Значения расчетных температур определяются на основании тепловых расчетов или по результатам испытаний с учетом повышения этих температур за счет внутренних отложений в межпромывочный период.
Под допустимой температурой металла следует понимать наибольшее значение температуры, для которой допустимо применение в оребренной трубе данной марки стали.
Для металла труб допустимая температура установлена в разделе 1 Норм.
Для металла ребра (проставки) допустимая температура указана в табл. 9.2.
Таблица 9.2
Марки сталей | ВСт3сп, ВСт3пс | 10, 15, 20 | 12МХ, 12ХМ | 15ХМ | 12Х1МФ |
Температура, °С | 420 | 500 | 540 | 560 | 600 |
В случае выполнения оребрения вваркой проставки электродуговой сваркой или токами высокой частоты допускается использование для трубы и ребра стали разных марок одной группы.
9.2.7. Расчетные нагрузки
9.2.7.1. Под расчетными нагрузками, действующими на оребренную трубу, понимают внутренние усилия (силы и моменты) в мембранных экранах, возникающие в результате действия на мембранную конструкцию силовых и температурных нагружающих факторов.
К основным нагружающим факторам относятся:
внутреннее давление в трубах;
весовые нагрузки (с учетом присоединенного оборудования);
избыточное давление или разрежение в топке (газоходе);
температурные воздействия.
Кроме указанных могут иметь место дополнительные нагружающие факторы, возникающие при нарушении нормальных условий эксплуатации и учитываемые отдельно: хлопок, аварийное разрежение, вибрация, ветер, сейсмическое воздействие.
В зависимости от характера воздействия и конструктивных особенностей расчетные нагрузки подразделяются на общие, действующие по всему поперечному сечению и (или) по всей длине труб мембранной конструкции, и на локальные, действующие на ограниченном участке.
Неравномерное распределение температуры по площади мембранной конструкции приводит к возникновению общих нагрузок в плоскости экранов, а температурный градиент между лобовой и тыльной поверхностями экрана - к возникновению общих изгибных нагрузок. Неравномерное распределение температуры по сечению оребренной трубы приводит к возникновению локальных нагрузок в плоскости трубы и локальных изгибных нагрузок.
В зависимости от характера изменения нагружающих факторов расчетные нагрузки могут иметь статический или циклический характер.
К статическим относятся нагрузки, изменения которых в процессе эксплуатации не превосходят 15% средних значений; к циклическим относятся нагрузки, размах колебаний которых превышает 15%.
При поверочном расчете принимается такое сочетание одновременно действующих нагрузок, при котором возникают наибольшие суммарные напряжения.
9.2.7.2. В зависимости от работы котла - под избыточным давлением (наддувом) или под разрежением - следует проверить мембранную конструкцию на заданное избыточное давление или разрежение. Эти расчеты проводятся для основного расчетного режима при расчетных температурах, соответствующих номинальной теплопроизводительности котла.
Если величина в топке (газоходе) не более 
МПа, то расчет мембранной конструкции на разрежение допускается не производить.
МПа, то расчет мембранной конструкции на разрежение допускается не производить. При работе котла под разрежением расчетное давление в топке (газоходе) принимается как для хлопка.
При работе котла под избыточным давлением расчетное давление в топке (газоходе) для хлопка принимается увеличенным по сравнению с максимальным рабочим давлением на величину, указанную в табл. 9.3.
Таблица 9.3
Поперечное сечение топки или газохода 2Ах2В, м2 | Расчетное давление при хлопке р_1 х 10(-3), МПа |
Менее 2 | 10 |
От 2 до 10 | От 10 до 7 |
От 10 до 50 | От 7 до 5 |
От 50 до 100 | От 5 до 3 |
Свыше 100 | 3 |
В обоих случаях проверка прочности мембранной конструкции при хлопке производится на базе расчетной температуры, равной температуре среды при номинальной теплопроизводительности котла.
Величина аварийного разрежения, возникающего в топке (газоходе) при аварийном останове котла 300, 500, 800 и 1200 МВт в момент отключения горелок, принимается равной:
для газомазутных котлов 
МПа;
МПа; для пылеугольных котлов 
МПа.
МПа.9.3. Напряжения в мембранной конструкции
9.3.1. Классификация напряжений
Для мембранной конструкции используется декартовая система координат X, Y, Z (см. рис. 9.1). Компоненты напряжений обозначаются в соответствии с принятыми индексами координатных осей.
При проведении расчетов на прочность используются категории общих (мембранных и изгибных) и локальных (мембранных и изгибных) напряжений, т.е. соответственно напряжений, распределенных по всему сечению экрана, и напряжений, сосредоточенных в некоторой ограниченной зоне экрана и перераспределяющихся в случае перегрузки на внешнюю его область, окружающую данную локальную зону.
Под мембранными понимаются напряжения в расчетном сечении мембранной конструкции, равномерно распределенные (средние) по толщине стенки оребренной трубы.
Под общими мембранными напряжениями 
понимаются напряжения, действующие по всему сечению и (или) по всей высоте мембранного экрана и равные средним напряжениям по сечению мембранной конструкции. Например, напряжения, возникающие в углу топки от хлопка, относятся к категории общих, так как действуют по всей высоте конструкции; напряжения, возникающие в разъемах экранов, относятся к категории общих, так как действуют по всей ширине экрана.
понимаются напряжения, действующие по всему сечению и (или) по всей высоте мембранного экрана и равные средним напряжениям по сечению мембранной конструкции. Например, напряжения, возникающие в углу топки от хлопка, относятся к категории общих, так как действуют по всей высоте конструкции; напряжения, возникающие в разъемах экранов, относятся к категории общих, так как действуют по всей ширине экрана. Под локальными мембранными напряжениями 
понимаются напряжения, действующие в локальной области: в одной или нескольких оребренных трубах или на некотором ограниченном участке по длине труб мембранной конструкции. Локальными считаются напряжения, возникающие в оребренных трубах, расположенных в зонах приложения локальных нагрузок или в зонах возникновения местных реактивных усилий, а также в зонах неравномерного действия механических нагружающих факторов, если их максимальные (минимальные) значения отличаются от средних по всему сечению более чем на 15% (на основании практики проведения расчетов). Так, например, к категории локальных относятся напряжения, возникающие в экранах в зоне крепления подвесок, в районах приварки косынок, поясов жесткости, опорных элементов и др.
понимаются напряжения, действующие в локальной области: в одной или нескольких оребренных трубах или на некотором ограниченном участке по длине труб мембранной конструкции. Локальными считаются напряжения, возникающие в оребренных трубах, расположенных в зонах приложения локальных нагрузок или в зонах возникновения местных реактивных усилий, а также в зонах неравномерного действия механических нагружающих факторов, если их максимальные (минимальные) значения отличаются от средних по всему сечению более чем на 15% (на основании практики проведения расчетов). Так, например, к категории локальных относятся напряжения, возникающие в экранах в зоне крепления подвесок, в районах приварки косынок, поясов жесткости, опорных элементов и др. Под изгибными общими 
и локальными 
напряжениями следует понимать соответственно напряжения, возникающие во всем сечении экрана в результате общего и (или) локального изгиба. Изгибные напряжения в рассматриваемом расчетном сечении оребренной трубы изменяются от максимального положительного значения до минимального отрицательного.
и локальными напряжениями следует понимать соответственно напряжения, возникающие во всем сечении экрана в результате общего и (или) локального изгиба. Изгибные напряжения в рассматриваемом расчетном сечении оребренной трубы изменяются от максимального положительного значения до минимального отрицательного. Расчет напряжений от усилий должен производиться с учетом коэффициентов прочности сварных соединений, которые принимаются согласно п. 9.3.3.
9.3.2. Допускаемые напряжения
9.3.2.1. Основным допускаемым напряжением, которое используется для оценки прочности трубы при статическом нагружении, является номинальное допускаемое напряжение 
, значения которого принимаются по характеристикам прочности с соответствующим запасом прочности согласно разделу 2 Норм.
, значения которого принимаются по характеристикам прочности с соответствующим запасом прочности согласно разделу 2 Норм. 9.3.2.2. При расчете мембранных стенок, выполненных из гладких труб со вставками из стали разных марок, допускаемые напряжения следует принимать отдельно для трубы и ребра (проставки).
Номинальные допускаемые напряжения для ребра (проставки) 
для расчетного срока службы 
ч принимаются по табл. 9.4.
для расчетного срока службы ч принимаются по табл. 9.4.Таблица 9.4
Т_ст, °С | Номинальные допускаемые напряжения [сигма]_р для сталей, МПа | ||||||
ВСт3сп, ВСт3пс | 20 | 09Г2С | 12МХ, 12ХМ | 15XM | 12Х1МФ | ||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | |
300 | 96,0 | Табл. 2.2 и 2.3 раздела 2 | |||||
320 | 90,0 | ||||||
340 | 85,0 | ||||||
350 | 82,0 | ||||||
360 | 79,0 | ||||||
380 | 74,0 | ||||||
400 | 68,0 | ||||||
420 | 62,0 | ||||||
450 | 62,0 | ||||||
460 | 55,0 | ||||||
470 | 48,0 | ||||||
480 | 41,0 | ||||||
490 | 35,0 | ||||||
500 | 28,0 | ||||||
530 | 54,0 | 56,0 | 81,0 | ||||
540 | 44,0 | 45,0 | 73,0 | ||||
550 | 34,0 | 35,0 | 66,0 | ||||
560 | 26,0 | 27,0 | 59,0 | ||||
570 | 20,0 | 21,0 | 53,0 | ||||
580 | 18,0 | 47,0 | |||||
590 | 41,0 | ||||||
600 | 37,0 | ||||||
610 | 33,0 | ||||||
620 | 28,0 | ||||||
Коэффициент запаса устойчивости 
при расчете мембранной конструкции на устойчивость по нижним критическим напряжениям в пределах упругости следует принимать равным 2,4 для рабочих условий.
при расчете мембранной конструкции на устойчивость по нижним критическим напряжениям в пределах упругости следует принимать равным 2,4 для рабочих условий.9.3.3. Коэффициенты прочности сварных соединений
На первом этапе поверочного расчета при определении напряжений в расчетных сечениях 3-4 и 5-6 оребренной трубы и в поперечных сварных швах принимаются следующие значения коэффициентов прочности сварных соединений 
:
: для сталей ВСт3сп, ВСт3пс, 10, 20, 12ХМ, 12МХ, 15XM, хролой:
при определении напряжений от внутреннего давления, а также усилий 
, 
, 
;
, , ;