Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Нормы и методы расчета на прочностьСтр 1 из 9Следующая ⇒
ГОСТ 14249-89
УДК 66.023: 539.4: 006.354 Группа Г02
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
СОСУДЫ И АППАРАТЫ Нормы и методы расчета на прочность
Vessels and apparatus. Norms and methods of strength calculation
МКС 71.120.01 ОКП 36 1510 Дата введения 01.01.90
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ
1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством химического и нефтяного машиностроения
2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 18.05.89 № 1264
3. ВЗАМЕН ГОСТ 14249-80
4. Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 596-86, СТ СЭВ 597-77, СТ СЭВ 1039-78, СТ СЭВ 1040-88, СТ СЭВ 1041-88
5. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ
6. ИЗДАНИЕ (апрель 2003 г.) с Поправкой (ИУС 2-97)
Настоящий стандарт устанавливает нормы и методы расчета на прочность цилиндрических обечаек, конических элементов, днищ и крышек сосудов и аппаратов из углеродистых и легированных сталей, применяемых в химической, нефтеперерабатывающей и смежных отраслях промышленности, работающих в условиях однократных и многократных статических нагрузок под внутренним избыточным давлением, вакуумом или наружным избыточным давлением и под действием осевых и поперечных усилий и изгибающих моментов, а также устанавливает значения допускаемых напряжений, модуля продольной упругости и коэффициентов прочности сварных швов. Нормы и методы расчета на прочность применимы при соблюдении «Правил устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением», утвержденных Госгортехнадзором СССР, и при условии, что отклонения от геометрической формы и неточности изготовления рассчитываемых элементов сосудов и аппаратов не превышают допусков, установленных нормативно-технической документацией. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ Расчетная температура 1.1.1. Расчетную температуру используют для определения физико-механических характеристик материала и допускаемых напряжений. 1.1.2. Расчетную температуру определяют на основании теплотехнических расчетов или результатов испытаний. За расчетную температуру стенки сосуда или аппарата принимают наибольшее значение температуры стенки. При температуре ниже 20°С за расчетную температуру при определении допускаемых напряжений принимают температуру 20°С. 1.1.3. Если невозможно провести тепловые расчеты или измерения и если во время эксплуатации температура стенки повышается до температуры среды, соприкасающейся со стенкой, тоза расчетную температуру следует принимать наибольшую температуру среды, но не ниже 20°С. При обогреве открытым пламенем, отработанными газами или электронагревателями расчетную температуру принимают равной температуре среды, увеличенной на 20°С при закрытом обогреве и на 50°С при прямом обогреве, если нет более точных данных. Рабочее, расчетное и пробное давление 1.2.1. Под рабочим давлением для сосуда и аппарата следует понимать максимальное внутреннее избыточное или наружное давление, возникающее при нормальном протекании рабочего процесса, без учета гидростатического давления среды и без учета допустимого кратковременного повышения давления во время действия предохранительного клапана или других предохранительных устройств. 1.2.2. Под расчетным давлением в рабочих условиях для элементов сосудов и аппаратов следует понимать давление, на которое проводится их расчет на прочность. Расчетное давление для элементов сосуда или аппарата принимают, как правило, равным рабочему давлению или выше. При повышении давления в сосуде или аппарате во время действия предохранительных устройств более чем на 10%, по сравнению с рабочим, элементы аппарата должны рассчитываться на давление, равное 90% давления при полном открытии клапана или предохранительного устройства. Для элементов, разделяющих пространства с разными давлениями (например, в аппаратах с обогревающими рубашками), за расчетное давление следует принимать либо каждое давление в отдельности, либо давление, которое требует большей толщины стенки рассчитываемого элемента. Если обеспечивается одновременное действие давлений, то допускается проводить расчетна разность давлений. Разность давления принимается в качестве расчетного давления также для таких элементов, которые отделяют пространства с внутренним избыточным давлением от пространства с абсолютным давлением, меньшим чем атмосферное. Если отсутствуют точные данные о разности между абсолютным давлением и атмосферным, то абсолютное давление принимают равным нулю. Если на элемент сосуда или аппарата действует гидростатическое давление, составляющее 5% и выше рабочего, то расчетное давление для этого элемента должно быть повышено на этожезначение. 1.2.3. Под пробным давлением в сосуде или аппарате следует понимать давление, при котором проводится испытание сосуда или аппарата. 1.2.4. Под расчетным давлением в условиях испытаний для элементов сосудов или аппаратов следует понимать давление, которому они подвергаются во время пробного испытания, включая гидростатическое давление, если оно составляет 5% или более пробного давления. Расчетные усилия и моменты За расчетные усилия и моменты принимают действующие для соответствующего состояния нагружения (например, при эксплуатации, испытании или монтаже), усилия и моменты, возникающие в результате действия собственной массы присоединенных трубопроводов, ветровой, снеговой и других нагрузок. Расчетные усилия и моменты от ветровой нагрузки и сейсмических воздействий определяют по ГОСТ 24756. Расчетные значения модуля продольной упругости 1.5.1. Расчетные значения модуля продольной упругости Е дляуглеродистых и легированных сталей в зависимости от температуры должны соответствовать приведенным в приложении 4. Коэффициенты прочности сварных швов При расчете на прочность сварных элементов сосудов и аппаратов в расчетные формулы следует вводить коэффициентпрочности сварных соединений: jр - продольного шва цилиндрической или конической обечаек; jт - кольцевого шва цилиндрической или конической обечаек; jк - сварных швов кольца жесткости; ja - поперечного сварного шва для укрепляющего кольца; j, jА, jВ - сварных швов выпуклых и плоских днищ и крышек (в зависимости от расположения). Числовые значения этих коэффициентов должны соответствовать значениям, приведенным в приложении 5. Для бесшовных элементов сосудов и аппаратов j = 1. Проверка на усталостную прочность 1.8.1. Для сосудов и аппаратов, работающих при многократных нагрузках с количеством циклов нагружения от давления, стесненности температурных деформаций или других воздействий более 103 за весь срок эксплуатации, кроме расчета по настоящему стандарту, следует выполнять проверку на усталостную прочность. 1.8.2. Сосуды и аппараты, работающие при многократных нагрузках, проверяют на циклическую прочность по ГОСТ 25859.
РАСЧЕТ ОБЕЧАЕК ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ Расчетные схемы 2.1.1. Расчетные схемы цилиндрических обечаек приведенына черт. 1-4.
Гладкие обечайки с рубашкой
Черт. 3
Примеры использования номограммы (см. черт. 5)
I - определение расчетной толщины стенки; II - определение допускаемого наружного давления; III - определение допускаемой расчетной длины; ¡ - начало отсчета; n - промежуточные точки; ´ - конечный результат
Черт. 6
(Измененная редакция, Попр. 1997)
2.3.2.2. Допускаемое наружное давление следует определять по формуле . (13) где допускаемое давление из условия прочности определяют по формуле . (14) а допускаемое давление из условия устойчивости в пределах упругости определяют по формуле , (15) где . (16) При определении расчетной длины обечайки l или L длину примыкающего элемента l3 следует определять по формулам - для выпуклых днищ, - для конических обечаек (днищ) без отбортовки, но не более длины конического элемента; - для конических обечаек (днищ) с отбортовкой, но не более длины конического элемента. Коэффициент K1 определяют по номограмме, приведенной на черт. 5. Если полученное значение коэффициента K1 лежит ниже соответствующей штрихпунктирной линии (см. черт. 5), то величину [р] в предварительном расчете допускается определять по формуле . (17) 2.3.3. Обечайки, нагруженные осевым растягивающем усилием 2.3.3.1. Толщину стенки следует рассчитывать по формуле s ³ sp + c, (18) где . (19) 2.3.3.2. Допускаемое осевое растягивающее усилие следует рассчитывать по формуле [F] = p(D+s - c)(s - c) [s] jт. (20) 2.3.4. Обечайки, нагруженные осевым сжимающим усилием 2.3.4.1. Допускаемое осевое сжимающее усилие следует рассчитывать по формуле , (21) где допускаемое осевое сжимающее усилие [F]п из условия прочности [F]п = p(D+s - c)(s - c)[s], (22) а допускаемое осевое сжимающее усилие в пределах упругости [F]Еиз условия устойчивости . (23) В формуле (23) допускаемое осевое сжимающее усилие , определяют из условия местной устойчивости в пределах упругости по формуле , (24) а допускаемое осевое сжимающее усилие - из условия общей устойчивости в пределах упругости по формуле . (25) Гибкость l, определяют по формуле . (26) Приведенную расчетную длину lпр принимают по черт. 7 Примечание. В случае, если < 10, формула (23) принимает вид .
Приведенная расчетная длина lпр
Черт. 7
2.3.4.2. Для рабочих условий (пу = 2, 4) допускаемое сжимающее усилие можно определять по формуле . (27) Коэффициенты j1 и j2 следует определять по черт. 8 и 9.
График для определения коэффициента j1
Черт. 8 График для определения коэффициента j2
Черт. 9
2.3.5. Обечайки, нагруженные изгибающим моментом 2.3.5.1. Допускаемый изгибающий момент следует рассчитывать по формуле , (28) где допускаемый изгибающий момент [М]п из условия прочности рассчитывают по формуле [М]п = D (D+s - c) (s - c)[s] [F]п, (29) а допускаемый изгибающий момент [М]Е из условия устойчивости в пределах упругости - по формуле . (30)
(Измененная редакция, Попр. 1997)
2.3.5.2. Для рабочих условий (пy = 2, 4) допускаемый изгибающий момент можно определять по формуле [М] = D (D+s - c)(s - c)[s]j3. (31) Коэффициент j3 следует определять по черт. 10. График для определения коэффициента j3
Черт. 10
2.3.6. Обечайки, нагруженные поперечными усилиями Допускаемое поперечное усилие [Q] следует рассчитывать по формуле , (32) где допускаемое поперечное усилие [Q]п из условия прочности [Q]п = 0, 25 pD (s - c) [s], (33) а допускаемое поперечное усилие [Q]E из условия устойчивости в пределах упругости . (34) 2.3.7. Обечайки, работающие под совместным действием наружного давления, осевого сжимающего усилия, изгибающего момента и поперечного усилия Обечайки, работающие под совместным действием нагрузки, проверяют на устойчивость по формуле , (35) где [р] - допускаемое наружное давление по п. 2.3.2; [F] - допускаемое осевое сжимающее усилие по п. 2.3.4; [М] - допускаемый изгибающий момент по п. 2.3.5; [Q] - допускаемое поперечное усилие по п. 2.3.6 РАСЧЕТ ВЫПУКЛЫХ ДНИЩ Расчетные схемы 3.1.1. На черт. 12 приведены расчетные схемы эллиптических, полусферических и торосферических днищ.
Выпуклые днища
а - эллиптическое днище; б - полусферическое днище; в - торосферическое днище Черт. 12
Примечание. Чертеж не определяет конструкцию днища и приведен только для указания необходимых расчетных размеров. Торосферические днища 3.4.1. Торосферические днища, нагруженные внутренним избыточным давлением 3.4.1.1. Толщину стенки в краевой зоне следует рассчитывать по формуле s1 ³ s1p + c, (63) где . (64) Для сварных днищ следует дополнительно проверить толщину стенки в центральной зоне по формуле s1 ³ s1p + c, (65) где . (66)
График для определения коэффициента Кэ
Черт. 13 3.4.1.2. Допускаемое избыточное давление из условия прочности краевой зоны следует рассчитывать по формуле . (67) Для сварных днищ необходимо дополнительно проверить допускаемое избыточное давление из условия прочности центральной зоны по формуле . (68) За допускаемое давление принимается меньшее из давлений, определяемых по формулам (67), (68). В случае сварки днищ из листов различной толщины в формулы (67), (68) следует подставлять соответствующие значения толщин стенок для краевой и центральной зон. 3.4.1.3. Коэффициент b1 следует определять в соответствии с черт. 14, а коэффициент b2 - в соответствия с черт. 15 или по формулам: тип A ; тип В ; (69) тип С .
График для определения коэффициента b1
Черт. 14
График для определения коэффициента b2
Черт. 15
3.4.1.4. Для днищ, изготовленных из целой заготовки, коэффициент j = 1. Для днищ, изготовленных из нескольких частей, коэффициент j следует определять по табл. 2. Таблица 2
Значения коэффициентов jА и jВ следует определять в соответствии с приложением 5.
(Измененная редакция, Попр. 1997)
3.4.1.5. Если длина цилиндрической отбортованной части днища h1 ³ 0, 8 , то толщина цилиндрической части днища должна быть не меньше толщины обечайки, рассчитанной в соответствии с п. 2.3.1 при j = 1. 3.4.2. Торосферические днища, нагруженные наружным давлением 3.4.2.1. Торосферические днища, нагруженные наружным давлением, следует рассчитывать в соответствии с п. 3.3.2 по формулам (58), (59) и (60) при Кэ = 1. Кроме того, наружное давление не должно превышать допускаемое давление, определяемое по формуле (67).
РАСЧЕТ ОБЕЧАЕК КОНИЧЕСКИХ Пологие конические днища
а - днище с тороидальным переходом, б - днище с укрепляющим кольцом, в - днище без тороидального перехода и укрепляющего кольца
Черт. 26
5.1.2.2. Расчетный диаметр гладкой конической обечайки определяют по формуле - для конической обечайки без тороидального перехода (черт. 21а, 21б, 21в) Dк = D - 1, 4 а1 sina1; - для конической обечайки с тороидальным переходом (черт. 22а, 22б) Dк = D - 2 [r (cosa2 - cosa1) + 0, 7a1 sina1]; для конических обечаек со ступенчатым изменением толщин стенки для второй и всех последующих частей за расчетный диаметр Dк данной части обечайки принимают внутренний диаметр большего основания. 5.1.2.3. Расчетный коэффициент прочности сварных швов переходов обечаек определяют по табл. 4.
Таблица 4
Сочетания нагрузок 5.6.1. Условия применения формул Если коническая обечайка нагружена давлением, осевой силой и изгибающим моментом и сумма эквивалентных давлений от этих нагрузок, определяемых по формулам ; , (147) составляет для соответствующего расчетного диаметра менее 10% рабочего давления, то коническую обечайку рассчитывают только на действие давления. 5.6.2. Совместное действие нагрузок При проверке прочности или устойчивости для совместного действия нагрузок в формулах (148) и (150) для расчетного наружного давления подставляют минус р, а для осевой сжимающей силы минус F. Изгибающий момент М всегда принимают со знаком плюс. 5.6.2.1. Гладкие конические обечайки. В случае действия наружного давления необходимо проверить условия устойчивости по формуле . (148) Кроме того, должна быть выполнена проверка устойчивости от отдельных нагрузок |р| £ [p]; |F| £ [F]; |M| £ [M]. (149) Допускаемые нагрузки [р], [F], [М] определяют по пп. 5.3.2.3, 5.4.2.2 и 5.5.1. Проверку проводят, если не выполнено условие п. 5.6.1 хотя бы для одного из расчетных диаметров конической обечайки. При внутреннем давлении в формуле (148) следует принять р = 0. 5.6.2.2. Переходные части конических обечаек Кроме проверки условий прочности от отдельных нагрузок по формулам (149), необходимо проверить выполнение условия , (150) где [р], [F], [М] - допускаемые нагрузки для переходной части обечайки. Проверку проводят, если не выполнено условие п. 5.6.1 при Dp = D. ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Обязательное
Таблица 5
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Справочное Механические характеристики: для углеродистых и низколегированных сталей - табл. 1 и 2, для теплоустойчивых хромистых сталей - табл. 3 и 4, для жаропрочных, жаростойких и коррозионностойких сталей аустенитного и аустенито-ферритного класса - табл. 5 и 6
Таблица 9
Таблица 10
Таблица 11
Таблица 12
Таблица 13
Таблица 14
Таблица 15
Примечание. Предел текучести для поковок, сортового проката и труб при 20°С следует принимать: - для поковок из стали марок 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М3Т - ; - для поковок и сортового проката из стали марки 08Х18Н10Т - ; - для сортового проката из стали марок 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М3Т - ; - для поковок из стали марок 03Х17Н14М3, 03Х18Н11 - ; - для сортового проката из стали марки 03Х18Н11 - ; - для труб из стали марки 03Х21Н21М4ГБ (ЗИ-35) - ; - для поковок из стали марки 03Х21Н21М4ГБ (ЗИ-35) - (поковки) где предел текучести материала поковок определен по ГОСТ 25054 (по согласованию).
Таблица 16
* Для сталей 08Х17Н13М2Т, 08Х17Н15М3Т предел текучести при20°Сравен 200 (2000) МПа (ксг/см2). Примечания: 1. Для поковок из стали марок 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М3Т, пределы текучести, приведенные в табл. 16, умножают на 0, 83. 2. Для сортового проката из стали марок 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М3Т пределы текучести, приведенные в табл. 16, умножают на отношение , где - предел текучести материала сортового проката определен по ГОСТ 5949. 3. Для поковок и сортового проката из стали марки 08Х18Н10Т пределы текучести, приведенные в табл. 16, умножают на 0, 95. 4. Для поковок из стали марки 03Х17Н14М3пределы текучести, приведенные в табл. 16, умножают на 0, 9. Популярное:
|
Последнее изменение этой страницы: 2017-03-08; Просмотров: 890; Нарушение авторского права страницы