Высоколегированные стали аустенитного класса

9. 20Х1М1Ф1БР. Используются для изготовления фланцевых соединений при не больше 850°С.

10. 12Х18Н12Т – используются для изготовления пароперегревателей: <610°C-мазут, сланец; <640°C-другие виды топлива.

11. 10Х17 и 10Х20Н14С2. Стали неохлаждаемых крепежных элементов.

<1000°C <1200°C

 

Расчет на прочность.

В основу расчета положен принцип оценки прочности по предельной нагрузке несущей способности элементов при расчетном давлении и расчетной температуре.

Расчетное давление складывается из давления рабочего тела в элементе, с учетом нагрузки от веса присоединенных элементов.

Расчетное давление рабочего тела в элементе состоит из: давления пара за котлом, гидравлического сопротивления от рассчитываемого элемента до выхода из котла и гидростатического давления (нивелирного напора) в заполненных водой трубах над рассматриваемым элементом.

Последние два слагаемых учитываются, если их значение превышает 3% от давления перегретого пара.

Пример. Е-500-13,8-545КЖ

Расчетное давление в барабане

Кроме того, при расчете всегда принимается запас по прочности.

 

 

Расчетная температура

Расчетная температура есть наибольшее местное значение температуры стенки с учетом:

1. неравномерности тепловосприятия;

2. растечки тепла по стенке;

3. гидравлической разверки;

4. конструктивной нетождественности.

 

Так как большая часть обогреваемых труб рассчитывается на длительную прочность, то при определении расчетной температуры учитываются не кратковременные температуры, а статически длительное их значение. При этом, значения коэффициентов неравномерности тепловосприятия выбираются следующим образом.

Рассмотрим это на примере вертикального элемента НРЧ.

 

 

При расчете топки мы имеем: ; В; .

;

При расчете удельного тепловосприятия элементов, учитывают сложный объемный характер тепловыделения с помощью следующих коэффициентов.

1. Коэффициент неравномерности тепловосприятия между стенками топки. (). Если горелки находятся только на фронтовой стенке, то:

для задней стенки;

для остальных стенок.

Если горелки располагаются на двух противоположных стенках или рассчитывается вихревая топка, то: .

Для каждой стенки:

2. Коэффициент неравномерности тепловосприятия по высоте топки

принимается: максимальным в нижней части топки () - ;

в верхней части топки - .

Для более точного определения распределения тепловых потоков по высоте топки, применяется позонный расчет топки.

3. По ширине экрана ():

, если топочный экран состоит из 1-3 элементов;

, если топочный экран состоит из 4-5 элементов.

Максимальное значение данного коэффициента составляет , для нижней части топки. , для верхней части топки.

Таким образом, с учетом вышеперечисленных коэффициентов, среднее значение тепловосприятия элемента будет равно:

Для наиболееобогреваемой трубы в элементе будет рассчитываться с учетом коэффициента неравномерности тепловосприятия разверенной трубы ().

При выходе отдельных труб из ранжира (например, при разводке труб), а также с учетом несимметричности включения и отключения горелок; при переходе на другое топливо, вводится поправка к коэффициенту ∆ , тогда

Для радиационных поверхностей .

В итоге, максимальное значение теплового потока на разверенную трубу элемента определяется по формуле:

.

Для расчета на прочность определяется температура середины стенки трубы, а при расчете на жаростойкость (окалинообразование) определяется температура наружной стенки трубы.

 

Удельный тепловой поток через внутреннюю поверхность трубы:

q = ۰ q ,

где = ;

= 0.85 – 1 - коэффициент растечки тела по сечению трубы.

Значение t для внутренней стенки:

t = t + q ( + )

Середина стенки:

t = t + q ( + + )

Наружная поверхность стенки

t = t + q ( + + ),

где t -температура рабочего тела (определяется на выходе из разверенной трубы), для которой = + , где = ,

 

= - коэффициент тепловой разверки.

 

Допустимое напряжение.

, где - коэффициент запаса, учитывающий конструктивные и эксплуатационные особенности элемента.

- номинальное допустимое напряжение. Величина определяют по характеристикам прочности при растяжении, с учетом коэффициентов запаса и выбирают наименьшим из следующих напряжений:

; ; ,

где: - временное сопротивление при растяжении;

- условный предел текучести при остаточной деформации 0,2%;

- предел длительной прочности (напряжение вызывающее разрушене металла через 100000 часов).

Все они берутся для соответствующей, стали при расчетной температуре.

n - соответствующие коэффициенты запаса:

n_в = 2,6; n_t = 1,5; n_дп = 1,5.

Выбор допустимого напряжения по длительной прочности производится, если: t >425°C для углердистой стали;

t >475°C для низколегированной (перлитной) стали;

t >550°C для высоколегированной (аустенитной) стали.

Для повышения надежности в обогреваемых поверхностях нагрева, водо и пароперпускных труб, вводят понижающий коэффициент = 0,9.

Для труб ППТО (труднодоступность) - =0,7.

Для обогреваемых коллекторов - = 0,9 и т.д.