環形集箱壁厚計算的研究分析

杜常宗，張亞寧，白云波，夏支文

(1 寧夏神耀科技有限責任公司，寧夏 銀川 750011；2 浙江大學，浙江 杭州 310000)

目前，在節能環保等國家政策的影響下，能源、石化等行業鍋爐及其他反應爐越來越向大爐型、高溫、高壓力參數方向轉變。鍋爐以及氣化爐等的內部管路操作壓力越來越高，水冷壁管目前的設計壓力可高達33 MPa[1]。因結構要求，爐內受壓管路需要進行彎管來增大空間利用率以提高熱效率或者增加管路柔性以補充熱膨脹差。彎管在爐內管路中屬于應力集中部位，工廠爆管多發生在彎管區域，其中環形集箱相較于一般彎頭因其360°彎曲且起到分配流量和匯流的核心作用，從而對其受力安全性要求更為苛刻。

彎管是通過直管冷彎或熱彎[2]制成，彎制過程中外弧側受拉導致厚度減薄，內弧側受壓導致增厚[3]，目前制造廠彎管過程中主要控制彎管外弧壁厚減薄率和彎管圓度來保證彎管質量。另外DL/T 438《火力發電廠金屬技術監督規程》還要求：“彎管內、外弧側最小壁厚應不小于GB/T16507.4計算的最小需要厚度”。

為了保證環形集箱受壓運行安全性，應合理確定彎管壁厚，通常環形集箱外徑相較于壁厚大很多，本文以某氣化爐環形集箱為例，對采用不同標準計算的彎管外弧、內弧側最小壁厚進行比較，并以等厚度理想圓形截面和不等壁厚軸向截面集箱為例按照不同彎曲半徑/外徑和不同壓力條件進行應力分析，得出環形集箱彎管壁厚的控制要求。

1 彎管壁厚的計算

1.1 GB/T16507對彎管壁厚計算的規定

目前水管鍋爐及氣化爐等內件管路的國標計算多按照GB/T16507-2013《水管鍋爐》。……