【正文】 7頁 表 332。 強度設(shè)計準(zhǔn)則理論依據(jù) 承載極限彈性失效設(shè)計準(zhǔn)則認 為 壓 力 容 器 內(nèi) 壁 金 屬 的 應(yīng) 力 強 度 達 到 材 料 的實 際 屈 服 極 限 后 ， 容 器 即 為 失 去 正 常 工 作 能 力而不能使用屈服極限塑性失效設(shè)計準(zhǔn)則認 為 壓 力 容 器 的 內(nèi) 壁 金 屬 達 到 屈 服 并 不 會 導(dǎo) 致整 個 容 器 發(fā) 生 破 壞 ， 因 為 此 時 容 器 外 壁 金 屬 仍然 處 在 彈 性 狀 態(tài) ， 它 對 容 器 內(nèi) 壁 已 經(jīng) 屈 服 的 金屬 的 進 一 步 塑 性 流 動 起 著 約 束 作 用 ， 只 有 當(dāng) 容器 應(yīng) 力 繼 續(xù) 升 高 ， 塑 性 區(qū) 不 斷 向 外 擴 展 ， 直 至整體屈服，容器才算失去正常工作能力整體屈服爆破失效設(shè)計準(zhǔn)則認 為 壓 力 容 器 都 是 選 用 塑 性 較 好 的 材 料 制 成 ，且 都 有 應(yīng) 變 硬 化 現(xiàn) 象 ， 當(dāng) 容 器 材 料 整 體 屈 服后 ， 由 于 應(yīng) 變 硬 化 的 增 強 效 應(yīng) ， 并 不 立 即 發(fā) 生破 壞 ， 只 有 當(dāng) 容 器 壓 力 升 高 至 一 個 新 的 水 平 并發(fā)生爆破才真正破壞爆破極限表3 2 壓力容器強度設(shè)計準(zhǔn)則三、強度理論 第一強度理論（最大主應(yīng)力理論） 第二強度理論（最大主應(yīng)變理論） 第三強度理論（最大剪應(yīng)力理論） 第四強度理論（最大應(yīng)變能理論） 各強度理論從不同角度近似地反映出材料破壞條件，但設(shè)計基點都把容器承載后殼體的變形限制在彈性范圍內(nèi)。見 教材上冊 98頁 表 333。 強度理論 理論依據(jù)控制條件當(dāng)量應(yīng)力強度①應(yīng)用舉例第一強度理論（最大主應(yīng)力理論）認 為 引 起 材 料 斷 裂 破 壞 的 主 要 因 素 是 最 大 主 應(yīng)力 。 即 不 論 材 料 處 于 何 種 應(yīng) 力 狀 態(tài) ， 只 要 最 大主 應(yīng) 力 達 到 材 料 單 向 拉 伸 斷 裂 時 的 最 大 應(yīng) 力值，材料即發(fā)生斷裂破壞最 大周 向應(yīng)力S= σ1G B 1 5 0 中 內(nèi) 壓殼 體 的 強 度 公式 中徑公式第二強度理論（最大主應(yīng)變理論）認 為 引 起 材 料 斷 裂 破 壞 的 主 要 因 素 是 最 大 主 應(yīng)變 。 即 不 論 材 料 處 于 何 種 應(yīng) 力 狀 態(tài) ， 只 要 最 大主 應(yīng) 變 達 到 材 料 單 向 拉 伸 斷 裂 時 的 最 大 應(yīng) 變值，材料即發(fā)生斷裂破壞最 大周 向應(yīng)變S= σ1 μ （ σ2+ σ3）第三強度理論（最大剪應(yīng)力理論）認 為 引 起 材 料 屈 服 破 壞 的 主 要 因 素 是 最 大 剪 應(yīng)力 。 即 不 論 材 料 處 于 何 種 應(yīng) 力 狀 態(tài) ， 只 要 最 大剪 應(yīng) 力 達 到 材 料 屈 服 時 的 最 大 剪 應(yīng) 力 值 ， 材 料即發(fā)生屈服破壞最 大剪 應(yīng)力S= σ1 σ3J B 4 7 3 2 1 9 9 5 《鋼 制 壓 力 容 器— — 分 析 設(shè) 計標(biāo)準(zhǔn)》第四強度理論（最大應(yīng)變能理論）認 為 引 起 材 料 屈 服 破 壞 的 主 要 因 素 是 最 大 變 形能 。 即 不 論 材 料 處 于 何 種 應(yīng) 力 狀 態(tài) ， 只 要 其 內(nèi)部 積 累 的 變 形 能 達 到 材 料 單 向 屈 服 時 的 變 形能，材料即發(fā)生屈服破壞最 大應(yīng) 變能S= （ 1 / 21 / 2）[ （ σ1 σ2）2+ σ2 σ3]2+（ σ3 σ1）2]1 / 2G B 1 5 0 中 組 合應(yīng) 力 校 核 的 公式 中 的 內(nèi) 壓 應(yīng)力部分表 3 3 壓力容器設(shè)計強度理論注① 式中： S ________ 當(dāng)量應(yīng)力強度， M P a ； σ1 ， σ2 ， σ3 ________ 三向正應(yīng)力值， M P a ； μ ________容器元件材料的泊桑比。四、設(shè)計方法 規(guī)則設(shè)計方法 分析設(shè)計方法 試驗方法 可對比的經(jīng)驗設(shè)計方法 ? 見 教材上冊 98頁 表 334。 五、載荷 靜載荷 動載荷 其他載荷 壓力容器的載荷及設(shè)計載荷 ?見 教材上冊 99頁 表 335。 第二節(jié) 壓力容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計 壓力容器的結(jié)構(gòu)反映了容器的綜合特性，是壓力容器設(shè)計的一項重要內(nèi)容。 良好的結(jié)構(gòu)不但能滿足生產(chǎn)工藝過程的要求，方便制造和檢驗，有利于保證容器的質(zhì)量，避免或減少缺陷產(chǎn)生的可能性，而且能減少局部附加應(yīng)力和應(yīng)力集中程度，使受壓元件具有良好的應(yīng)力分布，在同等強度條件下有著更大的安全裕度。 結(jié)構(gòu)設(shè)計對于目前大多數(shù)尚按常規(guī)設(shè)計的壓力容器而言尤為重要，實際生產(chǎn)中確有相當(dāng)一部分壓力容器的破壞是由于結(jié)構(gòu)不合理而造成的。 ?容器結(jié)構(gòu)設(shè)計一般要求見 教材上冊 100頁 表 336。 第三節(jié) 壓力容器用鋼材的選用原則 容器的使用及操作條件 （如設(shè)計壓力、設(shè)計溫度、介質(zhì)特性及操作特點等） 材料的焊接及冷熱加工性能 設(shè)備結(jié)構(gòu)及制造工藝 材料的來源及經(jīng)濟性等 ?見 教材上冊 103頁 表 338。 壓力容器的設(shè)計過程 設(shè)計準(zhǔn)備 —— 充分了解用戶要求，工作條件 確定工藝參數(shù) —— 壓力、溫度、介質(zhì)、直徑和容積 選擇設(shè)計規(guī)范 —— GB150/GB151/除氧器技術(shù)規(guī)定、 JB4731/JB4732 選材和結(jié)構(gòu)設(shè)計 —— 確定各部材料和結(jié)構(gòu)型式 強度計算 —— 確定筒體和封頭壁厚 開孔補強計算 —— 開孔補強方法、結(jié)構(gòu)和幾何尺寸 應(yīng)力校核 —— 臥式容器和換熱器各典型部位局部應(yīng)力控制在 允許范圍內(nèi) 標(biāo)準(zhǔn)件選用 —— 法蘭、人孔、支座、安全附件等 繪制總圖 —— 容器特性參數(shù)、接管表和技術(shù)要求等 繪制零部件圖 —— 滿足制造要求的全部圖紙 整理設(shè)計文件 —— 圖紙、計算書、說明書和質(zhì)量控制記錄等 第四節(jié) 電站壓力容器設(shè)計 一、設(shè)計時應(yīng)采用的標(biāo)準(zhǔn) 二、結(jié)構(gòu)參數(shù)及設(shè)計要求 三、強度計算 四、安全閥計算 一、 設(shè)計時應(yīng)采用的標(biāo)準(zhǔn) GB1501998《 鋼制壓力容器 》 GB1511999《 管殼式換熱器 》 能源安保 [1991]709號 《 電站壓力式除氧器安全技術(shù)規(guī)定 》 JB293286《 水處理設(shè)備制造技術(shù)條件 》 JB/T33431993 《 高壓加熱器制造技術(shù)條件 》 JB/T81841995《 汽輪機低壓給水加熱器技術(shù)條件 》 JB/T81901995 《 高壓加熱器技術(shù)條件 》 等。 二、結(jié)構(gòu)參數(shù)及設(shè)計要求 除氧器 加熱器 擴容器 氫儲罐 1．除氧器 （ 1）除氧器的作用 除氧器是熱力發(fā)電廠中主要的壓力容器，是回?zé)嵯到y(tǒng)中的一個混合式加熱器。 其作用是利用汽輪機抽汽做為加熱蒸汽，把凝結(jié)水泵來的凝結(jié)水和化學(xué)補水加熱到與除氧器運行壓力相對應(yīng)的飽和蒸汽溫度，以除去溶于水中的氧和二氧化碳等非冷凝氣體，使水中的含氧量達到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，以防止熱力設(shè)備的腐蝕和不冷凝氣體對傳熱的不良影響。 壓力式除氧器還用于把高壓加熱器的疏水、全廠合格的疏水、鍋爐排污等匯集在一起，以減少汽水損失。 （ 2）除氧器的工作原理 熱力除氧的方法建立在亨利定律和道爾頓定律的基礎(chǔ)上。 就是將給水加熱至除氧器工作壓力下的相應(yīng)飽和溫度，從而使水面上水蒸汽分壓 Ps幾乎等于水面上氣體混合物的全壓P，使水面上其它氣體分壓 ΣPj 趨于零，在負的不平衡壓差作用下，把該氣體自水中完全除去。 要獲得滿意的除氧效果，必須做到以下幾點： ⑴ 迅速將水加熱至飽和溫度。要求對加熱蒸汽的投入和補補水量的變化要嚴格控制。 ⑵ 要具有足夠的傳質(zhì)面積和傳質(zhì)不平衡壓差，并及時排出水中分離出來的不冷凝氣體。應(yīng)恰當(dāng)?shù)卣{(diào)整排氧門的開度。 ⑶ 強化一級除氧，采用改變水的物理狀態(tài)、擴大水的加熱面積和表面不斷更新等方法，盡可能在一級除氧中把氧氣除盡。 亨利定律和道爾頓定律 享利定律反映了氣體的溶解和離析規(guī)律。當(dāng)處于動態(tài)平衡時，單位體積中溶解的氣體量 b與水面上該氣體分壓Pb成正比，即： Pb b=k—— mg/L Po 式中 K— 該氣體的溶解系數(shù) mg/L Po— 物理大氣壓 MPa 道爾頓定律指出混合氣體全壓力等于各組成（汽）體分壓力之和。對于給水而言，水面上氣體混合物全壓力 P應(yīng)等于水中溶解各氣體分壓力 ΣPj 和水蒸氣分壓力 Ps之和： P=ΣPj+Ps MPa （ 3）除氧器的分類 熱力過程 工作壓力 結(jié)構(gòu) 布置形式 運行方式 見 教材上冊 104頁 表 339。 分類方法 類 型按熱力過程分 混合式除氧器真空式除氧器：工作壓力p 0 M P a大氣式除氧器：工作壓力p ＝0 . 0 2 M P a壓力式除氧器：工作壓力p ≥0 . 1 M P a淋 水 盤 式 除 氧 器 ； 噴 霧 式 除 氧 器 ； 填 料式 除 氧 器 ； 噴 霧 填 料 式 除 氧 器 ； 膜 式 除氧器內(nèi)置式除氧器按除氧頭與水箱連接布置形式分立式除氧器；臥式除氧器按運行方式分 定壓運行除氧器；滑壓運行除氧器按工作壓力分按除氧頭結(jié)構(gòu)分表3 9 除氧器的分類（ 4）除氧器的特點 ?各類除氧器的特點 見 教材上冊 105頁 表 3310。 （ 5）設(shè)計參數(shù)的確定 按 《 電站壓力式除氧器安全技術(shù)規(guī)定 》的規(guī)定 ?除氧器的設(shè)計參數(shù)選取 見 教材上冊 105頁 表 3311。 （ 6）材料選用 壓力式除氧器殼體材料宜采用 20g或 20R（ Q245R ） ,不應(yīng)采用 16Mn和沸騰鋼。 16MnR（ Q345R ）目前大容量除氧器用的較多 對于匹配直流鍋爐的除氧器，除氧器殼體的材料宜采用不銹鋼與 20g或 20R的復(fù)合鋼板。 除氧器殼體的含碳量不宜大于 %。 碳鋼材料的焊條應(yīng)選用低氫型堿性焊條； 不銹鋼材料應(yīng)選用酸性焊條。 （ 7） 載荷 除氧器的強度計算按操作條件下和非操作條件下各種載荷最危險的組合 見 教材上冊 106頁 表 3312。 （ 8） 其它要求 考慮到除氧器負荷變化、水溫變化、以及低負荷（ 30％負荷）時，能保證出水含氧量不超過正常運行時的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。 除氧水箱應(yīng)力分布應(yīng)合理，避免發(fā)生水箱裂紋問題。 設(shè)備噪聲水平距設(shè)備 1m處，小于 85db（ A）。除氧器排氣率小于 1‰ 。 除氧器內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計采取增強除氧效果、防止給水泵汽蝕，使應(yīng)力分布均勻、方便維修等技術(shù)措施，并采用防沖蝕、松動、旋渦、振動和噪音的結(jié)構(gòu)，以保證設(shè)備在鍋爐啟動、停機、變工況條件下以及給水加熱器停用時均能安全平穩(wěn)地運行。 除氧器容易出現(xiàn)的問題 溶解氧不合格 采用先進的除氧方式，除氧核心元件的設(shè)計和加工質(zhì)量 除氧水箱裂紋 除氧器裂紋發(fā)生的部位 支座附近加強圈與筒體的間斷焊縫處（與角縫平行） 水箱汽水界面附近的焊縫（橫向裂紋與焊縫垂直）， 120176。 以下區(qū)域 支座附近內(nèi)壁面上原因 應(yīng)力腐蝕 、腐蝕疲勞、 氫致延遲裂紋 材料性能不好 ，焊接工藝不好，設(shè)計結(jié)構(gòu)不合理，焊縫本身存在缺陷。對焊接應(yīng)力敏感，抗裂性差（ 16Mn、 16MnR），雜質(zhì)含量高，加速氫致裂紋產(chǎn)生（ A3F）。殘余應(yīng)力大，局部應(yīng)力超標(biāo)。 合理選材，采用適當(dāng)?shù)谋诤?，使各處的局部?yīng)力控制在合格范圍內(nèi)。焊條應(yīng)采用堿性低氫型焊條。 振動 —— 淋水盤和噴霧填料除氧器由于汽水沖擊產(chǎn)生 采用新型結(jié)構(gòu)，避免除氧器振動 （ 9）安全附件和保護裝置 按 《 電站壓力式除氧器設(shè)計技術(shù)規(guī)定 》 的規(guī)定。 ? 除氧器的安全附件和保護裝置設(shè)置原則，見 教材上冊 106頁 表 3313。 2．給水加熱器 （ 1）給水加熱器的作用 給水加熱器是熱力發(fā)電廠回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)的主要設(shè)備。利用汽輪機抽汽對給水進行回?zé)峒訜?，能夠減少冷源熱損失。 使汽