Расчет на прочность основных элементов котла
Значительная часть элементов котлов и трубопроводов работает при высоких температурах, способных вызвать при определенных условиях ползучесть металла. В качестве основной нагрузки для определения толщины стенки элементов котлов принято давление рабочей среды. Дополнительные нагрузки (осевые- усилия, изгибающие и крутящие моменты), в частности нагрузки от собственной массы присоединенных деталей, при определении толщины стенки не учитывают, но в нормах регламентирована предельная величина напряжений, возникающих под действием этих нагрузок. Например,- для дополнительных постоянных внешних нагрузок допускаемое снижение запаса прочности принято равным 10%.
Кроме напряжений от постоянных нагрузок в стенках элементов котла могут возникать термические напряжения временного характера, возникающие вследствие перепада температур по толщине стенки. Эти напряжения наблюдаются при остановке, пуске или резком колебании нагрузки котла. Перепад температур, а следовательно, и величина термических напряжений больше в толстостенных конструкциях и при повышении тепловых нагрузок. Поэтому для обогреваемых элементов в нормах введены ограничения по толщине стенки. Для труб регламентированы предельные значения дополнительных напряжений, вызываемых самокомпенсацией температурного расширения, которые имеют в основном характер изгиба.
Особую сложность представляет расчет коллекторов и барабанов котла. За расчетную температуру стенок барабанов принимают:
При коридорном расположении отверстий коэффициент прочности определяют в продольном и поперечном направлениях и в расчет вводят наименьшее значение. При шахматном расположении отверстий определяют, кроме того, коэффициент прочности в диагональном направлении, условно приведенный к продольному направлению, и в расчет вводят наименьшее значение коэффициента прочности в продольном направлении или его двойного значения в поперечном направлении. Для различных видов ослабления условные формулы для определения коэффициента прочности приведены в Нормах расчета элементов паровых котлов на прочность.
Ослабление барабана или камеры создается не только отверстиями, но и сварными швами. Для стыковых швов в зависимости от конструкции шва и способа сварки <р=0,9—1,0. При расчете барабана или камеры (если имеет место ослабление разных видов) толщину стенки необходимо определять для каждого вида ослабления в отдельности и принимать наибольшую толщину. При конструировании барабанов и камер нужно стремиться, чтобы срОД Коэффициент С для барабанов при расчете толщины стенки выбирают от 0 до 1 мм. Толщину стенки труб поверхностей нагрева и трубопроводов для бесшовных труб определяют по формуле
