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文檔簡介
第三章設計
一、本章結構及主要變化
本章共計25節(jié),由“3.1基本要求”、“3.2設計文件鑒定”、“3.3強度計算”、“3.4鍋爐結構
的基本要求”、“3.5鍋筒(鍋殼)、爐膽等壁厚及長度”、“3.6安全水位”、“3.7主要受壓元件的連接”、
“3.8管孔布置”、“3.9焊縫布置”、“3.10扳邊元件直段長度”、“3.H加裝套管”、“3.12定期排污
管”、“3.13緊急放水裝置”、“314水汽取樣器和反沖洗系統(tǒng)的設置”、“3.15膨脹指示器”、“3.16
與管子焊接的扁鋼”、“3.17噴水減溫器”、“3.18鍋爐啟動時省煤器的保護”、“3.19再熱器的保護”、
“3.20吹灰及滅火裝置”、“3.21尾部煙道疏水裝置”、“3.22防爆門”、“3.23門孔”、“3.24鍋爐鋼
結構”、“3.25直流電站鍋爐特殊規(guī)定”組成。本章主要變化為:
?增加了設計文件鑒定的要求;
?修改了扳邊元件直段長度的要求;
?主要受壓元件的連接中增加了電站鍋爐的主要受壓元件;
?增加了定期排污管、水汽取樣器和反沖洗系統(tǒng)的設置規(guī)定;
?增加了尾部煙道疏水裝置設置要求;
?增加了鍋爐鋼結構要求;
?增加了直流電站鍋爐特殊規(guī)定。
二、條款說明與解釋
3.1基本要求
鍋爐的設計應當符合安全、可靠和節(jié)能的要求。取得鍋爐制造許可證的單位對其制造的鍋爐產品設計質
量負責。
?條款說明:修改條款。
原條款:《蒸規(guī)》第7條《水規(guī)》第6條
《蒸規(guī)》第7條鍋爐的設計必須符合安全、可靠的要求。鍋爐的結構應符合本規(guī)程第四章的要求。
鍋爐受壓元件的強度應按《水管鍋爐受壓元件強度計算》或《鍋殼鍋爐受壓元件強度計算》進行計算和
校核
《水規(guī)》第6條鍋爐的設計必須符合安全、可靠的要求。鋼制鍋爐受壓元件的強度應按GB9222
《水管鍋爐受壓元件強度計算》或JB3622《鍋殼式鍋爐受壓元件強度計算》進行計算和校核。
?條款解釋:本條款是關于鍋爐設計的原則要求。
鍋爐設計首先要保證安全、可靠,同時結合當前節(jié)能減排降耗的簽本國策,還要求盡可能地節(jié)能。
我國在鍋爐制造許可證審查中包括了設計能力的評審內容,而且鍋爐制造前要經過設計文件鑒定,
不單獨設立設計資質的評審和認定,因此取得鍋爐制造許可證的單位應對鍋爐產品設計質量負責。將原
條款中的強度計算內容放入本規(guī)程3.3條款中。
3.2設計文件鑒定
鍋爐本體的設計文件應當經過國家質檢總局核準的設計文件鑒定機構鑒定合格后方可投入生產。
?條款說明:新增條款
?條款解釋:本條款是關于鍋爐設計文件的規(guī)定。
設計質量對于鍋爐的安全運行至關重要,對于設計質量的監(jiān)督審查就顯得很有必要。根據國務院
《特種設備安全監(jiān)察條例》及《鍋爐設計文件鑒定管理規(guī)則》(TSGG1001-2004)的規(guī)定,鍋爐設計文
件鑒定工作應當在鍋爐制造前進行,鍋爐制造單位不得將未經鑒定或鑒定未通過的鍋爐設計文件用于制
造。只有設計文件經過國家質檢總局核準的設計文件鑒定機構鑒定合格后方可投入生產。
3.3強度計算
3.3.1安全系數的選取
強度計算時,確定鍋爐承壓件材料許用應力的最小安全系數,見表3-1規(guī)定。其他設計方法和部
件材料安全系數的確定應當符合相關產品標準的規(guī)定。
表3T強度計算安全系數
材料安全系數
(板、鍛件、管)
室溫下的抗拉設計溫度下的屈服設計溫度下持久強度設計溫度下由里導變極限
強度Rm強度Rj(RpoT)極限平均值RD1平均值(每1C(00h蠕變
(注3-1)(注3-2)率為0.01%的)R;
碳素鋼和低合金鋼nb三2.7Ms三1.5Hd^l.5nn21.0
高合金鋼nbN2.7ns21.5nd2l.5rinNl.0
注3-1:如果產品標準允許采用RP「,則可以選用該值計算其許用應力。
注3-2:R/指1.0X10sh持久強度極限值。
?條款說明:新增條款
?條款解釋:本條款是關于確定鍋爐承壓件材料許用應力時選取材料安全系數的規(guī)定。鍋爐
承壓件材料許用應力是鍋爐承壓件強度計算所依據的基礎數據,而材料許用應力的確定又直接和所選用
的材料安全系數有關?!跺仩t安全技術監(jiān)察規(guī)程》作為政府法規(guī),有必要對材料安全系數作出強制性規(guī)
定,不允許隨意選用。
《鍋爐安全技術監(jiān)察規(guī)程》作為鍋爐受壓元件強度計算標準的上位法,對材料安全系數作出規(guī)定,
也為鍋爐受壓元件強度計算標準所規(guī)定的材料安全系數提供了出處和法律依據。
3.3.2強度計算標準
鍋爐本體受壓元件的強度可以按照GB/T9222《水管鍋爐受壓元件強度計算》或者GB/T16508《鍋
殼鍋爐受壓元件強度計算》進行計算和校核。當采用試驗或者其他計算方法確定鍋爐受壓元件強度時,
應當按照本規(guī)程L6的規(guī)定執(zhí)行。
A級鍋爐范圍內管道強度可按照DL/T5054《火力發(fā)電廠汽水管道設計技術規(guī)定》進行計算;B級及以
下鍋爐范圍內管道強度可按照GB50316《工業(yè)金屬管道設計規(guī)范》進行計算。
?條款說明:修改條款
原條款:《蒸規(guī)》第7條;《水規(guī)》第6條
《蒸規(guī)》第7條鍋爐的設計必須符合安全、可靠的要求。鍋爐的結構應符合本規(guī)程第四章的要求。
鍋爐受壓元件的強度應按《水管鍋爐受壓元件強度計算》或《鍋殼鍋爐受壓元件強度計算》進行計算和
校核。
《水規(guī)》第6條鍋爐的設計必須符合安全、可靠的要求。鋼制鍋爐受壓元件的強度應按GB9222
《水管鍋爐受壓元件強度計算》或JB3622《鍋殼式鍋爐受壓元件強度計算》進行計算和校核。
?條款解釋:本條款是關于設計所依據的強度計算標準的規(guī)定。
目前,我國的鍋爐受壓元件的強度計算標準分為水管鍋爐和鍋殼鍋爐兩種,兩強度計算標準中相
同的受壓元件的計算公式完全一樣,僅僅是在一些系數的選取上有些差異,這些差異也是技術政策的規(guī)
定,而不是理論上的差異。
由于本規(guī)程的適用范圍包括主給水管道、主蒸汽管道、再熱蒸汽管道等,因此增加了關于鍋爐管
道強度計算的兩個標準。
考慮到科技進步,近年來各種強度計算的核定方法都有了較快的發(fā)展,許多強度核定方法比傳統(tǒng)
的核定方法更加精準,因此增加了試驗方法或其他計算方法。這些方法包括:應力驗證法、屈服驗證法、
爆破驗證法、應力分析驗證法等。但是考慮到目前各種方法尚缺統(tǒng)一標準以及各單位實際技術水平的差
異,因此當采用這些方法時,需要按照本規(guī)程第L6條的規(guī)定執(zhí)行,即提交國家質檢總局特種設備安全
技術委員會評審。
3.4鍋爐結構的基本要求
(1)各受壓部件應當有足夠的強度;
(2)受壓元件結構的形式,開孔和焊縫的布置應當盡量避免或者減少復合應力和應力集中;
(3)鍋爐水循環(huán)系統(tǒng)應當能夠保證鍋爐在設計負荷變化范圍內水循環(huán)的可靠性,保證所有受熱面
都得到可靠的冷卻。受熱面布置時,應當合理地分配介質流量,盡量減小熱偏差;
(4)爐膛和燃燒設備的結構以及布置、燃燒方式應當與所設計的燃料相適應,并且防止爐膛結渣
或者結焦;
(5)非受熱面的元件,壁溫可能超過該元件所用材料的許用溫度時,應當采取冷卻或者絕熱措施;
(6)各部件在運行時應當能夠按照設計預定方向自由膨脹;
(7)承重結構在承受設計載荷時應當具有足夠的強度、剛度、穩(wěn)定性及防腐蝕性;
(8)爐膛、包墻及煙道的結構應當有足夠的承載能力;
(9)爐墻應當具有良好的絕熱和密封性;
(10)便于安裝、運行操作、檢修和清洗內外部。
?條款說明:修改條款
原條款:《蒸規(guī)》第34、41條《水規(guī)》第24、29條.
《蒸規(guī)》第34條鍋爐結構應符合下列基本要求
1.各部分在運行時應能按設計預定方向自由膨脹;
2.保證各循環(huán)回路的水循環(huán)正常,所有受熱面都應得到可靠的冷卻;
3.各受壓部件應有足夠的強度;
4.受壓元、部件結構的形式、開孔和焊縫的布置應盡量避免或減少復合應力和應力集中;
5.水冷壁爐膛的結構應有足夠的承載能力;
6.爐墻應具有良好的密封性;
7,承重結構在承受設計載荷時應具有足夠的強度、剛度、穩(wěn)定性及防腐蝕性;
8.便于安裝、運行操作、檢修和清洗內外部;
9.燃煤粉的鍋爐,其爐膛和燃燒器的結構及布置應與所設計的煤種相適應,并防止爐膛結渣或結
焦。
《蒸規(guī)》第41條凡屬非受熱面的元件,如由于冷卻不夠,壁溫可能超過該元件所用材料的許用
溫度時,應予絕熱。
《水規(guī)》第24條鋼制鍋爐的結構應符合下列基本要求:
(1)設計時必須考慮結構各部分在運行時的熱膨脹;
(2)鍋爐各部分受熱面應得到可靠的冷卻并防止汽化、爐膛內各受熱面管的外徑應大于38mm;
(3)鍋爐各受壓部件應有足夠的強度。受壓元、部件結構的形式、開孔和焊縫的布置應盡量避免
或減少復合應力和應力集中;
(4)鍋爐必須裝有可靠的安全保護設施;
(5)鍋爐的打破常規(guī)結構應利于排污;
(6)鍋爐的爐膛結構應有足夠的承壓能力和可告的防爆措施,并應有良好的密封性;
(7)鍋米承重結構在承受設計載茶時應具有足夠的強度、剛度、穩(wěn)定性及防腐蝕性;
(8)鍋爐結構應便于安裝、運行操作、檢修和清洗內外部。
《水規(guī)》第29條一切不作為受熱面的元件,由于冷卻不夠,壁溫超過該元件所用材料的許用溫
度時,應予絕熱。
?條款解釋:本條款是對鍋爐結構的基本要求。
本節(jié)主要修改內容。
(1)明確了在鍋爐設計負荷變化范圍內,水循環(huán)系統(tǒng)應當能夠保證鍋爐水循環(huán)的可靠性,若超出
了設計負荷變化范圍,鍋爐水循環(huán)的可靠性就難以保證了。
(2)原規(guī)程只要求水冷壁爐膛要有足夠的承載能力,對包墻及鍋爐尾部煙道未作要求。從保證鍋
爐運行安全考慮,包墻及鍋爐尾部煙道應和水冷壁爐膛一樣,也要具有足夠的承載能力。因此,新規(guī)程
增加了對包墻及尾部煙道結構要有足夠的承載能力的要求。
(3)將原規(guī)程單列的《蒸規(guī)》第41條、《水規(guī)》第29條(對于非受熱面的元件的要求)內容改寫
后納入本條款。
(4)將熱水鍋爐與蒸汽鍋爐有共性的要求也在本條款統(tǒng)一要求,如熱膨脹問題、強度問題、爐膛承
壓、承重結構、爐墻密封等。
(5)對熱水鍋爐中防止汽化、排污和安全保護等要求放在本規(guī)程第十章中。
下面按照本節(jié)中內容逐款進行解釋。
(1)鍋爐受壓部件應有足夠的強度。鍋爐是承受內壓的特種設備,若鍋爐設計、運行和使用不當,
鍋爐將具有爆炸的危險性。鍋爐受壓部件應有足夠的強度,是保證鍋爐安全運行和使用的基本要求。所
謂受壓部件有足夠的強度,就是在鍋爐設計時,必須按照現行的鍋爐
強度計算國家標準和規(guī)范進行鍋爐受壓元件的強度計算,選取足夠的受壓元件材料厚度,確保鍋爐在設
計條件下安全運行和使用。目前,世界各國根據自己的國情、都制定有相應的鍋爐強度計算標準。
同一鍋爐受壓元件,在相同的工作狀態(tài)下,由于設計時使用的強度計算標準不同,所選用的材料
厚度很可能就不同。因此,所謂受壓部件有足夠的強度,是相對于鍋爐設計時所選用的強度計算標準而
言的。
(2)鍋爐的結構形式應盡量減小復合應力或應力集中。由于鍋爐結構所需,鍋爐受壓元件出現應
力的疊加(復合應力)和應力集中是不可避免的。如常見的受壓元件開孔,由于結構連續(xù)性遭到破壞,
在孔邊必然要產生應力集中現象。因此,在鍋爐設計和制造時,應采取必要措施盡可能減小應力集中。
為了防止開孔產生的附加應力與其他應力疊加,本規(guī)程和有關標準都對鍋爐受壓元件的開孔位置作出了
規(guī)定和限制。同樣,為了防止焊接殘余應力與其他應力疊加,本規(guī)程和有關標準關于鍋爐受壓元件焊縫
的布置也有相應的規(guī)定和限制。
(3)鍋爐各受熱面在鍋爐運行時應得到可靠的冷卻。鍋爐運行時各受熱面必須得到可靠而有效的
冷卻,這是能夠保證鍋爐安全運行的前提。為了保證受熱面得到可靠冷卻,鍋爐設計時要使各受熱面內
工質有足夠的流速,以使加強工質對受熱面的冷卻效果,從而將金屬壁溫控制在材料允許的適用溫度之
內。鍋爐設計時還要選取適當的煙氣流速,使其不能過高。提高煙氣流速雖然可以增殘煙氣時受熱面管
壁的對流傳熱效果,但也不宜過高。過高的煙氣流速不僅增加了管壁的磨損,同時也會導致管壁金屬溫
度的升高,不利于鍋爐安全運行。對于一些小型水管鍋爐和火管鍋爐,設計時要保證其最高火界低于最
低安全水位,以保證受熱面始終得到可靠冷卻。如果受熱面金屬未能得到可靠的冷卻,將會導致受熱面
金屬管壁超出其適用溫度范圍,金屬材料將會因壁溫過熱而導致材料金相組織發(fā)生變化,力學性能下降,
從而影響鍋爐使用壽命,甚至發(fā)生鍋爐事故。
(4)爐膛和燃燒設備的結構以及布置、燃燒方式應當與所設計的燃料相適應。本條款主要是針對
煤粉鍋爐而言,提出了關于燃燒方式、爐膛及燃燒器結構和布置要與所用燃料相匹配的原則要求。同時
燃煤粉的鍋爐還要防止結焦或結渣。
該條款的提出是基于1993年3月10日浙江寧波某電廠的鍋爐爆炸事故。1993年3月10日,浙江
寧波某電廠600MW鍋爐機組發(fā)生特大鍋爐爐膛爆炸事故,造成23人死亡,8人重傷.直接經濟損失780
多萬元,導致華東地區(qū)一段時期供電緊張。究其原因,就是因為所用燃科與燃燒方式、爐膛及燃燒器結
構和布置不相匹配,造成爐膛嚴重結焦,爐膛上部屏式過熱器處結焦后巨大焦塊墜落,將爐底冷灰斗水
冷壁管子砸破,大量高溫高壓水蒸氣瞬間急速泄出,造成重大人身傷亡事故。就在同一電廠,不同鍋爐
廠家設計制造的相同型號的鍋爐,由于爐膛結構和燃燒器布置不同,對燃煤煤種的適應性較強,鍋爐運
行狀況正常,就沒有嚴重的結渣和結焦問題發(fā)生。由此可知,爐膛和燃燒設備的結構以及布置、燃燒方
式應當與所設計的燃料相適應,是多么的重要,也是非常必要的。鑒于此事故,在96版《蒸規(guī)》修訂
時特意增加了此條款。
(5)鍋爐本體中除了受熱面元件外,還有許多非受熱面元件,如水冷壁的吊架,過熱器的吊架和
梳形板、省煤器的支撐梁、吹灰器等,在鍋爐運行時也將會受到火焰或高溫煙氣的加熱。這些非受熱面
元件的壁溫如果超過所用材料的適用溫度,不僅將會影響這些元件的使用壽命,而且因這些非受熱面元
件的損壞也會導致受熱面元
件發(fā)生事故。鍋爐運行時,這些元件不可能直接受到鍋爐工質的冷卻,雖然也可對其采取其他冷卻方式
進行冷卻.但是如果冷卻效果不好,也將會使金屬壁溫超過材料的適用溫度。因此,對于這些受熱的非
受熱面元件,應當盡可能采取絕熱措施。
(6)物體熱脹冷縮,是其基本特性之一。鍋爐運行時,爐內部件將會受到火焰、高溫煙氣的加熱,
爐外部件雖然不會接觸到火焰或者煙氣,但是如爐外管道等部件仍然會受到管內介質的加熱而壁溫升高。
因此,在進行鍋爐結構設計時必須考慮各部件受熱膨脹的問題,而且應當明確設定其膨脹方向。當鍋爐
受壓元件熱膨脹受阻時,因其自由膨脹受到限制,受壓元件中將會產生附加熱應力,從而改變了受壓元
件的工作狀態(tài)。在鍋爐受壓元件強度設計計算時,必須考慮這一附加熱應力。鍋爐設計時,應當明確設
定受壓元件的膨脹方向,盡可能使其受熱后能夠自由膨脹或者盡量減小對其熱膨脹的限制,以便降低附
加熱應力。鍋爐受壓元件受熱時很難做到完全的自由膨脹,電站鍋爐設計時一般還要進行受熱面和管道
系統(tǒng)受熱后的應力分析計算,以確保鍋爐安全運行。1980年版及以前的規(guī)程均是規(guī)定受熱自由膨脹,
顯然是難以真正做到的。1987年版及以后規(guī)程才明確了按設計預定方向自由膨脹。
(7)鍋爐承重結構,如鋼結構是鍋爐的重要組成部分,目前大型電站鍋爐的鋼結構己是近百米之
高的龐然大物,鍋爐本體總重已達萬噸,全部要懸吊于鍋爐鋼架之上,必須具有足夠的強度、剛度、穩(wěn)
定性及防腐蝕性,其重要性不言而喻。
(8)爐膛、包墻及煙道結構應有足夠的承載能力。爐膛,尤其是由水冷壁管組成的煤粉鍋爐爐膛,
必須有足夠的承載能力,以防爐膛在非正常燃燒工況下一旦發(fā)生煤粉爆燃時,可以減輕對爐膛的破壞程
度。由包墻過熱器管所組成的鍋爐側墻及鍋爐頂棚,當爐膛出現爆燃事故時,也將受到巨大沖擊力,當
然也應具有足夠的承載能力。隨著鍋爐環(huán)保要求的日益嚴格,電站鍋爐尾部還要加裝脫硫和脫硝裝置等
設備,這些環(huán)保裝置運行時,將會給鍋爐爐膛和煙道造成較大的負壓,這一情況也要求爐膛、包墻和煙
道具有足夠的承載能力,承受因爐內負壓而產生的爐外壓力。爐膛設計承壓能力應按有關規(guī)程和技術標
準確定。對于機組容量大于等于300MW的電站鍋爐,爐膛設計承壓能力應大于等于5.8kPa,瞬間最大
承壓能力為±8.7kPa?
(9)爐墻應有良好的絕熱和密封性。爐墻具有及好的絕熱性,可有效地減少鍋爐散熱損失,從而降
低散熱損失對鍋爐熱效率的影響。爐墻具有良好的密封性,對于處于負壓運行狀態(tài)的鍋爐尾部煙道,可
有效防止爐外空氣向爐內漏風,避免或降低爐內漏風對鍋爐熱效率的影響。對于處于正壓運行狀態(tài)下的
爐膛和爐墻,因密封性能不好可能導致高溫火焰或煙氣向爐外泄漏,將會危及鍋爐運行人員的人身安全。
因此,爐墻必須要具有良好的絕熱和密封性。
(10)鍋爐的結構應便于安裝、運行操作、檢修和清洗內外部。為此,需要設置尺寸規(guī)格合適的、
數量足夠的各類門孔,設置運行操作平臺和扶梯。設計時尤其要注意鍋爐管道和鍋爐鋼架的梁、柱、平
臺等的布置不要妨礙各類門孔的正常使用。
3.5鍋筒(鍋殼)、爐膽等壁厚及長度
3.5.1水管鍋爐鍋筒壁厚
鍋筒的取用壁厚應當不小于6mm。
3.5.2鍋殼鍋爐壁厚及爐膽長度
(1)鍋殼內徑大于1000mm時鍋殼筒體的取用壁厚應當不小于6mm;當鍋殼內徑不超過1000mm時,鍋
殼筒體的取用壁厚應當不小干4mm;
?條款說明:保留條款。
原條款:《蒸規(guī)》第36、37條(略)。
?條款解釋:本條款是對鍋爐鍋筒(殼)筒體最小取用壁厚的規(guī)定。
最小壁厚的限制主要考慮筒體失穩(wěn)的問題,同時也兼顧加工和腐蝕裕量的要求。如果鍋筒工作壓
力較低,筒體強度計算的結果可能是設計所需壁厚很薄,也可以確保鍋爐運行安全。但是,如果筒體壁
厚太薄,將導致筒體整體穩(wěn)定性不好,也會影響鍋爐的安全正常運行。因此,規(guī)程對筒體最小壁厚作出
了限制。當強度計算所得壁厚小于最小壁厚時,設計取用壁厚也不得小于規(guī)程規(guī)定的最小壁厚。最小壁
厚數值為經驗數值,同時與國外規(guī)范基本一致。
原規(guī)程中第36條“當受熱面管與鍋筒采用脹接連接時,鍋筒筒體的取用壁厚不得小于12mm”的要
求經改寫后,納入到了新規(guī)程第3.5.3條。
(2)鍋殼鍋爐的爐膽內徑應當不超過1800mm,其取用壁厚應當不小于8nim,并且不大于22mln;當
爐膽內徑小于或者等于400mm時,其取用壁厚應當不小于6mm;臥式內燃鍋爐的回燃室筒體的取用壁
厚應當不小于10mm,并且不大于35mm;
(3)臥式鍋殼鍋爐平直爐膽的計算長度應當不超過2000mm,如果爐膽兩端與管板扳邊對接連接時,平直
爐膽的計算長度可以放大至3000mm。
?條款說明:保留條款。
原條款:《蒸規(guī)》第38條(略)。
?條款解釋:此兩條款是對鍋殼鍋爐高溫區(qū)部件主要幾何尺寸的規(guī)定。
本條款限制了高溫區(qū)部件的最大、最小壁厚。關于限制最小壁厚的原因前面已經講過,主要考慮
部件失穩(wěn)的問題,而最大壁厚的限制,主要是考慮了高溫區(qū)溫差應力過大的問題。鍋爐運行時,爐膽內
壁由于直接和火焰或高溫煙氣接觸,壁溫較高,而爐膽外壁由于介質的冷卻作用,壁溫相對較低。隨著
爐膽壁厚的增大,這種存在于爐膽內外壁之間的壁溫差也將隨之增大.將會不可避免地在筒壁上產生過
大的溫差應力,造成部件損壞。本規(guī)程參考了英國標準BS2790、德國TRD和IS05730的規(guī)定,給出了
承受外壓的爐膽其最大壁厚不應超過22mm,回燃室不超過35mm。
考慮到爐膽直徑越大,其穩(wěn)定性越差,同時,在相同的工作狀態(tài)下,爐膽直徑越大,強度計算其
所需筒體厚度也就越大,其厚度有可能超過最大壁厚的限制。再考慮到保證燃燒穩(wěn)定的需要,燃燒器與
爐膽尺寸應相互匹配,參考IS05730和我國GB/T16508-1996標準的有關規(guī)定,本規(guī)程規(guī)定爐膽的最大
內徑不超過1800mm。
根據經驗數值,本規(guī)程規(guī)定:對于承受外壓的爐膽、回燃室的最小壁厚分別應不小于8nlm和lOmmo
當爐膽的回燃室內徑小于或等于400mm時,最小壁厚不應小于6mm0
爐膽長度的有關規(guī)定主要是考慮熱膨脹的問題,爐膽直接和火焰接觸,相應的金屬壁溫和受熱伸
長量也較大,將在爐膽與管板連接處產生附加熱應力。為避免該附加熱應力過大,對爐膽的計算長度應
當予以限制。
國外有關鍋爐規(guī)范對平直爐膽的計算長度也有限制,但是具體規(guī)定不完全一樣。如:英國標準
BS2790和IS05730規(guī)定.除了回燃式平直爐膽外,其計算長度不超過3000mm。根據我國國情提出了平
直爐膽的計算長度不超過2000mm,如果爐膽兩端與管板扳邊對接連接時,平直爐膽的計算長度不超過
3000mm限制要求。
3.5.3脹接連接的鍋筒(鍋殼)的筒體、管板
脹接連接的鍋筒(鍋殼)的筒體、管板的取用壁厚應當側不小于12mm。
外徑大于89mm的管子不應采用脹接。
?條款說明:修改條款。
原條款:《蒸規(guī)》第124條
《蒸規(guī)》第124條脹接管子的鍋筒(鍋殼)和管板的厚度應不小于12mm。脹接管孔間的距離不應
小于19mmo外徑大于102mm的管子不宜采用脹接。
?條款解釋:本條款是對脹管管徑及筒體壁厚的規(guī)定。
(1)管子脹接時,管壁將會出現塑性變形,但管孔產生的卻是彈性變形。脹管結束后,發(fā)生彈性
變形的管孔要恢復原位,而發(fā)生塑性變形的管壁則不能復位,致使管孔和管壁間存留了較大的徑向殘余
應力,因此二者間也就產生了足夠大的摩擦力,將管子牢牢固定在管孔中。
當然,摩擦力的大小與徑向殘余應力大小有關,同時也與管板的厚度有關。在孔徑相同的條件下,
管板厚度越大,自然摩擦力也就越大,管子脹接也就更加牢固。反之,管板太薄,所產生的摩擦力過小,
將難以保證脹接質量。所以,根據生產實際經驗,規(guī)程規(guī)定,當管子與筒體或管板采用脹接連接時,筒
體或管板的厚度不應小于12mmo
(2)《蒸規(guī)》第124條規(guī)定管子外徑大于102mm時不宜采用脹接方法,這是參照前蘇聯1973年版
鍋爐規(guī)程規(guī)定而提出的。管子外徑越大,所需要的脹接力也就越大,不易保證脹接質量。鑒于我國國情,
采用脹接方法的低、中壓鍋爐罕見使用外徑等于102nlm的管子,也缺乏這一規(guī)格的管材,因此新規(guī)程在
不改變原規(guī)程本意的前提下,以常見的外徑89mm的管子劃界,規(guī)定“外徑大于89mm的管子不應當采用
脹接?!?/p>
(3)原條款“脹接管孔間的距離不應小于19mm”的規(guī)定并入新規(guī)程第3.8.1條之中。
3.6安全水位
(1)水管鍋爐鍋筒的最低安全水位,應當能夠保證下降管可靠供水;
(2)鍋殼鍋爐的最低安全水位,應當高于最高火界100mm;對于內徑小于或者等于1500mm臥式鍋
殼鍋爐的最低安全水位,應當高于最高火界75nm1;
(3)鍋爐的最低及最高安全水位應當在圖樣上標明;
(4)直讀式水位計和水位示控裝置開孔位置,應當保證該裝置的示控范圍包括最高、最低安全水位。
?條款說明:修改條款。
原條款:《蒸規(guī)》第40條。
《蒸規(guī)》第40條水管鍋爐鍋筒的最低安全水位,應能保證下降管可靠供水。
鍋殼鍋爐的最低安全水位,應高于最高火界100mm。對于直徑小于或等于150mm的臥式鍋殼鍋爐
的最低安全水位,應高于最高火界75mm。
鍋爐的最低安全水位應在圖樣上標明。
?條款解釋:本條款是對安全水位的規(guī)定。確定最低安全水位是為了保證鍋爐受熱面在鍋爐運行
時能夠得到可靠冷卻,避免由于冷卻不足造成金屬材料過熱。
(1)對于水管鍋爐,鍋筒最低安全水位在下降管管口上方應保持有足夠的高度。主要是
考慮下降管管口的抽吸作用,可能導致蒸汽帶入下降管中,降低循環(huán)壓差,嚴重時,可導致水冷壁傳熱
惡化,甚至發(fā)生水冷壁爆管事故。
根據鍋爐設計規(guī)范,鍋筒最低安全水位至下降管入口處的高度計算公式:
h,l.5Wo2/2g
式中h一最低安全水位至下降管入口處的高度,m;
W。一下降管中水的流速,m/s;
g一重力加速度,9.8m/s2o
(2)對于鍋殼式鍋爐安全水位的要求主要是考慮到安全降水時間,即從鍋爐出現最低安全水位到
鍋爐操作人員發(fā)現并開始補水,有一定的處理時間,鍋爐內的水位不至于由于貫性蒸發(fā)而降低到最高火
界以下,燒壞受熱面。鍋殼中受熱面直接受煙氣或火焰加熱,可能露出水面而得不到鍋水有效冷卻,壁
溫將會迅速上升,超過材料的最高允許使用溫度,這些部位統(tǒng)稱為火界,而其中的最高點稱為最高火界。
(3)除了原有的“鍋爐最低安全水位應在圖樣上標明”外,又增加了鍋爐的最高安全水位也應在
圖樣上標明的要求。因為水位過高,會惡化蒸汽品質,不僅影響鍋爐安全、經濟運行,而且電站鍋爐蒸
汽品質惡化還會對汽輪機的正常運行帶來危害。
(4)增加了對直讀式水位計示控范圍的要求。就地的直讀式水位儀表的開孔位置應當能保證該裝
置的示控范圍包括最高、最低安全水位,即上開孔位置要高于最高安全水位,下開孔位置要低于最低安
全水位,確保最高、最低安全水位都能夠在儀表上顯露出來,以避免造成假水位。
3.7主要受壓元件的連接
3.7.1基本要求
(1)鍋爐主要受壓元件的主焊縫〔包括鍋筒(鍋殼)、集箱、爐膽、回燃室以及電站鍋爐啟動(汽
水)分離器、集中下降管、汽水管道的縱向和環(huán)向焊縫,封頭、管板、爐膽頂和下腳圈等的拼接焊縫)
應當采用全焊透的對接接頭。
(2)鍋殼鍋爐的拉撐件不應當采用拼接。
?條款說明:修改條款。
原條款:《蒸規(guī)》第47、56條;《水規(guī)》第30條。
《蒸規(guī)》第47條鍋爐主要受壓元件的主焊縫(鍋筒(鍋殼)、爐膽、回燃室以及集箱的縱向和環(huán)
向焊縫,封頭、管板、爐膽頂和下腳圈的拼接焊縫等)應采用全焊透的對接焊接。
《蒸規(guī)》第55條鍋殼鍋爐的拉撐件不應采用拼接。
《水規(guī)》第30條鍋爐主要受壓元件的主焊縫(鍋筒、爐膽和集箱的縱向和環(huán)向焊縫,封頭、管
板、下腳圈的拼接焊縫等)應采用全焊透的對接焊接。
?條款解釋:本條款是對鍋爐主要受壓元件主焊縫以及拉撐件拼接的規(guī)定。
(1)對主焊縫形式的規(guī)定,即主要受壓部件的主要焊縫應采用全焊透的對接接頭。
①明確了鍋爐主要受壓部件包括:鍋筒(鍋殼)、集箱、爐膽、回燃室以及電站鍋爐汽水分離器、
集中下降管、汽水管道的縱向和環(huán)向焊縫,封頭、管板、爐膽頂和下腳圈等。在《蒸規(guī)》基礎上,主要
受壓部件中增加了電站鍋爐集中下降管、汽水管道以及超臨界和超超臨界電站鍋爐啟動〔汽水)分離器
等主要受壓部件。
②主焊縫包括縱向和環(huán)向焊縫以及拼接焊縫。鍋爐主要受壓部件是組成鍋爐的最重要的部件,必
須要保證這些部件的主要焊縫的焊接質量。對接接頭主要承受拉應力,受力狀況較好,加之焊縫得以全
焊透,更進一步增強了鍋爐運行的安全性。采用對接接頭形式也便于對焊縫的無損檢測,利于確保焊接
質量。
(2)鍋殼式鍋爐的拉撐件,包括板拉撐、桿拉撐及管拉撐。拉撐件是強度計算中重要的承載元件,
如果拉撐件采用拼接,容易發(fā)生質量問題,歷史上也發(fā)生過此類事故。因此,規(guī)定拉撐件不得采用拼接。
3.7.2T形接頭的連接
對于額定工作壓力不大于2.5MPa的臥式內燃鍋爐以及貫流式鍋爐,工作環(huán)境煙溫小于或者等于
600c的受壓元件連接,在滿足以下條件下可以采用T形接頭的對接連接,但不得采用搭接連接:
(1)焊縫采用全焊透的接頭型式、并且坡口經過機械加;
(2)臥式內燃鍋爐鍋殼、爐膽的管板與筒體的連接應當采用插入式結構;
(3)T形接頭連接部位的焊縫厚度不小于管板〔蓋板)的壁厚,并且其焊縫背部能夠封焊的部位
均應當封焊,不能夠封焊的部位應當采用氨弧焊打底,并且保證焊透;
(4)T形接頭連接部位的焊縫按照NB/T47013(JB/T4730)《承壓設備無損檢測》的有關要求進行超
聲檢測。
?條款說明之修改條款
原條款:《蒸規(guī)》第48條、《水規(guī)》第四章三。
《蒸規(guī)》第48條額定蒸汽壓力小于或等于1.6MPa的臥式內燃鍋殼鍋爐除爐膽與回燃室(濕背式)、
爐膽與后管板(干背式)、爐膽與前管板(回燃式)(如圖4-1)的連接處以外,在符合下列要求的情況
下,其管板與爐膽、鍋殼可采用T形接頭的對接連接,但不得采用搭接連接。
1.必須采用全焊透的接頭型式,且坡口經機械加工;
2.管板與鍋殼、爐膽的連接焊縫應全部位于鍋殼、爐膽的簡體上;
3.T形接頭連接部位的焊縫厚度應不小于管板的壁厚且其焊縫背部能封焊的部件均應封焊,不能
封焊的部位應采用氤弧焊打底,并保證焊透;
4.T形接頭連接部位的焊縫應按有關規(guī)定進行超聲波探傷。
凡采用T形接頭連接的鍋爐制造單位,對持有D級及其以上鍋爐制造許可證的,應經省級安全監(jiān)
察機構批準;對持有E1級或E2級鍋爐制造許可證的,應經勞動部安全監(jiān)察機構批準。
《水規(guī)》第四章三對于臥式內燃鍋殼熱水鍋爐,其爐膽與管板、鍋殼采用T形接頭連接的有關要
求應符合《蒸汽鍋爐安全投術監(jiān)察規(guī)程》第48條、77條、84條的規(guī)定。
?條款解釋:本條款是對采用注形接頭連接的規(guī)定。
(1)T形接頭連接由于其對制造工裝要求簡單,制造成本較低,因而在國外鍋爐生產中應用較廣
泛。有的國家鍋爐規(guī)范,如美國的ASMECODE、英國的BS2790、國際標準IS05730等對這種連接形式所
適用部位并未限制,但對結構尺寸都有嚴格的規(guī)定,以確保在鍋爐運行中這些部位得到可靠的冷卻???/p>
慮到我國的實際制造需要以及與國際接軌,96《蒸規(guī)》增加了工作壓力不超過1.6MPa的臥式內燃鍋爐
可以采用T形接頭連接。
經過多年的實踐,我國對臥式內燃鍋爐以及貫流式鍋爐煙溫小于等于600℃的連接部位
采用T形接頭焊接的經驗和技術已經趨于成熟,因此本次修改將適用壓力范圍提至2.5MPa,同時增加
了貫流式鍋爐。但考慮到高溫煙區(qū)熱負荷較大,產生的熱應力也較大,T形接頭處應力狀態(tài)復雜,二次
應力較大,加上其相對于對接接頭焊接質量較難控制,特別是我國鍋爐的具體使用狀況,因此高溫煙區(qū)
仍不允許采用這種接頭形式。
(2)采用T形接頭形式應滿足的條件。
①必須采用全焊透的接頭形式,且坡口需機械加工。T形接頭形式的受力狀態(tài)比對接接頭受力狀
態(tài)要差,主要承受的是彎曲應力,而彎曲應力對連接處應力疲勞的影響遠比拉應力、剪切應力大得多。
如果T形接頭采用了非焊透的形式,在反復彎曲應力作用下,接頭處容易產生裂紋并逐漸擴展,最終導
致鍋爐事故。機械加工的焊接坡口,幾何尺寸和形狀標準統(tǒng)一,有利于保證焊接質量。
②臥式內燃鍋爐鍋殼、爐膽的管板與筒體的連接應當采用插入式的結構,利于保證焊接質量,使
得連接更加牢固可靠。
③連接部位焊縫的厚度應不小于管板的厚度,這是為了保證焊縫與管板等強度;焊縫背部能封焊
的部位均要封焊,不能封焊的部位應采用氨弧焊打底,以保證焊透。背部封焊以減小焊縫根部的應力,
不能封焊的部位采用氤弧焊打底,保證焊透,提高焊縫承受彎曲應力的能力
④連接部位應按NB/T47013(JB/T4730)《承壓設備無損檢測》有關規(guī)定進行超聲波檢測。由于受
結構的限制,T形接頭只能采用超聲波探傷方法進行檢驗其焊接質量。
(3)明確了T形接頭焊縫超聲波檢測依據的標準。原規(guī)程沒有明確T形接頭焊縫超聲波檢測依據
的標準,依據特種設備局最新文件《關于鍋爐壓力容器安全監(jiān)察工作有關問題的意見》(質檢辦特函[2006]
144號)中規(guī)定,自該通知發(fā)布之日起(2006年3月27日)半年內,將原規(guī)程引用的GB3323-1987《鋼
溶化焊接對接接頭射線照相和質量分級》等無損檢測標準過渡為JB/T4730-2005《承壓設備無損檢測》
標準,即現在的NB/T47013標準。
3.7.3管接頭與鍋筒(鍋殼)、集箱、管道的連接
管接頭與鍋筒(鍋殼)、集箱、管道的連接,在以下情況下應當采用全焊透的接頭形式:
(1)強度計算中,開孔需要以管接頭進行強度補強時;
(2)A級高壓及以上鍋爐管接頭外徑大于76mm時;
(3)A級鍋爐集中下降管管接頭;
(4)下降管或者其管接頭與集箱連接時(外徑小于或者等于108mm,且采用插人式結構的下降管除外)。
?條款說明:修改條款
原條款:《蒸規(guī)》第49條
《蒸規(guī)》第49條鍋爐的下降管與集箱連接時,應在管端或集箱上開全焊透型坡口。當下降管的
外徑小于或等于108MM且采用插入式結構時可不開坡口。對于額定蒸汽壓力大于或等于3.8MPa的鍋爐,
集中下降管管接頭與筒體和集箱的連接必須采用全焊透的接頭型式,焊接時要保證焊透。額定蒸汽壓力
大于或等于9.8MPa的鍋爐,管子或管接頭與鍋筒、集箱、管道連接時,應在管端或鍋筒、集箱、管道
上開全焊透型坡口(長管接頭除外)。
?條款解釋:本條款是對管子(管接頭)與筒體和集箱連接結構形式的規(guī)定。
(1)當開孔需要用管接頭富裕厚度進行強度補強時,應當采用全焊透的接頭形式,這與
GB/T9222水管鍋爐受壓元件強度計算標準的要求是一致的。開孔補強用的管接頭,其連接焊縫采用全
焊透結構,有利于管接頭與筒體連接成一個整體,這樣,管接頭滿足強度計算需要之外的多余壁厚,才
能更好發(fā)揮對管孔的補強作用。非補強用的管接頭角焊縫按JB/T6734鍋爐角焊縫強度計算方法進行強
度驗算合格即可,不應當再強求坡口形式和全焊透與否。顯然,新規(guī)程作此修改,較之原規(guī)程更加科學
而合理。
(2)對于A級高壓及以上鍋爐,要求外徑大于76mm的管接頭采用全焊透的接頭形式。對于集箱上
大量的外徑小于或等于76mm的成排密集小直徑管接頭,若要求采用全焊透的接頭形式,無論采用手工
氤弧焊或內孔自動氤弧焊,現有的裝備和技術能力均難以完全滿足要求。我國鍋爐制造的現實情況是多
采用插入式的管接頭,多年的運行使用經驗也證明了能夠保證鍋爐運行安全。此外國際上ASME規(guī)范和
歐洲標準對此也都允許采用插入式的管接頭,并不強求必須采用全焊透的接頭形式。
《蒸規(guī)》第49條在要求采用全焊透接頭形式的同時,特意強調了“長管接頭除外”,因為根本就
無法實施長管接頭的全焊透焊接。近年來,A級高壓以上電站鍋爐因結構需要或為了減少工地組裝工作
量,大量受熱面集箱采用了長管接頭結構.甚至受熱面管排直接同集箱焊接。和此一來,同一個管接頭,
若做成短管接頭就要求全焊透、若做成長管接頭就可以不要求全焊透,這就說明了‘全焊透”可有可無,
并非必須。顯然,原規(guī)程條文規(guī)定欠科學嚴謹,邏輯性也不強。
(3)A級鍋爐下降管是極為重要的受壓部件,并且其外徑都較大,也便于對共實施全焊透。因此,
下降管管接頭與鍋筒、集箱連接的接頭形式應當采用全焊透的接頭形式。
(4)對于低壓鍋爐,下降管與鍋筒的連接,一般采用插入式,可以進行雙面焊接。但對于集箱,
當采用插入式時無法進行歡面焊接,所以要求在集箱上開全焊透型坡口。當下降管的外徑小于或者等于
108mm時,如采用插入式,由于管徑較小,在集箱上可不開全焊透型坡口,實踐證明,也未發(fā)生過事故。
在任何情況下,當下降管與集箱采用騎座式連接時,必須采用全焊透的接頭形式。
3.7.4小管徑管接頭
A級鍋爐外徑小于32nl的排氣、疏水、排污和取樣管等管接頭與鍋筒(鍋殼)、集箱、管道相連接時,
應當采用厚壁管接頭。
?條款說明:新增條款。
?條款解釋:本條款是對非受熱面小口徑管接頭結構的規(guī)定。
外徑小于32nlm的排氣、疏水、排污和取樣管等管接頭,因其管徑太小、剛性較差,且大多單獨處
于筒體或集箱的某一位置,在制造、運輸及安裝過程中稍有不慎就容易發(fā)生碰撞變形。此外,由于此類
小口徑管子管線較長.柔性很大,致使鍋爐運行時管線頻繁振動,很容易造成管接頭根部疲勞損壞。為
了避免這些情況的出現,因此需要采用超出管接頭強度需要壁厚的厚壁管接頭以提高其剛性。
3.8管孔布置
3.8.1脹接管孔
(1)脹接管孔間的凈距離不小于19mm;
(2)脹接管孔中心與焊縫邊緣以及管板扳邊起點的距離不小于0.8d(d為管孔直徑,mm),并且不小于
0.5d+12mm;
(3)脹接管孔不應當開在鍋筒筒體的縱向焊縫上;同時亦應當避免開在環(huán)向焊縫上;對于環(huán)向焊
縫,如果結構設計不能夠避免時,在管孔周圍60nmi(如果管孔直徑大于60nlm則取孔徑值)范圍內的焊
縫經過射線或者超聲檢測合格,并且焊縫在管孔邊緣上不存在夾渣缺陷,對開孔部位的焊縫內外表面進
行磨平且將受壓部件整體熱處理后,可以在環(huán)向焊縫上開脹接管孔。
3.8.2焊接管孔
集中下降管的管孔不應當開在焊縫上。其他焊接管孔亦應當避免開在焊縫及其熱影響區(qū)上。如果結構設
計不能夠避免時,在管孔周圍60mm(如果管孔直徑大于60mm,則取孔徑值)范圍內的焊縫經過射線或者
超聲檢測合格,并且焊縫在管孔邊緣上不存在夾渣缺陷,管接頭焊后經過熱處理消除應力的情況下,可
以在焊縫及其熱影響區(qū)上開焊接管孔。
?條款說明:修改條款。
原條款:《蒸規(guī)》第51、124條:《水規(guī)》第四章一、第38條。
《蒸規(guī)》第51條受壓元件上管孔的布置應符合下列規(guī)定:
1.脹接管孔中心與焊縫邊緣及管板扳邊起點的距離不應小于0.8d(d為管孔直徑),且不小于
0.5d+12nmi。脹接管孔不得開在鍋筒筒體的縱向焊縫上,同時亦應避免開在環(huán)焊縫上。如結構設計不能
避免時,在管孔周圍60mm(若管孔直徑大于60nm1,則取孔徑值)范圍內的焊縫經射線探傷合格,且焊
縫在管孔邊緣上不存在夾渣,并對開孔部位的焊縫內外表面進行磨平和將受壓部件整體熱處理后,方可
在環(huán)向焊縫上開脹接管孔。
2.集中下降管的管孔不得開在焊縫上。其他焊接管孔亦應避免開在焊縫上及其熱影響區(qū)。如不能
避免時,在管孔周圍60mm(若管孔直徑大于60nlm,則取孔徑值)范圍內的焊縫經射線或超聲波探傷合
格,并且焊縫在管孔邊緣上不存在夾渣,管接頭焊后經熱處理消除應力的情況下,方可在焊縫上及熱影
響區(qū)開孔。
《蒸規(guī)》第124條脹接管子的鍋筒(鍋殼)和管板的厚度應不小于12mm。脹接管孔間的距離不應
小于19mm。外徑大于102nlm的管子不宜采用脹接。
《水規(guī)》第四章一、受壓元件上開脹接管孔應符合《蒸汽鍋爐安全技術監(jiān)察規(guī)程》第51條的規(guī)
定。
《水規(guī)》第38條受壓元件上管孔的布置應符合下列規(guī)定:
(1)脹接管孔不得開在焊縫上。脹接管孔中心與焊縫邊緣及管板扳邊起點的距離不應小于0.8d
(d為管孔直徑),且不小于0.5+12mmo
(2)焊接管孔應盡量避免開在焊縫上,并避免管孔焊縫與鄰焊縫的熱影響區(qū)互相重合。不能避免
時,在管孔周圍60nlm(若管直徑大于60nlin,則取孔徑值)范圍內的焊縫經射線探傷合格(標準按本規(guī)
程第64條),并且焊縫在管孔邊緣上不存在夾渣,方可在焊縫上及其附近開孔。對于額定出口熱水溫度
高于或等于120C的鍋爐,焊縫上的管接頭在焊接后應進行消除應力熱處理。
?條款解釋:本條款是對管孔布置的規(guī)定。增加了焊縫上開脹接管孔可以采用超聲檢測的方法
1.關于脹接管孔的布置。
(1)脹接管孔間的凈距離應不小于19mm,主要考慮兩個脹接管孔之間保持足夠的距離,防止脹接
相鄰兩孔之間殘余應力互相干擾,影響脹接質量,19mm是經驗數值。96版
《蒸規(guī)》第124條的規(guī)定是“脹接管孔間的距離不小于19nm1”,將此內容并入本條款。由于原條款“孔
間的距離”沒有明確是指孔中心之間距還是孔邊緣之間距,因此新規(guī)程特意明確是“孔間的凈距離”。
(2)脹接管孔中心與焊縫邊緣、管板扳邊起點要有一定的距離,可避免脹接形成的殘余應力與焊
縫、管板扳邊起點處因焊接或加工所引起的附加應力疊加。脹接是利用在脹接過程中形成的徑向殘余應
力而將管子與筒體(管板)牢牢固定,如果徑向殘余反力與其他附加應力疊加,就可能影響脹接質量。
脹接管孔與焊縫邊緣留有一定距離,也是為了避開焊縫熱影響區(qū)。距離不小于0.8d且不小于0.5d+12mm
是我國成熟的經驗數值。
(3)原則上不主張在筒體環(huán)焊縫上開脹接管孔,如果結構設計無法避免時,由于筒體工作時環(huán)焊縫
應力遠小于縱焊縫應力,所以允許有條件在環(huán)焊縫上脹接管孔。
這條規(guī)定起源于北京巴威公司引進FM鍋爐(雙鍋筒縱置D形布置)。由于該鍋爐后部布置大量的
受熱面管子,這種結構條件下,無論從設計到實際工藝,都無法避免焊縫上開脹接管孔,因此當時按照
引進的工藝要求,進行了相反的實驗驗證,證明是可行的,所以,規(guī)程增加了焊縫上開脹接管孔的內容,
同時提出了相應的附加條件。本次修訂增加了開孔前脹接管孔周圍可以采用超聲檢側的方法,主要是考
慮超聲檢測技術水平已經有了大幅提高,只要能達到相應的檢測目的,采用射線和超聲檢測都是可行的。
考慮到焊接和脹接應力的疊加,因而本規(guī)程規(guī)定需要在環(huán)焊縫上開脹接管孔,應將筒體進行整體熱處理。
2.關于焊接管孔的布置。
(1)集中下降管是電站鍋爐重要的承壓部件,其管孔直徑較大,開在焊縫上、容易造成安全隱患,
并且在設計、工藝方面,集中下降管避開焊縫布置是完全可行的,因此規(guī)定集中下降管的管孔不得開在
焊縫上。
(2)在受壓部件上開孔,致使筒體結構的連續(xù)性遭到破壞,在孔邊產生應力集中,同時,筒體上
開孔也削弱了其承載能力。焊縫是受壓元件的薄弱部位,如在焊縫上開焊接管孔,除了焊縫本身存在的
殘余應力外、又新增了管接頭的焊接附加應力,殘余應力兩者疊加,不利于筒體的安全使用。由于焊縫
熱影響區(qū)全屬晶粒變粗,力學性能和塑性可能會低于母材,焊接管孔當然也應避免開在焊縫熱影響區(qū)上。
(3)如果由于結構限制,焊縫上需要開設焊接管孔時.應當保證管孔周圍焊縫無缺陷且焊后要進
行消除應力的熱處理。其體的技術要求主要是參照1S0/R831的相關規(guī)定。
3.9焊縫布置
39.1相鄰主焊縫
鍋筒(筒體壁厚不相等的除外)、鍋殼和爐膽上相鄰兩筒節(jié)的縱向焊縫一,以及封頭、管板、爐膽頂或
者下腳圈的拼接焊縫與相鄰筒節(jié)的縱向焊縫,都不應彼此相連。其焊縫中心線間距離(外圓弧長)至少
為較厚鋼板厚度的3倍,并且不小于100mm。.
?條款說明:保留條款口
原條款:《蒸規(guī)》第52條、《水規(guī)》第32條(略)。
?條款解釋:此條款是對相鄰兩個筒節(jié)縱向焊縫以及縱向焊縫與拼接焊縫相互位置的要求。
(1)相鄰兩個筒節(jié)的縱向焊縫以及封頭、管板等的拼接焊縫與相鄰筒節(jié)的縱向焊縫不能彼此相連,
因為焊接時要在相連處焊接起弧或收弧,不易保證焊接質量。若對接處存在較大
的尺寸偏差,也將會形成應力集中,不利于筒體安全運行。
(2)若采用不等壁厚的鍋筒,相部兩個筒節(jié)的縱向焊縫必然相連。一般鍋爐的鍋筒基本上都是等壁
厚的。強度計算設計時,按照筒體開孔減弱最大之處,計算出局部區(qū)域滿足強度計算所需的壁厚,以此
作為整個鍋筒的壁厚。顯然,對于鍋筒大部分區(qū)域而言,不需要如此壁厚,其壁厚可以更薄。一般鍋筒
大量開孔均處于下半部,因此鍋筒下半部取用壁厚可以大于鍋筒上半部。對于高參數、大容量鍋爐而言,
如采用不等厚鍋筒,更加科學合理地使用材料,將會降低鋼材耗量。節(jié)省鍋爐制造成本。由于不等厚相
鄰筒節(jié)的縱向焊縫無法錯開,必然彼此相連,因此對不等厚相鄰筒體不可能要求縱向焊縫相互錯開。
3.9.2鍋爐受熱面管子及管道對接焊縫
3.9.2.1對接焊縫中心線間的距離
鍋爐受熱面管子(異種鋼接頭除外)以及管道直段上,對接焊縫中心線間的距離(L)應當滿足以下
要求:
⑴外徑小于159mm,L22倍外徑;
(2)外徑大于或者等于159nlln,L'300mm。
當鍋爐結構難以滿足本條(1)、(2)要求時,對接焊縫的熱影響區(qū)不應當重合,并且L250mm。
3.9.2.2對接焊縫位置
(1)受熱面管子及管道(盤管及成型管件除外)對接焊縫應當位于管子直段上;
(2)受熱面管子的對接焊縫中心線至鍋筒(鍋殼)及集箱外壁、管子彎曲起點、管子支吊架邊緣的距離
至少為50mm,對于A級鍋爐距離至少為70mm;對于管道距離應當不小于100mm。
?條款說明:修改條款
原條款:《蒸規(guī)》第54條;《水規(guī)》第34條。
《蒸規(guī)》第54條鍋爐受熱面管子直段上,對接焊縫間的距離不應小于150mm。
除盤管和無直段彎頭外,受熱面管子的對接焊縫中心線至管子彎曲起點、鍋筒(鍋殼)及集箱外
壁、管子支、吊架邊緣的距離至少為50nlin;對于額定蒸汽壓力大于3.8MPa的鍋爐至少為70nlm。
對于管道上述距離應不小于管道外徑,且不小于100mm。
受熱面管子以及鍋爐汽水管道如采用無直段彎頭,無直段彎頭應滿足GB12459《鋼制對焊無縫管件》
的有關要求,且無直段彎頭與管道對接焊縫應經100%射線探傷合格。受熱面管子上無直段彎頭的彎曲
部位不宜焊接任何元件。
《水規(guī)》第34條受熱湎管子以及鍋爐范圍內管道的對接焊縫不應布置在管子或管道的彎曲部分(盤
旋管除外)。
受熱面管子直段上的對接焊縫的中心線至管子彎曲起點或鍋筒、集箱的外壁以及管子支、吊架邊
緣的距離,不應小于50mm。鍋爐范圍內管道的直段上,對接焊縫的中心線至管道彎曲超點之間的距離
不應小于管道的外徑。
額定出口熱水溫度低于120℃的鍋爐可采用沖壓彎頭,對接焊縫可布置在彎曲起點。
鍋爐受熱面管子直段上,對接焊縫間的距離不應小于150mm。
?條款解釋:此兩條款是對管件的對接焊縫布置的規(guī)定。
(1)對接焊縫中心線間的距離的規(guī)定主要是為了避免焊后熱應力疊加。原條款規(guī)定“鍋
爐受熱面管子直段上對接焊縫間的距離不應小于150mm”,未涉及管道,新規(guī)程將管道直段上對接焊縫
間的距離也納入其中。原條款未考慮管子外徑大小而籠統(tǒng)規(guī)定了不應小于150mm,是欠妥的。新規(guī)程以
管子外徑159mm為界,結合鍋爐制造時管子(管道)直段拼接實際情況,作出了規(guī)定,①外徑小于159mm,
L》2倍外徑;②外徑大于或者等于159mln,L2300mm。
A級高壓以上鍋爐由于鍋爐結構的原因,難以滿足新規(guī)程以管子外徑159mm為界所規(guī)定的對接焊縫
中心線間的距離要求,所以新規(guī)程參照原條款關于對接焊縫位置的要求,提出了“當鍋爐結構難以滿足
本條(1)、(2)要求時,對接焊縫的熱影響區(qū)不應當重合,并且L250mln”。此外,近年來我國超臨界、
超超臨界電站鍋爐陸續(xù)投入運行,這些鍋爐的過熱器、再熱器管組和集箱連接時,有些耐高溫高壓的奧
氏體合金鋼異種鋼接頭因結構需要以及空間位置的限制,無論如何其長度也滿足不了L250nlm的要求。
因此,新規(guī)程在涉及受熱面管子對接焊縫中心線間的距離要求時,特意強調了“異種鋼接頭除外”
(2)在管子彎曲起點附近殘留有附加的彎曲加工應力;在管件的支、吊架邊緣存在著局部膜應力;
在鍋筒、集箱的外壁上開孔孔邊緣也會存在因焊接管接頭而產生的焊后熱應力。管件對接焊縫中心與這
些部位離開一段距離,就是為了防止多種應力的相互疊加。新規(guī)程保留了96版原規(guī)程關于受熱面管子、
管道對接焊縫中心線至鍋筒(鍋殼)及集箱外壁、管子彎曲起點、管子支、吊架邊緣的距離要求。
(3)現在工程上大量應用成型管件(包括無直段彎頭),而成型管件沒有或者只有很短的直段,實
踐證明是可行的,因此本次將無直段彎頭擴大到成型管件。此外,考慮到A級高壓以上鍋爐不可避免地
需要在管子彎曲部位焊接支吊元件,多年來也未發(fā)現因此而發(fā)生事故,規(guī)程刪除了原規(guī)程“受熱面管子
上無直段彎頭的彎曲部位不宜焊接任何元件”的規(guī)定。
39.3受壓元件主要焊縫
受壓元件主要焊縫及其鄰近區(qū)域應當避免焊接附件。如果不能夠避免,則焊接附件的焊縫可以穿過主要
焊縫,而不應當在主要焊縫及其鄰近區(qū)域終止。
?條款說明:修改條款。
原條款:《蒸規(guī)》第55條;《水規(guī)》第35條。
《蒸規(guī)》第55條受壓元件主要焊縫及其鄰近區(qū)域應避免焊接零件。如不能避免,則焊接零件的
焊縫可穿過主要焊縫,而不應在焊縫及其鄰近區(qū)域終止,以避免在這些部位發(fā)生應力集中。
《水規(guī)》第35條在受壓元件主要焊縫上及其鄰近區(qū)域應避免焊接零件。如不能避免時,焊接零
件的焊縫可穿過主要焊縫,而不要在焊縫上及其附近區(qū)域終止,以避免這些部位發(fā)生應力集中。
?條款解釋:本條款是對主要焊縫及其鄰近區(qū)域焊接零件的規(guī)定。
(1)主要焊縫是指主要受壓部件的對接焊縫或拼接焊縫,它的應為狀況與受壓部件的安全密切相
關。主要焊縫焊后將形成焊接殘余應力,如在這些主要焊縫上再施焊其他零件,將會產生應力疊加,主
焊縫的安全性可能會受到影響。
(2)如果焊接附件的焊縫終止于主要焊縫處,由于焊接起弧或收弧處,易產生焊接缺陷,加之焊
接應力重疊,不利于保證焊接質量。因此,規(guī)程規(guī)定,在受壓元件的主要焊縫及其鄰近區(qū)域焊接附件不
能避免時,附件焊縫要穿過主要焊縫,而不要在主要焊縫處終止。
3.10扳邊元件直段長度
除了球形封頭以外,扳邊的元件(例如封頭、管板、爐膽頂等)與圓筒形元件對接焊接時。扳邊
彎曲起點至焊縫中心線均應有一定的直段距離。扳邊元件直段長度應當符合表3-2中的要求。
表3-2扳邊元件直段長度
扳邊元件內徑(nun)直段長度(mm)
W600三25
>600三38
?條款說明:修改條款。
原條款:《蒸規(guī)》第53條;《水規(guī)》第33條
《蒸規(guī)》第53條扳邊的元件(如封頭、管板、爐膽頂等)與圓筒形元件對接焊接時,扳邊彎曲
起點至焊縫中心線的距離(L)應符合表4-1中的數值。
表4-1扳邊彎曲起點至焊縫中心踐距離
扳邊元件的壁厚t(mm)距離L(mm)
t<10225
10<t^202t+15
20<t<50NO.5t+25
t>50》50
注:對于球形封頭,可取L=0。
《水規(guī)》第33條扳邊的元件(如封頭、爐膽頂等)與圓筒形元件對接焊接時,扳邊彎曲超點至焊
縫中心線的距離(L)應符合表4-1的規(guī)定。
表4-1
扳邊元件的壁厚S距離L
s<10225
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