本文件规定了锅壳锅炉受压元件的设计要求和强度计算方法，并规定了确定元件最高允许工作压力的试验和有限元分析验证方法。 本文件适用于GB/T 16508.1界定的锅壳锅炉受压元件［包括承受内(外)压圆筒形元件、封头、管板、端盖、下脚圈等］和拉撑件的设计。

ICS 27.060.30
CCSJ98
中华人民共和国国家标准
GB/T 16508.3—2022
代替GB/T16508.3—2013
锅壳锅炉
第3部分：设计与强度计算　
Shell boilers-
Part 3 : Design and strength calculation2022-07-11发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2023-02-01实施
GB/T16508.3—2022
规范性引用文件
术语和定义
设计要求
承受内压力的圆筒形元件
承受外压力的圆筒形炉胆、冲天管、烟管和其他元件：凸形封头、炉胆顶、半球形炉胆和凸形管板·有拉撑、加固的平板和管板
拉撑件和加固件
平端盖及盖板
下脚圈
孔的补强
焊制三通
附录A（规范性）
附录B（规范性）
参考文献
确定元件最高允许工作压力的试验和有限元分析验证法水管管板设计计算wwW.bzxz.Net
GB/T16508.3—2022
本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
本文件是GB/T16508《锅壳锅炉》的第3部分。GB/T16508已经发布了以下部分：第1部分：总则；
第2部分：材料；
第3部分：设计与强度计算；
第4部分：制造、检验与验收；
第5部分：安全附件和仪表；
第6部分：燃烧系统；
—第7部分：安装；
第8部分：运行。
本文件代替GB/T16508.3—2013《锅壳锅炉第3部分：设计与强度计算》，与GB/T16508.32013相比，除结构调整与编辑性改动外，主要技术变化如下：更改了范围（见第1章，2013年版的第1章）；增加了计算温度、工作压力、计算压力、计算厚度、设计厚度、腐蚀裕量、厚度下偏差、工艺附加厚度、最小需要厚度、名义厚度、有效厚度、最高火界、呼吸空位、水压试验压力、试验温度等术语和定义（见3.1～3.15）；
增加了基本许用应力的符号（见第4章，2013年版的第4章）；更改了设计基本要求的内容。“确定元件最高允许工作压力的试验和有限元分析验证法”作为基本要求的条款；删除了采用试验或者其他计算方法确定锅炉受压元件强度的评审要求；增加了锅炉角焊缝强度计算要求（见5.1、附录A，2013年版的5.1.2、第15章）；增加了载荷的确定方法（见5.1.2）；更改了结构要求的逻辑层次，增加了焊接接头型式和焊缝布置的要求（见5.2，2013年版的5.1);
删除了锅炉性能、热效率、排放要求（见2013年版的5.2～5.4）；一增加了焊接接头系数的选取方法（见5.4）；增加了相邻温度之间的许用应力数值可用算术内插法确定并应舍去小数点后的数值的规定（见5.5.2）；
更改了计算温度的要求，增加了确定烟管计算温度的要求（见表4，2013年版的表4）；更改了确定设计附加压力的相关条款（见5.7.5，2013年版的5.7）；更改了卧式锅壳锅炉烟管的压力范围（见7.1，2013年版的7.1）：更改了符号α的单位，式（57）相应修改（见7.2，7.3.3.1，2013年版的7.2、7.3.3.1）；增加了烟管计算厚度的计算方法（见7.6.2）；更改了外置式平端盖结构的适用范围（见表16，2013年版的表16）；删除了下脚圈中S型和H型的结构形式（见12.3,2013年版的12.3）；更改了孔桥补强的要求（见13.7.2，2013年版的13.7.2）；删除了铸铁锅炉受压元件设计计算方法（见2013年版的附录A）；删除了矩形集箱设计计算方法（见2013年版的附录B）；I
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水管管板设计计算方法更改为规范性附录（见附录B，2013年版的附录C）。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由全国锅炉压力容器标准化技术委员会（SAC/TC262)提出并归口。本文件起草单位：上海工业锅炉研究所有限公司、上海市特种设备监督检验技术研究院、山东华源锅炉有限公司、中国特种设备检测研究院、国家工业锅炉质量监督检验中心（广东）、上海发电设备成套设计研究院有限责任公司、泰山集团股份有限公司、江苏太湖锅炉股份有限公司、江苏双良锅炉有限公司、苏州海陆重工股份有限公司、无锡太湖锅炉有限公司、三浦工业（中国）有限公司、陕西建工金牛集团股份有限公司。
本文件主要起草人：李春、余安明、周冬雷、傅海涛、钱林峰、王善武、郭晋、施鸿飞、雷钦祥、喻孟全、顾利平、潘瑞林、薛建光、钱风华、董黎明、杨建远、蔡晓峰、李立人、王惠云、邹玉进、李一骧、张妮乐、冯冰潇。
本文件及其所代替文件的历次版本发布情况为：-1996年首次发布为GB/T16508—1996《锅壳锅炉受压元件强度计算》；——2013年第一次修订时，分为GB/T16508.1—2013～GB/T16508.8—2013，纳人了锅壳锅炉设计、材料、制造、检验、验收、安装及运行的要求，本文件为GB/T16508的第3部分；—一本次为第二次修订。
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GB/T16508《锅壳锅炉》是全国锅炉压力容器标准化技术委员会（以下简称“委员会”）负责制修订和归口的锅炉通用建造标准之一。其制定遵循了国家颁布的锅炉安全法规所规定的安全基本要求，设计准则、材料要求、制造检验技术要求、验收标准、安装要求和使用要求均符合TSG11《锅炉安全技术规程》的相应规定。GB/T16508为协调标准，满足TSG11《锅炉安全技术规程》的基本要求，同时也符合TSG91《锅炉节能环保技术规程》的要求。GB/T16508旨在规范锅炉的设计、制造、检验、验收、安装和运行，由8个部分构成。
第1部分：总则。目的在于确定锅壳锅炉范围、锅炉参数、建造规范以及节能和环保等建造锅壳锅炉的通用技术要求。
一第2部分：材料。目的在于确定锅壳锅炉受压元件、承载非受压元件和焊接材料等的选材和用材要求。
第3部分：设计与强度计算。目的在于确定锅壳锅炉结构设计的基本要求以及受压元件的设计计算壁温、计算压力、设计许用应力取值及强度计算方法。一一第4部分：制造、检验与验收。目的在于确定锅壳锅炉在制造过程中的标记、材料切割与矫正、冷热成形、主要零部件制造与装配、胀接、焊接、热处理、检验与试验、涂装与包装、铭牌及出厂资料的要求。
一第5部分：安全附件和仪表。目的在于确定锅壳锅炉安全附件和仪表的设置和选用要求。一一第6部分：燃烧系统。目的在于确定锅壳锅炉燃烧系统的技术要求。一第7部分：安装。目的在于确定锅壳锅炉的安装、调试和验收等要求。第8部分：运行。目的在于确定锅壳锅炉运行与管理的要求。由于GB/T16508没有必要、也不可能囊括适用范围内锅炉建造和安装中的所有技术细节，因此：在满足TSG11《锅炉安全技术规程》所规定的基本安全要求的前提下，不禁止GB/T16508中没有特别提及的技术内容。
GB/T16508不限制实际工程设计和建造中采用能够满足安全要求的先进技术方法。对于未经委员会书面授权或认可的其他机构对标准的宣贯或解释所产生的理解歧义和由此产生的任何后果，本委员会将不承担任何责任。Ⅲ
1范围
锅壳锅炉
第3部分：设计与强度计算
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本文件规定了锅壳锅炉受压元件的设计要求和强度计算方法，并规定了确定元件最高允许工作压力的试验和有限元分析验证方法。本文件适用于GB/T16508.1界定的锅壳锅炉受压元件［包括承受内（外）压圆筒形元件、封头、管板、端盖、下脚圈等和拉撑件的设计。2
规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T150.3
GB/T 985.1
GB/T985.2
压力容器第3部分：设计
气焊、焊条电弧焊、气体保护焊和高能束焊的推荐坡口埋弧焊的推荐坡口
6工业锅炉水质
GB/T1576
GB/T2900.48
电工名词术语锅炉
2气瓶压力循环试验方法
GB/T9252
火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量GB/T12145
GB/T16507.3水管锅炉第3部分：结构设计GB/T16508.1
GB/T16508.2
GB/T16508.4
锅壳锅炉第1部分：总则
锅壳锅炉第2部分：材料
锅壳锅炉第4部分：制造、检验与验收锅炉角焊缝强度计算方法
JB/T67344
NB/T47013.3承压设备无损检测
第3部分：超声检测
3术语和定义
GB/T2900.48和GB/T16508.1界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1
计算温度calculatingtemperature在正常工作情况下，设定的受压元件或承受载荷的非受压元件的金属温度（内外壁温算术平均值）。注：通常也称为计算壁温。
hworkingpressure
工作压力
在正常设计运行工况条件下，受压元件所承受的最高压力。1
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计算压力calculatingpressure
在计算温度下，用以确定受压元件计算厚度的压力。3.4
度requiredthickness
计算厚度
理论计算公式确定的受压元件厚度。注：必要时，计算厚度计人其他载荷所需厚度。3.5
设计厚度design thickness
计算厚度与厚度附加量之和。
腐蚀裕量
corrosionallowancethickness
设计使用期内，元件考虑腐蚀减薄需要的附加厚度。3.7
厚度下偏差lowertoleranceofthickness材料标准规定的厚度允许下偏差负值的绝对值。注：无负值取0。
工艺附加厚度
Eprocessadditionalthickness
元件在冲压、卷制或弯制过程中制造工艺所允许的材料厚度最大减薄值。3.9
最小需要厚度
Eminimumrequiredthickness
元件承载计算压力、计算温度等载荷，并考虑腐蚀减薄因素所需厚度的最小值。3.10
名义厚度nominal thickness
设计厚度向上圆整至钢材标准规格的厚度注：即图样标注厚度。
有效厚度
Eeffectivethickness
名义厚度减去腐蚀裕量、钢材厚度下偏差和工艺附加厚度后的厚度3.12
最高火界the highest fire line锅炉蒸发受热面上受火焰或高温烟气冲刷的水侧最高点。3.13
componentspace
呼吸空位
为防止产生过大的温差应力，锅炉管板上壁温不同的相邻元件之间的最小距离。3.14
水压试验压力
hydrostatictestpressure
在水压试验时，按规定对锅炉整体或受压部件（元件）所施加的压力。3.15
test temperature
试验温度
进行压力试验时，受压元件的金属温度。2
4符号
下列符号适用于本文件。
t mave
受压元件腐蚀裕量，单位为毫米（mm）；受压元件工艺附加厚度，单位为毫米（mm）；受压元件钢材厚度下偏差，单位为毫米（mm）：开孔直径，单位为毫米（mm）；计算温度时材料的弹性模量，单位为兆帕（MPa）；元件计算压力，单位为兆帕（MPa）；最高允许工作压力，单位为兆帕（MPa）；锅炉额定压力，单位为兆帕（MPa）；元件工作压力，单位为兆帕（MPa）；GB/T16508.3—2022
对应于计算压力下的工质饱和温度（热水锅炉为额定出水温度），单位为摄氏度（℃）；计算温度，单位为摄氏度（℃）；平均工质温度，单位为摄氏度（℃）；设计附加压力，单位为兆帕（MPa）；液柱静压力，单位为兆帕（MPa）；工质流动阻力，单位为兆帕（MPa）；修正系数；
受压元件名义厚度，单位为毫米（mm）；基本许用应力，单位为兆帕（MPa）；许用应力，单位为兆帕（MPa）。设计要求
基本要求
锅炉设计应采用先进的技术，使产品满足安全、可靠、高效、经济和环保的要求，按GB/T16508.1的相关规定进行设计。
：设计时按下列要求确定所需考虑的计算载荷及所需进行的载荷计算。a)
受压元件设计时，应计人下述情况引起的载荷：水或蒸汽的内压或外压力；
液柱静压力；
工质流动阻力；
安全阀整定压力；
必要时还应计人下列载荷：
受压元件及内装的自重载荷；
附属设备的重力载荷；
风、雪载荷和地震载荷；
连接管道的其他作用力（管道的推力和力矩等）；·
温度梯度和热膨胀量不同引起的作用力；压力急剧波动时的冲击载荷；
运输和吊装时的作用力。
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b）承载非受压元件设计时，应计入下列载荷：1）永久载荷，包括：支吊重力、热膨胀推力；2）瞬时载荷，包括：安全阀排汽反作用力和其他短时间的作用力。5.1.3设计时应保证元件壁温不超过所用材料的许用温度，并考虑受热面管子内外壁温差及内壁抗蒸汽氧化等因素。
5.1.4锅炉结构的设计应便于安装、运行操作、检修和清洗内外部。5.1.5设计时应按本文件中的有关强度计算公式或应力分析计算公式和规定，确定受压元件的最小需要厚度。
5.1.6本文件范围内不能按第6章～第14章和附录B规定进行计算的异形受压元件或结构可按附录A规定的试验和有限元分析验证方法，确定元件最高允许工作压力。5.1.7锅炉角焊缝的强度计算应符合JB/T6734的规定。5.2结构要求
5.2.1一般要求
锅壳锅炉主要受压元件包括锅壳、集箱、管道、集中下降管、炉胆、回燃室以及管板（封头）、炉胆顶和下脚圈等。
5.2.1.2受压元件应有足够的强度。受压元件结构的形式、开孔和焊缝的布置尽量避免或减少复合应力和应力集中。
5.2.2锅壳、炉胆壁厚和长度
5.2.2.1锅壳内径大于1000mm时，锅壳筒体的取用壁厚应不小于6mm；锅壳内径不大于1000mm时，锅壳筒体的取用壁厚应不小于4mm5.2.2.2胀接连接的锅壳筒体、管板，其取用壁厚应不小于12mm；外径大于89mm的管子不应采用胀接连接。
5.2.2.3炉胆内径应不超过1800mm，炉胆壁厚符合以下规定：a）炉胆内径小于或等于1800mm且大于400mm时，其取用壁厚应不小于8mm，且不大于22mm;
b）炉胆内径小于或等于400mm时，其取用壁厚应不小于6mm。5.2.2.4卧式内燃锅炉的回燃室，其筒体的取用壁厚应不小于10mm，且不大于35mm5.2.2.5卧式平直炉胆的计算长度应不超过2000mm，当炉胆两端与管板扳边对接连接时，平直炉胆的计算长度可放大至3000mm。
5.2.3安全水位
5.2.3.1锅炉的最低和最高安全水位应在锅炉图样上注明。5.2.3.2锅炉正常运行时的最低安全水位应高于最高火界100mm。对于锅壳内径不大于1500mm的卧式锅壳锅炉，其最低安全水位应高于最高火界75mm。5.2.3.3锅炉停止给水情况下，在锅炉额定负荷下继续运行，锅炉水位从最低安全水位下降到最高火界的时间（安全降水时间）应不低于7min，对于燃气（液）锅炉应不低于5min。5.2.4焊接结构
5.2.4.1锅炉主要受压元件的主焊缝（包括锅壳、炉胆、回燃室、集箱等的纵向和环向焊缝，以及封头、管板、炉胆顶和下脚圈等的拼接焊缝）应采用全焊透型结构；拉撑件不应拼接。4
GB/T16508.3—2022
5.2.4.2对于锅炉额定压力不大于2.5MPa的卧式内燃锅壳锅炉、包含锅壳锅炉元件的余热锅炉和贯流式锅炉，除直接受烟气冲刷部位的连接处以外，在符合下列要求的情况下，其管板与炉胆、锅壳可采用T型接头的对接连接，但不应采用搭接连接a）采用全焊透的接头型式（参见图1），且坡口经机械加工。b）管板与筒体的连接采用插人式的结构（贯流式锅炉除外）。c）T型接头连接部位的焊缝计算厚度不小于管板（盖板）的壁厚，且其焊缝背部能封焊的部位均应封焊，不能封焊的部位应采用氩弧焊或其他气体保护焊打底，且保证焊透。d）T型接头连接部位的焊缝应按NB/T47013.3的要求进行超声检测。单位为毫米
1020°
标引序号说明：
1—平管板；
2——简体。
\=5~10
r为5mm时对应最小角度20°，r为10mm时对应最小角度10°3max
图1锅壳筒体与平管板连接的坡口型角焊结构（参考图）5.2.4.3
管接头与锅壳、集箱、管道的连接，在以下情况下应采用全焊透的接头型式：强度计算要求全焊透的加强结构型式；a）
额定工作压力不小于3.8MPa锅炉集中下降管管接头；c）
下降管或其管接头与集箱连接时（外径不大于108mm，且采用插入式结构的下降管除外）。5.2.4.4
锅炉受压元件人孔圈、头孔圈与简体、封头、管板的连接应采用全焊透结构。5.2.4.5支管或管接头与锅壳、集箱、管道连接时，不应采用奥氏体钢和铁素体钢的异种钢焊接；奥氏体不锈钢元件不应直接螺纹连接到铁素体集箱和管子上。5.2.4.6
焊接接头型式应符合以下要求：对接焊接接头型式.按照GB/T985.1、GB/T985.2的要求：a）
管子或管接头与筒体、集箱的焊接连接允许采用的型式，按照GB/T16507.3的要求；承受主要载荷的吊耳与受压元件之间的焊接连接允许采用的型式，按照GB/T16507.3的c）
要求；
d）需进行无损检测的焊接接头，其接头型式能满足无损检测的要求。5.2.5
焊缝布置
5.2.5.1锅壳和炉胆上相邻两筒节的纵向焊缝，以及封头、管板、炉胆顶或下脚圈的拼接焊缝与相邻筒节的纵向焊缝，都不应彼此相连。其焊缝中心线间距离（外圆弧长）至少为较厚钢板厚度的3倍，且不小于100mm
5.2.5.2锅炉受热面管子（异种钢接头除外）以及管道直段上，对接焊缝中心线间的距离（L）应满足表15
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