Прочность трубопроводов до 10 МПа (к СН 527-80)
ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛСКИЙ
ИНСТТУТ ПО МОНТАЖНЫМ И СПЕЦИАЛЬНЫМ
СТРОИТЕЛЬНЫМ РАБОТАМ (ВНИИмонтажспецстрой)
МИНМОНТАЖСПЕЦСТРОЯ СССР
ПОСОБИЕ
по расчету на прочность технологических стальных
трубопроводов на Ру до 10 Мпа
(к СН 527-80)
Утверждено
приказом ВНИИмонтажспецстроя
от 4 сентября 1986 г. №41 ОД
Москва
Центральный институт
типового проектирования
1989
Рекомендовано к изданию решением секции конструкций, технологии и механизации монтажных работ научно-технического совета ВНИИмонтажспецстроя Минмонтажспецстроя СССР.
Устанавливает нормы и методы расчета на прочность технологических стальных трубопроводов, разработка которых осуществляется в соответствии с «Инструкцией по проектированию технологических стальных трубопроводов Ру до 10Мпа» (СН527-80).
Для инженерно-технических работников проектных и строительных организаций.
При пользовании Пособием следует учитывать утвержденные изменения строительных норм и правил и госдарственных стандартов, публикуемые в журнале «Бюллетень строительной техники», «Сборнике изменений к строительным нормам и правилам» Госстроя СССР и информационном указателе «Государственные стандарты СССР» Госстандарта.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Пособие предназначено для расчета на прочность трубопроводов, разрабатываемых в соответствии с «Инструкцией по проектированию технологических стальных трубопроводов Ру до 10 Мпа» (СН527-80) и служащих для транспортирования жидких и газообразных веществ давлением до10 Мпа и температурой от минус 70 до плюс 450 ° С.
Приведенные в Пособии методы и расчеты применяются при изготовлении, монтаже, контроле трубопроводов и их элементов в соответствии с ГОСТ 1737-83 по Гост 17380-83, с ОСТ 36-19-77 по ОСТ 36-26-77, с ОСТ 36-41-81 по ОСТ 36-49-81, с ОСТ 36-123-85 и СНиП 3.05.05.-84.
Пособие не распространяется на трубопроводы, прокладываемые в районах с сейсмичностью 8 баллов и более.
Основные буквенные обозначения величин и индексы к ним приведены в прил. 3 в соответствии с СТ СЭВ 1565-79.
Пособие разработано институтом ВНИИмонтажспецстрой Минмонтажспецстроя СССР (д-р техн. наук Б.В. Поповский , кандидаты техн. наук Р.И. Тавастшерна, А.И. Бесман, Г.М. Хажинский ).
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
РАСЧЕТНАЯ ТЕМПЕРАТУРА
1.1. Физические и механические характеристики сталей следует определять по расчетной температуре.
1.2. Расчетную температуру стенки трубопровода следует принимать равной рабочей температуре транспортируемого вещества в соответствии с проектной документацией. При отрицательной рабочей температуре за расчетную температуру следует принимать 20° С и при выборе материала учитывать допустимую для него минимальную температуру.
РАСЧЕТНЫЕ НАГРУЗКИ
1.3. Расчет на прочность элементов трубопроводов следует производить по расчетному давлению Р с последующей проверкой на действие дополнительных нагрузок, а также с проверкой на выносливость при выполнении условий п. 1.18.
1.4. Расчетное давление следует принимать равным рабочему давлению в соответствии с проектной документацией.
1.5. Расчетные дополнительные нагрузки и соответствующие им коэффициенты перегрузок следует принимать по СНиП 2.01.07-85. Для дополнительных нагрузок, не приведенных в СНиП 2.01.07-85, коэффициент перегрузки следует принимать равным 1,2. Коэффициент перегрузки для внутреннего давления следует принимать равным 1,0.
РАСЧЕТ ДОПУСКАЕМОГО НАПРЯЖЕНИЯ
1.6. Допускаемое напряжение [ s] при расчете элементов и соединений трубопроводов на статическую прочность следует принимать по формуле
.
(1)
1.7. Коэффициенты запаса прочности по временному сопротивлению nb , пределам текучести ny и длительной прочности nz следует определять по формулам:
ny
= nz = 1,30
g
;
(2)
nb = 2,1 g . (3)
1.8. Коэффициент надежности g трубопровода следует принимать по табл. 1.
|
Транспортируемые вещества |
Коэффициенты надежности g для трубопроводов категорий |
||
|
|
I, II |
III,IV |
V |
|
Газы всех групп, сжи женные газы, вещес тва группы А |
1,25 |
1,15 |
1,10 |
|
Вещества групп Б и В, кроме газов |
1,15 |
1,05 |
1,00 |
1.9. Допускаемые напряжения для марок стали, указанных в ГОСТ 356-80, следует определять по формуле:
,
(4)
где [
s
20
]
-
определяется в соответствии с п.1.6 с учетом
характеристик
и
;
At - температурный коэффициент, определяемый по табл.2.
Таблица 2
|
Марка стали |
Расчетная температура td , ° C |
Температурный коэффициент At |
|
Ст3 - по ГОСТ 380-71; 10; 20; 25 - по |
До 200 |
1,0 0 |
|
ГОСТ 1050-74; 09Г2С, 10Г2С1, 15ГС, |
250 |
0,90 |
|
16ГС, 17ГС, 17Г1С - по ГОСТ 19282-73 |
300 |
0,75 |
|
(всех групп, категорий поставки и |
350 |
0,66 |
|
степеней раскисления) |
400 |
0,52 |
|
|
420 |
0,45 |
|
|
430 |
0,38 |
|
|
440 |
0,33 |
|
|
450 |
0,28 |
|
|
|
|
|
15 Х5М - по ГОСТ 20072-74 |
До 200 |
1,00 |
|
|
325 |
0, 90 |
|
|
390 |
0, 75 |
|
|
430 |
0, 66 |
|
|
450 |
0, 52 |
|
|
|
|
|
08Х18Н10Т, 08Х22Н6Т, 12Х18Н10Т, |
До 200 |
1,00 |
|
45Х14Н14В2М, 10Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М3Т |
300 |
0, 90 |
|
08Х17Н1М3Т - по ГОСТ 5632-72; 15ХМ - по |
400 |
0, 75 |
|
ГОСТ 4543- 71; 12МХ - по ГОСТ 20072-74 |
450 |
0, 69 |
|
|
|
|
|
12Х1МФ, 15Х1МФ - по ГОСТ 20072-74 |
До 200 |
1,00 |
|
|
320 |
0, 90 |
|
|
450 |
0, 72 |
|
|
|
|
|
20Х3МВФ - по ГОСТ 20072-74 |
До 200 |
1,00 |
|
|
350 |
0, 90 |
|
|
450 |
0, 72 |
Примечания: 1. Для промежуточных значений температур значение величины At - следует определять линейной интерполяцией.
2. Для углеродистой стали при температурах от 400 до 450 ° C приняты средние значения на ресурс 2× 105 ч.
КОЭФФИЦИЕНТ ПРОЧНОСТИ
1.10. При расчетах элементов, имеющих отверстия или сварные швы, следует учитывать коэффициент прочности, принимаемый равным наименьшему из значений j d и j w :
j = min[ j d , j w ]. (5)
1 .11. При расчете бесшовных элементов отверстий без отверстий следует принимать j = 1.0.
1.12. Коэффициент прочности j d элемента с отверстием следует определять в соответствии с пп.5.3-5.9.
1.13. Коэффициент прочности сварного шва j w следует принимать равным 1,0 при 100%-ном контроле сварных швов неразрушающими методами и 0,8 - во всех остальных случаях. Допускается принимать другие значения j w с учетом эксплуатации и показателей качества элементов трубопроводов. В частности, для трубопроводов жидких веществ группы В категории V по усмотрению проектной организации допускается принимать j w = 1 ,0 для всех случаев.
РАСЧЕТНАЯ И НОМИНАЛЬНАЛЬНАЯ ТОЛЩИНА
СТЕНОК ЭЛЕМЕНТОВ
1.14. Расчетную толщину стенки tR элемента трубопровода следует вычислять по формулам разд. 2-7.
1.15. Номинальную толщину стенки t элемента следует определять с учетом прибавки С исходя из условия
t ³ tR + C (6)
с округлением до ближайшей большей толщины стенки элемента по стандартам и техническим условиям. Допускается округление в сторону меньшей толщины стенки, если разница не превышает 3 %.
1.16. Прибавку С следует определять по формуле
С=С1 +С2 , (7)
где С1 - прибавка на коррозию и износ, принимаемая по нормам проектирования или отраслевым нормативным документам;
С2 - технологическая прибавка, принимаемая равной минусовому отклонению толщины стенки по стандартам и техническим условиям на элементы трубопроводов.
ПРОВЕРКА НА ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ НАГРУЗКИ
1.17. Проверку на дополнительные нагрузки ( с учетом всех расчетных нагрузок и воздействий) следует производить для всех трубопроводов после выбора их основных размеров.
ПРОВЕРКА НА ВЫНОСЛИВОСТЬ
1.18. Проверку на выносливость следует производить только при совместном выполнении двух условий:
при расчете на самокомпенсацию (второй этап расчета на дополнительные нагрузи)
s eq ³[s20 ] ; (8)
при заданном числе полных циклов изменения давления в трубопроводе (N ср )
.
(9)
Величину [s а ] следует определять по формуле (8) или (9) прил. 2 при значении Nc = Ncp , вычисленном по формуле
,
(10)
где s 0 = 168/g - для углеродистых и низколегированных сталей;
s 0 =240/g - для аустенитных сталей.
2. ТРУБЫ ПОД ВНУТРЕННИМ ДАВЛЕНИЕМ
РАСЧЕТ ТОЛЩИНЫ СТЕНКИ ТРУБЫ
2.1. Расчетную толщину стенки трубы следует определять по формуле
(11)
или
.
(12)
Если задано условное давление Ру , толщину стенки допускается вычислять по формуле
.
(13)
ВЫЧИСЛЕНИЕ РАСЧЕТНОГО НАПРЯЖЕНИЯ
2.2. Расчетное напряжение от внутреннего давления, приведенное к нормальной температуре, следует вычислять по формуле
(14)
или
.
(15)
РАСЧЕТ ДОПУСТИМОГО ВНУТРЕННЕГО ДАВЛЕНИЯ
2.3. Допустимое внутреннее давление следует вычислять по формуле
.
(16)
3. ОТВОДЫ ПОД ВНУТРЕННИМ ДАВЛЕНИЕМ
РАСЧЕТ ТОЛЩИНЫ СТЕНОК ГНУТЫХ ОТВОДОВ
3.1. Для гнутых отводов (черт. 1, а) с R/(De -t) ³ 1,7 , не подлежащих проверке на выносливость в соответствии с п.1.19. на расчетную толщину стенок tR 1 следует определять в соответствии с п.2.1.
Черт.1. Отводы
а - гнутый; б - секторный; в, г - штампосварные
3.2. В трубопроводах, подлежащих проверке на выносливость в соответствии с п.1.18, расчетную толщину стенок tR 1 следует вычислять по формуле
tR 1 = k 1 tR , (17)
где k 1 - коэффициент, определяемый по табл. 3.
3.3. Расчетную относительную овальность а0 = 6% следует принимать для стесненной гибки (в ручье, с дорном и т.п.); а0 = 0 - для свободной гибки и гибки с зональным нагревом токами высокой частоты.
Нормативную относительную овальность а следует принимать по стандартам и техническим условиям на конкретные отводы
.
Таблица 3
|
|
Значение k 1 для аR , равной |
||||||||
|
|
20 |
18 |
16 |
14 |
12 |
10 |
8 |
6 |
4 и менее |
|
0,02 |
2,05 |
1,90 |
1,75 |
1,60 |
1,45 |
1,30 |
1,20 |
1,10 |
1,00 |
|
0,03 |
1,85 |
1,75 |
1,60 |
1,50 |
1,35 |
1,20 |
1,10 |
1,00 |
1,00 |
|
0,04 |
1,70 |
1,55 |
1,45 |
1,35 |
1,25 |
1,15 |
1,05 |
1,00 |
1,00 |
|
0,05 |
1,55 |
1,45 |
1,40 |
1,30 |
1,20 |
1,10 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
|
0,06 |
1,45 |
1,35 |
1,30 |
1,20 |
1,15 |
1,05 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
|
0,07 |
1,35 |
1,30 |
1,25 |
1,15 |
1,10 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
|
0,08 |
1,30 |
1,25 |
1,15 |
1,10 |
1,05 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
|
0,09 |
1,25 |
1,20 |
1,10 |
1,05 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
|
0,10 |
1,20 |
1,15 |
1,10 |
1,05 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
|
0,11 |
1,15 |
1,10 |
1,05 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
|
0,12 |
1,15 |
1,10 |
1,05 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
|
0,13 |
1,10 |
1,05 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
|
0,14 |
1,10 |
1,05 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
|
0,15 |
1,05 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
|
0,16 |
1,05 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
|
0,17 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
Примечание. Значение k 1 для промежуточных значений tR /(De - tR ) и aR следует определять линейной интерполяцией.
3.4. При определении номинальной толщины стенки прибавка С2 не должна учитывать утонение на внешней стороне гнутого отвода.
РАСЧЕТ БЕСШОВНЫХ ОТВОДОВ С ПОСТОЯННОЙ ТОЛЩИНОЙ СТЕНОК
3.5. Расчетную толщину стенки следует определять по формуле
tR 2 = k 2 tR , (19)
где коэффициент k 2 следует определять по табл. 4.
Таблица 4
|
|
Св. 2,0 |
1,5 |
1,0 |
|
k 2 |
1,00 |
1,15 |
1,30 |
Примечание. Значение k 2 для промежуточных значений R/(De -tR ) следует определять линейной интерполяцией.
РАСЧЕТ ТОЛЩИНЫ СТЕНОК СЕКТОРНЫХ ОТВОДОВ
3.6. Расчетную толщин стенок секторных отводов (черт. 1,б ) следует определять по формуле
tR 3 = k 3tR, (20)
где коэффициент k 3 отводов, состоящих из полусекторов и секторов с углом скоса q до 15° , определяемый по формуле
.
(21)
При углах скоса q > 15° коэффициент k 3 следует определять по формуле
.
(22)
3.7. Секторные отводы с углами скоса q > 15° следует применять в трубопроводах, работающих в статическом режиме и не требующих проверки на выносливость в соответствии с п. 1.18.
РАСЧЕТ ТОЛЩИНЫ СТЕНОК
ШТАМПОСВАРНЫХ ОТВОДОВ
3.8. При расположении сварных швов в плоскости изгиба (черт.1,в ) толщину стенки следует вычислять по формуле
.
(23)
3.9. При расположении сварных швов на нейтрали (черт. 1,г ) расчетную толщину стенки следует определять как наибольшее из двух значений, вычисленных по формулам:
;
(24)
.
(25)
3.10. Расчетную толщину стенки отводов с расположением швов под углом b (черт. 1,г ) следует определять как наибольшее из значений tR 3 [ см. формулу (20)] и значения tR 12 , вычисленного по формуле
.
(26)
Таблица 5
|
Гнутые
отводы, |
Протяжные и штампованные отводы |
Секторные отводы |
Штампосварные отводы |
||
|
|
|
|
по черт. 1,в |
по черт. 1,г шов на нейтрали |
при расположении швов под углом к нейтрали |
|
k 1 - в соответствии с табл. 3 |
k 2 - по табл. 4 |
k 3 - по формуле (21) или (22) |
|
|
|
Примечание. Значение k 3 для штампосварных отводов следует вычислять по формуле (21).
Угол b следует определять для каждого сварного шва, отсчитывая его от нейтрали, как показано на черт. 1,г .
ВЫЧИСЛЕНИЕ РАСЧЕТНОГО НАПРЯЖЕНИЯ
3.11. Расчетное напряжение в стенках отводов, приведенное к нормальной температуре, следует вычислять по формуле
(27)
или
,
(28)
где значение ki следует определять по табл. 5.
РАСЧЕТ ДОПУСТИМОГО ВНУТРЕННЕГО ДАВЛЕНИЯ
3.12. Допустимое внутреннее давление в отводах следует определять по формуле
,
(29)
где коэффициент ki следует определять по табл. 5.
4. ПЕРЕХОДЫ ПОД ВНУТРЕННИМ ДАВЛЕНИЕМ
РАСЧЕТ ТОЛЩИНЫ СТЕНКИ
4.11. Расчетную толщину стенки конического перехода (черт. 2,а ) следует определять по формуле
(30)
или
,
(31)
где j w - коэффициент прочности продольного сварного шва.
Формулы (30) и (31) применимы, если
a£
15°
и 0,003£
£
0,25
или
15°<a£
45°
и 0,003£
£
0,15
и
.
Черт. 2. Переходы
а - конический; б - эксцентрический
4.2. Угол наклона образующей a следует вычислять по формулам:
для конического перехода (см. черт. 2,а )
;
(32)
для эксцентрического перехода (черт.2,б )
.
(33)
4.3. Расчетную толщину стенки переходов, штампованных из труб, следует определять как для труб большего диаметра в соответствии с п.2.1.
4.4. Расчетную толщину стенки переходов, штампованных из листовой стали, следует определять в соответствии с разд.7.
ВЫЧИСЛЕНИЕ РАСЧЕТНОГО НАПРЯЖЕНИЯ
4 .5. Расчетное напряжение в стенке конического перехода, приведенное к нормальной температуре, следует вычислять по формуле
(34)
или
.
(35)
РАСЧЕТ ДОПУСТИМОГО ВНУТРЕННЕГО ДАВЛЕНИЯ
4.6. Допустимое внутреннее давление в переходах следует вычислять по формуле
.
(36)
5. ТРОЙНИКОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ПОД
ВНУТРЕННИМ ДАВЛЕНИЕМ
РАСЧЕТ ТОЛЩИНЫ СТЕНКИ
5.1. Расчетную толщину стенки магистрали (черт. 3,а ) следует определять по формуле
(37)
или
(38)
Черт. 3. Тройники
а - сварной; б - штампованный
5.2. Расчетную толщину стенки штуцера следует определять в соответствии с п.2.1.
РАСЧЕТ КОЭФФИЦИЕНТА ПРОЧНОСТИ МАГИСТРАЛИ
5.3. Расчетный коэффициент прочности магистрали следует вычислять по формуле
,
(39)
где t ³ t7 +C .
При определении S А площадь наплавленного металла сварных швов допускается не учитывать.
5.4. Если номинальная толщина стенки штуцера или присоединенной трубы равна t 0b + С и отсутствуют накладки, следует принимать S А = 0. В этом случае диаметр отверстия должен быть не более вычисленного по формуле
.
(40)
Коэффициент недогрузки магистрали или корпуса тройника следует определять по формуле
(41)
или
(41а)
5.5. Укрепляющую площадь штуцера (см. черт. 3,а ) следует определять по формуле
.
(42)
5.6. Для штуцеров, пропущенных внутрь магистрали на глубину hb 1 (черт. 4.б ), укрепляющую площадь следует вычислять по формуле
Аb 2 = Аb 1 +Аb . (43)
Величину Аb следует определять по формуле (42), а Аb 1 - как наименьшее из двух значений, вычисленных по формулам:
Аb 1 = 2hb 1 (tb -C) ; (44)
.
(45)
Черт. 4. Типы сварных соединений тройников со штуцером
а - примыкающим к наружной поверхности магистрали;
б - пропущенным внутрь магистрали
5.7. Укрепляющую площадь накладки Аn следует определять по формуле
Аn = 2bn tn . (46)
Ширину накладки bn следует принимать по рабочему чертежу, но не более величины, вычисленной по формуле
.
(47)
5.8. Если допускаемое напряжение для укрепляющих деталей [s] d меньше [s] , то расчетные значения укрепляющих площадей умножаются на [s] d /[s] .
5.9. Сумма укрепляющих площадей накладки и штуцера должна удовлетворять условию
S А³ (d-d 0 )t 0 . (48)
РАСЧЕТ СВАРНОГО ШВА
5.10. Минимальный расчетный размер сварного шва (см. черт. 4) следует принимать по формуле
, (49)
но не менее толщины штуцера tb .
РАСЧЕТ ТОЛЩИНЫ СТЕНОК ТРОЙНИКОВ С ОТБОРТОВАННЫМИ ОТВЕРСТИЯМИ
И ВРЕЗНЫМИ СЕДЛОВИНАМИ
5.11. Расчетную толщину стенки магистрали следует определять в соответствии с п.5.1.
5.12. Коэффициент прочности j d следует определять по формуле (39). При этом вместо d следует принимать величину deq (черт. 3.б ), подсчитанную по формуле
deq = d + 0,5r . (50)
5.13. Укрепляющую площадь отбортованного участка необходимо
определять по формуле (42), если hb
>
.
При меньших значениях hb
площадь укрепляющего сечения следует определять по формуле
Аb = 2hb [ (tb - C) - t 0b ] . (51)
5.14. Расчетная толщина стенки магистрали с врезной седловиной должна быть не менее значения, определенного в соответствии с п.2.1. при j = j w .
ВЫЧИСЛЕНИЕ РАСЧЕТНОГО НАПРЯЖЕНИЯ
5.15. Расчетное напряжение от внутреннего давления в стенке магистрали, приведенное к нормальной температуре, следует вычислять по формуле
(52)
или
(53)
Расчетное напряжение штуцера следует определять по формулам (14) и (15).
РАСЧЕТ ДОПУСТИМОГО ВНУТРЕННЕГО ДАВЛЕНИЯ
5.16. Допустимое внутреннее давление в магистрали следует определять по формуле
.
(54)
6. ПЛОСКИЕ КРУГЛЫЕ ЗАГЛУШКИ
ПОД ВНУТРЕННИМ ДАВЛЕНИЕМ
РАСЧЕТ ТОЛЩИНЫ ЗАГЛУШКИ
6.1. Расчетную толщину плоской круглой заглушки (черт. 5,а,б ) следует определять по формуле
(55)
или
,
(56)
где g 1 = 0,53 при r = 0 по черт.5,а ;
g 1 = 0,45 по черт.5,б .
Черт. 5. Круглые плоские заглушки
а - пропущенная внутрь трубы; б - приваренная к торцу трубы;
в - фланцевая
6.2. Расчетную толщину плоской заглушки между двумя фланцами (черт.5,в ) следует определять по формуле
(57)
или
.
(58)
Ширина уплотнительной прокладки b определяется по стандартам, техническим условиям или чертежу.
РАСЧЕТ ДОПУСТИМОГО ВНУТРЕННЕГО ДАВЛЕНИЯ
6.3. Допустимое внутреннее давление для плоской заглушки (см. черт. 5,а,б ) следует определять по формуле
.
(59)
6.4. Допустимое внутреннее давление для плоской заглушки между двумя фланцами (см.черт.5,в ) следует определять по формуле
.
(60)
7. ЭЛЛИПТИЧЕСКИЕ ЗАГЛУШКИ
ПОД ВНУТРЕННИМ ДАВЛЕНИМ
РАСЧЕТ ТОЛЩИНЫ БЕСШОВНОЙ ЗАГЛУШКИ
7.1. Расчетную толщину стенки бесшовной эллиптической заглушки (черт.6 ) при 0,5³ h/De ³ 0,2 следует вычислять по формуле
(61)
или
.
(62)
Если tR 10 получается менее tR при j = 1,0 следует принимать = 1,0 следует принимать tR 10 = tR .
Черт. 6. Эллиптическая заглушка
РАСЧЕТ ТОЛЩИНЫ ЗАГЛУШКИ С ОТВЕРСТИЕМ
7.2. Расчетная толщина заглушки с центральным отверстием при d/De - 2t £ 0,6 (черт.7) определяется по формуле
(63)
или
.
(64)
Черт. 7. Эллиптические заглушки со штуцером
а - с укрепляющей накладкой; б - пропущенным внутрь заглушки;
в - с отбортованным отверстием
7.3. Коэффициенты прочности заглушек с отверстиями (черт. 7,а,б ) следует определять в соответствии с пп. 5.3-5.9, принимая t 0 =tR 10 и t ³ tR 11 +C , а размеры штуцера - по трубе меньшего диаметра.
7.4. Коэффициенты прочности заглушек с отбортованными отверстиями (черт. 7,в ) следует подсчитывать в соответствии с пп. 5.11-5.13. Значение hb следует принимать равным L-l-h .
РАСЧЕТ СВАРНОГО ШВА
7.5. Минимальный расчетный размер сварного шва по периметру отверстия в заглушке следует определять в соответствии с п. 5.10.
ВЫЧИСЛЕНИЕ РАСЧЕТНОГО НАПРЯЖЕНИЯ
7.6. Расчетное напряжение от внутреннего давления в стенке эллиптической заглушки, приведенное к нормальной температуре, определяется по формуле
(65)
или
.
(66)
РАСЧЕТ ДОПУСТИМОГО ВНУТРЕННЕГО ДАВЛЕНИЯ
7.7. Допустимое внутреннее давление для эллиптической заглушки определяется по формуле
.
(67)
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЕ ПОВЕРОЧНОГО РАСЧЕТА ТРУБОПРОВОДА НА ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ НАГРУЗКИ
РАСЧЕТ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ НАГРУЗОК
1. Поверочный расчет трубопровода на дополнительные нагрузки следует выполнять с учетом всех расчетных нагрузок, воздействий и реакций опор после выбора основных размеров.
2. Расчет статической прочности трубопровода следует производить в два этапа: на действие несамоуравновешенных нагрузок (внутреннего давления, веса, ветровой и снеговой нагрузок и т.п.) - этап 1, а также с учетом температурных перемещений - этап 2. Расчетные нагрузки следует определять в соответствии с пп. 1.3. - 1.5.
3. Внутренние силовые факторы в расчетных сечениях трубопровода следует определять методами строительной механики стержневых систем с учетом гибкости отводов. Арматура принимается абсолютно жесткой.
4. При определении усилий воздействия трубопровода на оборудование при расчете на этапе 2 необходимо учитывать монтажную растяжку.
РАСЧЕТ НАПРЯЖЕНИЙ
5. Окружные напряжения s от внутреннего давления следует принимать равными расчетным напряжениям, вычисленным по формулам разд. 2-7.
6. Напряжение от дополнительных нагрузок следует подсчитывать по номинальной толщине стенки. Выбранной при расчете на внутреннее давление.
7. Осевые и касательные напряжения от действия дополнительных нагрузок следует определять по формулам:
; (1)
.
(2)
8. Эквивалентные напряжения на этапе 1 расчета следует определять по формуле
.
(3)
9. Эквивалентные напряжения на этапе 2 расчета следует вычислять по формуле
.
(4)
РАСЧЕТ ДОПУСТИМЫХ ЭКВИВАЛЕНТНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ
10. Величина приведенных к нормальной температуре эквивалентных напряжений не должна превышать:
при расчете на несамоуравновешенные нагрузки (этап1)
s eq £ 1,1 [s 20 ] ; (5)
при расчете на несамоуравновешенные нагрузки и самокомпенсацию (этап 2)
s eq £ 1,5 [s 20 ] . (6)
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПОВЕРОЧНОГО РАСЧЕТА ТРУБОПРОВОДА НА ВЫНОСЛИВОСТЬ
ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К РАСЧЕТУ
1. Метод расчета на выносливость, установленный в настоящем Пособии, следует применять для трубопроводов из углеродистой и марганцовистой сталей при температуре стенки не более 400° С, а для трубопроводов из сталей других марок, перечисленных в табл. 2, - при температуре стенки до 450° С. При температуре стенки свыше 400° С в трубопроводах из углеродистой и марганцовистой сталей расчет на выносливость следует выполнять по ОСТ 108.031.09-85.
2. Расчет на выносливость является поверочным, и его следует выполнять после выбора основных размеров элементов.
3. В расчете на выносливость необходимо учитывать изменения нагрузки за весь период эксплуатации трубопровода. Напряжения следует определять для полного цикла изменения внутреннего давления и температуры транспортируемого вещества от минимального до максимального значений.
4. Внутренние силовые факторы в сечениях трубопровода от расчетных нагрузок и воздействий следует определять в пределах упругости методами строительной механики с учетом повышенной гибкости отводов и условий нагружения опор. Арматуру следует считать абсолютно жесткой.
5. Коэффициент поперечной деформации принимается равным 0,3. Значения температурного коэффициента линейного расширения и модуля упругости стали следует определять по справочным данным.
РАСЧЕТ ПЕРЕМЕННЫХ НАПРЯЖЕНИЙ
6. Амплитуду эквивалентных напряжений в расчетных сечениях прямых труб и отводов с коэффициентом l³ 1,0 следует определять по формуле
,
(1)
где s zMN и t вычисляются по формулам (1) и (2) прил. 1.
7. Амплитуду эквивалентного напряжения в отводе с коэффициентом l< 1,0 следует определять как максимальное значение из четырех, вычисленных по формулам:
(2)
Здесь коэффициент x
следует
принимать равным 0,69 при Мх
>
0
и
>
0,85, в остальных случаях -
равным 1,0.
Коэффициенты g m и b m находятся соответственно по черт. 1,а,б, а знаки Мх и Му определяются указанным на черт. 2 положительным направлением.
Величину Meq следует вычислять по формуле
,
(3)
где aR - определяются в соответствии с п. 3.3. При отсутствии данных о технологии изготовления отводов допускается принимать aR =1,6а .
8. Амплитуды эквивалентных напряжений в сечениях А-А и Б-Б тройника (черт. 3,б ) следует вычислять по формуле
,
(4)
где коэффициент x принимается равным 0,69 при s zMN > 0 и s zMN /s< 0,82, в остальных случаях - равным 1,0.
Величину s zMN следует вычислять по формуле
,
(5)
где b - угол наклона оси штуцера к плоскости xz (см. черт. 3,а ).
Положительные направления изгибающих моментов показаны на черт. 3,а . Значение t следует определять по формуле (2) прил. 1.
9. Для тройника с De /de £ 1,1 следует дополнительно определять в сечениях А-А, Б-Б и В-В (см. черт. 3,б ) амплитуду эквивалентных напряжений по формуле
.
(6)
Величину g m следует определять по черт. 1,а .
Черт. 1. К определению коэффициентов g m ( а ) и b m (б )
при
и
Черт. 2. Расчетная схема отвода
Черт. 3. Расчетная схема тройникового соединения
а - схема нагружения;
б - расчетные сечения
РАСЧЕТ ДОПУСКАЕМОЙ АМПЛИТУДЫ ЭКВИВАЛЕНТНОГО НАПРЯЖЕНИЯ
10. Выносливость трубопровода следует считать обеспеченной, если выполняется условие
s a,eq £[s а ] . (7)
11. Допускаемую амплитуду напряжений следует подсчитывать по формулам:
для трубопроводов из углеродистой и легированной неаустенитной сталей
;
(8)
или трубопроводов из аустенитной стали
.
(9)
12. Расчетное число полных циклов нагружения трубопровода следует определять по формуле
,
(10)
где Nc 0 - число полных циклов нагружения с амплитудами эквивалентных напряжений s a,eq ;
nc - число ступеней амплитуд эквивалентных напряжений s a,ei с числом циклов Nci .
Предел выносливости s а0 следует принимать равным 84/g для углеродистой, неаустенитной стали и 120/g - для аустенитной стали.
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
ОСНОВНЫЕ БУКВЕННЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ВЕЛИЧИН
At - температурный коэффициент;
Ap - площадь поперечного сечения трубы, мм2 ;
An , Ab - укрепляющие площади накладки и штуцера, мм2 ;
а, а0 , аR - относительная овальность соответственно нормативная, добавочная, расчетная, %;
bn - ширина накладки, мм;
b - ширина уплотнительной прокладки, мм;
С, С1 , С2 - прибавки к толщине стенки, мм;
Di , De - внутренний и наружный диаметры трубы, мм;
d - диаметр отверстия "в свету", мм;
d 0 - допускаемый диаметр неукрепленного отверстия, мм;
deq - эквивалентный диаметр отверстия при наличии радиусного перехода, мм;
Et - модуль упругости при расчетной температуре, Мпа;
подождите, идет загрузка...
