摘要：为了有效的提高锅炉运行的安全性和稳定性，需要做好锅炉强度设计工作。通过计算锅炉支撑的钢结构和整个锅炉设备，从而提高锅炉的设计强度，使其在高温高压环境下能够保持安全稳定的运行，避免发生重大事故。由于锅炉作为热能动力设备，不仅结构十分复杂，而且体积庞大，长期处于高温高压环境下工作，这就使其自身的稳定性和安全性变得至关重要。文中分析了锅炉强度设计的特点，并进一步对锅炉强度设计的内容进行了具体的阐述。
关键词：锅炉运行；强度设计；工作要点
锅炉是一种受压受热的特种设备，它的锅筒、集箱和管子等都承受着一定的内压力作用。这些元件称为受压元件。它们经常在高温条件下工作，如果因强度不够引起破裂，就会严重危害人身安全，并造成重大经济损失。反之，为了安全而不适当地增加元件的壁厚，又会浪费大量钢材，增加设备费用。对于运行已久的锅炉，金属受热面会遭到一定程度的腐蚀，也需要校核它还能在多大的工作压力下继续运行。因此，在设计锅炉或对已有锅炉校核其安全性能时，锅炉受压元件强度计算与校验是必须进行的一项工作，以保证锅炉安全可靠地运行。
1锅炉强度设计
这里所讲述的强度策划，不是只单纯的依靠计算公式能够解决的，是讲的一种策划理念，一种和商品策划关系密切的强度策划，亦或者说是把力学概念和强度计算为重点手段的商品策划。锅炉强度策划这个概念主要表现出两个特征：一是这里所讲的锅炉强度策划，不仅讲受压配件，而是锅炉整体的受力构造，包含计算十分繁琐的撑持锅炉的钢构造。一些策划工作人员在策划锅炉强度时，主要讲的配件受力状况，并没有重点讲述构造的受力状况。对于锅炉来讲，除了受压的配件之外，还有很多要开展强度策划的位置。尤其是电站锅炉，其工作环境温度高压力高，自身是构造繁琐、体积大的依靠热能工作的设施，所有配件出现问题都会对锅炉产生影响。二是这里并非使用强度计算的方式，是使用强度策划的方式。就是为了着重讲述计算自身就是策划的一部分。在国际上，尤其是美国以及日本很多时候就把商品的强度计算放入商品策划中。不管是从国际上的状况来讲，还是根据我国所具有的经验来讲，都证明了在锅炉策划中需要处理的措施问题，总结起来就两点，功能策划以及构造强度策划。
2锅炉强度设计的主要内容
2.1强度理论
通常情况下我们所说的强度是材料或是构件对外部荷载的抵抗能力，即是对断裂情况的抵抗能力。但我们还应该考虑到塑性变形可能会对构件及结构物所带来的破坏性影响。因此需要对塑性变形情况进行考虑，在具体设计中，严禁出现构件或是结构整体达到屈服状态的情况，确保在复杂受力状态下，能够使构件或是材料满足强度的要求。在具体设计过程中，可以利用四个强度理论作为指导思想。首先，第一强度理论，也称为最大拉应力理论，以断裂强度条件作为建立的强度条件；其次，第二强度理论，也称为最大伸长变形理论，也以断裂的强度条件作为建立的强度条件；再次，第三强度理论，即最大剪应力理论，以塑性条件作为建立的强度条件；最后，第四强度理论，即畸变能理论，以塑性条件作为建立的强度条件。往往脆性材料会选择第一和第一强度理论，而塑性材料适用于第三和第四强度理论。
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2.2选择受力构件材料
在锅炉强度设计时，对受力构件材料进行选择，需要考虑到抗氧化温度和最高允许使用计算壁温、合金对钢材的性能可能产生的影响、材料强度与受温度影响所发生的变化、钢材的无塑性转变温度要求和对水压试验温度的要求、在制造工艺过程中对温度的选择和对强度设计所产生的影响。
2.3锅炉吊杆的计算
锅炉吊杆是一个结构系统，由许多环节组成，对每一个环节都必须认真地设计才能真正保证吊杆的安全。所涉及到的内容如下。1）按不利情况进行荷载的统计与分配，这是一项非常复杂非常基础非常重要的工作。2）吊杆螺母的强度设计。一个重要的思想是吊杆螺母的旋合长度应大于普通紧固件螺母的旋合长度。这里推荐吊杆螺母高度m≥1。3）吊杆及其螺纹端的强度设计。其中吊杆要按最高温度部位进行设计。4）吊杆环头的强度设计。要用到环的理论。5）销轴的强度设计。6）吊耳及连接焊缝的强度设计。其中吊耳也要用到环的理论。7）安装调整规范。这是一项必不可少的工作，没有适当的安装凋整过程是不能保证吊杆的安全的。
2.4锅炉结构的强度策划
这项作业量十分繁重，并且要求专门的措施作业，普遍来讲不能够和别的构造强度策划混合在一起进行，不过对整台锅炉来讲，也应该是锅炉强度策划的关键工作之一。对锅炉结构的总体强度计算目前都是使用专门的电脑程度，不过在策划思想上还有很多理论是策划者进行控制，才可以进行正确的策划。尤其是抗震方面以及构造和配件的稳固方面是锅炉结构强度策划的关键。
2.5安全系数与许用应力
有了材料强度的标准值，就可以根据安全系数求出强度设计中所用的许用应力。材料强度的标准值和安全系数都是由相关专家和权威单位确定的，具有很严格的科学性和很强的法律性。它是锅炉强度设计的最主要的基础。材料强度标准值是根据大量的试验数据统计并考虑所规定的可靠度和可靠度的置信度所确定的数值。安全系数一般由两部分组成，一部分是指对于不能预料的可能损害结构的各种因素的一个系数。另一部分是针对结构的重要性而加的一个系数。对静强度的安全系数，对稳定的安全系数，对疲劳的安全系数，对寿命的安全系数，对断裂力学量的安全系数是不相同的。各种规范、各个国家对安全系数的取值也不尽相同。
综上所述，锅炉强度设计作为锅炉设计中极为重要的组成部分，直接关系到锅炉投入使用后的运行情况，因此在具体设计过程中，设计人员需要严格依照相关的技术标准，采用科学发的设计方法，利用各种新技术来确保整个设计过程的合理性，确保锅炉强度可靠性的提高，更好的提高锅炉使用的安全性和可靠性。
参考文献：
[1]张原菘,王博.锅炉安装和调试的要点研究[J].中国设备工程,2017(22):141-142.
[2]张起云.锅炉设计中的强度设计与研究[J].民营科技,2014(01):58.
[3]刘瑞峰,杜伟光,张国玺,程丰渊.锅炉设计中的强度设计研究[J].鸡西大学学报,2011,11(05):60-61.
论文作者:林月
论文发表刊物:《电力设备》2018年第13期
论文发表时间:2018/9/12
标签：强度论文; 锅炉论文; 吊杆论文; 安全系数论文; 理论论文; 塑性论文; 材料论文; 《电力设备》2018年第13期论文;