GB／T 16508.3-2022  锅壳锅炉 第3部分：设计与强度计算

5.2.1.1锅壳锅炉主要受压元件包括锅壳、集箱、管道、集中下降管、炉胆、回燃室以及管板（封头）、炉胆 顶和下脚圈等。 5.2.1.2受压元件应有足够的强度。受压元件结构的形式、开孔和焊缝的布置尽量避免或减少复合应 力和应力集中，

5.2.1.1锅壳锅炉主要受压元件包括锅壳、集箱、管道、集中下降管、炉胆、回燃室以及管板（封头）、炉胆 顶和下脚圈等。 5.2.1.2受压元件应有足够的强度。受压元件结构的形式、开孔和焊缝的布置尽量避免或减少复合应 力和应力集中。

5.2.2锅壳、炉胆壁厚和长度

5.2.2.1锅壳内径大于1000mm时，锅壳筒体的取用壁厚应不小于6mm；锅壳内径不大于1000mm时， 锅壳筒体的取用壁厚应不小于4mm。 5.2.2.2胀接连接的锅壳筒体、管板，其取用壁厚应不小于12mm；外径大于89mm的管子不应采用胀 接连接。 5.2.2.3炉胆内径应不超过1800mm，炉胆壁厚符合以下规定： a 炉胆内径小于或等于1800mm且大于400mm时 安全阀标准，其取用壁厚应不小于8mm，且不大于 22mm; b） 炉胆内径小于或等于400mm时，其取用壁厚应不小于6mm。 5.2.2.4卧式内燃锅炉的回燃室，其筒体的取用壁厚应不小于10mm，且不大于35mm。 5.2.2.5卧式平直炉胆的计算长度应不超过2000mm，当炉胆两端与管板扳边对接连接时，平直炉胆 的计算长度可放大至3000mm。

5.2.3.1锅炉的最低和最高安全水位应在锅炉图样上注明。 5.2.3.2锅炉正常运行时的最低安全水位应高于最高火界100mm。对于锅壳内径不大于1500mm 的卧式锅壳锅炉，其最低安全水位应高于最高火界75mm。 5.2.3.3锅炉停止给水情况下，在锅炉额定负荷下继续运行，锅炉水位从最低安全水位下降到最高火界 的时间（安全降水时间）应不低于7min，对于燃气（液）锅炉应不低于5min。

5.2.3.1锅炉的最低和最高安全水位应在锅炉图样上注明。 5.2.3.2锅炉正常运行时的最低安全水位应高于最高火界100mm。对于锅壳内径不大于1500mm 的卧式锅壳锅炉，其最低安全水位应高于最高火界75mm。 5.2.3.3锅炉停止给水情况下，在锅炉额定负荷下继续运行，锅炉水位从最低安全水位下降到最高火界 的时间（安全降水时间）应不低于7min，对于燃气（液）锅炉应不低于5min。

5.2.4.1锅炉主要受压元件的主焊缝（包括锅壳、炉胆、回燃室、集箱等的纵向和环向焊缝，以及封头、管 板、炉胆顶和下脚圈等的拼接焊缝）应采用全焊透型结构；拉撑件不应拼接。

5.2.4.1锅炉主要受压元件的主焊缝（包括锅壳、炉胆、回燃室、集箱等的纵向和环向焊缝，以及封头、管 板、炉胆顶和下脚圈等的拼接焊缝）应采用全焊透型结构；拉撑件不应拼接。

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.2.4.2对于锅炉额定压力不大于2.5MPa的卧式内燃锅壳锅炉、包含锅壳锅炉元件的余热锅炉和贯 式锅炉，除直接受烟气冲刷部位的连接处以外，在符合下列要求的情况下，其管板与炉胆、锅壳可采用 型接头的对接连接，但不应采用搭接连接。 a）采用全焊透的接头型式（参见图1），且坡口经机械加工。 b）管板与筒体的连接采用插人式的结构（贯流式锅炉除外）。 c）T型接头连接部位的焊缝计算厚度不小于管板（盖板）的壁厚，且其焊缝背部能封焊的部位均 应封焊，不能封焊的部位应采用氩弧焊或其他气体保护焊打底，且保证焊透。 3的要求进行超声检测

*r为5mm时对应最小角度20°，r为10mm时对应最小角度10°

壳筒体与平管板连接的坡口型角焊结构（参考图

5.2.4.3管接头与锅壳、集箱、管道的连接，在以下情况下应采用全焊透的接头型式： a 强度计算要求全焊透的加强结构型式； b） 额定工作压力不小于3.8MPa锅炉集中下降管管接头； c）下降管或其管接头与集箱连接时（外径不大于108mm，且采用插人式结构的下降管除外）。 5.2.4.4锅炉受压元件人孔圈、头孔圈与筒体、封头、管板的连接应采用全焊透结构。 5.2.4.5支管或管接头与锅壳、集箱、管道连接时，不应采用奥氏体钢和铁素体钢的异种钢焊接；奥氏体 不锈钢元件不应直接螺纹连接到铁素体集箱和管子上。 5.2.4.6焊接接头型式应符合以下要求：

5.2.4.6焊接接头型式应符合以下要求

b） 管子或管接头与筒体、集箱的焊接连接允许采用的型式，按照GB/T16507.3的要求； c 承受主要载荷的吊耳与受压元件之间的焊接连接允许采用的型式，按照GB/T16507.3的 要求； d）需进行无损检测的焊接接头，其接头型式能满足无损检测的要求

.2.5.1锅壳和炉胆上相邻两筒节的纵向焊缝，以及封头、管板、炉胆顶或下脚圈的拼接焊缝与相 方的纵向焊缝，都不应彼被此相连。其焊缝中心线间距离（外圆弧长）至少为较厚钢板厚度的3倍，且 100mm。

5.2.5.2锅炉受热面管子（异种钢接头除外）以及管道直段上，对接焊缝中心线间的距离（L）

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能避免位于环向焊缝时，在管孔周围60mm（如果管孔直径大于60mm，则取孔径值）范围内 的焊缝经射线或超声检测合格，且焊缝在管孔边缘上不存在夹渣缺陷，同时在对管孔部位的焊 缝内外表面进行磨平且受压元件整体热处理后，在环向焊缝上可布置胀接管孔。 5.2.6.2 焊接管孔应满足以下规定： a） 集中下降管的管孔不应布置在焊缝及其热影响区上； b） 其他焊接管孔亦不应布置在焊缝及其热影响区上； C 当结构设计不能避免时，在管孔周围60mm（如果管孔直径大于60mm，则取孔径值）范围内 的焊缝经射线或超声检测合格，且焊缝在管孔边缘上不存在夹渣缺陷，管接头焊后经过热处理 （额定出水温度小于120℃的热水锅炉除外）消除应力的情况下，可在焊缝及其热影响区上布 置焊接管孔。 5.2.6.3相邻焊接管孔焊缝边缘的净间距不宜小于6mm，如焊后经热处理或局部热处理（额定出水温 度小于120℃的热水锅炉除外）则不受此限。 5.2.6.4锅炉受压元件上开设的人孔、头孔、手孔、清洗孔、检查孔、观察孔的数量和位置应满足安装、检 验、维修、运行监视和清洗（理的需要。对于锅壳内有烟管的锅炉，人孔和头孔的布置应兼顾锅壳上、下 部的检修需求。具体要求如下： a）内径大于1000mm的锅壳至少应在筒体或封头（管板）上开设1个人孔，由于结构限制导致 人员无法进入锅炉时，可只开设头孔； b 内径为800mm~1000mm的锅壳至少应在筒体或封头（管板）上开设1个头孔； 立式锅壳锅炉（电加热锅炉除外）下部至少应开设3个手孔，

腐蚀裕量应根据如下要求进行确定： a）对于>20mm的元件，取C≥0mm； b）对于≤20mm的元件，取C≥0.5mm； c）在可能发生严重腐蚀的情况下，应相应地增加腐蚀裕量

5.4.1焊接接头质量应符合GB/T16508.4的有关规定。 5.4.2焊接接头系数（）应根据对接接头的焊缝型式及无损检测的比例确定。 5.4.3双面焊对接接头和相当于双面焊的全焊透对接接头确定如下： a）100%无损检测，Pw=1.00； b）局部无损检测，Φw=0.90。 5.4.4单面焊对接接头确定如下： a）100%无损检测，w=0.90； b)局部无损检测.0m=0.80

5.4.4单面焊对接接头确定如下：

5.5.1设计计算时根据元件结构特点和工作条件，按公式（1)计算材料的许用应力（［］）。 [o] =nLo]] 5.5.2常用材料的基本许用应力（[o]）可按GB/T16508.2的规定选取。GB/T16508.2基本许用应 力表中相邻温度之间的许用应力数值可用算术内插法确定，并应舍去小数点后的数值。 5.5.3修正系数（n）根据元件结构特点和工作条件，按表3选取

0.6.1受压元件计算温度取内外壁

5.6.2受压元件的计算温度（t。）通过以下方法确定： a) 由传热公式或经验公式计算； b) 取同类型锅炉的测量值； c 根据受压元件内部工质温度和外部条件确定： d）当锅炉给水质量符合GB/T1576或GB/T12145时，可按表4确定。 5.6.3承受载荷的非受压元件的计算温度按计算部位的介质温度和环境温度确定。

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表4计算温度（t.）（续）

5.7元件工作压力和元件计算压力

5.7.1元件工作压力按公式（2)计算：

式中，Ap：取锅炉最大流量时计算元件至锅炉出口之间的压力降；△p在元件底部液柱静压力不大 于（p：+△p。+△p）的3%时，则取△p为零。

5.7.2元件计算压力按公式（3)计算：

式中，Ap。可根据锅炉额定压力（p.)的范围按下列要求取值： a）当p，≤0.8MPa时，△p.≥0.03MPa; b）当0.8MPa5.3MPa时，△p.≥0.05p.

式中，Ap。可根据锅炉额定压力（p.)的范围按下列要求取值： a）当p，≤0.8MPa时，△p.≥0.03MPa; b）当0.8MPa5.3MPa时，Ap.≥0.05p.

6承受内压力的圆筒形元件

本章规定了承受内压力的圆筒形元件，包括筒体、集箱、内压管子、大横水管等元件的设计计算方法 和结构要求。

本章规定了承受内压力的圆筒形元件，包括筒体、集箱、内压管子、大横水管等元件的设计计算方法 和结构要求。

本章使用下列符号： a 斜向孔桥两孔间在筒体内外壁平均直径圆周方向上的弧长，单位为毫米（mm）； a1 弯管工艺系数； 6 一一斜向孔桥两孔间在筒体轴线方向上的距离，单位为毫米（mm）； 弯管外侧厚度实际制造工艺减薄率； C 厚度附加量，单位为毫米（mm）； 锅壳筒体内径，单位为毫米（mm）； D。一集箱筒体外径，单位为毫米(mm); d 开孔直径，插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，椭圆孔在相应 节距方向上的尺寸，单位为毫米（mm）； 注：插入式双面角焊仅限力，≤2.5MPa的锅炉，且不受热管接头（或孔圈）

本章使用下列符号： 斜向孔桥两孔间在筒体内外壁平均直径圆周方向上的弧长，单位为毫米（mm）； 21 一 弯管工艺系数； 一斜向孔桥两孔间在筒体轴线方向上的距离，单位为毫米（mm）； 弯管外侧厚度实际制造工艺减薄率； C 厚度附加量，单位为毫米（mm）； D：一锅壳筒体内径，单位为毫米（mm）； D。一一集箱筒体外径，单位为毫米(mm） d一—开孔直径，插入式整体焊接管接头、插人式双面角焊管接头（或孔圈）的内径，椭 节距方向上的尺寸，单位为毫米（mm）； 注：插入式双面角焊仅限力，≤2.5MPa的锅炉，且不受热管接头（或孔圈）

6.3.2集箱筒体计算厚度按公式（7)计算

.2集箱筒体计算厚度按公式（7)计算：

集箱筒体最小需要厚度（8min）按公式（5）计算。 集箱筒体名义厚度应满足公式（8）：

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。= 29mn[01+ 2 D

.3校核计算时，锅壳筒体及集箱筒体的最高允许工作压力按公式（9）、公式（10）计算： 锅壳筒体：

当。。按公式（11)计算时，取。等于?min；8。也可取为各校核部位的实际测量厚度减去以后可能的 腐蚀减薄量，此时公式（9)中的（Φ。）/（D：十。）、公式（10）中的（。）/（D。一。）应以最小值代人。此 外，由公式（9）、公式（10）计算所得的最高允许工作压力还应满足第13章的要求

6.4.1厚度按下列要求计算！

直管的计算厚度按公式(12)计算：

弯管外侧的有效厚度（8）按公式（20)计算：

2wLo) J0be

子的最高允许工作压力应取公式（17)和公式（19)

6.5立式锅炉大横水管

立式锅炉大横水管（D；为102mm～300mm)名义厚度和最高允许工作压力按公式（21)、公式（2

两倍横向孔桥减弱系数（2）（当2g>1时，取2=1.00）及斜向孔桥当量减弱系数（a）（当a>1时， 取a=1.00)中的最小值。若孔桥位于焊缝上，应按6.9.3的规定处理。 6.6.2按锅炉制造技术条件检验合格的焊缝，其焊接接头系数（?）按5.4选取。若环向焊缝上无孔， 则环向焊接接头系数可不予考虑。

So=d.+2/(D.+8)0

公式（23)中的d按公式（29)确定，插人式接管（或孔圈）的钢材许用应力（[o］1）小于筒体钢材的 许用应力（[])时，减弱系数计算中的d应取接管（或孔圈)内径与28,[1一（[]/[])]之和(，为补强 管接头或补强圈的名义厚度）。 6.6.4相邻两孔的节距小于按公式（23)确定的s。值，且两孔直径均不大于按13.3.6确定的未补强孔最 大允许直径（[d])时，应按6.6.6的规定计算孔桥减弱系数。 若相邻两孔中的一孔大于按13.3.6确定的未补强孔最大允许直径（[d)，应在满足13.7.2所要求 的条件下，按13.3.7~13.3.9的规定按单孔对大孔进行补强。补强后按无孔处理。 若相邻两孔均需要补强，其节距应不小于其平均直径的1.5倍。补强后按无孔处理。 当相邻两孔均需要补强时，补强计算除符合13.3.7～13.3.9的规定以外，还应符合以下要求： a）加厚管接头的高度为厚度的2.5倍； b）加厚管接头的焊脚尺寸等于加厚管接头的厚度； 若两孔的节距小于两孔直径之和，导致它们的有效补强范围重叠，按两孔总的补强面积不小于 各孔单独所需补强面积之和的方法进行补强，重叠部分补强面积不重复计算。 6.6.5对于立式锅炉筒体上的加煤孔、出渣孔等，均应按13.3.7～13.3.9的规定进行孔的补强，补强后 按无孔处理。加煤孔圈、出渣孔圈等最小需要厚度按13.4.4确定。 6.6.6相邻两孔的孔桥减弱系数按下列方法计算。 a）等直径纵向相邻两孔（见图2）的孔桥减弱系数按公式（24）计算

公式（23)中的d.按公式（29)确定，插人式接管（或孔圈）的钢材许用应力（L°J)小于简体钢材的 许用应力（[])时，减弱系数计算中的d应取接管（或孔圈）内径与28,[1一（[]/[])]之和(，为补强 管接头或补强圈的名义厚度）

黄向相邻两孔（见图3）的孔桥减弱系数按公式（25

1）等直径斜向相邻两孔[见图4a)的孔桥当量减弱系数按公式（26)计算

当计算结果>1时，取9。=1.00

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斜向孔桥换算系数（K)按公式(27)计算

公式(27)中，n=b/a。当n≥2.4时，可取K=1，此时Φa=

公式（28)中，s"=a/1十n

0.75 (1 +n*)

d,)/2a,di、d, 和a 见图 4b)

注：图中虚线为各条曲线极小值的连线

若相邻两孔直径不同，计算孔桥减弱系数时，公式（24）、公式（25）及公式（28）中的直径（d)取 相邻两孔的平均值（d），按公式（29）计算：

e）若相邻两孔有凹座开孔（见图6），计算孔桥减弱系数时，公式（24）、公式（25)及公式（28)中

e）若相邻两孔有凹座开孔（见图6），计算孔桥减弱系数时，公式（24）、公式（25)及公式（28)中

径（d）以当量直径(d.)代人，d。按公式(30)计算

若相邻两孔有非径向孔（见图7），计算孔桥减弱系数时，公式（24）、公式（25）及公式（28）中的 直径（d)以当量直径（d。）代人，d。按公式（31）公式（33）确定。非径向孔孔轴与径向夹角 （α）应不大于45°，非径向孔宜经机械加工或仿形气割成形。 纵向桥

若相邻两孔有椭圆孔，计算孔桥减弱系数时，公式（24）、公式（25）及公式（28）中的直径（d）按 椭圆孔沿相应节距方向上的尺寸确定。

锅壳简体的厚度附加量（C)按公式（34)计算：

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水利技术论文C=C,+C, +C3

公式（34)中的C1为腐蚀裕量，与水侧的含氧量、烟气侧的含硫量以及锅炉设计寿命相关，一般取 0.5mm；对厚度超过20mm的元件，可取0mm；若腐蚀减薄量超过0.5mm，则取实际可能的腐蚀减薄 值；C为工艺附加厚度，应根据具体工艺情况而定：一般情况下，冷卷后冷校的锅壳筒体，可取0mm；冷 卷后热校的锅壳筒体，可取1mm；热卷后热校的锅壳筒体，可取2mm；C：为钢材厚度下偏差（为负值 时），按相应的材料标准确定。

6.7.2集箱筒体的厚度附加量

6.7.2.1设计计算时，集箱筒

公式(37)中的n，为集箱中心线的弯曲半径与集箱简体外径的比值，当n1>4.5时，按直集箱处理

量（C）按公式（35）计算 对于由钢管制成的直集箱筒体，C，按6.7.1处理，C，取0mm，C，按公式（39)计算。

工程监理标准规范范本6.7.3承受内压力管子的厚度附加量

3.1设计计算时，管子的厚度附加量（C)按公式（35)计算， 对于直管，C.按6.7.1处理，对换热管C，取0mm，C。取0mm，C。按公式（41)计算：

(8bc+ C,) m (a+C. + C.)