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1、标准重要性2、标准的版本演变3、修订过程4、修订小组成员5、修订原则6、标准适应范围7、元件计算壁温8、主要修订内容9、计算时需特别注意的几个问题主要内容第1页/共53页GB/T9222标准是我国锅炉技术标准体系中的一个主导性标准，经国家安全技术法规蒸汽锅炉安全技术监察规程和热水锅炉安全技术监察规程指定作为锅炉受压元件强度计算标准，因此，该标准具有强制性，我国的水管锅炉受压元件必须满足GB/T9222。标准重要性第2页/共53页本标准所代替的历次版本发布情况为：1、DZ 173-62水管锅炉受压元件强度计算暂行规定；2、JB 2194-77水管锅炉受压元件强度计算；3、GB/T 9222-1988水管锅炉受压元件强度计算；4、GB/T 9222-2008水管锅炉受压元件强度计算。标准的版本演变第3页/共53页1、2001年国家质量监督检验检疫总局下达了2001年制修订国家标准项目计划（三），GB/T 9222-88标准被列入该修订计划，项目编号为T-604D-2001-070，要求完成年限是2002年。2、2002年11月27日召开标准修订小组成立和第一次工作会议。3、2007年1月标准送审稿通过审查会议专家代表的审查。4、2007年3月标准报批稿完成，送秘书处上报。5、2008年1月颁布，2008年7月实施。修订过程第4页/共53页 修订小组组成1、上海发电设备成套设计研究院 2、武汉锅炉股份有限公司3、东方锅炉(集团)股份有限公司4、哈尔滨锅炉厂有限责任公司5、无锡华光锅炉股份有限公司6、上海锅炉厂有限公司 7、发电设备国家工程研究中心8、上海工业锅炉研究所9、国电热工研究院10、杭州锅炉集团有限公司11、四川锅炉厂12、上海四方锅炉厂 13、济南锅炉集团有限公司参加本标准起草的特邀专家顾问有：李之光、刘福仁、黄乃祉、陈济榕、肖忠华、张庆江、吴如松。第5页/共53页修订原则nGB/T 9222标准是我国锅炉标准体系中的一个重要标准，标准修订必须反映我国在水管锅炉受压元件设计、制造等方面所取得的经验和成果，修改标准使用中发现的问题，促进我国锅炉行业的发展。n本标准修订原则为：着重解决生产实践中反映较为集中而急需解决的，且技术上已成熟的问题。引入标准的内容，必须技术可靠并切实可行。标准修订力求安全性、经济性并重，使新版标准符合我国锅炉技术发展的需要，修订工作主要针对用户反映比较强烈，急需修订和增补的内容开展工作。第6页/共53页标准适应范围n本标准规定了水管锅炉受压元件的强度计算方法、结构和材料要求及材料许用应力；提供了决定元件最高允许计算压力的验证试验、计算方法。n本标准适用于额定压力不低于0.10 MPa的固定式水管蒸汽锅炉和固定式水管热水锅炉的受压元件，包括锅筒筒体、集箱筒体、管子、锅炉范围内的管道、凸形封头、平端盖及盖板和异形元件。n按本标准计算的锅炉受压元件，其设计、制造、安装、使用、修理及改造，应符合蒸汽锅炉安全技术监察规程、热水锅炉安全技术监察规程及有关锅炉制造技术条件及标准。第7页/共53页标准适应范围1、锅筒筒体壁厚公式适用范围：L1.3。2、水、汽水混合物或饱和蒸汽集箱筒体壁厚公式适用范围：L1.5；过热蒸汽集箱筒体壁厚公式适用范围：L2.0。3、Pe2.5MPa的不绝热锅筒筒体，置于烟温900的烟道或炉膛内，其壁厚26mm；置于烟温600900的烟道或炉膛内，其壁厚30mm。4、Pe 2.5MPa的锅炉，不绝热集箱筒体的壁厚，置于烟温900的烟道或炉膛内，其壁厚30mm；置于烟温600900的烟道或炉膛内，其壁厚45mm。5、Pe 2.5MPa的锅炉，不绝热集箱和防焦箱筒体的壁厚，置于烟温900的烟道或炉膛内，其壁厚15mm；置于烟温600900的烟道或炉膛内，其壁厚20mm。第8页/共53页元件计算壁温n元件计算壁温，取元件内外壁温算术平均值中的最大值。n确定计算壁温时，锅炉出口过热蒸汽温度在允许范围内的波动不予考虑。n若元件的计算壁温低于250时，取250。n受压元件的计算壁温可按表4表6选取或按5.4.3中公式计算。第9页/共53页主要修订内容-标准结构n新标准严格按GB/T1.1，1.2要求编写，标准格式更为规范，标准内容更为完整，标准使用更加方便。如：增加了前言、范围、规范性引用文件、术语和定义等几大章节。将锅筒开孔减弱系数条款的描述方法作了调整。第10页/共53页主要修订内容-国内材料n增加、调整部分国内锅炉常用材料的基本许用应力。增加的国内常用锅炉材料有：nQ235、20MnG、25MnG、15MoG、20MoG、12Cr2MoG、1Cr18Ni9、10Cr9Mo1VNb、19Mng、1Cr19Ni11Nb、22Mng、13MnNiMoNbg。n钢板按厚度规格给出许用应力。第11页/共53页主要修订内容-国内材料新标准中所包含材料的标准钢管：n GB/T 8163-1999 输送流体用无缝钢管n GB 3087-1999 低中压锅炉用无缝钢管n GB 5310-1995 高压锅炉用无缝钢管钢板：n GB/T 3274-1988 碳素结构钢和低合金结构钢 热轧厚钢板和钢带n GB 713-1997 锅炉用钢板第12页/共53页主要修订内容-国内材料对材料的要求1、符合GB 713-1997、GB 3087-1999、GB/T 3274-1988、GB 5310-1995、GB/T 8163-1999和锅炉行业有关材料采购规范的规定；2、受压元件的板材应具有良好的塑性，其伸长率应不小于18%；3、符合蒸汽锅炉安全技术监察规程或热水锅炉安全技术监察规程的有关规定。对未列材料的处理1、按锅炉安全技术监察规程有关规定要求进行试验，包括材料的性能试验、工艺试验以及制品性能检验和试验；2、提交锅容标委进行审查，并报国家质检总局和地方质量管理部门备案。第13页/共53页主要修订内容-国外材料n增加部分国外锅炉常用材料的基本许用应力。增加的国外常用锅炉材料有：1、美国ASME的SA-106B、SA-210C、SA-209T1a、T12、T22、T91/P91、TP304H、TP347H、T23、Super304、TP310HCbN。2、德国15Mo3、WB36。3、欧洲15NiCuMoNb5-6-4。n引进材料（如ASME）按我国的规则给出许用应力。第14页/共53页主要修订内容-许用应力修正系数n调整个别元件的基本许用应力修正系数。将原标准表2注2的“对于额定压力不小于13.7MPa的锅炉锅筒，值取为0.90。”修改为本标准表3注1的“对于额定压力不小于16.7MPa的锅筒和封头，值取0.95。”，这是根据长期积累的设计、制造和运行经验，针对锅筒筒体和封头的许用应力取值作的修改。这样修改后，对于额定压力不小于16.7MPa的锅筒，许用应力取值提高了5.5%；而对于额定压力不小于16.7MPa的封头，许用应力取值降低了5.0%。第15页/共53页主要修订内容-锅筒、集箱一、元件厚度组成：为明确各个厚度的确切含义，避免以往设计、制造、检验和监造人员对厚度含义的不同理解而出现的概念混淆，本标准对厚度重新作了统一定义：1、理论计算厚度：理论计算公式确定的受压元件需要厚度。2、成品最小需要厚度：理论计算厚度与腐蚀附加厚度之和。3、设计计算厚度：成品最小需要厚度加上厚度负偏差和工艺厚度减薄值后的厚度。4、取用厚度：简称“厚度”，系设计计算厚度向上圆整至某一材料标准规格后选用的厚度，即图样标注厚度。5、有效厚度：取用厚度减去腐蚀附加厚度、工艺厚度减薄值和厚度负偏差三者之和的厚度。第16页/共53页主要修订内容-锅筒、集箱1.筒体理论计算厚度 2.成品最小需要厚度3.设计计算厚度4.取用厚度计算公式：第17页/共53页主要修订内容-锅筒、集箱n此次修订增加了成品最小需要厚度这一术语概念，与88版标准相比较，这是一个非常清晰准确的概念，对于工程设计和产品制造监检验收有特别指导作用，n从工程设计角度讲，该厚度是满足受压元件强度安全要求的最低指标，只要产品实测壁厚不小于该数值，该产品就是安全合格的。n从产品制造角度讲不论采用何种工艺方法，最终必须保证完工后的产品不小于壁厚安全线；n从产品监检验收讲，成品最小需要厚度的概念明确了产品判断合格依据。在以往的第三方监检过程中，监检人员经常为完工产品的壁厚实测值小于强度计算书中的最小需要壁厚而对产品判废，这虽然是因非强度安全专业人员的局限所致，也反映了88版标准定义不清晰而导致的不必要的误会和纠纷。第18页/共53页主要修订内容-锅筒、集箱二、扩大了锅筒计算公式的适用范围：n88版锅筒筒体壁厚计算公式适用于L1.2，随着锅炉参数的高等级发展，出现了一些锅炉锅筒的l值不满足要求的现状。如某300MW锅炉采用SA-299材料制造的锅筒，工作压力19.65Mpa，内径Dn=1743，用GB/T9222-88计算，S=210，L=1.24，超出了公式适用范围。为了适应国内一大批生产亚临界等级锅炉和发展超临界锅炉的需要，在确保强度安全的前提下，经过可行性分析证明，将锅筒筒体壁厚计算公式的适用范围由L 1.2改为L 1.3。第19页/共53页主要修订内容-锅筒、集箱三、设计附加压力n修改锅炉出口设计附加压力的取值方法。n新版标准将锅炉额定压力分级，直接引用1996版蒸汽锅炉安全技术监察规程中有关安全阀额定压力的规定值，设计附加压力的具体计算方法为：第20页/共53页主要修订内容-锅筒、集箱四、附加厚度的分类与取法（6.5条）n本次修订对锅筒、集箱、管子、封头等受压元件的将附加厚度细分为：腐蚀附加厚度C1，工艺减薄附加厚度C2，钢板负偏差附加厚度C3；n原标准将工艺减薄钢板负偏差两个附加厚度合在一起用C2表示，附加厚度类别不清晰，也不方便叙说使用。特别是对弯制管件的厚度计算。第21页/共53页主要修订内容-锅筒、集箱四、附加厚度的分类与取法（6.5条）n锅筒的工艺减薄取值C2由制造厂实际情况确定，主要是各制造厂工艺方法和水平不同，有些制造厂通过一些工艺措施，如冷卷、涂防氧化涂料等，能保证卷制锅筒壁厚的减薄量很小；对于一些小的锅筒，如工厂没有采取特别的保护方法，可以按标准推荐的数据（新老标准数据没有变化），仅仅是将原来的产品压力分类直接用压力数值来表示。第22页/共53页主要修订内容-锅筒、集箱五、修改对Pe2.5Mpa、不绝热锅筒集箱筒体（在烟温超过900的烟道或炉膛内）最大允许壁厚的限制(表9、表12)。n将不绝热筒壳最大允许壁厚由原来的20mm提高到26mm。n将在烟温大于900的烟道或炉膛内不绝热集箱最大允许壁厚由原来的10mm提高到15mm.第23页/共53页主要修订内容-锅筒、集箱六、修改部分高压锅筒筒体圆度的控制值(表10)。n本标准首先将原标准表9中的高压、中低压锅炉直接用锅炉额定压力来区分：3.8 MPa 的为高压锅炉，3.8 MPa 的为中低压锅炉。对3.8 MPa 的高压锅炉，锅筒筒体厚度的提高，增加了筒节卷制加工的难度，筒节的圆度要保证0.7%有一些难度。根据应力分类的设计原则，为确保锅筒筒体的强度，除要保证筒体的薄膜应力不大于材料的许用应力外，还要控制筒体内壁由于圆度引起的弯曲应力加上内压应力的当量应力值不超过1.5。由于筒体存在一定的圆度时，在内压力作用下产生的应力不仅与圆度有关，也与值相关。因此，经计算分析，对3.8 MPa 的高压锅炉，锅筒筒体同一断面最大内径与最小内径之差值的控制值，由原标准的“不限”条件改为按值分级，有条件地放宽：规定当1.10时，此差值控制在0.007；1.10时，此差值控制在0.010。第24页/共53页主要修订内容-锅筒、集箱七、修改锅筒筒体上开胀接管、集中下降管和其它焊接管管孔位置的规定（第6.10.2、6.10.3条）。n88版标准按87版锅规规定“在焊缝上不应有胀接管孔”，96锅规对胀接管孔开孔位置限制有所放松，“胀接管孔不得开在锅筒筒体的纵向焊缝上，同时应避免开在环向焊缝上”，因此新版标准规定了胀接管孔无法避免开在环向焊缝上时的减弱系数处理方法：“焊缝减弱系数与孔桥减弱系数的乘积。”n同样，按96锅规规定，集中下降管不得开在焊缝上，其他焊接管孔如不能避免需开在焊缝上时，减弱系数取焊缝减弱系数与孔桥减弱系数的乘积。第25页/共53页主要修订内容-锅筒、集箱八、修改额定压力大于2.5MPa的锅筒筒体管接头最小取用壁厚计算公式，取消对额定压力小于2.5MPa的锅筒筒体管接头的最小取用壁厚限制（第6.10.4条）。n对管接头最小壁厚的限制是为了提高管接头根部的抗弯曲能力，避免锅炉元件运输中接管因碰撞而断裂或运行中热膨胀带来的接管根部弯曲应力增大造成裂纹，管接头（连接受热面管子的除外）的最小壁厚在任何情况下不得小于0.04dW+2.5mm，该规定是根据ISOR831标准引入88版的。由于ISOR831已经废止，实际应用中Pe2.5MPa的锅炉管接头弯曲应力很小，本次修订仅对Pe2.5MPa的锅炉锅筒管接头厚度加以限制，“对于额定蒸汽压力大于2.5MPa的锅炉不应小于0.015dw+3.2mm”，该公式取自EN12952。经计算比较，按新公式计算，当dw28mm时壁厚增加小于88版标准公式计算值。第26页/共53页主要修订内容-锅筒、集箱九、修改圆弧形集箱的断面最大允许圆度划分方法及圆度值(1988版3.9.1表13；本版7.10.1表13)。n圆弧形集箱的断面圆度主要与弯管弯曲半径有关，其它影响因素有弯管工艺方法、弯管尺寸特性（/d）及弯管材质，且行业有关制造标准中，断面最大允许圆度也是按R/DWW来划分的。故本标准将原标准以工作压力来划分圆弧形集箱的断面最大允许圆度改为以R/DWW来划分。n原标准对圆弧形集箱断面最大允许圆度的限制值的规定比较严，根据对部分制造厂现有状况的调查及参考行业有关制造标准，本标准规定：在2.54.0范围内，断面最大允许圆度规定为10%；当4.0时，该值为5%。第27页/共53页主要修订内容-管子和锅炉范围内管道n修改弯管理论计算厚度公式（直管与弯管分开计算）。n新版标准给出了弯管外侧理论厚度计算公式，将弯管外侧最小壁厚从取用厚度中区分出来，为质量检验提供方便。n为保证弯管内弧强度新版标准仍然沿用88版增加弯管工艺附加壁厚方法。第28页/共53页主要修订内容-凸形封头n修改了封头理论计算厚度和校验时最高允许计算压力的计算公式使用条件：封头理论计算厚度与内径之比由 0.1改为0.15（第9.2.3条）。n修改了工艺减薄附加厚度值（表16）。n修改了封头取用厚度的限制值（第9.2.9条）。n增加了封头上开孔应满足的条件（第9.3条）。第29页/共53页主要修订内容-平端盖及盖板n增加了平端盖型式(表17序号5)，序号6端盖型式的适用范围加大。n盖板设计厚度增加了结构特性系数K（第10.3.1条,88版直接取为0.55），根据盖板形式分别取0.50、0.55、0.45（第10.3.4条）。第30页/共53页主要修订内容-孔的补强主要修正内容:n关于未减弱集箱筒体的内径Dn和补强管接头内径dn定义的修正。原版标准中，补强计算的锅筒筒体、集箱筒体、补强管接头内径Dn均以名义内径表示。集箱筒体Dn=Dw-2 补强管接头 dn=dw-21 新版修改为 集箱筒体Dn=Dw-2y 补强管接头 dn=dw-21y 新版标准用有效壁厚代替上式中的名义壁厚，剔除了壁厚附加量的影响，更趋安全。第31页/共53页主要修订内容-孔的补强n增加了孔的补强结构型式（图20 a），并规定只适用于额定压力不大于2.5MPa的锅炉，同时a)的结构型式适用于不受热锅筒筒体。另外11.4条 孔的补强计算还规定a)型结构的补强计算方法视同d)型整体焊接结构处理。n原因：考虑小锅炉的需要。第32页/共53页主要修订内容-孔的补强n对未减弱筒体的理论计算厚度和补强管接头的理论计算厚度的修改 88版中 S0=PDn/2-P;S01=Pdn/21-P 08版 对于锅筒筒体：0=PDn/2-P 对于集箱筒体：0=P(Dw-2y)/2-P 对于管接头：10=P(dw-21y)/21-P 第33页/共53页主要修订内容-孔的补强n完善了单孔补强孔桥的补强方法。11.5.1条孔桥相邻两孔中一个孔的直径大于未补强孔的最大允许直径，应在满足11.5.2条中的a、b要求下，按11.4条补强，当两孔节距S小于两孔直径之和时，11.4.3条中的有效宽度b=2(s-d1),d1为两孔中的小孔直径。补强后，该孔在该孔桥中按无孔处理。根据11.5.1,相应的 表19 A4计算中的dn修改为 b-dn，b为有效补强宽度。第34页/共53页主要修订内容-孔的补强n增加了相邻管接头结构、尺寸不同的孔桥补强应符合的条件（第11.5.4条）。A1+A2+A1+A2”(A+A)/S。-2dd)Sy n原因：原版标准中只给出相邻管接头结构、尺寸相同的孔桥的补强条件，而筒体上相邻管孔孔径大小、管接头结构不同是普遍存在的，所以本标准明确了相邻管接头结构、孔径不同的孔桥补强面积计算方式。第35页/共53页主要修订内容-异形元件增加热挤压三通计算方法 n引进型机组大量使用了新型热挤压三通，以引进技术设计的热挤压三通厚度簿、经济性最好。热挤压三通制造方法是采用直径补偿方法，将大口径无缝钢管加热，经十套左右的模具挤压而成。这种热挤压三通成型好，流动阻力小，正越来越广泛地应用于电站锅炉管道中，且大有取代其他三通之势。n美国ASME B31.1动力管道有整体补强的挤压翻边出口接头的强度计算方法，该方法为等面积补强法。成型要求比引进技术低，但比引进技术保守。n新版标准热挤压三通计算方法基本是应用整套引进技术，只是计算公式为保持与标准形式一致，作了偏于保守的简化。对于DW660 mm的热挤压三通，计算公式比引进公式计算的厚度增加011%；对于DW 660 mm的热挤压三通，比引进公式计算的厚度增加012%。第36页/共53页主要修订内容-有限元应力分析n明确将有限元应力分析作为计算确定元件最高允许计算压力的方法n随着电子计算机技术的普及和提高，使用有限元计算分析程序对复杂结构的应力进行分析和计算变得越来越方便，也越来越经济。因此，本标准增加了应力分析计算确定元件最高允许计算压力的方法，并规定：使用有限元应力计算分析程序的设计单位应对分析设计的条件的准确性和完整性予以确认，对设计文件的条件的准确性和完整性负责。第37页/共53页计算时需特别注意的几个问题一、许用应力和计算壁温 n许用应力计算公式：。标准中表1、表2和表B.1列入的材料的基本许用应力 按表取值。标准5.3.5条规定：基本许用应力表中相邻计算壁温数值之间的 用算术内插法确定，但需舍弃小数点后的数字。因此，根据表中数据，可以用算术内插法确定计算壁温在20和250之第38页/共53页计算时需特别注意的几个问题 间的任意计算壁温下的基本许用应力。但是，这在实际的计算中是不会用到的。因为，标准5.4.1条规定：若受压元件的计算壁温低于250时，取250。这就是说，不管是固定式水管蒸汽锅炉或是固定式水管热水锅炉的受压元件计算壁温都不能低于250。第39页/共53页计算时需特别注意的几个问题二、计算压力和工作压力 n通常计算压力公式：工作压力，MPa；设计附加压力，MPa。但是，对于再热蒸汽集箱筒体、管子、端盖、封头、三通等，计算压力公式：第40页/共53页计算时需特别注意的几个问题 锅炉在额定压力时再热蒸汽集箱、管子、端盖、封头或三通中介质的工作压力。n另外，图纸中的设计压力，就是指计算压力。n除特别注明外，标准中的压力均指表压。而在使用水蒸汽表查温度时用的压力是指绝对压力。第41页/共53页计算时需特别注意的几个问题三、计算公式的适用范围n筒体、管子或管道厚度的计算公式是在薄壁圆筒的假设基础上推导出来的，实质上是控制了圆筒形元件厚度上的平均应力的大小，从元件的安全角度来讲，圆筒形元件内壁是不允许出现大面积屈服的，因此，必须对圆筒形元件的L值作出限制。在设计计算和校核计算时，我们要时刻注意这一点。第42页/共53页计算时需特别注意的几个问题不同元件 的限制 锅筒筒体 集箱 筒体 对于水、汽水混合物或饱和蒸汽集箱筒体 对于过热蒸汽集箱筒体 管子或管道 第43页/共53页计算时需特别注意的几个问题四、补强面积的有效范围n有效补强高度 :时，取 和 中的较小值；时，取 。第44页/共53页计算时需特别注意的几个问题n有效补强宽度b:单孔，；孔桥，两孔节距s大于或等于两孔直径之和时，；孔桥，两孔节距s小于两孔直径之和时，为两孔中的小孔直径。第45页/共53页计算时需特别注意的几个问题n注意，这时的孔桥只能有一个孔的直径大于按 11.2.3条确定的未补强孔的最大允许直径。在对大孔进行补强计算时，按孔桥中两孔节距的不同，有效补强宽度范围有所区别。第46页/共53页计算时需特别注意的几个问题五、补强计算中的开孔补强条件n11.4.4条规定，开孔补强应满足条件：，且补强所需面积的三分之二应分布在孔边四分之一孔径的范围内。纵截面上补强需要的面积，mm2；纵截面内起补强作用的焊缝面积，mm2；第47页/共53页计算时需特别注意的几个问题 纵截面内起补强作用的管接头面积，mm2；纵截面内起补强作用的垫板面积，mm2；纵截面内起补强作用的锅筒筒体或集箱筒体的面积，mm2；n解读“补强所需面积的三分之二应分布在孔边四分之一孔径的范围内”，即，在孔边四分之第48页/共53页计算时需特别注意的几个问题 一孔径的范围内起补强作用的面积 。这里要注意“在孔边四分之一孔径的范围内起补强作用的面积”的计算：在孔边四分之一孔径的范围内起补强作用的焊缝面积 ；在孔边四分之一孔径的范围内起补强作用的管接头面积 ；第49页/共53页计算时需特别注意的几个问题 在孔边四分之一孔径的范围内起补强作用的垫板面积：在孔边四分之一孔径的范围内起补强作用的筒体面积：第50页/共53页计算时需特别注意的几个问题六、强度计算汇总表n 强度计算汇总表中应列出以下项目：序号、名称、规格、材料、理论计算厚度（弯管为外侧理论计算厚度）（mm）、成品最小需要厚度（mm）、设计计算厚度（mm）、取用厚度（mm）。第51页/共53页 谢谢！第52页/共53页感谢观看！感谢观看！第53页/共53页
