59

孔桥5：d1=38.5 d2=38.5横向孔桥

前已计算，dae38.5

sc=130.59

s57.8＜sc 需计算孔桥减弱系数

2sdae57.838.s2557.80.67 孔桥6：d1=38.5 d2=38.5斜向孔桥 前已计算，dae38.5

sc=130.59

22

b95 a57.8 nb951.64 a57.8sb2a295257.82111.2 s＜sc 需计算孔桥减弱系数

k110.75110.751.03

221n2211.64ksdae111.238.51.030.67 s111.2w集箱无纵向焊缝，取=1

min取对接焊缝减弱系数w、纵向、横向、斜向孔桥减弱系数中

最小值，min0.59 t2minPPD0=

1.702733.61

20.59107.41.70 dctc3.611.75.31

＞dc 壁厚满足要求

tD0/D02t=273/27323.61=1.03＜2.0 满足公式适用

范围

三、椭球封头厚度计算 1、计算厚度

tKs2minppDi

21DiKs：封头结构形状系数，Ks262hihi：封头内高度（图2）

 1.1计算压力

23

取相连筒体的计算压力。 1.2许用应力

取GB/T16507.2中相应材料的选取值与表1修正系数η的乘积。计算壁温取相连筒体的计算壁温。

1.3最小减弱系数

封头顶部中心无孔，封头无拼接焊缝，min=1.0

封头顶部中心无孔，封头有拼接焊缝，min=w，按表5选取 封头顶部中心开孔，封头无拼接焊缝，minh1d，h：封Di头开孔减弱系数，d：开孔直径，开孔为椭圆时，取椭圆长轴。

封头顶部中心开孔，封头有拼接焊缝，开孔中心与焊缝边缘距离大于(0.5d12mm时，min取w和h较小者。

封头顶部中心开孔，封头有拼接焊缝，开孔中心与焊缝边缘距离小于、等于0.5d12mm时，min=hw

2、厚度附加量

CC1C2C3

C1：与相连筒体取值相同，一般取0.5mm。 C2：按附录C，表C.2“冲压工艺附加厚度”选取， C3：取钢板标准规定的厚度负偏差。按GB/T709《热轧钢板和

钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差》，规定为0.3 mm。

4、计算厚度公式适用范围

hid≥0.2；t≤0.15；≤0.6 DiDiDi 24

例题：校核我公司生产的SZS20—1.6/260—Q蒸汽锅炉的上锅筒封头强度。计算参见总图和封头图。

计算压力和计算壁温与上锅筒相同，前例已计算，p1.87MPa，

td=301.6℃

由封头图可知，封头材质为Q345Rδ=16，查GB/T16507.2表5，温度301.6℃，许用应力152.68

按不受热，查表1，η=1

152.68

封头中心开椭圆孔，d442 无拼接焊缝

minh1d4421=0.63 Di1200由封头图可知，Di1200 hi300

1DiKs262hi2112002=2623001 tKs2minppDi=

11.87120011.78

20.63152.681.87C10.5 C30.3

查附录C表C.2，

hi3000.25＜0.35 Di1200C20.09C30.09160.31.41 CC1C2C30.51.410.32.21

dctC11.78+2.21=13.99

＞dc 壁厚满足要求

25

hi30011.780.25≥0.2； t=0.01＜0.15

Di1200Di1200d4420.37＜Di12000.6

满足公式适用范围

26