JPH1038205A - ボイラ壁管のフィン構造 - Google Patents
ボイラ壁管のフィン構造Info
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- JPH1038205A JPH1038205A JP19301296A JP19301296A JPH1038205A JP H1038205 A JPH1038205 A JP H1038205A JP 19301296 A JP19301296 A JP 19301296A JP 19301296 A JP19301296 A JP 19301296A JP H1038205 A JPH1038205 A JP H1038205A
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- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract 2
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- Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 壁管群の結合部におけるフィンの亀裂を抑制
し、信頼性の高いボイラ壁管のフィン構造とする。 【解決手段】 水壁管６とケージ側壁管７を溶接部８に
おいてフィン９で溶接した終端部に壁管の軸方向に曲げ
角度θで屈曲させた補強材１４を溶接部８８で水壁管６
とケージ側壁管７に溶接している。
し、信頼性の高いボイラ壁管のフィン構造とする。 【解決手段】 水壁管６とケージ側壁管７を溶接部８に
おいてフィン９で溶接した終端部に壁管の軸方向に曲げ
角度θで屈曲させた補強材１４を溶接部８８で水壁管６
とケージ側壁管７に溶接している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、隣接するボイラの
壁管を連結するフィンの亀裂を防止したボイラ壁管のフ
ィン構造に関する。
壁管を連結するフィンの亀裂を防止したボイラ壁管のフ
ィン構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】図４は従来のボイラの壁管配置を示す斜
視図である。
視図である。
【０００３】本図に示すように事業用の大型水管ボイラ
は、壁管をフィンで連結し平面的な壁管群例えば、水壁
管群１、ケージ側壁管群２、ケージ底部壁管群３、天井
壁管群４を形成しこれらの壁管群を組み合わせて全体を
構成している。ボイラの起動時や停止時或いは負荷変化
時に各壁管群間に温度差を生じることがあり、温度差が
大きくなった場合に壁管が熱変形を起し特に水壁管群１
とケージ側壁管群２の結合部５にしばしば亀裂が発生し
ている。この水壁管群１とケージ側壁管群２の結合部５
は形状が不連続であることから応力集中を起し易く、各
壁管群に温度差が生じた場合に結合部５を開こうとする
引張り力と共に剪断力が複雑に加わることから亀裂が発
生し易い。
は、壁管をフィンで連結し平面的な壁管群例えば、水壁
管群１、ケージ側壁管群２、ケージ底部壁管群３、天井
壁管群４を形成しこれらの壁管群を組み合わせて全体を
構成している。ボイラの起動時や停止時或いは負荷変化
時に各壁管群間に温度差を生じることがあり、温度差が
大きくなった場合に壁管が熱変形を起し特に水壁管群１
とケージ側壁管群２の結合部５にしばしば亀裂が発生し
ている。この水壁管群１とケージ側壁管群２の結合部５
は形状が不連続であることから応力集中を起し易く、各
壁管群に温度差が生じた場合に結合部５を開こうとする
引張り力と共に剪断力が複雑に加わることから亀裂が発
生し易い。
【０００４】このような現象を以下に詳しく説明する。
【０００５】図５は従来のボイラ管群の結合部構成を示
す説明図である。
す説明図である。
【０００６】本図に示すように複数の水壁管６、ケージ
側壁管７、ケージ底部壁管１０はそれぞれの壁管を伝熱
性能を高めるためのフィン９を溶接部８で接合してい
る。なお、各ケージ側壁管７はケージ側管寄せ１１に接
続されている。
側壁管７、ケージ底部壁管１０はそれぞれの壁管を伝熱
性能を高めるためのフィン９を溶接部８で接合してい
る。なお、各ケージ側壁管７はケージ側管寄せ１１に接
続されている。
【０００７】水壁管６、ケージ側壁管７、ケージ底部壁
管１０の結合部５は、３種類の壁管群が立体的に合体し
ており複雑な形状をなしていることから構造物としては
強度上最も注意をしなければいけない形状不連続部を形
成している。更に結合部５では水壁管６、ケージ側壁管
７、ケージ底部壁管１０の各壁管群の内部流体温度が異
なるから各壁管群の伸び差が生じる。各壁管群の内部流
体温度差は起動、停止時に大きいことから、起動、停止
時に結合部５に大きな応力が加わる。
管１０の結合部５は、３種類の壁管群が立体的に合体し
ており複雑な形状をなしていることから構造物としては
強度上最も注意をしなければいけない形状不連続部を形
成している。更に結合部５では水壁管６、ケージ側壁管
７、ケージ底部壁管１０の各壁管群の内部流体温度が異
なるから各壁管群の伸び差が生じる。各壁管群の内部流
体温度差は起動、停止時に大きいことから、起動、停止
時に結合部５に大きな応力が加わる。
【０００８】図６は従来のフィン終端の構造を示す説明
図である。
図である。
【０００９】従来、結合部５に加わる大きな応力を緩和
するため本図に示すようにフィン９の終端を円弧状とす
る円弧状加工部１２を形成している。しかし、この応力
緩和対策は運転経験から評価すれば効果が小さいもので
ある。
するため本図に示すようにフィン９の終端を円弧状とす
る円弧状加工部１２を形成している。しかし、この応力
緩和対策は運転経験から評価すれば効果が小さいもので
ある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】定期検査時に発見され
る図６に示す結合部５の亀裂１３は、その都度補修され
更に必要な補強が行われる。そうした補修、補強を行っ
たにも拘らず次の定期検査時に同じ水壁管群１、ケージ
側壁管群２との結合部５に新たな亀裂１３が発見される
例が多く、従来技術で亀裂１３の発生を完全に防止する
ことは困難と考えられる。亀裂１３が発生すると燃焼ガ
スが炉外に漏れ出したり、壁管に伝播すると蒸気が漏れ
出しボイラの運転停止を余儀なくされ、起動、停止を頻
繁に行うボイラでは運用上の問題となる。
る図６に示す結合部５の亀裂１３は、その都度補修され
更に必要な補強が行われる。そうした補修、補強を行っ
たにも拘らず次の定期検査時に同じ水壁管群１、ケージ
側壁管群２との結合部５に新たな亀裂１３が発見される
例が多く、従来技術で亀裂１３の発生を完全に防止する
ことは困難と考えられる。亀裂１３が発生すると燃焼ガ
スが炉外に漏れ出したり、壁管に伝播すると蒸気が漏れ
出しボイラの運転停止を余儀なくされ、起動、停止を頻
繁に行うボイラでは運用上の問題となる。
【００１１】本発明の目的は、壁管群の結合部における
フィンの亀裂を抑制し、信頼性の高いボイラ壁管のフィ
ン構造とすることにある。
フィンの亀裂を抑制し、信頼性の高いボイラ壁管のフィ
ン構造とすることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的は、隣接するボ
イラの壁管を相互に連結し壁管軸方向に延在するフィン
を有するボイラ壁管のフィン構造において、隣接する壁
管をフィンの壁管軸方向終端で屈曲した部材により連結
したことにより達成される。
イラの壁管を相互に連結し壁管軸方向に延在するフィン
を有するボイラ壁管のフィン構造において、隣接する壁
管をフィンの壁管軸方向終端で屈曲した部材により連結
したことにより達成される。
【００１３】屈曲した部材の曲げ角度は９０°以下であ
ることが望ましい。
ることが望ましい。
【００１４】上記構成によれば、フィンの終端に連結し
た屈曲した部材がフィンの終端に加わる応力を受け持つ
ので、フィンの終端における応力が低減されフィンの亀
裂が抑制される。
た屈曲した部材がフィンの終端に加わる応力を受け持つ
ので、フィンの終端における応力が低減されフィンの亀
裂が抑制される。
【００１５】屈曲した部材に加わる応力は屈曲部に集中
するので、亀裂の発生位置が限定され検査及び補修が容
易になる。
するので、亀裂の発生位置が限定され検査及び補修が容
易になる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
より説明する。
より説明する。
【００１７】図１は本発明の実施の形態の構成を示す正
面図である。
面図である。
【００１８】本図は結合部５を拡大したもので、水壁管
６とケージ側壁管７を溶接部８においてフィン９で溶接
した終端部に壁管の軸方向に曲げ角度θで屈曲させた補
強材１４を溶接部８８で水壁管６とケージ側壁管７に溶
接している。本図に示す例では曲げ角度θを９０度とし
ている。
６とケージ側壁管７を溶接部８においてフィン９で溶接
した終端部に壁管の軸方向に曲げ角度θで屈曲させた補
強材１４を溶接部８８で水壁管６とケージ側壁管７に溶
接している。本図に示す例では曲げ角度θを９０度とし
ている。
【００１９】図２は本発明の他の実施の形態の構成を示
す正面図である。
す正面図である。
【００２０】本図は補強材１４をＵ字状に屈曲させた例
で曲げ角度θは０度に相当する。このような中央に屈曲
部を有する補強材１４を位置した構成により、各壁管群
の伸び差からフィン９の終端部に生じる応力を補強材１
４の屈曲部が変形して吸収し、終端部に生じる応力は低
減され結合部５における亀裂１３の発生が抑制される。
また、伸び差による応力が加わる位置は補強材１４の屈
曲部に集中するから亀裂１３の発生はそこに限定され
る。従って定期検査時には補強材１４の屈曲部を重点的
に検査すれば良いので労力が省ける。そして亀裂１３の
発生は補強材１４に限定されるから補修が容易になる。
補強材１４は図１に示すように板材を屈曲した形状に切
り抜いても良いし折り曲げても良い。
で曲げ角度θは０度に相当する。このような中央に屈曲
部を有する補強材１４を位置した構成により、各壁管群
の伸び差からフィン９の終端部に生じる応力を補強材１
４の屈曲部が変形して吸収し、終端部に生じる応力は低
減され結合部５における亀裂１３の発生が抑制される。
また、伸び差による応力が加わる位置は補強材１４の屈
曲部に集中するから亀裂１３の発生はそこに限定され
る。従って定期検査時には補強材１４の屈曲部を重点的
に検査すれば良いので労力が省ける。そして亀裂１３の
発生は補強材１４に限定されるから補修が容易になる。
補強材１４は図１に示すように板材を屈曲した形状に切
り抜いても良いし折り曲げても良い。
【００２１】補強材１４をフィン９の終端部に配置した
場合、補強材１４の屈曲部に発生する応力は補強材１４
を配置しない場合にフィン９の終端部の溶接部８に発生
する応力より常に小さい。
場合、補強材１４の屈曲部に発生する応力は補強材１４
を配置しない場合にフィン９の終端部の溶接部８に発生
する応力より常に小さい。
【００２２】本実施の形態の補強材１４の曲げ角度θと
各部に発生する応力との関係を解析した。解析の方法は
ボイラの起動を想定して壁管を引き裂くような外力Ｐを
加え、この外力Ｐによって各部に発生する応力を有限要
素法で求めた。解析の条件を以下に記す。
各部に発生する応力との関係を解析した。解析の方法は
ボイラの起動を想定して壁管を引き裂くような外力Ｐを
加え、この外力Ｐによって各部に発生する応力を有限要
素法で求めた。解析の条件を以下に記す。
【００２３】 温度 ：３００℃ 外力Ｐ ：３０００Ｎ 水壁管６の外径 ：５０．８ｍｍ 水壁管６の厚さ ：１０．８ｍｍ 水壁管６の材質 ：１Ｃｒ−０．５Ｍｏ鋼 ケージ側壁管７の外径：５０．８ｍｍ ケージ側壁管７の厚さ：１０．８ｍｍ ケージ側壁管７の材質：１Ｃｒ−０．５Ｍｏ鋼 フィン９の幅 ：５０ｍｍ フィン９の厚さ ：１０ｍｍ フィン９の材質 ：ＳＢ４１０ 補強材１４の厚さ ：１０ｍｍ 補強材１４の曲げ半径：３０ｍｍ 図３は本発明の実施の形態の解析結果を示す図表であ
る。
る。
【００２４】本図の横軸は補強材１４の曲げ角度θであ
り、縦軸は補強材１４の曲げ角度θを１８０度としたフ
ィン９の溶接部８に発生する応力を１００％とした場合
の比である。補強材１４の曲げ角度θが１８０度である
ことは補強材１４を折り曲げていない直線状の板を意味
している。Ａはフィン９の溶接部８に発生する応力、Ｂ
は補強材１４の中央屈曲部に発生する応力、Ｃは補強材
１４の溶接部８８に発生する応力である。本図に示すよ
うに曲げ角度θを０度から１８０度に向けて大きくして
いくと、フィン９の溶接部８に発生する応力Ａと補強材
１４の溶接部８８に発生する応力Ｃは増加し、補強材１
４の中央屈曲部に発生する応力Ｂは減少する。本図から
明らかなように補強材１４の曲げ角度θを９０度とする
ことにより、各部の応力Ａ、Ｂ、Ｃは同様に均衡して低
減する。曲げ角度θが９０度以下では応力Ａと応力Ｃの
低下が緩慢となり、応力Ｂの上昇も緩慢となることから
曲げ角度θを９０度以下にすることが望ましい。
り、縦軸は補強材１４の曲げ角度θを１８０度としたフ
ィン９の溶接部８に発生する応力を１００％とした場合
の比である。補強材１４の曲げ角度θが１８０度である
ことは補強材１４を折り曲げていない直線状の板を意味
している。Ａはフィン９の溶接部８に発生する応力、Ｂ
は補強材１４の中央屈曲部に発生する応力、Ｃは補強材
１４の溶接部８８に発生する応力である。本図に示すよ
うに曲げ角度θを０度から１８０度に向けて大きくして
いくと、フィン９の溶接部８に発生する応力Ａと補強材
１４の溶接部８８に発生する応力Ｃは増加し、補強材１
４の中央屈曲部に発生する応力Ｂは減少する。本図から
明らかなように補強材１４の曲げ角度θを９０度とする
ことにより、各部の応力Ａ、Ｂ、Ｃは同様に均衡して低
減する。曲げ角度θが９０度以下では応力Ａと応力Ｃの
低下が緩慢となり、応力Ｂの上昇も緩慢となることから
曲げ角度θを９０度以下にすることが望ましい。
【００２５】また、補強材１４の中央屈曲部に発生する
応力Ｂは、曲げ角度θが１８０度におけるフィン９の溶
接部８に発生する応力Ａ（補強材１４の屈曲部による応
力緩和が無い場合に相当し従来のフィン９の溶接部８に
発生する応力と等しい）より常に小さい。このことは補
強材１４を付加することにより、フィン９の溶接部８に
伸び差により発生する応力が小さくなり、疲労やクリー
プ亀裂に対する耐久性が向上することを示唆している。
応力Ｂは、曲げ角度θが１８０度におけるフィン９の溶
接部８に発生する応力Ａ（補強材１４の屈曲部による応
力緩和が無い場合に相当し従来のフィン９の溶接部８に
発生する応力と等しい）より常に小さい。このことは補
強材１４を付加することにより、フィン９の溶接部８に
伸び差により発生する応力が小さくなり、疲労やクリー
プ亀裂に対する耐久性が向上することを示唆している。
【００２６】
【発明の効果】本発明によれば、フィンの終端部に連結
した屈曲した部材がフィンの終端に加わる応力を受け持
つので、フィンの終端における応力が低減されフィンの
亀裂を抑制する効果が得られる。
した屈曲した部材がフィンの終端に加わる応力を受け持
つので、フィンの終端における応力が低減されフィンの
亀裂を抑制する効果が得られる。
【００２７】屈曲した部材に加わる応力は屈曲部に集中
するので、亀裂の発生位置が限定され検査及び補修が容
易となる効果が得られる。
するので、亀裂の発生位置が限定され検査及び補修が容
易となる効果が得られる。
【図１】本発明の実施の形態の構成例を示す正面図であ
る。
る。
【図２】本発明の他の実施の形態の構成例を示す正面図
である。
である。
【図３】本発明の実施の形態の解析結果を示す図表であ
る。
る。
【図４】従来のボイラの壁管配置例を示す斜視図であ
る。
る。
【図５】従来のボイラ管群の結合部構成例を示す説明図
である。
である。
【図６】従来のフィン終端の構造例を示す説明図であ
る。
る。
１ 水壁管群 ２ ケージ側壁管群 ３ ケージ底部壁管群 ４ 天井壁管群 ５ 結合部 ６ 水壁管 ７ ケージ側壁管 ８ 溶接部 ９ フィン １０ ケージ底部壁管 １１ ケージ側管寄せ １２ 円弧状加工部 １３ 亀裂 １４ 補強材 ８８ 溶接部
Claims (2)
- 【請求項１】 隣接するボイラの壁管を相互に連結し該
壁管軸方向に延在するフィンを有するボイラ壁管のフィ
ン構造において、 前記隣接する壁管を前記フィンの壁管軸方向終端で屈曲
した部材により連結したことを特徴とするボイラ壁管の
フィン構造。 - 【請求項２】 前記屈曲した部材の曲げ角度が９０°以
下であることを特徴とする請求項１に記載のボイラ壁管
のフィン構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19301296A JPH1038205A (ja) | 1996-07-23 | 1996-07-23 | ボイラ壁管のフィン構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19301296A JPH1038205A (ja) | 1996-07-23 | 1996-07-23 | ボイラ壁管のフィン構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1038205A true JPH1038205A (ja) | 1998-02-13 |
Family
ID=16300732
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19301296A Pending JPH1038205A (ja) | 1996-07-23 | 1996-07-23 | ボイラ壁管のフィン構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1038205A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012127604A (ja) * | 2010-12-17 | 2012-07-05 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ボイラ側壁の製造方法及びボイラ側壁用フィン |
| CN102718461A (zh) * | 2012-06-29 | 2012-10-10 | 景德镇陶瓷学院 | 一种水热法制备石膏模具的成型工艺方法及其制得的产品 |
| JP2020118353A (ja) * | 2019-01-23 | 2020-08-06 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | ボイラ |
-
1996
- 1996-07-23 JP JP19301296A patent/JPH1038205A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012127604A (ja) * | 2010-12-17 | 2012-07-05 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ボイラ側壁の製造方法及びボイラ側壁用フィン |
| CN102718461A (zh) * | 2012-06-29 | 2012-10-10 | 景德镇陶瓷学院 | 一种水热法制备石膏模具的成型工艺方法及其制得的产品 |
| JP2020118353A (ja) * | 2019-01-23 | 2020-08-06 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | ボイラ |
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