EN 12952-3:2022《水管锅炉和辅助设备 - 第 3 部分:锅炉承压部件的设计和计算》作为配套核心标准,为锅炉承压部件(锅筒、集箱、受热面管子、法兰等)的设计、强度计算、结构选型提供了强制性技术依据,是锅炉产品合规性与安全性的 “设计红线”。
该标准适用于 EN 12952-2 覆盖范围内的水管锅炉,明确要求所有承压部件的设计必须基于材料特性、工作参数(压力、温度)、运行工况,通过精准计算验证结构安全性,是产品进入欧盟及全球认可地区市场的核心技术门槛。
承压部件设计与计算的核心要求
1. 设计基本原则与适用边界
标准确立了三大核心设计原则,确保结构安全与实用性:
强度安全原则:设计需满足 “最大工作压力 + 安全裕量” 要求,安全系数取值明确 —— 对于塑性材料(如碳素钢、合金钢),强度安全系数≥1.5;脆性材料相关部件≥2.0,防止过载失效;
工况适配原则:需区分常规运行、启停循环、事故工况(如超压、超温)等场景,针对不同工况进行应力校核,避免疲劳损伤;
结构合理性原则:明确禁止尖角、突变截面等易产生应力集中的设计,要求圆角半径≥3mm,焊缝余高≤3mm,减少局部应力叠加。
适用边界方面,标准限定:设计压力≤100MPa,设计温度≤700℃,承压部件最小壁厚≥3mm(管子类≥2mm),超出范围需进行专项技术评估。
2. 核心计算方法与关键参数
标准明确了 4 类核心计算要求,配套量化公式与取值标准:
壁厚计算:基于内压圆筒公式(t=(pD)/(2σ_sφ - p)),其中 p 为设计压力,D 为公称直径,σ_s 为材料许用应力(需根据设计温度修正),φ 为焊接接头系数(对接焊缝 φ≥0.85,角焊缝 φ≥0.7);
应力校核:需同时满足一次薄膜应力≤许用应力,一次弯曲应力 + 薄膜应力≤1.5 倍许用应力,峰值应力≤3 倍许用应力,防止塑性变形或疲劳开裂;
疲劳计算:针对频繁启停的锅炉,需按疲劳曲线计算累计损伤系数 K≤1.0,循环次数≥10^4 次时需考虑腐蚀疲劳影响;
开孔补强计算:锅筒、集箱上的开孔(如接管、手孔)需进行补强设计,补强面积≥开孔削弱面积,补强件与母材的焊接强度需匹配。
此外,标准对材料许用应力的取值、温度修正系数、焊接接头系数的确定均提供了明确表格,避免计算偏差。
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