带入孔加强 圈的水管锅炉封头的开孔补强及有限元分析

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1、学兔兔www.xuetutu.com8工业锅炉2012年第5期(总第135期)文章编号：1004—8774(2012)05438-04带人孔加强圈的水管锅炉封头的开孔补强及有限元分析周冬雷，李敏(泰山集团股份有限公司，山东泰安271025)摘要：《水管锅炉受压元件强度计算》标准未包含有关凸形封头利用孑L的补强措施以减小封头壁厚的规定。但是对于带人孔加强圈的水管锅炉有孑L封头，有时需要在封头的壁厚计算巾体现加强圈的补强作用。利用有限元分析方法，对此类封头经开孑L补强后的结构进行安全性第一一作者：周冬验证，并探讨类似问题的解决办法(1968一)

2、，IJJ东大学关键词：水管锅炉；封头；开子L补强；有限元；应力程热物理专、倾中图分类号：TK222文献标识码：A十，高级T：程帅，脱任泰山集I州泰山锅StrengthCompensationandFiniteElementAnalysisof炉有限公司总I：程Water—tubeBoilerHeadswithManholesReinforcingRing帅。K期从书锅炉设计作ZHOuDong—lei．LIMin(TaishanGroupCo．Ltd，Taian271025，China)Abstract：Strengthcalculation

3、standardforpressurepartsofwatertubeboilersdoesnotincludetheregulationofdishedheadwallthicknessreductionbycompensationmeasuresforopening．Butastothewater—tubeboilerdramheadwithmanholegreinforcingring，sometimesthereinforcementeffectshouldbeconsideredduringtheca]culationofthed

4、lun】．headwallthickness．Byusingfiniteelementanalysis，makethesecurityauthenticationforthistypehead’Sstructureaftercompensationforopening．Keywords：watertubeboiler；head；openingscompensation；finiteelement；stress0引言体时，在壁厚计算中体现人孔加强圈的补强作用是有必要的。锅筒有孑L封头上全焊透的插入式人孔加强圈能现行的水管锅炉强度标准中增加了第

5、13．6节有效地降低孑L边缘局部的应力集中系数，使封头的“应力分析验证法”的内容，为解决上述问题提供了强度削弱得到补偿。在《锅壳锅炉受压元件强度计依据。首先，可参照其他相关标准，通过等面积补强算》标准中，允许凸形元件采用孔边缘焊以加强圈计算，用补强后的开孔计算直径代替实际开孑L直径，的办法进行开孔补强。在压力容器的设计中，凸形封头的设计计算厚度降低。然后对封头进行应力分封头上的厚壁接管补强也是常用的局部补强方法之析，验证其安全性。——0本文以一台带人孔加强圈的水管余热锅炉的有《水管锅炉受压元件强度计算》标准(以下简称孔封头为例，探讨此类问题

6、的解决方法。“水管锅炉强度标准”)中，未包含凸形封头利用孔的补强措施以减小封头壁厚的规定，主要是基于对1问题简述参数较高的水管锅炉结构情况的考虑⋯。对于参该汽包的工作压力为3．2MPa，筒体内径为数较低的水管锅炉，因为采用人孑L加强圈的有孑L封2000Inm，两端为标准椭圆封头。封头上设人孔装头工艺简单，制造质量容易保证，所以是比较常见的置，焊有插入式人孔加强罔。汽包和封头的没汁材结构。采用这种结构的封头，当其计算厚度大于筒料为Q245R，加强圈材料为20锻件．汽包简体的没计计算厚度为34mm。对于有孑L封头，如不考虑人孑L加强阁的补强作收

7、稿日期：20124)5—28学兔兔www.xuetutu.com·研究与开发·带人孔加强圈的水管锅炉封头的开孔补强及有限元分析9用，封头开孔直径按人孔圈的内长轴尺寸425mm，(2)汽包上的管座距离封头与简体连接处较经强度计算，确定的设计厚度为42mm。远，且管径与汽包相比较小，对封头应力状态的影响如考虑人孔加强圈的补强作用，则采用等面积可忽略。补强法进行开孔补强计算，利用人孑L圈在规定范围(3)忽略筒体支撑的具体结构，利用自由度的内的多余金属面积和焊缝面积，使孔的计算直径降约束来消除刚体位移。低至98mm，以该尺寸代替人孑L圈的内椭圆长轴

8、尺2．2．3建模及网格划分结果寸作为开孑L直径，则封头的设计厚度降低为36mm，计算模型采用实体建模方式。单元类型采用与筒体的厚度差为2mm，可直接对接。ANSYS提供的SOLI