База ГОСТовallgosts.ru » 27. ЭНЕРГЕТИКА И ТЕПЛОТЕХНИКА » 27.010. Энергетика и теплотехника в целом

ГОСТ Р 55682.3-2017 Котлы водотрубные и котельно-вспомогательное оборудование. Часть 3. Конструирование и расчет узлов, работающих под давлением

Обозначение: ГОСТ Р 55682.3-2017
Наименование: Котлы водотрубные и котельно-вспомогательное оборудование. Часть 3. Конструирование и расчет узлов, работающих под давлением
Статус: Принят

Дата введения: 01/01/2019
Дата отмены: -
Заменен на: -
Код ОКС: 27.010
Скачать PDF: ГОСТ Р 55682.3-2017 Котлы водотрубные и котельно-вспомогательное оборудование. Часть 3. Конструирование и расчет узлов, работающих под давлением.pdf
Скачать Word:ГОСТ Р 55682.3-2017 Котлы водотрубные и котельно-вспомогательное оборудование. Часть 3. Конструирование и расчет узлов, работающих под давлением.doc


Текст ГОСТ Р 55682.3-2017 Котлы водотрубные и котельно-вспомогательное оборудование. Часть 3. Конструирование и расчет узлов, работающих под давлением



ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО

ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

КОТЛЫ ВОДОТРУБНЫЕ И КОТЕЛЬНО-ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Часть 3

Конструирование и расчет узлов, работающих под давлением

(EN 12952-3:2011, MOD)

НАЦИОНАЛЬНЫЙ

СТАНДАРТ

РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

ГОСТР

55682.3—

2017
(EN 12952-3: 2011)

Издание официальное

Москва

Стандартииформ

2017

ГОСТ Р 55682.3—2017

Предисловие

1    ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский институт стандартизации и сертификации в машиностроении» (ВНИИНМАШ) на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии европейского стандарта, указанного в пункте 4

2    ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 244 «Оборудование энергетическое стационарное»

3    УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 8 ноября 2017 г. № 1711-ст

4    Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к европейскому стандарту EN 12952-3:2011 «Котлы водотрубные и котельно-вспомогательное оборудование. Часть 3. Конструирование и расчет узлов, работающих под давлением» (EN 12952-3:2011 «Water-tube boilers and auxiliary installations — Part 3: Design and calculation for pressure parts». MOD) путем изменения отдельных фраз {слов, значений показателей, ссылок), которые выделены в тексте курсивом.

Внесение указанных технических отклонений направлено на учет потребностей национальной экономики Российской Федерации и/или особенностей российской национальной системы стандартизации.

Сведения о соответствии ссылочных национальных стандартов европейским стандартам, использованным в качестве ссылочных в примененном европейском стандарте, приведены в дополнительном приложении ДА

5    ВЗАМЕН ГОСТ Р 55682.3—2013/EN 12952-3:2011

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N9 162-ФЗ «О стандартизации в Российской Федерации». Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по люхничвскому регулированию и метрологии в сети Интернет ()

© Стандартинформ. 2017

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

II

ГОСТ Р 55682.3—2017

Содержание

1    Область применения..................................................................1

2    Нормативные ссылки..................................................................1

3    Термины и определения...............................................................2

4    Обозначения и сокращения............................................................2

5    Общие положения....................................................................2

5.1    Цели и задачи....................................................................2

5.2    Размеры узлов, предназначенных для работы под давлением............................2

5.3    Прочность узлов, предназначенных для работы под давлением...........................3

5.4    Аналитический расчет.............................................................3

5.5    Циклическая нагрузка.............................................................3

5.6    Прочие конструктивные требования..................................................4

5.7    Проектное давление, расчетное давление и давление при гидроислытаниях................4

5.8    Износ металла...................................................................6

5.9    Технологическая оснастка для узлов, предназначенных для работы

под давлением...................................................................7

6    Расчетная температура и номинальное проектное напряжение...............................7

6.1    Расчетная температура............................................................7

6.2    Максимальная разность температур по толщине стенки и максимальная

температура дымовых газов для обогреваемых барабанов и коллекторов.................10

6.3    Допускаемое напряжение.........................................................11

7    Цилиндрические обечайки барабанов и коллекторов, на которые действует

внутреннее давление................................................................12

7.1    Толщина обечайки................................................................12

7.2    Основной расчет.................................................................12

7.3    Учет дополнительных нагрузок в обечайках барабанов и коллекторов.....................13

7.4    Подвески и опоры для барабана котла...............................................16

7.5    Напряжения в цилиндрических оболочках, не связанные с внутренним

гидравлическим давлением........................................................16

8    Отверстия и присоединяемые детали в цилиндрических обечайках барабанов.

коллекторов и бесшовных трубах......................................................16

8.1    Общие положения...............................................................16

8.2    Коэффициент прочности, рассчитанный аппроксимацией, и максимальный диаметр

неукрепленного отверстия.........................................................22

8.3    Расчет отверстий, отводов и штуцеров в цилиндрических оболочках

(коэффициент прочности и усиление)...............................................26

8.4    Болтовые соединения............................................................32

8.5    Винтовые соединения и соединения на приваренных муфтах............................37

9    Коллекторы и плоскостенные трубы прямоугольного сечения...............................39

9.1    Общие положения...............................................................39

9.2    Символы и аббревиатуры.........................................................40

9.3    Требуемая толщина стенок........................................................41

10    Плоские и сферические днища.......................................................43

10.1    Символы и аббревиатуры........................................................43

10.2    Сферические оболочки и плоские днища............................................44

111

ГОСТ Р 55682.3—2017

10.3    Плоские днища без анкерных связей...............................................50

10.4    Плоские непривариваемые крышки................................................55

11    Трубы............................................................................57

11.1    Символы и аббревиатуры........................................................57

11.2    Толщина прямых котельных труб..................................................57

11.3    Толщины гибов и колен трубы.....................................................59

11.4    Гибкость всего трубопровода......................................................59

11.5    Структурная технологическая оснастка, прикрепленная к трубам........................60

11.6    Подгонка и соединение обогреваемых труб..........................................64

11.7    Соединение необогревавмых труб.................................................64

12    Узлы высокого давления нетипичной формы............................................64

12.1    Гидравлическое испытание под давлением для определения величины

допустимого внутреннего давления................................................64

12.2    Численные методы..............................................................66

13    Усталость.........................................................................66

13.1    Общие положения..............................................................66

13.2    Символы и аббревиатуры........................................................67

13.3    Условия отказа от проведения усталостного анализа..................................69

13.4    Анализ напряжений для расчета усталости..........................................75

13.5    Пример расчетов...............................................................82

Приложение А (обязательное) Расчет гибов и колен труб....................................86

Приложение В (обязательное) Усталостное растрескивание — расчет допускаемых

переменных напряжений..................................................94

Приложение С (справочное) Примеры расчета усталостных эффектов........................107

Приложение D (справочное) Физические характеристики сталей.............................113

Приложение ДА (справочное) Сведения о соответствии ссылочных национальных стандартов европейским стандартам, использованным в качестве ссылочных

в примененном европейском стандарте....................................120

Библиография.......................................................................121

IV

ГОСТ Р 55682.3—2017

Введение

Серия национальных стандартов ГОСТ Р 55682. гармонизированная с серией европейских стан* дартов ЕН 12952. состоит из следующих частей, объединенных под общим названием «Котлы водотрубные и котельно-вспомогательное оборудование»:

•    Часть 1. Общие положения;

•    Часть 2. Материалы для деталей котлов, работающих под давлением, и для вспомогательных устройств;

•    Часть 3. Конструирование и расчет узлов, работающих под давлением;

•    Часть 4. Расчет в процессе эксплуатации предполагаемого срока службы котла;

•    Часть 5. Конструктивное исполнение и технология производства частей котла, работающих под давлением;

•    Часть 6. Контроль и испытания в процессе изготовления, документация и маркировка частей котла, работающих под давлением;

•    Часть 7. Требования к оборудованию для котлов;

•    Часть 8. Требования к топкам котлов, работающих на жидких и газообразных топливах;

•    Часть 9. Требования к топкам котлов, работающих на пылеугольном топливе;

•    Часть 10. Требования к защитным устройствам от превышения допустимого давления;

- Часть 11. Требования к ограничительным устройствам котлов и котельно-вспомогательного оборудования;

•    Часть 12. Требования к качеству питательной и котельной воды:

•    Часть 13. Требования к установкам газоочистки:

•    Часть 14. Требования к установкам очистки дымовых газов от оксидов азота (DENOX). применяющих сжиженный аммиак и водный раствор аммиака;

•    Часть 15. Приемочные испытания;

•    Часть 16. Требования к топочным устройствам котлов со слоевым сжиганием и сжиганием в кипящем (псевдоожиженном) слое твердого топлива;

•    Часть 17. Руководящее указание по привлечению независимой от изготовителя инспектирующей организации;

•    Часть 18. Руководство по эксплуатации.

Хотя указанные выше части серии стандартов можно использовать каждую отдельно, все части являются взаимосвязанными. При конструировании и изготовлении котлов потребуется применение нескольких частей одновременно с целью удовлетворения всех требований стандарта, объединенных общим наименованием «Котлы водотрубные и котельно-вспомогательное оборудование».

Примечание 1 —Части 4 и 15не требуются на этапе проектирования, изготовления и монтажа котпа.

Настоящий стандарт является одним из основополагающих нормативных документов, входящих в доказательную базу, подтверждающую действие Технического регламента Таможенного союза «Оборудование, работающее под избыточным давлением».

Пункты настоящего стандарта отвечают по существу требованиям по безопасности или иным положениям «Предписаний по оборудованию высокого давления...».

Примечание 2 — К изделию (изделиям) могут применяться и иные нормативные документы, отличные от «Предписаний...», если они не выходят за рамки настоящего стандарта.

Пункты настоящего стандарта, указанные в нижеследующей таблице, служат в поддержку основным требованиям по безопасности документа «Предписания по оборудованию высокого давления...».

Таблица — Сопоставление положений настоящего стандарта с положениями «Предписаний по оборудованию высокого давления...» в отношении конструирования и расчета узлов высокого давления для водотрубных котлов

Пункты и сочетания пунктов настоящего стандарта

Содержание

Предписание Технического регламента I# XXX

От 5.1 по 5.9 включительно

Расчет с использованием подходящих множителей

V

ГОСТ Р 55682.3—2017

Продолжение таблицы

Пункты и сочетание пунктов настоящего стандарта

Содержание

Предписание Технического реглэыемта № XXX

От 6.1 по 6.3 включительно

Коэффициенты надежности и границы

Внутреннее давление: 5.2 — 1-й абзац. 7.1.

7.2.    8.1. 8.2. 8.3. 9.3. 10.2. 10.3. 10.4. 11.2.

11.3.12.1.12.2.    приложение А: внешнее давление: 5.6.3

Внутреннее/вмешнее давления

6.1. 6.2

Температуры окружающей среды и рабочая

5.7.2(a). 7.3

Статичное давление и массовое содержание

5.3

Ветровая нагрузка и землетрясения

5.3. 5.9. 7.4. 11.5

Реактивные силы и моменты от оснастки и т. п.

5.8, 7.1.2. 10.2.1.1, 13, приложение А А.З. приложение В

Коррозия, эрозия, усталость и т. п.

5.2. 5.3.6.2, 7.3. 7.4, 7.5

Одновременное действие нагрузок

от 7 до 11 включительно. 8.4. 12.2. 7.5. приложение А. приложение В

Расчет для адекватной прочности должен опираться на численные методы расчета

12.1

Расчет с использованием эксперимента

6.1. 6.2.6.3. 8.4

Характер отказов и коэффициенты надежности

От 7 по 11 включительно. 8.4. 13. приложение А. приложение В

Применяемые методы расчета: расчет по формулам

5.2. 5.4.122

Расчет по анализу

5.7

Давление для расчета

6.1. 6.2

Температура и границы для расчета

5.2

Комбинации давления и температуры

13.приложение В

Максимальные напряжения и концентрация напряжений

6.3

Технический предел прочносги/предел текучести

6.3

Предел растяжения на прочность

6.3

Разрывное напряжение ползучести

13. приложение В

Усталость

Приложение D

Модуль упругости

8.4

Пластическая деформация

5.2

Ударная вязхость

5.6(g). 11-2.4

Коэффициенты соединения

5.2. 7.4. 7.5. 11.4.11.5

Вопросы стабильности

12.1.2. 12.1.3

Испытание давлением

VI

ГОСТ Р 55682.3—2017

Окончание таблицы

Пункты и сочетание пунктов настоящего стандарта

Содержание

Предписание Технического реглэыеита № XXX

5.6.2

Расчет для проверки без приборов

5.6.2

Способы проверки изнутри вручную

5.6.2

Слишком узкий доступ

5.6.2

Содержащиеся носители не вредны для оборудования высокого давления

5.6.3

Как избежать вредоносных эффектов, то есть гидравлического удара

5.6.3

Разрешение на очистку, инспектирование и т. д.

5.8

Коррозия и иные химические агрессии

5.8.6

Добавочная толщина, подушки, прокладки и т. П.

6.3

Ферритные стали — минимум из 2/3 от Ret или 5/12 от «„до

6.3

2/3 от Rtf ecrw удлинение превышает 30%

6.3

5/6 от Я^или 1/3 от если удлинение превышает 35 %

6.3

Непегировэнкые или низколегированные литые стали — минимум из 10/19 от Rtf или 1/3 от R^q

6.3

Ферритные стали — минимум из 2/3 от Rtf или 5/12 от ЯтЗф

Все относящиеся к делу пункты, за исключением 11.2.4

1.00 для соединений, которые подвергаются проверке методами НРК

11.2.4

0.65 для соединений, которые подвергаются статистической проверке методами НРК

Все относящиеся к делу пункты

Прочив параметры соединения, которые следует рассмотреть

Соблюдение требований указанных пунктов будет в то же время означать выполнение требований по технике безопасности, содержащихся в документе «Предписания по оборудованию высокого давления...», связанных и действующих совместно с иными предписаниями Российской Федерации.

VII

ГОСТ Р 55682.3—2017 (EN 12952-3:2011)

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КОТЛЫ ВОДОТРУБНЫЕ

И КОТЕЛЬНО-ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Часть 3

Конструирование и расчет узлов, работающих под давлением

Water-tube boilers and auxiliary installations. Pari 3. Design and calculation for pressure parls

Дата введения —2019—01—01

1    Область применения

Настоящий стандарт устанавливает требования к конструктивному исполнению и технологии изготовления водотрубных котлов, определение которых приводится в ГОСТ Р ЕН 12952-1.

2    Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие национальные стандарты:

ГОСТ Р 55682.2—2012 (ЕН 12952-2:2011) Котлы водотрубные и котельно-вспомогательное оборудование. Часть 2. Материалы для деталей котлов, работающих под давлением, и для вспомогательных устройств

ГОСТ Р 55682.4—2017 (ЕН 12952-4:2011) Котлы водотрубные и котельно-вспомогательное оборудование. Часть 4. Расчет в процессе эксплуатации предполагаемого срока службы котла

ГОСТ Р 55682.5—2017 (ЕН 12952-5:2011) Котлы водотрубные и котельно-вспомогательное оборудование. Часть 5. Конструктивное исполнение и технология производства частей котла, работающих под давлением

ГОСТ Р 55682.6—2017 (ЕН 12952-6:2011) Котлы водотрубные и котельно-вспомогательное оборудование. Часть 6. Контроль и испытания в процессе изготовления, документация и маркировка деталей котла, работающих под давлением

ГОСТ Р 55682.11—2013IEH 12952-11:2007 Котлы водотрубные и котельно-вспомогательное оборудование. Часть 11. Требования к ограничительным устройствам котла и котельно-вспомогательного оборудования

ГОСТ Р 55682.12—2013/ЕН 12952-12:2003 Котлы водотрубные и котельно-вспомогательное оборудование. Часть 12. Требования к качеству питательной и котельной воды

ГОСТ Р ЕН 12952-1—2012 Котлы водотрубные и котельно-вспомогательное оборудование. Часть 1. Общие положения

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется испогъзовэть действующую версию этого

Издание официальное

1

ГОСТ Р 55682.3—2017

стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная осылкз. то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная осыгка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение. в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять 8 части, не затрагивающей эту осыгжу.

3    Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТР ЕН 12952*1.

4    Обозначения и сокращения

В настоящем стандарте применены условные обозначения по ГОСТ Р ЕН 12952-1. таблица 4*1.

Определения дополнительных терминов и условных обозначений приведены в случае необходимости разъяснение специфического текста.

Следует отметить, что в некоторых случаях одинаковый дополнительный символ может быть использован в разных уравнениях с разным значением; в этих особых случаях для каждого уравнения указано значение такого символа.

5    Общие положения

5.1    Цели и задачи

Узлы высокого давления водотрубных котлов должны быть сконструированы в соответствии с требованиями настоящего стандарта. Окончательную форму конструкции необходимо воспроизводить в виде чертежей и спецификаций для того, чтобы гарантировать надлежащее исполнение конструктивных требований в процессе изготовления и во время проверок.

5.2    Размеры узлов, предназначенных для работы под давлением

Толщина стенок и иные размеры узлов, работающих под давлением, должны быть достаточными для того, чтобы выдерживать расчетное давление, которое развивается при расчетной температуре во время всего срока службы конструкции, что следует определять в соответствии с положениями настоящего стандарта при условии, что используются материалы согласно ГОСТР 55682.2.

Конструкцию под нагрузки, источники которых перечислены ниже, следует рассчитывать согласно требованиям настоящего стандарта:

a)    изгиб барабана или коллектора лод воздействием собственного веса и налагаемых нагрузок:

b)    местные нагрузки на барабан от элементов опоры;

c)    температурные напряжения и моменты, возникающие внутри конструкции, а также в результате термического расширения присоединенных трубопроводов;

0) местные нагрузки на трубы от конструкционных элементов усиления;

е) быстрые и частые перемены давления и температуры.

Способы расчета напряжений, вызванных внешними нагрузками, приложенными к штуцерам и к местам соединений, должны соответствовать /1}.

Примечание — Цель настоящего раздела состоит в том. чтобы дать конкретные правила расчета общих форм нагрузок, действующих обычно на узлы котла, и основные правила, пользуясь которыми, можно было бы рэсоытывать иные возможные нагрузки. Здесь не дается конкретных л pawn расчета для нагрузок, не подпадающих под приведенный выше перечень а)—в).

Рассматриваемые правила расчета рассчитаны на применение к расчету котлов утвержденных конструкций, которые устанавливают и эксплуатируют так. как это предусмотрено инструкциями изготовителя.

Размеры узлов, работающих под давлением, должны определяться из конкретного анализа, если они не включены в настоящий стандарт, а также если имеют место нестандартные условия, такие как:

О необычайно высокая коррозионная активность продуктов сгорания;

д) очень высокое давление продуктов сгорания;

h) недостаточная подача воды.

2

ГОСТ Р 55682.3—2017

Отклонения от требований и положений настоящего стандарта при использовании альтернатив* ных способов конструирования и расчета допустимы, только если они разрешены, при этом должно быть показано, что применение упомянутых способов не приведет к ослаблению надежности узла. Из* готовитель в своем документе обязан подробно описать все упомянутые отклонения {см. также пункт 7 ГОСТ РЕН 12952-1).

5.3    Прочность узлов, предназначенных для работы под давлением

Прочность узлов, работающих под давлением, должна быть такой, чтобы они могли выдерживать следующие нагрузки:

a)    внутреннее давление;

b)    вес всех этих узлов и их содержимого, вес размещенных на них элементов и любые отложения шлака, топлива, золы или пыли;

c)    нагрузки, вызванные перепадами давления газа, проходящего сквозь форсунки котла, и давление потока проходящего газа;

d)    нагрузки, развивающиеся в стыках котла с иными элементами установки.

Там. где это необходимо, узлы высокого давления следует рассчитывать на ветровую нагрузку, а также на противостояние нагрузкам от землетрясения. Следует ли в расчет конструкции закладывать расчет на такие нагрузки, определяет изготовитель.

5.4    Аналитический расчет

Допустим расчет конструкции по анализу, такой расчет позволяет обеспечить необходимый уровень надежности и удовлетворить необходимым требованиям, предъявляемым к элементам.

Результаты любого расчета напряжений, выполненного для нагрузок, которые во всех подробностях не охватываются уравнениями настоящего раздела, необходимо оценивать с использованием системы критериев, приведенной в (1).

5.5 Циклическая нагрузка

Считается, что узлы котла подвергаются воздействию циклической нагрузки, если котел рассчитан более чем на 500 циклов холодных пусков. Когда циклическим нагрузкам подвергаются узлы цилиндрической или сферической формы с отверстиями, то расчет допустимой скорости изменения температуры V проводится по следующей формуле

V, о SSOH/mm* -рс

a d

т т

(5.5-1)

где рс — максимальное рабочее давление; dm — средний диаметр оболочки; sm(1 — минимальная толщина стенки; л, = 2, если оболочка цилиндрическая или ns = 4. если оболочка сферическая;

ат - 4 или. если есть некоторое сомнение в том. что это значение взято с излишним запасом, точную величину следует вычислить по графику рисунка 13.4-5 или по графику рисунка 13.4-7. а затем использовать в расчетах:

Z-2K мм4/(Н с) если материал — ферритная сталь, или

Z-\K мм4/(Н-с) если материал — аустенитная либо мартенситная сталь, или

0.5

(5.5-2)

где а, — теплопроводность;

Ku-n/c*— Фактор формы;

Kt — коэффициент концентрации температурных напряжений;

£ — модуля Юнга.

а — коэффициент линейного расширения.

а можно взять из приложения О, значение Кцип;сф найти по графику на рисунках 13.4-6 или 13.4-9. а значение К, — по графику на рисунке 13.4-8.

3

ГОСТ Р 55682.3—2017

Если в результате этого расчета для температуры получится величина, меньшая, чем требуемая температура переходного режима при пуске или отрицательная величина, то следует обратиться к 13.4.

Для конструкции, испытывающей циклические нагрузки, особое внимание следует обратить на конфигурацию, чтобы в ней не оказалось элементов, которые сами стали бы источниками напряжений и чтобы была уверенность е том. что напряжение распределяется относительно равномерно. Из зон концентрации напряжений не следует отбирать образцы для испытаний.

С учетом условий эксплуатации конструкцию надо создавать в соответствии с имеющимися данными по коррозии и усталости.

Уровень применяемого неразрушающего контроля должен отвечать принятым критериям для сварных швов главного барабана, приведенным в ГОСТР SS682.6.

5.6    Прочие конструктивные требования

5.6.1    Общие положения

В особенности следует обратить внимание на следующие требования ГОСТ" Р 55682.5 и ГОСТ Р 55682.6:

a)    конструкция должна быть такой, чтобы ее можно было изготавливать и сваривать в соответствии с требованиями ГОСТР55682.5 и проверять в соответствии с требованиями ГОСГР 55682.6;

b)    там. где используется технология сварки с частичным проваром, глубина проточки, определяющая величину провара, должна быть указана на чертежах:

c)    сварные швы. соединяющие штуцера, шпильки и элементы опор с барабаном и коллектором, не должны включать комбинацию из ферритной и аустенитной сталей:

d)    требования к выполнению и качеству сварки штуцеров с барабанами и коллекторами, соединенными без учета внешней нагрузки, должны соответствовать пункту 9.3 ГОСТ Р 55682.5:

e)    требования к выполнению и качеству сварных соединений труб с барабанами и коллекторами, соединенными без учета внешней нагрузки, должны соответствовать пункту 9.4 ГОСГР 55682.5;

0 соблюдение эксплуатационных ограничений для литых клапанов и фитингов;

д) в тех случаях, когда допускается проведение выборочного НРК сварных швов в соответствии с положениями ГОСТ Р 55682.6, необходимо продемонстрировать, что выполненная сварка будет адекватна прикладываемым нагрузкам, если в расчетах использовать коэффициент сварного соединения, равный 0.85:

h)    специальные требования для котлов со змеевиками, приведенные в приложении D ГОСТ Р 55682.5;

i)    специальные требования к котлам-утилизаторам для химической промышленности, приведенные в приложении Е ГОСТ Р 55682.5.

Для основных узлов, работающих в диапазоне ползучести, имеющееся оборудование должно обеспечивать наблюдение за ползучестью в период эксплуатации.

5.6.2    Доступ

Котел следует конструировать так. чтобы гарантировать доступ для проверки состояния внутренних поверхностей барабана и коллекторов, проверка может проводиться либо непосредственно, либо дистанционно. что зависит от физических размеров инспектируемых узлов. Требования к отверстиям и ограничения на отверстия для доступа и инспектирования должны соответствовать пункту 9.2 ГОСТР 55682.5.

5.6.3    Дренаж и вентиляция

Котел должен быть оборудован достаточными средствами дренажа и вентиляции во избежание гидравлического удара и вакуумного сжатия, причем такими, чтобы можно было проводить инспектирование их изнутри.

5.7    Проектное давление, расчетное давление и давление при гидроиспытаниях

5.7.1 Проектное давление для настройки предохранительных клапанов

В соответствии с целями и задачами настоящего стандарта проектное давление ра должно быть равно или больше, чем максимальное допустимое давление ps.

Для каждой отключаемой части водотрубного котла проектное давление должно быть по меньшей мере равно самому высокому давлению из тех. на которые настраивается предохранительный клапан этой отключаемой части.

Примечание — Отхлючэемая часть—эго любой подвергаемый действию высокого давления участок

установки, который можно изолировать от нее отключающей арматурой.

4

ГОСТ P556S2.3—2017

5.7.2    Расчетное давление

Каждая отключаемая часть может быть разделена на секции, для каждой из которых будет определена своя величина расчетного давления ps и своя расчетная температура Расчет по каждой такой части должен базироваться на одном из следующих положений:

a)    для тех участков, на которых расчетное напряжение должно выводиться из предела прочности

на разрыв Rm или из минимального предела текучести    . расчетное давление следует принимать

равным проектному давлению, увеличенному до самого большого давления, которое возможно в рабочем режиме при расчетной температуре. Во внимание следует принять гидростатическое давление и перепад давлений, связанный с гидравлическим сопротивлением. Разницей в гидростатической составляющей. меньшей или равной 0.05 МПа. можно пренебречь;

b)    для участков, на которых расчетное напряжение должно выводиться из предела ползучести, расчетное давление должно быть равно самому низкому из тех давлений, на которые настроены предохранительные клапаны на выходе пароперегревателя/промпароперегревателя. увеличенному на самую большую разность давлений, которая только возможна при максимально допустимой непрерывной нагрузке при расчетной температуре.

Следует проверять толщину, рассчитанную по способу Ь). используя при этом расчетное давление по пункту а) (см. выше) и расчетное напряжение, выведенное из предела прочности на разрыв Rm или из минимального предела текучести /?р02, • при такой расчетной температуре, при которой велся расчет по пункту Ь). и в дальнейшем для толщины выбирать большее из полученных значений.

Если данных по минимальному напряжению текучести при более высоких температурах нет. то может оказаться допустимой линейная экстраполяция.

5.7.3    Расчетное давление при разности внутреннего и внешнего давлений

Для тех узлов, где расчетное давление не меньше 1 Н/мм2 и которые подвергаются одновременному воздействию внутреннего и внешнего давлений, например это могут быть поверхности пароохладителя или барабана котла, причем в силу конструктивных особенностей оба давления всегда действуют одновременно, давление для расчетов следует брать равным максимальной из возможных разностей давлений, но не меньшим, чем 1 Н/мм2. Величина нагрузки, которая возникает в ходе гидравлических испытаний, также должна быть принята во внимание.

5.7.4    Давление при гидравлическом испытании

5.7.4.1 Общие положения

Для того чтобы продемонстрировать прочность и целостность отдельных узлов полностью смонтированного водотрубного котла и чтобы показать отсутствие дефектов или больших неисправностей. полностью смонтированный водотрубный котел следует подвергнуть гидравлическим испытаниям при давлении, величина которого указана в 5.7.4.3: помимо этого, гидравлическому испытанию в соответствии с 5.7.4.3 следует подвергнуть отдельные узлы, не имеющие видимых ослаблений или дефектов.

Гидравлические испытания должны выполняться для сваренных элементов или для полностью укомплектованного водотрубного котла по завершении всех сварочных операций и термических обработок: эти испытания можно проводить также отдельно для барабана котла до высверливания в нем трубных отверстий.

57.4.2    Гидравлические испытания отдельных узлов

Барабаны котлов следует подвергать гидравлическим испытаниям, указанным в 5.7.4.3 и только после этого испытания их можно включать в состав водотрубного котла. Если сборка всего водотрубного котла производится на эаводе-изготовителе. то по завершении сборки изготовитель обязан подвергнуть котел гидроислытакию на своем предприятии при давлении по 5.7.4.3.

Все узлы, которые недоступны для гидроиспытаний после установки их в водотрубный котел, следует подвергать отдельным гидравлическим испытаниям при давлении по 57.4.3 и только после этого включать их в состав водотрубною котла.

Узлы, отличные от указанных выше, подвергать отдельным гидравлическим испытаниям перед включением их в состав водотрубного котла не обязательно.

57.4.3    Давление при испытании

Котел в сборе содержит ряд узлов, для каждого из которых при расчетах используются свое значение давления и своя расчетная температура. Давление при испытании р, для узлов, указанных в 57.4.2. следует определять непосредственно по 57.4.4.

5

ГОСТ Р 55682.3—2017

Поскольку гидравлическое испытание котла в сборе или его отдельных отключаемых частей, как они определены в пункте 1.2 ГОСТ РЕН 12952-1. проводится только одно, необходимо прежде выполнить серию отдельных расчетов по выбранным узлам всего котла в сборе или для его отключаемых частей, если это возможно, в соответствии с 5.7.4.4. Результаты этих расчетов должны дать значения давлений для отдельных испытаний под давлением для каждого из выбранных узлов. Гидравлическое испытание для всей конструкции следует проводиться при таком давлении, при котором можно га» рантировать. что ни один из выбранных узлов не будет испытывать нагрузку большую, чем указанная в 6.3.4.

57.4.4 Расчет давления для гидравлического испытания

Давление для гидравлического испытания для узлов или для полностью собранного котла следу* ет определять следующим образом:

в зависимости от того, какое из значений больше, при этом:

ps — расчетное давление для рассматриваемого элемента:

рь — давление гидроиспытания для рассматриваемого элемента.

Отношение <*огго нужно для расчетов выбирать из возможных для рассматриваемого узла. п

причем брать наибольшее. С учетом характеристик материала и конкретной температурной обстановки это отношение не должно быть меньше 1. см. также 6.3.

5.8 Износ металла

Примечание — Для расчетов в соответствии с положениями настоящего стандарта в понятие «износ металла» следует включать его окисление, коррозию, эрозию и истирание.

5.8.1    Внутренний износ

Внутренний износ связан в первую очередь со свойствами питательной и котловой воды. Для котлов, работающих на питательной воде со свойствами в соответствии с ГОСТ Р 55682.12, его можно не принимать во внимание. Для узлов, подверженных риску большего, нежели нормальный, износа (на» пример, эрозия из-за турбулентности), следует предусмотреть специальные контрмеры.

Магнетитовый слой следует защищать, как это указано в пункте 13.4.1.1.

5.8.2    Внешний износ

Внешний износ тех узлов, работающих под давлением, на которые не действуют дымовые газы, обычно мал. поэтому толщина стенок, рассчитанная в соответствии с настоящим стандартом, не требу* ет дополнительного увеличения.

Трубы, на которые воздействуют дымовые газы, будут изнашиваться, но неодинаково. Если дан» ныв по результатам расчета котла говорят о том. что износ может оказаться значительным, то в со» ответствии с этим толщину труб следует увеличить. Кроме того, можно предпринять и другие меры по защите таких труб. В таком случае прибавка на износ должна конкретизироваться изготовителем, и его указание будет действительно до тех пор. пока покупатель не укажет еще большую величину прибавки.

Для упрочнения котпа*утилиэатора для химической промышленности разрешается использовать особые трубы с антикоррозийным покрытием из композитных материалов.

5.8.3    Требования

Если сделаны прибавки на износ, их величину следует указывать в расчетных документах, огова» ривая при этом, является ли такая прибавка внутренней или внешней. 8 расчетах на прочность следует использовать размеры без прибавок на износ.

Однако для труб, рассчитанных для ситуации, когда допускаемые напряжения были выведены из характеристик ползучести материала, при расчетах следует учитывать совместный эффект от ползучести и износа, при этом можно утверждать, что наработка на отказ будет не меньше, чем расчетный срок службы установки. В таких случаях трубы по мере выработки срока службы могут оказаться даже тоньше, чем это установлено для них по уравнениям (11.2*2)— (11.2*5).

Ре-*43 Ps

(5.7*1)

или

(5.7*2)

6

ГОСТ Р 55682.3—2017

5.8.4    Коррозия под напряжением

При контроле качества котловой воды в соответствии с ГОСТ Р 55682.12 коррозия под напряжением в ферритных трубах при нормальных условиях эксплуатации котла не развивается. Риск появления такой коррозии в аустенитных материалах паролеререгревателя можно значительно уменьшить, если не допускать, чтобы капли воды оседали на внутренних поверхностях аустенитных труб. Такое оседание может быть настолько значительным, что потребуется адекватная защита, если энтальпия пара достигает значения 2900 кДж/кг или больше или энтальпия соответствует температуре 425 "С или еще большей.

Там. где можно ожидать, что в течение долгого времени будет происходить химическое выпаривание. следует учитывать как коррозию под напряжением, так и просто коррозию и соответственным образом подбирать материалы.

Примечание — Увеличением толщины сгенки компенсировать воздействие коррозии пол напряжением невозможно.

5.8.5    Механические требования

Если существует вероятность того, что из-за относительных смещений во время эксплуатации или из-за коррозии между узлами, работающими под давлением, и просто узлами, которые соприкасаются с первыми, возможно истирание, стоит рассмотреть вопрос об износе указанных элементов. В случае необходимости можно приварить к узлам высокого давления противоиэносные накладки или воспользоваться иными противоизносными средствами.

5.9 Технологическая оснастка для узлов, предназначенных для работы под давлением

5.9.1    Несущая нагрузку технологическая оснастка

Несущая нагрузку технологическая оснастка должна определяться конструктором и в таком качестве специально помечаться на чертежах.

К несущей нагрузку технологической оснастке относятся:

a)    технологическая оснастка, сконструированная для первичных нагрузок, которые полностью определяемы и. как правило, ее задачами являются поддержка и опора, или

b)    технологическая оснастка, которую обычно предусматривают для усиления и/или для регулировки. когда возможные нагрузки заранее определить нелегко. Такая технологическая оснастка может нести на себе как первичные, так и вторичные нагрузки.

Напряжения от несущей нагрузку технологической оснастки следует рассчитывать в соответствии с положениями [1].

5.9.2    Не несущая нагрузку технологическая оснастка

К технологической оснастке, которая не несет нагрузку, относится такая, на которую значительная часть первичной или вторичной нагрузки не приходится ни при изготовлении, ни при монтаже, ни при испытаниях или работе.

6 Расчетная температура и номинальное проектное напряжение

6.1    Расчетная температура

6.1.1    Общие положения

Для расчетов по ГОСГ Р ЕН 12952-1 за максимальную располагаемую температуру ts следует брать температуру рабочей среды на выходе из котла.

Базовая температура среды tor — это средняя рабочая температура рабочей среды в узле, которую на стадии рассмотрения можно ожидать при эксплуатации.

Если вода или пар протекают параллельными потоками, то t0f для узла каждого из потоков должна рассчитываться с учетом температурной разверки.

Расчетную температуру tc для узла следует определять с учетом температурной разверки. Если такие расчеты не проводить, тогда расчетную температуру tc надо составить из температуры tor и прибавки температуры, взятой е соответствии с 6.1.2—6.1.10. Температурные прибавки в таблице 6.1-1 должны рассматриваться как минимальные значения, когда это подпадает под положения 6.1.5. за исключением тех случаев, когда расчет температуры tc все же проводится.

7

ГОСТ Р 55682.3—2017

Таблице 6.1-1 — Базовые температуры и температурные добавки

Рабочее тело

Базовая температура

Температурная добавка

Необогреаае-мые элементы*’

Обогрееаеыый элемент*’

Обогремсуый в основной «лучением61

Обогреваемый а основном эа счет конвекции

Защищенным от излучения

Вода или пароводяная смесь

Температура насыщения при максимальном давлении, принятом при расчете

0*С

50*Сдля коллекторе»6’ (30 + Зв4) *С. но не меньше, чем 50 *С

(15 + 2ss) *С. но не меньше, чем 50 *С

20 "С

Перегретый пар

Перегретый пар. см. также 6.1.3

15 *С.

см. также 6.1.5

50 *С

35 *С

20 "С

■> Для определения механизмов нагрета см. 6.1.7—6.1.10.

ь* Пароперегреватели пластинчатого типа считаются пароперегревателями конвекционного типа. с) Определение коллектора см. в 6.1.6.

6.1.2    Котлы с естественной циркуляцией

Для котлов с естественной циркуляцией базовая температура и температурные добавки должны соответствовать значениям, приведенным в таблице 6.1-1.

6.1.3    Прямоточные котлы, пароперегреватели и промпаролерегреватели

Расчетную температуру te следует определять с учетом вариаций теплопередачи и гидравлики потока, протекающего е котле.

Для прямоточных котлое. пароперегревателей и промпаролерегревателей базовая температура должна равняться средней от ожидаемых в ходе эксплуатации температур по потокам, протекающим в котле.

6.1.4    Водонагреватели

Для водонагревателей особых типов, когда температура протекающей по нему жидкости ограничена термостатами1*, за базовую температуру для элементов должна быть принята температура упомянутой жидкости.

6.1.5    Определение температуры не обогреваемых узлов

Для необогреваемых узлов, по которым протекает перегретый пар. температурная разверка в 15 *С. как это указано в таблице 6.1-1. должна быть снижена до 5 °С (погрешность измерения), если будет гарантировано, что температура, на которую рассчитана установка, не будет превышена.

Этого можно добиться несколькими способами:

a)    за счет управления температурой пара, протекающего по упомянутым узлам;

b)    организацией охлаждения или точек перемешивания (например, в полости коллектора, через которую будут проходить и перемешиваться потоки в продольном направлении) в упомянутых узлах;

c)    компоновочными решениями для поверхностей нагрева или ему подобного.

6.1.6    Коллекторы

Трубы, номинальный наружный диаметр которых больше 76,2 мм и у которых имеются три или больше несоосных трубных входа, должны считаться коллекторами.

6.1.7    Необогреваемые элементы

Элементы следует считать необогреваемыми. если:

a)    они располагаются за кладкой из огнеупорного кирпича и от них до кирпичной кладки не меньше 100 мм;

b)    между элементами и топкой или газоходом расположены гаэоплотные сварные экраны;

c)    элементы защищены слоем огнеупорных кирпичей или слоем огнеупорной футеровки и не подвергаются прямому излучению2’; в этом случае огнеупорная кладка или огнеупорная футеровка должны крепиться к элементам подвески с помощью крепежных приспособлений; в случае коллектора такая защита может быть обеспечена шипованием;

11 Ограничители температуры изготавливаются и проходят испытания е соответствии с положениями ГОСТ Р 55682.11. использовать следует только такие.

2* См. 6.1.10.

8

ГОСТ Р 55682.3—2017

d) наибольшая из возможных температур дымовых газов не больше базовой температуры элемента.

6.1.8    Элементы, защищенные от излучения

Элементы следует считать защищенными от излучения1 2 **, если они экранированы близко расположенными трубами (максимальное удаление 3 мм) и между ними и упомянутыми экранирующими трубами не протекает дымовой газ (в сколько-нибудь значительных количествах).

6.1.9    Элементы, нагреваемые за счет конвекции

Элементы следует рассматривать нагреваемыми в основном за счет конвекции, если:

a)    они не являются объектами излучения1':

b)    они защищены от тепла, переносимого излучением, слоем кладки из огнеупорных кирпичей или огнеупорной футеровки21. В этом случае огнеупорные кирпичи или футеровка должны крепиться к элементам подвески специальными крепежными приспособлениями: в случае коллектора такая защита может быть обеспечена шиповакием:

c)    они защищены рядом труб, для которого выполняется соотношение

(ф/^0 S гзг®-61,    (6.1-1)

где г2 — количество рядов:

?ф — шаг. с которым расположены трубы: d0 — внешний диаметр трубы.

Требуется, чтобы выполнялись следующие соотношения:

Гф/о>0 s 1.3 для одного ряда труб в соответствии с рисунком 6.1-1:

Гф/40 s 2.0 для двух рядов труб в соответствии с рисунком 6.1 >2;

(ф/40 s 2.6 для трех рядов труб в соответствии с рисунком 6.1-3:

d) узлы экранированы близко расположенными трубами в соответствии с рисунком 6.1-4. причем выполняется соотношение    ({

-*4* ОД    (6.1-2)

кг

где /0 — продольный шаг с ф = 0;

Ц0 — поперечный шаг по периферии на внешней поверхности с ф = 90:

/ — расстояние между рассматриваемым элементом и огибающей толки.

6.1.10 Элементы, нагреваемые излучением

Неэкранированные элементы следует рассматривать как нагреваемые в основном излучением. если на них может воздействовать излучение дымовых газов, нагретых до температур более 950 *С.

<*<1М

А

Рисунок 6.1-1 —Элементы, защищенные одним рядом труб

ф-ф-$3

ФФ

Рисунок 6.1-2 — Элементы, защищенные двумя рядами груб

См. 6.1.10.

2* Ограничители температуры изготавливаются и проходят испытания в соответствии с положениями

ГОСТ Р 55682. Г1. использовать следует только такие.

9

ГОСТ Р 55682.3—2017

шггшггшл

Ф—ф—фз Ф-Ф

Ф-Ф

Рисунок 6.1-3 — Элементы, защищенные тремя рядами труб

) — поток дымового газа, 2 — граница потока дымового газа Рисунок 6.1-4 — Элементы, защищенные близко расположенными трубами

6.2 Максимальная разность температур по толщине стенки и максимальная температура

дымовых газов для обогреваемых барабанов и коллекторов

6.2.1    Максимальная разность температур по толщине стенки

Разность температур по толщине стент (определяется как разность температур на внешней поверхности стенки и на внутренней поверхности стенки) обогреваемого барабана и коллектора не должна превышать 30 *К.

Примечание — Элементы, изготовленные из ферритной стали, с толщиной стенок не больше 32 мм. на которые воздействует тепловой поток мощностью, меньшей или равной 40 кВт/м2. удовлетворяют этому требованию.

6.2.2    Коллекторы, расположенные в потоке газов

Поверхности коллекторов промпаро перегревателя и пароперегревателя не должны оказываться под воздействием дымовых газов, температура которых превышает 500 вС.

6.2.3    Допустимые отклонения

В тех случаях, когда оказывается необходимым отступить от положений 6.2.1 и 6.2.2. следует проверить. не будут пи постоянные и переменные температурные напряжения приводить к неприемлемым напряжениям в стенке элемента.

10

ГОСТ Р 55682.3—2017

6.3 Допускаемое напряжение

6.3.1 Допускаемое напряжение для элементов

Допускаемое напряжение [о], которое следует использовать для расчета элементов на статическую нагрузку, должно равняться меньшей из величин, получаемых из уравнения

м--.    (6.3-1)

где R — прочность материала;

л — коэффициент надежности, приведены в таблицах 6.3-1 или 6.3-2.

6.3.2    Допускаемое напряжение для сварных соединений, работающих в зоне ползучести

В тех случаях, когда характеристики ползучести сварных соединений известны, но неизвестны эти характеристики для присадочного металла, допускаемое напряжение участков следует уменьшить на 20 %. считая от меньшего из допускаемых напряжений элементов, соединяемых сваркой материалов. Если сопротивление ползучести для присадочного металла неизвестно, прочность соединения следует при расчетах уменьшать на 20 %.

6.3.3    Допускаемое напряжение для аустенитных сталей Если расчет ведется для аустенитных сталей, следует учитывать;

•    если предельное удлинение при ползучести превышает 30 %. то

•    если предельное удлинение при ползучести превышает 35 %. то [а] * минимум (5/6 R^; 1/3 - Ят20).

6.3.4    Допускаемое напряжение для гидроиспытаний Для гидроиспытаний допускаемое напряжение следует находить по формуле

о

2/3 R,

<71Т,

О

R'

(6.3-2)

Входящие в эту формулу прочность материала R' и коэффициент надежности л* приведены в таблице 6.3-3.

Таблица 6.3-1 — Прочность материала R' и связанный с ним коэффициент надежности л'для катаных и кованых сталей

Прочность материала Я'

Коэффициент надежности о*

(элементы, на которые давление действует изнутри}

Rm при 20 ’С

2.4

***«

1.5

1.25

а> Г — это минимальный указанный срок службы установки, минимум для которой равен 100 000 часов. Если срок службы в сертификате не указан, то в качестве 7 можно брать 200 000 часов.

В том случае, если никаких данных о пределе длительной прочности для сроков службы, превышающих 100 000 часов, нет, то можно воспользоваться данными для срока 100 000 часов, считая при этом, что при давлении изнутри о * 1.5.

В исключительных случаях, когда узлы, находящиеся под давлением, работают в зоне ползучести непродолжительное время (меньше 10 000 часов), например в пинии разгрузки и очистхи. 7 можно уменьшить до 10 000 часов, считая при этом, что коэффициент надежности равен 1.25.

Ь) Предел длительной прочности для промежуточных сроков службы следует вычислять по методу линейной интерполяции в двойном логарифмическом масштабе.

Таблица 6.3-2 — Прочность материала R и связанный с ним коэффициент надежности л для литых сталей и для чугуна с шаровидным графитом

Прочность материала R

Коэффициент надежности о

Литая сталь

Чугун с шаровидным графитом

оюж жеммый

неотоиенмый

Rm при 20 *С

3 2

4.8

5.8

11

ГОСТ Р 55682.3—2017

Окончание таблицы 6.3-2

Коэффициент надежности о

Прочность материала Я

Литая сталь

Чугун с шаровидным графитом

отожженный

неотоменмый

Rf02ic

2.0

3.0

4.0

2.0

*) Г — это минимальный указанный срок службы установки, минимум для которой равен 100 000 часов. Если срок службы в сертификате не указан, то в качестве Т можно брать 200 000 часов.

В том случае, если никаких данных о пределе длительной прочности для сроков службы, превышающих 100 000 часов, нет, то можно воспользоваться данными для срока 100 000 часов, считая при этом, что при давлении изнутри п - 1.5.

В исключительных случаях, когда узлы, находящиеся под давлением, работают в зоне ползучести непродолжительное время (меньше 10 000 часов), например в линии разгрузки и очистхи. Т можно уменьшить до 10 000 часов, считая при этом, что коэффициент надежности равен 1.25.

ь> Предел длительной прочности для промежуточных сроков службы следует выделять по методу линейной интерполяции в двойном логарифмическом масштабе.

Таблица 6.3-3 — Прочность материала R и связанный с ним коэффициент надежности п при гидроиспытаниях

Прочность материала Я

Коэффициент надежности о

Катаные и кованые стали

Литая сталь

Чугун с шаровидным графитом

*p0,3!t "Р*1 20С

1.05

1.4

2.2

7 Цилиндрические обечайки барабанов и коллекторов, на которые действует внутреннее давление

7.1    Толщина обечайки

7.1.1    Требования

Толщина обечайки после вычета прибавок srs - ss - с, - с2 для барабанов и коллекторов должна быть самой большой из толщин, диктуемых следующими требованиями:

a)    минимум 9.5 мм — для коллекторов с внешним диаметром 300 мм и больше, минимум 6 мм — для коллекторов, внешний диаметр которых меньше 300 мм;

b)    требования 7.2 в приложении к 8.2 или 8.3.3 и 8.3.4;

c)    требования 7.3 и 7.4 (смотря по обстоятельствам).

7.1.2    Требуемая толщина стенки с учетом прибавок Требуемая толщина стенки с прибавками

Ss“Sf*+C1 2-    (7-1-1)

7.2 Основной расчет

7.2.1 Толщина стенки без учета прибавок

Толщина без учета добавок sfS, в мм. для цилиндрической обечайки определяется по одному из следующих уравнений;

или

rs

т-г-,-—. если задано значение <#,

(2|<т|-рс)ч>

(7.2-1)

р ■ d

s я    с—-2*-. вели задано значение d,

'*    (2(о]-ре)<р +е

(7.2-2)

12

ГОСТ Р 55682.3—2017

Здесь в дополнение к таблице 4*1 по ГОСТ Р ЕН 12952-1 надо воспользоваться следующим:

Ф — минимальный коэффициент прочности для одиночного отверстия или для ряда отвер*

стий;

Фд или <рт — соответственно для одиночных отверстий или ряда отверстий в продольном направлении. косом направлении или поперечном направлении, определенных в соответствии с 8.2 методом аппроксимации или в соответствии с 8.3.3 и 8.3.4.

Плакирование материала с целью предохранения его от износа при расчетах принимать во внимание не следует.

Расчет требуемой толщины главного корпуса, прочность которого ослаблена отверстиями, возможно рассчитать только методом итераций, так как коэффициент прочности зависит от толщины этого корпуса.

Эквивалентное значение напряжения в оболочке следует рассчитывать обращением уравнений (7.2-1) или (7.2-2).

Температурные напряжения, которые вызываются разностью температур на внутренней и внешней поверхностях стенки, следует учитывать в соответствии с разделом 13.

7.2.2    Различные толщины

Если обечайка состоит из листов разной толщины, тогда центральная линия каждого листа при любом поперечном сечении должна лежать на одной окружности.

При определении толщины каждого из листов в уравнение (7.2-1) следует подставлять двойной внутренний радиус djs или двойной внешний радиус dos в уравнение (7.2-2).

7.2.3    Допуски при изготовлении

При выполнении расчета толщины стенки допуски на изготовление для номинального диаметра во внимание принимать не следует. При анализе результатов уменьшения толщины стенки следует исходить из того, что такое уменьшение, если оно выполняется со стороны внутреннего диаметра, предусматривает сохранение величины наружного диаметра, а если оно выполняется со стороны наружного диаметра, то оно предусматривает сохранение внутреннего диаметра.

7.3 Учет дополнительных нагрузок в обечайках барабанов и коллекторов

7.3.1    Общие положения

Вне зависимости от толщины обечайки, рассчитанной по 7.2. расчет следует выполнять так. чтобы гарантировать отсутствие ситуаций, когда напряжения в перемычках, вызванные суммарными напряжениями от внутреннего давления, от веса самого барабана или коллектора либо их элементов, а также ото всех внешних нагрузок, превысили бы расчетное напряжение о (см. в.З) в каком-либо из рядов отверстий. все равно в каком направлении — осевом, косом или поперечном.

Средние значения напряжений в перемычках между отверстиями поперечного ряда должны равняться сумме продольных напряжений, рассчитываемых по 7.3.2 и 7.3.3, увеличенной на ре!2. Среднее напряжение в перемычке между отверстиями по диагонали должно рассчитываться по 7.3.4.

7.3.2    Напряжение от осевых нагрузок

Осевое напряжение ad усредняется по поперечному сечению обечайки, считается, что оно вызвано внутренним давлением и осевой составляющей внешних нагрузок W и должно рассчитываться по следующей формуле:

о

а

(7.3-1)

где As — площадь поперечного сечения рассматриваемого участка, см. рисунок 7.3-1.

Если отверстия в обечайке усилены за счет увеличения толщины стенки штуцера в соответствии с 8.1—8.3. то в величину As следует включать и компенсирующие площади стенок штуцеров.

На любом участке окружности оболочки должно выполняться следующее соотношение

о

d

(7.3-2)

13

ГОСТ Р 55682.3—2017

I — поперечное сечение оболочки; 2 — нейтральная линия Рисунок 7.3-1 — Расчетное поперечное сечение, рассматриваемое при расчете продольных нагрузок

7.3.3 Осевые напряжения от изгиба

Изгибающий момент на любом участке обечайки должен равняться алгебраической сумме результирующих изгибающих моментов, обусловленных:

•    эксцентричностью сечения Ме;

•    собственным весом, весом воды и внешними нагрузками М„.

MR*M£+MW.    (7.3-3)

Результирующий изгибающий момент МЕ, обусловленный эксцентричностью сечения, следует рассчитывать по формуле

Мс

р ■ d к< а

Кв

(7.3-4)

где в — эксцентричность поперечного сечения.

Результирующий изгибающий момент Mw. обусловленный внешними нагрузками, следует рассчитывать. рассматривая оболочку как брус, к которому приложены внешние нагрузки, в том числе и вес самого бруса, при условии, что он находится в обычных эксплуатационных условиях. Mw должен равняться изгибающему моменту участка, для которого это значение оказывается наибольшим. Напряжения от изгиба должно рассчитываться по формуле

MR Y

•    (7.3-5)

где У — расстояние от нейтральной линии поперечного сечения до предельной средней точки толщины обечайки, в мм;

А — момент инерции сечения.

Конкретные значения величин Мк, У и 1А должны зависеть от направления нейтральной линии гиба. Направление следует выбирать так. чтобы результирующее напряжение было максимальным.

14

ГОСТ Р 55682.3—2017

Если еэятъ значение для crrf из 7.3.2. то должно выполняться следующее соотношение

<7-3-6»

7.3.4 Методика оценки напряжения в перемычках косого ряда в барабанах Когда иэгибные напряжения, вызванные силой тяжести, внешними нагрузками и эксцентрично* стью результирующей опорного давления таковы, что пренебречь ими нельзя, напряжения в перемычках косого ряда, располагающихся по линии, которая составляет угол Ф с продольной осью барабана, как показано на рисунке 8.3.3, следует оценивать следующим образом:

• пусть окружное напряжение поперечного сечения протяженного участка о, равно

(7.3-7)

£Sf*

- пусть продольное напряжение в поперечном сечение участка окружности ег2 равно

«з-ФтгКг+°м)-    (7.3-8)

коэффициент прочности на участке окружности в той точке, где действуют ad и стм (см. рисунок 7.3-2).

Л

I—£

У-4

У

-4$

$

ф

Ф

>

А

t

1 — продольная ось оболочки: 2 — вид на середину толщины оболочки вдоль радиуса Рисунок 7.3-2 — Отверстия для груб с диагональными связями коэффициенты прочности для линии АВ

Если рассматривается перемычка между отверстиями одного размера, то коэффициент прочности должен вычисляться из следующего уравнения

л

=1-—•

(7.3-9)

Если размер отверстий неодинаков, то коэффициент прочности следует вычислять по следующему уравнению

(<Л., + d.„„ ) <Х>5Ф

Фт3-1-    г -■    (7.3-10)

Средняя величина нормального напряжения аА в ряду должна вычисляться ло формуле

. 1 (д,+дг (q,-q2)cos2»|

♦«.I 2    2 У

Средняя величина поперечного напряжения <те в ряду должна вычисляться по формуле

(7.3-11)

Яв * Фц.3

о,+ог (о, - Oj)cos2<J>|

(7.3-12)

15

ГОСТ Р 55682.3—2017

Средняя величина напряжения сдвига стс в перемычке должна вычисляться по формуле

(о, -о2)»п2Ф

(7.3-13)

Напряжение о, в перемычке, в Н/мм2. должно вычисляться по формуле

(7.3-14)

(7.3-15)

7.4 Подвески и опоры для барабана котла

Когда в установках применяются барабаны большого диаметра, но с тонкими стенками, и на их опоры или подвески приходится значительная нагрузка, то для того чтобы ответить на вопрос о необходимости проведения точного расчета местных напряжений, следует воспользоваться уравнением

где F — нагрузка (продольная или поперечная) на опоры или подвески, ньютоны;

/в — горизонтальная протяженность опоры под прямым утлом к оси барабана, мм. но не более 0.87.

Если по результату вышеприведенного уравнения окажется, что имеет место превышение над допускаемым напряжением, следует перейти к общераспространенным методам анализа, например к таким, какие описаны в [1].

7.5 Напряжения в цилиндрических оболочках, не связанные с внутренним

гидравлическим давлением

В дополнение к 7.3 и 8.1.1 можно рассмотреть также и другие напряжения.

В (1] даны способы расчета напряжений, вызванных нагрузками на штуцера и крепления.

8 Отверстия и присоединяемые детали в цилиндрических обечайках

барабанов, коллекторов и бесшовных трубах

Примечание — В настоящем пункте изложены правила расчета для отверстий и штуцеров в цилиндрических обечайках. Размеры даны без припусков на минусовые допуски по толщине стенки и на износ металла.

8.1    Общие положения

8.1.1    Требования по коэффициентам ослабления основного корпуса с отверстиями и ответвлениями

6.1.1.1    Коэффициент ослабления основного корпуса

Для цилиндрических обечаек с отверстиями надо добиваться, чтобы коэффициент ослабления основного корпуса была достаточным за счет следующих мер:

a)    толщину стенки участка корпуса, ослабленного отверстиями, по сравнению с толщиной стенки цилиндрической обечайки без отверстий следует увеличить. Такой утолщенный участок обечайки должен иметь протяженность по меньшей мере /п, если измерять от края отверстия; см. рисунок 8.1.1 (е отношении tn см. 8.1.2). Если имеется ответвление, длина цилиндрического участка основного корпуса, вплоть до любого смежного стыкового шва. должна удовлетворять соотношению lso (см. рисунки 8.1-2 и 8.1-3); или

b)    штуцера на протяжении /Ь1, считая от наружной поверхности основного корпуса, должны иметь более толстую стенку, чем требуется расчетом на внутреннее давление, причем безотносительно к тому, имеет ли основной корпус в месте расположения патрубка под штуцера более толстые стенки или нет (см. рисунки 8.1-2—8.1-4).

(7.4-1)

16

ГОСТ Р 55682.3—2017

Сварное соединение основного корпуса с ответвлением должно выполняться равнопрочным швом, если в месте ответвления в соответствии с рисунком 8.1*3 может иметься остаточный зазор в вер* шине разделки 1.5 мм. Это правило также можно применять для ответвлений с d* > 50 мм. причем до тех пор. пока выполняется соотношение djdis £ 0.2. Для тех ответвлений, у которых dA > 50 мм и djd > 0.2. отношение sablsft не должно превышать единицу. Приведенные правила неприменимы к отверстиям, предусмотренным для доступа и инспектирования.

Вытянутые штуцера или штуцера с неполным проваром, то есть с зазором в вершине >1.5 мм. как это показано на рисунке 8.1*1. не должны применяться в узлах, работающих в диапазоне температур ползучести, и не должны подвергаться динамическим нагрузкам.

Длина цилиндрического участка штуцера, вплоть до стыкового сварного шва между трубой и штуцером. должна быть такой, что 1^* $,ь (см. рисунки 8.1*2 и 8.1*3).

Для штуцеров с dlt/d,s z 0.7. для которых допускаемое напряжение было получено из Rm или RpC 2tc HI*1 Расчете следует обратиться к 8.3.3.4. Для тех штуцеров, для которых допускаемое напряжение получается из значений сопротивления ползучести, обязательно должны выполняться соотношение djdit £ 0.8 и соотношение 1Ы > 1гА, а также должно выполняться соотношение sat) z sas - djd^, когда dlbidis z 0.5 (для 1fb см. 8.1.2. а для fb1 см. рисунок 8.1*2).

Как правило, особое внимание следует обращать на плавность изменения толщины стенок. Пере* ход от одной толщины к другой должен происходить под углом не более 30’ (см. рисунок 8.1*2). Усиле* ние отверстий за счет внутренних усиливающих накладок допускать не следует;

c)    увеличения толщины стенок в зонах высокой нагрузки в районе отверстия (см. рисунки 8.1*5 и 8.1*6) можно добиться ковкой или ковкой с последующей механической обработкой;

d)    накладки, аналогичные пункту а) (см. рисунки 8.1*7 и 8.1-8).

Требования по разделу 13 к усилениям такого типа неприменимы. Усиливающие накладки должны плотно прилегать к основному корпусу.

8.1. ■1.2 Специальные требования

Если отверстия для доступа или инспектирования имеют эллиптическую или закругленную формы. то не следует допускать, чтобы отношение длины большой оси к длине малой превышало 1.5. Для эллиптических или закругленных отверстий в цилиндрических обечайках именно их размер вдоль оси обечайки следует принимать в дальнейших расчетах за диаметр (в отношении косо идущих патрубков см. 6.3.3.3).

В процедуре расчета сделано допущение, что в зонах перехода поверхность1 * должна быть е основном свободна от надрезов. Острые углы необходимо скруглять, чтобы переход получился плавным.

Отверстия следует располагать на достаточном расстоянии от сварных швов (продольных сварных швов и швов по окружности) на основном корпусе. Расстояние считается достаточным, если внешняя кромка ответвления, штуцера или приваренного усиливающего элемента конструкции при условии, что толщина стенки основного корпуса sfS £ 25 мм. отстоит от кромки упомянутого шва на 2sfS, а при толщине стенки основного корпуса sn > 25 мм это расстояние должно составлять 50 мм.

Механическая обработка отверстий, проходящих сквозь продольные сварные швы и сквозь швы по окружности на барабанах и коллекторах, допустима. При этом она должна обеспечивать такое состояние канала отверстия, чтобы кромка основного шва с уплотнением оставалась чистой, причем после обработки упомянутая кромка основного шва с уплотнением подлежит проверке методами неразрушающего контроля в соответствии с установленным стандартом. Кроме того, необходимо иметь в виду, что сварной шов пересекается патрубком, проходящим сквозь него. Поэтому основной шов с уплотнением в том месте, где проходит этот патрубок/отверстие, должен быть зашлифован до отсутствия каких бы то ни было надрезов.

Внутренние кромки патрубка/отверстия в барабане следует скруглять радиусом большим 3 мм. за исключением тех отверстий, которые связаны с развальцованными трубами.

8.1. ■1.3 Вытянутые штуцера

Вытянутые штуцера допускаются, только если для них выполняется соотношение djdjs £ 0.8. Если такие штуцера по условиям эксплуатации оказываются под воздействием напряжений ползучести. то условие для них должно быть ужесточено до djd,s £ 0.7.

Коэффициент прочности <рь для расчетов надо выбирать в соответствии с 8.1.4.3.

*1 Рассматриваемые сварные соединения должны быть в основном свободными от надрезов, если они свободны от подрезающих и от усадочных канавок (вогнутость обратной стороны шва), в тех пределах, которые задаются в ГОСТ Р 55682.6.

17

ГОСТ Р 55682.3—2017

Вытянутые штуцера, которые рассчитаны с учетом длительной прочности, должны соответствовать положениям 8.1.4.4.

8.1.1.4    Цельнокованые штуцера

Ограничения, о которых говорилось выше, в связи с вытянутыми штуцерами, неприменимы к цельнокованым штуцерам в соответствии с рисунками 8.1-5 и 8.1-6. на которых видно, что толщина материала всегда может быть увеличена.

8.1.1.5    Конические переходы

Сечения конических фланцев и скругленных отверстий при расчетах следует заменять на сечения равной площади, в соответствии с рисунком 8.1-9.

8.1.1.6    Вваренные патрубки

Внутренний диаметр штуцера не должен превышать одной трети от внутреннего диаметра обечайки.

•п

ва %

5*

$

Г

I*

L

Рисунок 8.1-1 — Усиление за счет увеличения толщины стенок основного корпуса с отверстиями

18

Рисунок 8.1-2 — Усиление обечайки штуцером, вваренным с полным проплавлением

ГОСТ Р 55682.3—2017

> — остаточный зазор о вершине разделки Рисунок 8.1-3 — Усиление приваренным штуцером

Рисунок 8.1-4 — Усиление штуцером, приваренным к вытянутому штуцеру основного корпуса

Рисунок 8.1-5 — Штамповано-кованый штуцер

19

ГОСТ Р 55682.3—2017

г

Т

Рисунок 8.1-6 — Тройник, кованный из сплошного материала, впоследствии рассверленный и обточенный

Рисунок 8.1-7 — Отверстие с усиливающей накладкой (допустимо для 1е < 250 *С)

в)

Ь>

в)

20

Рисунок 8.1-8 — Отверстия с усиливающей накладкой и полным проваром, с ввэриванием и навариванием штуцера [сварные швы а) и Ь) показаны для цилиндрических оболочек с доступом изнутри]

ГОСТ Р 55682.3—2017

Рисунок 8.1-9 — Штуцер с коническими переходами и сварными угповыми швами

8.1.2 Компенсирующая длина штуцера для расчетов укрепления отверстия Чтобы рассчитать укрепляющую площадь штуцера по методу приближений, как описано в 8.2. и для расчетов одиночных штуцеров и ряда штуцеров, описанных в 8.3. требуется знать компенсирующую высоту штуцера, которую следует использовать для укрепления основного корпуса.

Для конструкций см. рисунки 8.1-1— 8.1-3.

(8.1-1)

для определения см. рисунки 8.1-1— 8.1-3.

Для тех штуцеров, у которых«у 2 45°, см. рисунки 8.1-1 и 8.1-2.

U *min

JK.+SJS*

,'ы

для наружной поверхности.

(8.1-2)

гЫ

sJsrt

для внутренней поверхности.

(8.1-3)

Для отверстий без штуцеров величина 1вЬ не рассчитывается.

8.1.3 Признак того, что отверстие одиночное

Отверстие в ряду отверстий следует рассматривать как одиночное, если расстояние между центрами соседних отверстий. *ф в соответствии с рисунком 8.3-3 отвечает следующему соотношению

'.си

2

+ S

Isin'V

+ s

>Ь2

l sin 4*2 +

+ S«K

(8.1-4)

Для отверстий без штуцеров sab = 0 и v = 90е.

8.1.4 Требования к расчету штуцеров

8.1.4.1    Основной корпус, допускаемые напряжения которого меньше допускаемых напряжений штуцера

Если в состав основного корпуса, штуцеров и конструктивных элементов усиления входят материалы. для которых допускаемые напряжения различны, и если допускаемое напряжение для основного корпуса [ojs является наименьшим изо всех упомянутых в настоящем пункте допускаемых напряжений, то именно это значение следует использовать для расчета по всем материалам конструктивных элементов усиления и штуцеров.

8.1.4.2    Штуцера или усиливающие накладки, в которых допускаемые напряжения меньше допускаемых напряжений основного корпуса

Если в состав штуцеров или усиливающих накладок входит материал, для которого допускаемые напряжения <т6 или стр соответственно меньше, чем допускаемое напряжение для основного корпуса о4,

21

ГОСТ Р 55682.3—2017

то именно это расчетное напряжение аь или ор соответственно следует использовать при расчетах и при подстановке в уравнения, соответствующие рассматриваемой ситуации.

6.1.4.3    Вытянутые штуцера

Если в конструкции имеются вытянутые штуцера (см. рисунки 8.1*4 и 8.1*5), то коэффициент прочности для одиночных штуцеров рассчитывается, как для обычных штуцеров (см. рисунок 8.1*3) безотносительно к форме, при этом коэффициент прочности фь следует умножить на 0.9.

8.1.4.4    Вытянутые штуцера в диапазоне ползучести

В том случае, когда вытянутые штуцера (см. рисунок 8.1-4) должны работать в диапазоне ползучести. величину длительной прочности, подставляемую в уравнения при расчетах, следует умножать на 0.9.

8.1.4.5    Особый случай

Внутренний диаметр патрубка следует использовать в расчетах, даже если диаметр отверстия d в основном корпусе меньше, чем d)b (см. рисунок 8.1*3).

8.1.5    Требования к расчету усиливающих накладок

6.1.5.1    Общие положения

Усиливающие накладки не следует использовать там. где есть опасность появления коррозии или окисления, или там. где может возникнуть большой перепад температур по толщине обечайки. Усиливающие накладки не допускается также применять на внутренних поверхностях резервуаров.

8.1.5.2    Накладки, когда основная нагрузка — гидравлическое давление

Если накладка используется для усиления узла сварки или отверстия, то при этом обязательно соблюдение следующих условий. Усиливающие накладки следует применять только там. где расчетная температура ниже 250 °С. их нельзя устанавливать на таких участках, где ожидается циклическая смена механических или тепловых нагрузок. В приложении В расчета для такого случая нет. Такое усиление почти не оказывает влияния на сопротивление изгибающему моменту, действующему на штуцер:

a)    отношение djd^ диаметра ответвления к диаметру цилиндрической обечайки не должно превышать 1/4. если только в ином случае не приведено обосновывающих доказательств — экспериментальных или в результате гидравлического испытания в соответствии с разделом 12:

b)    ширина усиливающей накладки не должна быть меньше, чем !tJ2. где /„ — компенсирующая длина обечайки. Компенсирующая ширина (рисунки 8.1-7 и 8.1-8). рассматриваемая в 8.3.3.3. не должна превышать /ф = /;

c)    толщина накладки stp не должна быть больше 40 мм или же действительной толщины обечайки. sn, в зависимости от того, какое из значений меньше;

d)    толщина накладки должна быть не меньше, чем е,$/4 . но и не больше 40 мм. где sn — толщина обечайки;

e)    выполнение сварных швов должно быть таким, как это показано на рисунке 8.1-7 или рисунке 8.1-8.

Накладка должна плотно прилегать к обечайке.

6.1.5.3    При отсутствии необходимости компенсировать действие гидравлического давления

Если усиливающие накладки используются на таких участках, где действие гидравлическою давления не сказывается, например таких, как место присоединения опоры или технологической оснастки там. где ожидаются чрезмерные местные напряжения в обечайке барабана, требования 8.1.5.2 теряют силу.

Катет углового сварного шва для приварки накладки к обечайке не должен быть больше толщины барабана s,s.

8.1.5.4    Разгрузочные отверстия

Когда усиливающие накладки подогнаны, в них до приварки необходимо проделать разгрузочные отверстия во избежание скопления газов, выделяющихся во время сварки.

8.2 Коэффициент прочности, рассчитанный аппроксимацией, и максимальный диаметр

неукрепленного отверстия

8.2.1 Общие положения

Точные решения получаются из уравнений по 8.3.3 и 8.3.4. 8 то же время использование для расчетов уравнений по 8.2.3 и 8.2.4. за исключением уравнения (8.2-3), может оказаться более традиционным способом расчета, если никакие усиления штуцера не принимать во внимание.

22

ГОСТ Р 55682.3—2017

8.2.2 Допустимый коэффициент прочности и максимальный диаметр неукрепленного от* верстия

Трансформацией уравнения (7.2*1) можно рассчитать допустимый коэффициент прочности <рв/, по принятой толщине основного корпуса s

(8.2*1)

Для этого коэффициента прочности можно рассчитать наибольший наружный диаметр dob штуцера для случая, когда стенка обечайки должна противостоять только внутреннему давлению

(8-2*2)

Для такой ситуации среднее значение допускаемого напряжения аь должно равняться допускаемому напряжению с( для основного корпуса.

8.2.3 Одиночные отверстия

Уравнения этого пункта следует применять только для расчетов одиночных отверстий или, если имеется больше одного отверстия, использовать только уравнение (8.1-4). В тех случаях, когда имеется больше одного отверстия, а уравнение (8.1-4) применять нельзя, следует обратиться к 8.2.4.

В цилиндрической обечайке допустимы одиночные отверстия диаметром d без усиления, если выполняется соотношение

ds0.14/„,    (8.2-3)

и соотношение

s„sai-dM.    (8.2-4)

где следует рассчитывать в соответствии с положениями 8.1.2.

Соотношения (8.2-3) и (8.2-4) следует применять как для сквозных, так и для несквоэных отверстий, даже если из уравнений (8.2-6), (8.2*11) или из более точных уравнений по 8.3.3 следует, что диаметр Одолжен быть меньше, чем по соотношению (8.2-3).

Если труба с наружным диаметром dob соединяется с отверстием (см. рисунок 8.2-1) и толщина стенки этой трубы seb выбрана из расчета на внутреннее давление, то коэффициент прочности ф„ этого отверстия, сделанного в основном корпусе, следует рассчитывать по формуле

<8-2-5>

Рисунок 8.2-1 — Соединение грубы с основным корпусом

Если диаметр djs и толщина стенки основного корпуса определены заранее, тогда одиночное отверстие для трубы может иметь максимальный диаметр только dob.

(8.2-6)

23

ГОСТ Р 55682.3—2017

Если в отверстие вставляется развальцованная труба (см. рисунок 8.2*2) или труба, которая встав* ляется и сваривается затем швом с полным проваром, тогда в уравнениях (8.2*5) или (8.2* 6) вместо диаметра <**ь следует подставлять диаметр d отверстия в основном корпусе для трубы.

В тех случаях, когда имеется отверстие со ступенчато уменьшающимся диаметром, то есть для развальцованных труб, в соответствии с рисунком 8.2*3, тогда в расчетах коэффициента прочности (8.2*5) вместо dob следует использовать эквивалентный диаметр

(8.2*7)

Примечание — Нужного профиля отверсгия можно добиться либо обработкой обечайки снаружи, как показано на рисунке, либо изнутри.

Рисунок 8.2*3 — Профиль отверстия для развальцованных труб

Прочность будет достаточной, если эквивалентный диаметр не превосходит предела для из (8.2*6).

Кроме того, необходимо, чтобы удовлетворялись следующие условия:

a)    если имеется больше чем одно отверстие, необходимо полностью удовлетворить требоваки* ям. налагаемым уравнением (8.2*13). Величины площадей можно определить по аналогии с рисунком 8.3*3:

b)    остаточная толщина в части отверстия, предназначенной для вальцовки, должна быть не мень-

шей. чем

(8.2*8)

и

)|К

*„-л,го.ви,3-.

(8.2*9)

24

ГОСТ Р 55682.3—2017

с) кромка отверстия должна быть скруглена, как показано на рисунках 8.2-3 и 8.2-4.

Примечание — Нескеозные отверстия могут быть выпотены как с наружной стороны обечайки, как показано, так и с внутренней.

Рисунок 8.2-4 — Несжвозное отверстие

При наличии несквозных отверстий (см. рисунок 8.2-4) вместо dob при расчетах коэффициента прочности по (8.2-5) следует использовать эквивалентный диаметр

Л

Итак, допустимый диаметр для отверстия вычисляется по соотношению

1 .

(8.2-10)

(8.2-11)

Кроме того, отверстия со ступенчато уменьшающимся диаметром, как показано на рисунке 8.2-3. должны удовлетворять требованиям пунктов а), Ь) и с).

8.2.4 Ряд отверстий

Если отверстия располагаются так, что расстояние между их центрами сф не удовлетворяет требованию 8.1.3. и к этим отверстиям подсоединены трубы, внешний диаметр которых равен dob, причем трубы рассчитаны только на внутреннее давление и их толщина равна sa6. то коэффициент прочности для ряда штуцеров определяется из следующих уравнений:

<Рл.

(1 + cos2 Ф) • ’

(8.2-12)

то есть для продольного шага ^ (при Ф = 0) имеют

Ф

171

('о -*»)

(8.2-13)

Если внешние диаметры труб ряда штуцеров отличаются между собой, то следует воспользоваться соотношением

(8.2-14)

Вместо расчетов приближением, использованных в настоящем пункте, можно воспользоваться уравнениями по 8.3.4.

Если имеются нескеозные отверстия (см. рисунок 8.2-4). то вместо диаметров dob, dobV dob2 можно использовать эквивалентный диаметр 4эквив из уравнения (8.2-10). как это обычно практикуется.

25

ГОСТ Р 55682.3—2017

8.3 Расчет отверстий, отводов и штуцеров в цилиндрических оболочках

(коэффициент прочности и усиление)

8.3.1    Символы

В дополнение к символам, перечисленным в таблице 4-1 ГОСТ РЕН 12952^1, следует пользовать* ся символами, показанными на рисунках 8.3*1—8.3*5.

8.3.2    Требования по применению

8.3.2.1    Отверстия

Правила, указанные в 8.3.3 и 8.3.4, следует считать имеющими силу только для круглых, эллиптических и овальных11 отверстий и штуцеров (в том числе и для косо расположенных штуцеров), размещенных поодиночке или группами на цилиндрических оболочках, при условии, что выполнены следующие положения:

a)    для отверстий и штуцеров, перпендикулярных по отношению к оболочке:

•    отношение большой оси некруглого отверстия к малой его оси не превышает 2;

b)    для косо идущих штуцеров:

•    штуцер е сечении круглый, и угол между его осью и перпендикуляром к поверхности обечайки не превышает 45*;

c)    для всех штуцеров:

•    максимальные силы и моменты, действующие на эти штуцера, невелики. В таком случае для проведения расчета и составления заключения о допустимости результирующих напряжений следует применять ff/.

В расчетах следует использовать внутренний диаметр штуцера <1Л, даже если диаметр отверстия d в основном корпусе меньше, чем d,b.

Для соединений штуцера с корпусом с остаточным зазором в вершине разделки под сварку большим. чем 1.5 мм. или для штуцеров, вваренных и сваренных только плотным швом (то есть с непроваром), следует проводить такой же расчет, как и для отверстия без штуцера. Области близ отверстия под трубу, в которых действует давление, надо рассматривать тоже, за исключением тех случаев, когда труба вваривается, причем швом с уплотнением по внутренней поверхности.

6.3.2.2    Отводы

При расчете отводов должны быть учтены следующие моменты:

a)    способность противостоять расчетному давлению. Для этого минимальная толщина отвода должна рассчитываться по разделу 11;

b)    требования к компенсирующим способностям основной обечайки, которые надо определять для цилиндрической оболочки в соответствии с 8.3.3 или 8.3.4;

c)    способность противостоять внешним нагрузкам от присоединенных труб или иных элементов. В любом случае толщина стенки отвода не должна быть меньше, чем это следует из 8.3.3.1;

d)    минимальная толщина отвода sa6 без прибавок не должна быть меньше, чем требуемая толщина отвода, определенная в соответствии с уравнением (8.3-1) (см. ниже), е котором dob — это внешний диаметр отвода (мм). Требования этого подпункта не следует применять к участкам труб поверхностей нагрева, присоединяемым к штуцерам.

*0,015    +3.2.

(8.3-1)

11 Овальные отверстия — это такие отверстия, которые не являются ни крутыми, ни эллиптическими и выполняются с применением двух радиусов, чтобы в итоге получилось овальное отверстие, у которого большая ось не равна малой оси.

26

ГОСТ Р 55682.3—2017

Рисунок 0.3-1 — Эпюра нагрузок для цилиндрической оболочки с косым штуцером и укрепляющей накладкой

Примечание — Штриховка и подробное изображение сварного шва в зоне X опущены.

Рисунок 0.3-2 — Эпюра нагрузок для цилиндрической оболочки с нерадиальным штуцером

27

ГОСТ Р 55682.3—2017

Рисунок 8.3-3 — Эпюра нагрузки для цилиндрической обечайки с рядом отверстий, расположенных по линии, идущей под утлом Ф к оси обечайки

Рисунок 8.3-4 — Эпюра нагрузок для цилиндрической обечайки с поперечным рядом штуцеров, направленных под углом к радиусу обечайки

28

ГОСТ Р 55682.3—2017

Рисунок 6.3-5 — Эпюра нагрузок для Y-обраэкых развилок

8.3.3 Расчет для одиночных отверстий со штуцерами

6.3.3.1    Общие положения

Толщина обечайки s и толщина штуцера не должны быть меньше, чем рассчитанные для ф = 1. в соответствии с 7.2.

8.3.3.2    Одиночные отверстия с вертикальным штуцером

8.3.3.2.1    Для одиночных отверстий со штуцером, перпендикулярным оболочке, без учета усиления. следует также принимать во внимание положения 8.3.3.4 и 8.3.3.5.

8.3.3.2.2    Если справедливо следующее соотношение1)

ст.

Рs

»

(8.3-2)

то для коэффициента прочности должно быть справедливо соотношение1)

*«Л

(8.3-3)

8.3.3.2.3 Если допускаемое напряжение для штуцеров оказывается меньшим, чем оно же для основного корпуса, то применимы следующие соотношения для условия прочности

я. -—;-— £(a\s

|®|.

и в этом случае коэффициент прочности1) равен

(8.3-4)

4>ь

(8.3-5)

Случай, когда (a)bt[a)s > 1. в расчетах рассматриваться не должен (см. 8.1.4.1).

8.3.3.3 Одиночные отверстия с наклонным штуцером и дополнительными конструктивными элементами усиления

1* Здесь можно использовать расчет аппроксимацией в соответствии с 8.2 вместо настоящего расчета, тогда

эффект от введения конструктивных элементов усиления для патрубка можно не рассматривать.

29

ГОСТ Р 55682.3—2017

8.3.3.3.1    Для одиночных отверстий, в соответствии с рисунком 8.3<1. требования для расчета усиливающих накладок по 8.1.5 следует рассматривать отдельно.

8.3.3.3.2    Условие прочности для области I (см. рисунок 8.3-1). Напряжение должно быть равно

и для области II

о I Л,.    ,1'

■' еК/»'+0-7Л/ 2

Рс

рн

1

• + —

+ Аь// +0-7Л« 2

«к-

(8.3-6)

(8.3-7)

8.3.3.3.3 Если допускаемое напряжение для материала штуцера или для материала технологической оснастки меньше, чем для материала основного корпуса, то условие прочности для области I должно удовлетворять следующему соотношению

(i«L-£)a,+(|4-^-)4* -(н-т)0-7    (8-3-8>

(и для области II).

8.3.3.4 Поперечное сечение, проведенное перпендикулярно по отношению к оси основного корпуса

Для штуцеров с допускаемым напряжением, рассчитанным по для повышенных температур. когда 2 0,7 и одновременно s/btsn < djdis, для узла соединения корпуса со штуцером в поперечном сечении, проведенном перпендикулярно по отношению к оси основного корпуса, должно выполняться следующее соотношение

(8.3-9)

Если основной корпус и штуцер выполнены из материалов с различными допускаемыми напряже

ниями. то в расчетах следует использовать меньшую из величин.

8.3.3.5    Цилиндрические обечайки со штуцерами, установленными не по радиусу

Для такой цилиндрической обечайки, у которой штуцер направлен не по радиусу (см. рисунок 8.3-2). но под углом к основному корпусу, в поперечном сечении, как на рисунке 8.3-2. или в продольном сечении, как на рисунке 8.3-2, могут возникать более высокие нагрузки. В обоих случаях в расчетах следует использовать условие прочности по уравнению (8.3-2). при этом области, показанные на соответствующих рисунках, имеют площади Ар. Аы и 4^,. Компенсирующая длина должна учитываться в расчетах основного корпуса в соответствии с уравнением (8.1-1) или по штуцеру в соответствии с уравнением (8.1-2) или (8.1-3) соответственно.

Толщина стенки штуцера не должна быть больше толщины стенки основного корпуса s/s

8.3.3.6    Y-образные развилки

Y-образные развилки (см. рисунок 8.3-5) должны выполняться по технологии ковки или с помощью сварки, при этом угол у 2 15°. Условие прочности для зоны нагружаемого углового соединения выражается соотношением

о

9

(8.3-10)

Для расчетов по штуцерам в соответствии с уравнением (8.1-2) надо использовать компенсирующую высоту штуцера. Коэффициент у в уравнении (8.3-10) для тех штуцеров, у которых у 2 45°. должен быть равен

У = 1*    (в.3-11)

а для тех штуцеров, у которых d0 s 102 мм и 15° s s 45°:

у= 1 +0,005 (45°-п»>.

(8.3-12)

30

ГОСТ Р 55682.3—2017

8.3.3.7 Кованые тройники

Для кованых и расточенных тройников, для которых выполнены условия $,Jda * 0.1 и dis s 90 мм (например, см. рисунок 8.3*6). должно выполняться следующее соотношение для расчетного напряжения

Рс

м

Л 2J

*Н-

(8.3-13)

Компенсирующие площади должны выбираться, как по уравнению (8.1-1). ло максимальному из двух значений. Угол наклона должен быть не менее 45°.

В диапазоне ползучести такой тип тройника использовать не следует.

I.г* *А

Рисунок 8.3-6 — Кованый и рассверленный тройник

8.3.4 Расчет ряда отверстий и штуцеров

8.3.4.1    Общие положения

Ряд отверстий и одиночное отверстие рассчитываются по-разному.

8.3.4.2    Условие для расчетов ряда отверстий и штуцеров

Расчет для ряда отверстий и штуцеров следует выполнять, только если они не удовлетворяют условию для одиночных отверстий или штуцеров по 8.1.3.

8.3.4.3    Основной корпус, допускаемое напряжение для которого меньше, чем допускаемое напряжение материала штуцера

Для ряде отверстий или штуцеров прочность следует рассчитывать по поперечному сечению, когда ось их центров составляет угол Ф с осью обечайки, как это показано на рисунке 8.3-3. Условие прочности при этом определяется по соотношению

о

аф

Рс_

2

2 А

1 * cos* Ф

‘рО

+ 2 Л1 + 2Л*

(8.3-14)

Шаг по диагонали или по окружности следует обсчитывать так же. как и продольный шаг. в соответствии с рисунком 8.3-3 при расстоянии (ф. В этом случае давление в области 24^ надо умножить на коэффициент (1 ♦ cos2 Ф)/2 при расчете условия прочности в соответствии с уравнением (8.3-14). Коэффициент прочности') должен быть равен

, -i._

S,i 2 А

■ S1.

1 * со* Ф

со

♦2Л.+2 Арг

(8.3-15)

'* Здесь можно использовать расчет аппроксимацией в соответствии с 8.2 вместо настоящего расчета, тогда

эффект от введения конструктивных элементов усиления для патрубка можно не рассматривать.

31

ГОСТ Р 55682.3—2017

8.3.4.4 Отводы с равным или меньшим, чем у основной оболочки, допускаемым напряжением Если допускаемое напряжение для одного или для обоих штуцеров меньше, чем оно же для основного корпуса, то должно выполняться следующее условие

о

1 ♦ COS* Ф

ре 2 ' АрО----+ 2 ' А>1 + 2 А(,2 * *ti0 + А»1 + Аь2

аф

и

Ли+ТГЛа

(8.3-16)

и коэффициент прочности1* должен быть равен

|вЬ

VM

laL

и.

2 4

1» со»2 Ф

2Л|+2Л2+^+4м-УгА.~

•L

•si.

(8.3-17)

При этом (o]b1/[a], > 1 или (о]ь2/[о)4 > 1 в расчетах использоваться не должны (см. 8.1.4.1).

8.3.4.5 Поперечный ряд штуцеров

Для расположенных по окружности ряда штуцеров, которые не направлены по радиусам в соответствии с рисунком 8.3-4. расчет должен быть аналогичен расчету для штуцеров, которые направлены по радиусам. В этом случае в расчетах поправочный коэффициент ((1 ♦ cos2 Ф)12) следует заменить на 1.

8.4 Болтовые соединения

8.4.1 Общие положения

Положения 8.4 следует использовать для расчетов элементов, соединяющихся болтами, при этом болты как крепежные приспособления, работающие на трении, испытывают нагрузку от давления и температуры.

Для того чтобы болтовое соединение было более гибким, рекомендуется применять болты с уменьшенным диаметром стержня в соответствии с [1].

Высоконагруженные болты обязательно должны быть с уменьшенным стержнем. Такие болты являются обязательными при:

a)    расчетной температуре te более 300 *С:

b)    расчетном давлении рс более 8 Н/мм2;

c)    внутренним диаметром резьбы dk более 25 мм.

Болты, диаметр стержня которых ds меньше 10 мм. использовать не разрешается.

Фланцевые соединения, работающие под давлением, не должны омываться дымовыми газами.

Когда применяются стандартные фланцы, то прочностные свойства болтов, которые предполагается применить, должны быть достаточными, если в соответствии с [1]болты на фланцах применяются из материалов, указанных в настоящем стандарте для допускаемого рабочего давления при соответствующей рабочей температуре, которые указаны здесь же.

Количество болтов на фланцевом соединении не должно быть менее 4.

Количество болтов должно быть таким, чтобы гарантировать плотность соединения, при этом надо иметь в виду, что использование большего количества болтов меньшего диаметра, расположенных с меньшим шагом, является более предпочтительным вариантом по сравнению с использованием болтов большего диаметра.

Чтобы уменьшить нагрузку на болты, фланцевые прокладки должны быть относительно невелики, что станет понятно, если принять во внимание рабочие напряжения, развивающиеся в прокладках при их сжатии. Соединение «шип— паз» или «выступ— впадина» для плоских торцое должны являться предпочтительными. если не используются металлические прокладки или комбинированные уплотнители.

Использование соединений на резьбовых шпильках следует предпочесть, только если расчетная температура /в не превышает 300 *С. а расчетное давление рс не превышает 4 Н/мм2. Если стенка

1* Здесь можно использовать расчет аппроксимацией в соответствии с 8.2 вместо настоящего расчета, тогда

эффект от введения конструктивных элементов усиления для патрубка можно не рассматривать.

32

ГОСТ Р 55682.3—2017

основного корпуса такова, что не позволяет выполнить соединение напрямую, тогда к основному корпусу необходимо прикреплять сваркой специальные усиливающие элементы (см. рисунок 8.4-1).

Рисунок 8.4-1 — Типовые примеры приварки усиливающих элементов

8.4.2 Символы и аббревиатуры

В дополнение к символам, приведенным в таблице 4-1 ГОСТ Р ЕН 12952-1, следует использовать символы, приведенные ниже, в таблице 8.4-1.

Таблица 8.4-1—Символы

Символ

Описание

Единица

EN

ГОСТ Р

ст

Коэффициент для расчета нагрузки на прокладку при уплотнении

сэ

с>

Допуск на изготовление болта

ММ

Средний диаметр прокладки

мм

ч*

Внутренний диаметр резьбы

мм

Чьь

Диаметр стержня болта с уменьшенным стержнем

мм

*0

«О

Коэффициент сопротивления деформации материала прокладки для расчетов прокладки

Н/мм2

к

Коэффициент для расчета нагрузки на прокладку при уплотнении

мм

*1

Коэффициент прокладки для рабочих условий (реакция на нагрузку)

мм

п

*1

Количество болтов

Ров

Рое

Нагрузка сжатия на прокладку, которая гарантирует плотность соединения

н

PDV PDV

FOV Р'сл>

Нагрузке на прокладку при уплотнении

Н

Pf

Ff

Разность между полным усилием от нагрузки гидравлическим давлением и ее частью, действующей на область внутри фланца

Н

Р*

FR

Усилив от внутреннего давления

Н

PRZ

PRZ

Дополнительная нагрузка от присоединенного трубопровода

Н

33

ГОСТ Р 55682.3—2017

Окончание таблицы 8.4• 1

Символ

Описание

Единима

EN

ГОСТ Р

PS

Fs

Нагрузка на болт (общая)

Н

CD

FSB

Рабочая нагрузка на болт

Н

Р»

р»

Начальная нагрузка на болт (при свинчивании) до подачи давления

Н

PSP

FSp

Нагрузка на болт при испытании

Н

я

Q

Добротность

8.4.3 Расчет диаметра болта

8.4.3.1    Требуемый внутренний диаметр резьбы болта следует рассчитывать для:

a)    рабочих условий, используя для этого величину расчетного давления ре и расчетную темпера* туру tc. которые вычисляются по заданной нагрузке на болты при рабочих условиях. Fsa:

b)    давления, при котором проводятся испытания. р„ при температуре 20 вС и нагрузке Psp (требу* втся только, чтобы рЛ > 1.3 рс);

c)    режима затяжки болтов до прикладывания давления, при этом ph - 0 и температура 20 вС. нагрузка на болты равна Fso.

8.4.3.2    Необходимый диаметр болта при заданном внутреннем диаметре резьбы болтового соединения и при условии, что количество болтов составляет г. равен

of

к

X-Z.

Для болтов с уменьшенным стержнем диаметр стержня должен составлять d6b - 0,9dk. Чтобы облегчить вычисления, можно ввести коэффициент

(8.4*1)

14 £

fit q

(см. таблицу 8.4*2), после чего уравнение приобретает вид

Ф

+ с3.

(8.4*2)

(8.4*3)

Таблица 8.4*2 — Коэффициент К4 для расчетов dk

Добротность о

Коэффициент z

Рабочий режим

Давление при испытании

л * 1.5

л * 1.6

о» Т.1

л « 1.2

0.75

1.60

1.65

1.37

1.43

1.00

1.38

1.43

1.19

1.24

В отношении добротности q см. 8.4.8: в отношении коэффициента надежности п см. 8.4.7.

Для болтов с уменьшенным стержнем в уравнения (8.4*1) или (8.4*3) следует вместо dk подставлять диаметр уменьшенного стержня dbb.

8.4.3.3 При расчетах следует использовать следующие конструктивные допуски:

а) для рабочих условий:

•    внутренний диаметр резьбы 20 мм и меньше — с, = 3 мм:

•    внутренний диаметр резьбы 42 мм и больше — с, = 1 мм:

•    для промежуточного диапазона — cs = 5 -0.1 dk:

34

ГОСТ Р 55682.3—2017

b)    для давления при испытании — сз = 0 мм;

c)    для режима уплотнения:

• до приложения давления —с, = 0 мм.

8.4.4 Расчет нагрузки на болт

8.4.4.1    Общие положения

Нагрузку на болт следует определять для рабочих условий, для испытаний соответствующим давлением и для режима сборки до подачи давления. Если болты болтового соединения располагаются по окружности, то следует пользоваться формулами, которые приводятся ниже.

6.4.4.2    Рабочие условия

Нагрузка на болт при рабочих условиях FSB [см. 8.4.3.1 а)] рассчитывается по формуле

Fse = ^r* Foв *    (8.4-4)

В это уравнение следует подставлять следующие значения:

а) усилие от внутреннего давления FR, рассчитанное по формуле

d2 - к

Pc+frz-    <8-45>

Дополнительная окончательная сила FRZ рассчитывается в случае наличия присоединенного трубопровода. При этом FRZ равна 0 для таких болтовых соединений, к которым не подходит трубопровод или подходит только такой, который не несет с собой никаких дополнительных сил. действующих в продольном направлении, если его подсоединить. Для нормально установленных собранных трубопроводов. когда передача дополнительных сил, действующих в продольном направлении на болты и обусловленных термическими напряжениями, является возможной, силу FRZ следует рассчитывать по формуле

где d, тр — внутренний диаметр присоединенного трубопровода, мм;

b)    нагрузка сжатия на прокладку F0B рассчитывается по формуле

^«-«АиЛг-СгР,.    <8-4-7>

где С, следует брать из (2). Для сварных уплотнений с зазором С, = 0 и F0B % 0 (например, уплотнительный сварной шов. сварное уплотнение диафрагмы жесткости). Такая нагрузка должна обеспечивать надежную плотность в ходе эксплуатации;

c)    разность Ff между полным усилием от внутреннего давления и тем же усилием во внутренней области фланца вычисляется по формуле

Ff-f    (8-4-8)

Эта сила вызвана внутренним давлением рс и действует в области кольца, которое образовано прокладкой с диаметром dmt} и внутренним диаметром of-.

В качестве диаметра прокладки ofmtf в предпочтительном варианте следует брать средний диаметр прокладки, поскольку невозможно заранее предсказать, в какой именно точке по ширине прокладки внутреннее давление будет эффективным.

Для сварных уплотнений следует брать наружный диаметр шва. поскольку вполне может быть, что на всем зазоре уплотнения действует внутреннее давление.

8.4.4.3    Давление, прикладываемое при гидравлическом испытании

Нагрузка на болт от давления, прикладываемого при испытании. FSP [см. 8.4.4.1 Ь)] вычисляется по формуле

(8.4-9)

8.4.4.4    Условия при уплотнении до подачи давления

Болтовое соединение должно быть затянуто настолько плотно, чтобы по окончании сборки [см. 8.4.3.1 с)] уплотнение с прокладкой гарантировало, что усилия от внутреннего давления после

35

ГОСТ Р 55682.3—2017

сборки FPZ, которые имеются в трубопроводе, могут быть поглощены и что соединение сохранит плот* ность. когда установка выйдет на рабочий режим.

Для того чтобы удовлетворить этим требованиям, выполняются следующие условия:

^SO s ^DV'

или    (8.4-10)

^SO т ^DV * Fcp •

где Fdv — это нагрузка на прокладку при уплотнении, которая требуется для того, чтобы гарантировать адекватную подгонку соприкасающихся поверхностей. Но по меньшей мере

^50+#>♦/>).    (8.4-11)

rDV

А*г" <VK0.

(8.4-12)

Однако практика показала, что если прокладки не из металла, то не требуется, чтобы уплотнение прокладками по соприкасающимся поверхностям в соответствии с уравнением (8.4-12) было полным, это позволит управлять низкими давлениями. Во избежание использования малоэкономичных болтов большого диаметра должна иметься возможность при давлении Р. равном

снизить Fov до значения F‘ov

У «о

d

12-*, +-£2-1    4

(8.4-13)

rov

f-

*F0V +Ff

F,

ov

(8.4-14)

где Cm - 0.1 для жидкостей;

Cm = 0,2 для пара и перегретого пара.

Там. где это требуется. FR2 следует брать из 6.4.5.1 а).

Коэффициенты к0. С, и К0 зависят от типа и формы прокладок и заполняющей среды (см. /2Д

8.4.5 Температура для расчетов (е

8.4.5.1    Общие положения

Температура, значение которой используется при расчете болтовых соединений, должна зависеть от типа болтового соединения и от качества теплоизоляции.

6.4.5.2    Соединения с теплоизоляцией

Можно допустить, что температура болтов ниже температуры жидкости, даже если распределение температур по всему оборудованию в направлении от жидкости к болтам не контролируется. Для расчетов следует использовать значения, приведенные в таблице 8.4-3.

Таблица 8.4-3 — Максимальное снижение температуры

Условие

Для болтов с уменьшенным стержнем

Для болтов полного диаметре

Рабочие (эксплуатационные) условия

П= 1.5

Я» 1.6

Давление, прилагаемое при испытании

Затяжка болтов до приложения давления

S= 1,1

2

и

СО

8.4.6 Добротность

Параметры прочности болтов следует брать из соответствующего национального стандарта. Болты с уменьшенным стержнем должны быть механически обработаны со всех сторон. Для плоскопараллельных несущих нагрузку поверхностей фланцев, не обработанных механически, в расчетах принимается коэффициент добротности q - 0,75. Для несущих сопрягаемых поверхностей, которые были

36

ГОСТ Р 55682.3—2017

подвергнуты механической обработке, можно использовать значение q - 1.0. Несущие поверхности, которые не являются плоскопараллельными (например, конические участки) вообще применяться не должны.

8.5 Винтовые соединения и соединения на приваренных муфтах

8.5.1    Винтовые соединения с обечайкой

Винтовые соединения с обечайкой допускаются, если выполнены следующие условия:

a)    наружный диаметр соединения не превышает 60,3 мм;

b)    расчетное давление не превышает 4 Н/мм2;

c)    расчетная температура не превышает 400 *С;

d)    уплотнение сваркой должно применяться, только если расчетная температура превышает 220 *С или расчетное давление больше 2 Н/мм2;

e)    если уплотнение сваркой применяется для сваривания стальных участков винтовых составляющих. то в стали не должно содержаться углерода больше, чем 0.25 %.

Расчет соединений должен согласовываться с 8.3.2; минимальная толщина должна измеряться от впадины резьбы.

Участок обечайки под давлением надо рассчитывать, как если бы в нем имелось неукрепленное отверстие с диаметром, равным диаметру, измеренному по впадинам резьбы в отверстии с резьбой.

8.5.2    Соединения на приваренных резьбовых муфтах

Резьбовые соединения или соединения на резьбовых и сваренных с уплотнением муфтах не должны использоваться там. где. как ожидается, имеют место усталость металла, сильная эрозия металла, щелевая коррозия или удары, либо для труб, внешний диаметр которых превышает 60.3 мм. Максимально допустимое рабочее давление не должно превышать 4 Н/мм2. и расчетная температура не должна быть больше, чем 400 *С. Резьба должна выполняться в соответствии с положениями [3} (см. рисунок 8.5-1).

а)    Ь)

a)    резьбовые.

b)    резьбовые и уплотненные сваркой

Рисунок 8.5-1 — Резьбовые соединения и соединения на резьбовых муфтах, сваренных с обечайкой

37

ГОСТ Р 55682.3—2017

В стальных компонентах углерода должно быть не больше, чем 0.25 %. если их предполагается сваривать уплотняющей сваркой.

Участок обечайки под давлением надо рассчитывать, как если бы в нем имелось неукрепленное отверстие.

8.5.3 Соединения на приваренных муфтах

Соединения на приваренных муфтах (см. рисунок 8.5-2) не должны использоваться в тех ситуациях. когда:

a)    давление превышает 2 МПа;

b)    металл разогревается до температуры выше 350 *С;

c)    внешний диаметр трубы превышает 60,3 мм (см. рисунок 8.5-3).

Толщина фитингов, в которых имеются приваренные кним муфты, не должна более чем в 1.25 раза превосходить номинальную толщину трубы. Катеты углового шва должны быть такими, как это показано на рисунке 8.5*2, чтобы при этом размеры получающейся наплавки не уступали номинальной толщине трубы. Материал должен сочетаться с материалом присоединяемой трубы.

Фитинги со сваренными с ними муфтами должны быть из кованой стали, в соответствии с требованиями ГОСГР 55682.2. Размеры, просветы, классность и сварные соединения должны соответствовать требованиям соответствующих национальных стандартов.

Примечание — В случае отсутствия национагъного стандарта следует ориентироваться на соответствующий европейский стандарт например на {4].

Участок, нагруженный давлением, должен рассчитываться так. как если бы на нем имелось неукрепленное отверстие.

Рисунок 8.5-2 — Соединение на вваренной муфте и резьбовое соединение

38

) — максимальный зазор по диаметру 1,00 мм Рисунок 8.5-3 — Шов приварки муфты

ГОСТ Р 55682.3—2017

9 Коллекторы и плоскостенные трубы прямоугольного сечения

9.1 Общие положения

Настоящий анализ применим для расчетов труб прямоугольного сечения и коллекторов со скругленными углами, изготовленных коекой. прокатом или волочением и не содержащих продольных сварных швов.

Продольно сваренные прямоугольные трубы допускается включать в конструкцию, только если коэффициент сварного соединения для продольного шва равен 1 и этот шов прошел испытания для труб круглого сечения {см. ГОСТ Р 55682.6).

Коллекторы или трубы прямоугольного сечения должны иметь одну и ту же толщину со всех сторон. На их сторонах не должно быть отверстий, или же на них могут иметься отверстия круглой формы, но при этом одного и того же размера и расположенные по одной линии [см. рисунок 9.1*1 Ь)]. Идентичные по размерам отверстия эллиптической формы должны располагаться строго по одной линии. При этом пинии, вдоль которых располагаются отверстия, должны быть ориентированы параллельно продольной оси.

Когда отверстия расположены уступом, необходимо дополнительно исследовать эффект смещения, для чего рассмотреть коэффициент прочности для диагональных связей [рисунок 9.1-1 Ь)].

Примечание — Эти правила составлены с учетом только тех нагрузок, которые обусловлены внутренним давлением. Эти правила не следует применять ни к коллекторам прямоугольного сечения, на которые действует излучение от топки, ни к трубам и коллекторам прямоугольного сечения, если толщина их стенок больше 30 мм и которые находятся в контакте с топочными газаьш. ожидаемая температура которых больше 650 *С.

Если ведется рассмотрение коллекторов для перегретого пара, стенки которых нагреваются, то температура дымовых газов не должна превышать 500 *С.

Ь)

a)    отверстия, расположенные по одной пинии.

b)    отверстия, расположенные по двум параллельным линиям

Рисунок 9.1-1 — Символы для связей е прямоугольных коллекторах

39

ГОСТ Р 55682.3—2017

9.2 Символы и аббревиатуры

В дополнение к символам, приведенным в таблице 4-1 ГОСТ Р ЕН 12952-1. следует использовать символы, приведенные ниже, в таблице 9.2-1.

Таблица 9.2-1—Символы

Символ

Описание

Единица

EN

ГОСТ Р

d

d

Диаметр отверстия или в случав эллиптических отверстий размер этого отверстия по направлению вдоль продольной оси коллектора

ММ

d‘

d’

Для эллиптических отверстий это диаметр, измеренньм перпендикулярно продольной оси коллектора (см. рисунок 9.1-2)

мм

вс

s*

Требуемая толщина стенки коллектора прямоугольного сечения или трубы, без прибавок (см. рисунок9.1-1)

мм

т

Л),

Половина внутренней ширины коллектора прямоугольной формы или трубы, на стенке этой ширины располагается ряд отверстий, для которого ведется расчет (см. рисунок 9.2-1)

мм

п

П\2

Половина внутренней ширины коллектора прямоугольной формы или трубы, перпендикулярно стенке этой ширины располагается ряд отверстий, для которого ведется расчет (см. рисунок 9.2-1)

мм

Рь

1ь

Продольный шаг. с которым отверстия располагаются в одну линию, параллельную продольной оси коллектора (см. рисунок 9.1-1)

мм

Ра

Шаг косого ряда — расстояние между центрами двух смежных отверстий, расположенных на линии под углом Ф к оси коллектора

мм

Г.

1

г,

Внутренний радиус скругления угла коллектора прямоугольного сечения или грубы

мм

X

X

Расстояние между рассматриваемым отверстием или рядом отверстий и осью коллектора (см. рисунок 9.1-1)

мм

Y

Y

Коэффициент

мм*

а

Ф

Угол между линией, соединяющей два отверстия, расположенкьге по диагонали. и продольной осью коллектора

градус

Vt*

*ьъ

Коэффициент прочности для одиночного отверстия по отношению к напряжению изгиба

V*

Коэффициент прочности одиночного отверстия по отношению к напряжению растяжения

ЧпГ

Фо

Коэффициент прочности продольного ряда

ЧпЬ

фф

Коэффициент прочности для двух смежных отверстий, расположенных по диагонали под углом Ф

Рисунок 9.2-1 — Символы для прямоугольных коллекторов

40

ГОСТ Р 55682.3—2017

956

Г — продольная ось коллектора

Рисунок 9.2-2 — Диаметры dnd‘ для эллиптического отверстия

9.3 Требуемая толщина стенок

9.3.1 Общие положения

Для того чтобы определить минимальную толщину стенки sф для прямой трубы или для коллектора прямоугольного сечения без прибавок на износ металла и без технологических допусков, следует рассчитать требуемую толщину для середин сторон, е угловых участках, вдоль линии, по которой располагаются отверстия, идущие параллельно продольной оси, и вдоль ряда ступенчато расположенных отверстий. Тогда минимальная толщина стенки s^. которая требуется для коллектора, должна быть самой большой из упомянутых выше рассчитанных толщин, и именно это значение следует использовать для расчетов всех четырех сторон.

Фактическая толщина стенки вычисляется по следующей формуле

В любом случае толщина стенки не должна быть меньше 3 мм.

9.3.2 Минимальная толщина стенки посередине одной из стенок

Толщина smin посередине стенки трубы прямоугольного сечения или коллектора при условии, что внутренняя ширина равна 2т,. должна определяться по следующей формуле

Коэффициент У для определения минимальной требуемой толщины стенки следует определять по следующей формуле

9.3.3 Минимальная толщина стенки в угловых участках

Минимальная толщина в угловых участках трубы прямоугольного сечения или коллектора с внутренней шириной 2т, должна определяться в соответствии с уравнением (9.3-2).

При этом коэффициент У для определения минимальной толщины стенок должен определяться по следующей формуле

1+с2.

(9.3-1)

(9.3-2)

(9.3-3)

(9.3-4)

41

ГОСТ Р 55682.3—2017

Во избежание появления чрезмерных напряжений в угловых участках коллектора необходимо, чтобы соблюдалось следующее условие

г

й -s_

(9.3*5)

но радиус при этом не должен быть меньше 8 мм.

9.3.4 Минимальная толщина стенки по линии расположения отверстий Минимальная толщина стенки коллектора с прямоугольным сечением, внутренняя ширина кото* рого равна 2т,. по линии расположения отверстий, параллельной продольной оси коллектора, должна определяться по следующей формуле

Рс тг , l4 Y р, М % \Мч>Ф

(9.3*6)

В этом случае коэффициент У для определения минимальной толщины стенки определяется по следующей формуле

Y а 1[/У»'пг3] Д»,2-**

3 \ т, + тг I 2

(9.3*7)

Расстояние х от линии, по которой располагаются отверстия, до центральной линии стенки не должно превышать величины т,/2.

Коэффициент прочности <р0, относящийся к растягивающим напряжениям, и <рф, относящийся к изгибающим напряжениям, используемые в расчете толщины стенки, находятся из следующих урав* нений:

и

(9.3*8)

или

или

-d'

-—. если d или d* < 0,6m,. *о

(9.3*9а)

<>>♦

-0.6m,

—-. если d или <Г s 0.6m,

(9.3*9b)

9.3.5 Минимальная толщина стенки при косом расположении отверстий (шаг по диагонали) Требуемый минимум толщины стенки коллектора с прямоугольным сечением, внутренняя ширина которого равна 2т, в области, где расположен ряд отверстий, расположенных уступом, так что при этом соединяющая их линия составляет угол Ф с продольной осью коллектора, должен определяться в со* ответствии с уравнением (9.3*6).

При этом коэффициент У для определения минимальной толщины стенок определяется по следующей формуле

1Гт,3 *т* з[ т,+т2

совФ.

(9.3*10)

Коэффициент прочности <р0 в отношении напряжения растяжения и <рф в отношении напряжения изгиба, используемые в уравнении для определения толщины стенки, должны находиться из уравнений (9.3*8) и (9.3*9а) или (9.3*9Ь).

Расстояние х от линии, по которой располагаются отверстия, до центральной линии стенки не должно превышать величины т,/2 при ступенчатом расположении отверстий (шаг по диагонали).

9.3.6 Минимальная толщина стенки при одиночном отверстии

Линии, по которым располагаются отверстия, с шагом по диагонали, идущей под углом Ф. должны рассчитываться как одиночные отверстия в том случае, если продольный шаг ^ или расстояние между центрами Гф не превышает внутреннюю ширину 2т, прямоугольного коллектора, которая измеряется параллельно той стороне, для которой выполняется расчет.

42

ГОСТ Р 55682.3—2017

Толщина стенки в зоне, где располагается одиночное отверстие или ряд отверстий с шагом по диагонали, которые попадают под определение одиночных (критерий см. выше), должна определяться

по следующему уравнению

Рс тг , J4 Y Рс

(9.3-11)

При этом коэффициент У для определения минимальной толщины стенки при одиночных отверстиях и при отверстиях, расположенных в ряд. но не ло диагонали, определяется по уравнению (9.3-7).

Коэффициент прочности фР для учета напряжения растяжения и для учета напряжения изгиба. используемые в уравнении для определения толщины стенки, должны находиться из следующих соотношений:

я«1--    (9.3-12)

т 1 и

<рс = 1--или 1--. если tf или 0.6m,,    (9.3-1 За)

2/п(    2т}

ИЛИ

Фьь = 0.7. если d или <Г а 0.6т,    (9.3-1 ЗЬ)

10 Плоские и сферические днища

10.1 Символы и аббревиатуры

В дополнение к символам, приведенным в таблице 4-1 ГОСТ Р ЕН 12952-1, можно использовать символы, приведенные ниже, в таблице 10.1-1.

Таблица 10.1-1—Символы

Символ

Описание

Единица

EN

ГОСТ Р

а

а

Большая ось плоского, эллиптического или прямоугольного днища

ММ

Ь

6

Малая ось плоского, эллиптического или прямоугольного днища

мм

Диаметр окружности на фланце, по которой располагаются болты

мм

«1

«1

Остаточная толщина стенки плоского днища при разделке под корневой шов

мм

®2

Толщина стенки плоского днища в месте сопряжения с цилиндрической обечайкой

мм

*3

SA

Толщина стенки в точке перелома профиля

мм

“1

Угол перехода от обечайки к днищу при обработке наружной поверхности обечайки

градус

“2

«2

Угол перехода от обечайки к днищу при обработке внутренней поверхности обечайки

градус

Р*

е*

Коэффициент формы перелома профиля

ф

Центральный угол между осями штуцеров в плосхости, перпендикулярной оси коллектора (см. рисунок 10.2-7)

рад

".

ft,

Высота цилиндрической юбки

мм

hc

ft.

Высота выпуклого днища без высоты цилиндрической юбки

мм

43

ГОСТ Р 55682.3—2017

10.2 Сферические оболочки и плоские днища

10.2.1 Общие положения

Положения настоящего раздела применимы для расчетов и определения размеров сферических оболочек и плоских днищ как глухих, так и с отверстиями. Здесь не рассматривается влияние внешних сил и моментов, которое, если требуется, следует рассматривать отдельно.

Примечание — Способы расчета напряжений, которые могут возникнуть гкщ воздействием внешних сип и моментов, приведены в [1 ].

Уравнения, приведенные в настоящем пункте, должны применяться с учетом ограничений по раз» мерам, показанных на рисунках 10.2*1 и 10.2-2. и относятся к следующим конструкциям:

где 0.1d0sr,ssd0

•si2srs

- с, й 0.005 dQ г 50 мм

За исключением: cfo S 80 мм ha г 0.18 0^

- с1 2 0.005 d$

1 — сферическая оболочка: 2 — перелом профиля; 3 — цилиндрический участок

Рисунок 10.2-1 — Торосферическое днище

При his 150 мм. За исключением: S 80 мм Рисунок 10.2-2 — Полуэллиптическое днище

Полуэллиптические днища должны обсчитываться как торосферические оконечные участки той же самой высоты /?с.

Для расчетов надо использовать следующее значение радиуса (см. рисунок 10.2-3)

IS

4 Л.

а)    Ь)

I — минимальная толщина стенки цилиндрической обечайки в соответствии с уравнением (>0.2*7)

Рисунок 10.2-3 — Полусферическое днище 10.2.2 Формулы для расчетов

10.2.2.1 Как правило, толщина стенки должна быть по меньшей мере такой, чтобы:

где с, — прибавка на минусовой допуск:

с2 — прибавка на утонение стенки из-за коррозии.

(10.2-1)

44

ГОСТ Р 55682.3—2017

В тех ситуациях, когда потери на коррозию значительны. с2 следует увеличивать.

Минимальная толщина стенки ss должна быть достаточной, чтобы эквивалентное напряжение, рассчитанное в соответствии с приводимым ниже уравнением, не превысило допускаемое напряжение при заданной для расчетов температуре и рабочем давлении.

Если известно значение коэффициента прочности ф, то необходимую толщину стенки sfS без при* бавок рассчитывают по следующей формуле

Для глухих днищ ф = 1,0.

Для днищ с отверстиями следует обратиться к 10.2.3. Коэффициент прочности можно рассчитать по таблице 10.2*1.

Таблице 10.2-1 — Формулы для расчета днищ и штуцеров

Эквивалентное напряжение в днищах с одиночными отверстиями®)

ь) Коэффициент прочности, если он больше 1.0. следует принимать равным 1.0.

Для тонкостенных днищ, для которых s,s £ 0.1 rjs, требуемую толщину стенки без прибавок можно рассчитать по следующей формуле

(10.2-2)

(10.2-3)

Эквивалентное напряжение в днище с рядом отверстий®)

Коэффициент прочности в днищах с одиночными отверстиями®)'ь)

Коэффициент прочности в днищах с рядом отверстий®)' ь*

а> Отношение [<t6]/[<t,J. если оно больше 1.0. следует принимать равным 1.0.

(10.2*4)

45

ГОСТ Р 55682.3—2017

Если толщина стенки определена, то по ней можно рассчитать эквивалентное напряжение в дни* ще с помощью формулы    г    п

о.

2 s

1 + -

2 г

1

2

*м.

ф

(10.2-5)

10.2.2.2 В зависимости от обстоятельств максимальные напряжения от внутреннего давления могут оказаться либо в зоне перелома профиля, либо в перемычках между отверстиями днищ. Поэтому расчет следует провести для обеих указанных зон.

Требуемая толщина стенки без прибавок в зоне перелома профиля должна быть равна

Pcdoh

4 И

(10.2-6)

Значение ft* можно брать по рисунку 10.2-4. При этом можно использовать линейную интерполяцию между кривыми графика.

Минимальная толщина стенки sk должна быть не меньше, чем 0.005d0.

Эквивалентное напряжение в зоне перелома профиля при известном значении толщины стенки следует рассчитывать, преобразуя уравнение (10.2-6).

10.2.2.3 Толщина стенки в зоне цилиндрической юбки перелома профиля должна быть по меньшей мере равна таковой же для глухих днищ, как и для цилиндрической обечайки такого же самого диаметра.

<*,Рс

2[<т ]-ре

(10.2-7)

10.2.2.4 Для полусферических днищ без цилиндрических юбок, как это показано на рисунке 10.2-3. толщина стенки глухого днища должка быть по меньшей мере на 10 % больше, чем толщина, определенная по уравнению (10.2*3). Угол наклона в месте перехода обечайкаТорец не должен превышать 15 градусов.

Кривые ма графике строятся по приведенным ниже уравнениям, в которых ж ■ (og(s/tfg). причем 0.00S S < 0.15: РА» -0.5930k3 - 2.0904*2- 2.5108* * 1.3344    для » d0

flA « -0.0591k5 - 0.5314*4 - 2.0398x3 - 3,73Mx2 - 3.455* • 0.3927 для • 0.в*о

Рисунок 10.2-4 — Коэффициент формы для торосферичесхих днищ

46

ГОСТ Р 55682.3—2017

10.2.3 Отверстия в плоских и в сферических днищах

Отверстия в плоских днищах должны располагаться так, как это показано на рисунке 10.2-5. От* ношение толщины штуцера s/b к толщине днища sfS должно удовлетворять следующему условию

й

2 • для of, S 0.4 • ft% 1 для-d, St4-гы

(10.2-8)

где d, — внутренний диаметр вытянутого отверстия (см. рисунок 10.2-5).

Промежуточные значения вычисляются линейной интерполяцией.

Требования, налагаемые уравнением (10.2-2), должны быть удовлетворены. Если зоны действия давления и восприятия нагрузок определены так. как это показано на рисунке 10.2-6. то следует рассматривать только следующие значения компенсирующих длин:

a)    на сферическом участке днища. В этом случае надо определить толщину стенки sfS без усиливающей накладки, если она есть, и подставить в следующую формулу

(Ю.2-9)

b)    в штуцере

Штуцера в расчетах следует рассматривать как элементы усиления, только если они вварены с полным проваром {см. рисунок 10.2-6 Ь)]. Ввинченные или завальцованные патрубки, которые приварены швом без полного проплавления, считать конструктивными элементами усиления не следует. Это же относится и к завинчивающимся крышкам и заглушкам.

Ряд отверстий следует рассчитывать как одиночные, если выполнено следующее требование для центрального угла Фь (см. рисунок 10.2-7)

ФА a arcsin-2-

- + S

■+s

Л2

■ +arcsin-

+ S,

*s.

г. *•

(10.2-11)

Примечание — УголФ6 — центральный угол между двумя штуцерами — измеряется в радианах.

Для ряда отверстий при перекрытии компенсирующих длин надо проводить общий расчет областей в соответствии с рисунками 10.2-7 а) и 10.2-7 Ь).

Для одиночных отверстий без усиления, которые проделаны в сферическом днище, должно выполняться следующее требование

<U.-°-14-'re    (10.2-12)

и

• S0.1.

(10.2-13)

47

ГОСТ Р 55682.3—2017

а)

ь)

с)    f)

а) без усиления: В) усиление утрелляющей накладной: с) усиление лазового отверстия, d) усиление наваренным штуцером; е) привари штуцера к вытянутой горловине;

0 усиление вваренным штуцером

Рисунок 10.2-6, лист 1 — Определение зон действия давления и восприятия нагрузок в сферических оболочках и в плоских днищах

48

ГОСТ Р 55682.3—2017

га

00

9)

9) усиление одиночного отмрстия накладкой и штуцером, пропущенным насквозь Рисунок 10.2-6. лисг 2

а)    Ь)

a)    смежные штуцера;

b)    Y-обраэная развилка

Рисунок 10.2-7 — Эпюра нагрузок доя сферической оболочки

Усиление типа накладки разрешается применять, только если рабочая температура не превысит 250 *С. Накладка должна плотно прилегать к оболочке и привариваться к ней так. чтобы катет сварного шва равнялся по меньшей мере 70 % от толщины накладки. Площадь усиливающей накладки, которая воспринимает нагрузку, должна приниматься уменьшенной на 30 % при пользовании уравнением (10.2-2).

Если в состав основного корпуса, усиления или штуцера входят материалы, у которых допускаемые напряжения (о) различны и. если именно для основного корпуса величина расчетного напряжения наименьшая, то это расчетное напряжение и следует использовать в уравнении (10.2-2). Если же у основного корпуса величина расчетного напряжения оказывается самой большой, то вместо уравнения (10.2-2) следует использовать следующее соотношение

(M--y)*4n+([el*y)-А+-г#>с Л-    (10.2-14)

49

ГОСТ Р 55682.3—2017

Для сферических днищ с Y-образными ответвлениями [в соответствии с рисунком 10.2*7 Ь)] уело* вие прочности должно удовлетворяться одновременно в области I и в области II.

Сферические днища, у которых ответвления идут не вдоль радиусов, следует обсчитывать в со* ответствии с рисунком 10.2*8.

Рисунок 10.2*8 — Эпюра нагрузок для сферического днища, у которого штуцер направлен не вдоль радиуса

10.3 Плоские днища без анкерных связей

10.3.1 Общие положения

Положения настоящего пункта применимы для расчета и определения размеров плоских днищ без анкерных связей в изложенных ниже пределах. Что касается плоских днищ с анкерными связями, то их следует рассчитывать а соответствии с положениями настоящего стандарта.

Как показано на рисунке 10.3*1. помимо ограничений, проиллюстрированных на этих эскизах, так* же необходимо учитывать и следующие ограничения:

a)    торцевые участки сформированы по технологии горячей заделки цилиндрической обечайки ко* ваными плоскими днищами, которые приварены стыковым швом к обечайке.

d, £ 600 мм.

г а 0.3 • но также г 5 мм:

b)    плоские днища являются коваными либо изготовлены из механически обработанных поковок и приварены стыковым швом к обечайке [см. рисунок 10.8*1 а) и Ь)].

rA z 0.3 • sп, но также z 5 мм.

Днища изготовлены из листа, механически обработаны и приварены стыковым швом к обечайке [см. рисунок 10.8*1 е) и f)]- для этого следует использовать листы класса не выше 3 в соответствии с принятыми стандартами на материалы:

c)    плоские днища, полностью входящие е обечайку, где сделана выборка.

d, £ 600 мм.

(Применяется ограничение по стали группы 1. у которой Rm не больше 470 Н/мм2);

d)    плоские днища, полностью входящие в обечайку, где нет выборки.

d, £ 600 мм.

(Применяется ограничение по стали группы 1. у которой Rm не больше 470 Н/мм2):

50

ГОСТ Р 55682.3—2017

е) плоские днища с профильной выборкой, сделанной на станках, но которые свариваются с обечайкой стыковым швом.

z 0.2 ■ sn, но также * 5 мм.

Плоские днища изготовлены из листа и механически обработаны, для этого следует использовать материал класса 23 в соответствии с [5].

Для листа требуется провести дополнительные испытания по методу НРК в той их части, в которой будет располагаться кромка, подготавливаемая для выполнения сварного шва. эти испытания должны гарантировать отсутствие расслоения и разрывов.

Толщина днища в зоне выборки не должна быть меньше той толщины, которая требуется в пункте 10.3.2;

0 плоские днища с выборкой, приваренные к концевым участкам обечайки.

О, s 600 мм.

Для днищ, которые вырезаны механическим путем из листа, следует использовать материал класса z3 в соответствии с положениями /5/.

(Применяется ограничение по стали группы 1. у которой Rm не больше 470 Н/мм2);

д) плоские днища, полностью входящие в обечайку, где нет выборки — сварка ведется по технологии с полным проваром изнутри и снаружи, при этом внутренний сварной шов свободен от надрезов:

г л, * 0.5 • s„. но также а 5 мм.

m    ft'

51

ГОСТ Р 55682.3—2017

9)

Рисунок 10.3-1. лисг 2

10.3.2 Толщина круглых днищ без анкерных связей Требуется, чтобы толщина стенки составляла по меньшей мере

eS,A+ci+c2-    (10.3-1)

Для тех типов донышек, которые показаны на рисунке 10.3-1 е). толщина стенки должна удовлетворять указанным выше требованиям, за исключением того, что касается профильной выборки, здесь толщина может быть уменьшена, но при этом оставаться не меньшей, чем до

«ы*^1+с1+с2.

(10.3-2)

Прибавка с, должна перекрывать минусовый допуск на изготовление. Прибавка с2 должна компенсировать износ металла.

Толщину выбираемого участка стенки из любой профильной выборки следует рассчитывать по следующей формуле

К2 кз d,JpP W    <ю.з-з)

Сварные швы на днищах, изображенных на рисунках 10.3-1 с), d). е), 0 9)- необходимо рассматривать как соединения, на которые ложится полная нагрузка (см. 6.3.2). в соответствии с этим и надо выбирать величину [о] для уравнения (10.3-3). Если [о] уменьшена настолько, что она меньше нагрузки для обечайки оконечного участка материала основы [о)й. то минимальное значение для /С,

следует уменьшить с 0.41 до 0.41^(|о)/|о|й] и для профильной выборки

а13 Рс (“гл )'М- но также    (10.3-4)

Значение для /С, следует определять в соответствии с рисунком 10.3-2; для торцевых участков — по рисункам 10.3-1 а). Ь). е) и д).

52

ГОСТ Р 55682.3—2017

Для днищ, представленных на рисунке 10.3-1 с, d) и f)< следует принимать во внимание рису* нок 10.3*3. при этом:

•    для круглых днищ К2 - 1;

•    для глухих днищ Кл- 1.

Для днищ с отверстиями значение для К3 следует определять по рисунку 10.3-4. Эксцентрические отверстия следует обсчитывать так же. как и концентрические. При этом dlbfdy не должно превышать 0.8. Отверстия не должны попадать на шов. соединяющий днище с обечайкой.

10.3.3 Толщина некруглых и прямоугольных плоских днищ без анкерной связи

Для овальных днищ, большая а и малая Ь оси которых измеряются внутри обечайки, следует пользоваться требованиями 10.3.2. но при этом вместо d, подставлять Ь и определять коэффициент

К2 = ^3.4 - 2.46 f а. но не больше 1.6.    (10.3-5)

Для прямоугольных днищ, у которых большой и малый внутренние размеры равны а и 6, следует пользоваться требованиями 10.3.2. но только при этом вместо d1 подставлять 6 и одновременно

К2 »11 ^3,4 - Z46 1а, но не больше 1.6.    (10.3-6)

*1

sct0 — рассчитанная толщина обечайки при •> » 1 (см. уравнения (7.2-1) или (7 2-2»:

К, > 0.41;

К, « (-1.06725 - 1,60840* * 0.11б245х* - О^вббб?*3^®) ♦ 0.54 * 0.32424SX-1 - 0.668S34*-2 ♦ 0.634377*-5,

V*«0-

«дед — средняя толщина стенки цилиндрической оболочки.

Рисунок 10.3-2 — Коэффициент К, для днищ коллектора, приваренных стыковым швом к цилиндрической обечайке, в соответствии с рисунком 10.3-1 а). Ь). в) и д)

53

ГОСТ Р 55682.3—2017

Sgy) — рассчитанная толщина обечайки при -р » 1 (см. уравнения (7.2-1) или (7.2-2)|:

К, i 0.41:

К, • (-1.13850 - 2.80вв2х * 0.М1379*2 - 0.517434x3^0) * 0.68 ♦ 0.231694*-’ - 0.440285x~* * 0.550637*-3. тдех-

*с& средняя толщина стенки цилиндрической оболочки

Рисунок 10.3-3 — Коэффициент К, для днищ коллектора, приваренных тавровым швом к обечайке.

в соответствии с рисунком 10.3-1 с), d) и д)

54

ГОСТ Р 55682.3—2017

Кривые на графике рассчитаны по следующим уравнениям, где к •

Кривая А: К3 » 1 ♦ 1.98* - 9.02х2 * 18.5Э*3 - 19.31*4 » 7.54х*.

Кривая В *3 » t • 0.944* - 4.3«х2 * 8.Э9*3 - 9.21*4 » 3,69х5

Рисунок 10.3-4 — Расчетный коэффициент

10.4 Плоские непривариваемые крышки

Если расчетные давления превышают 2 Н/мм2. то можно использовать только такие крышки, которые могут открываться лишь вовнутрь. Если расчетные давления не превышают 2 Н/мм2, то можно использовать крышки, надевающиеся снаружи, по типу глухих фланцев.

Внутренний диаметр отверстия при этом ограничен значением 460 мм.

Толщину следует определять в соответствии с требованиями 10.3. с d, по рисунку 10.4-1.

Если крышка наружная, то Кл следует брать равным 0.41. за исключением тех ситуаций, когда используется крышка по типу показанной на рисунке 10.4-1 f). когда болты создают в плите дополнительный изгибающий момент. В таких ситуациях следует брать значения для К, из таблицы 10.4-1.

Таблица 10.4-1 — Значения для К,

ajat

*.

1.0

0.45

1.1

0.50

1.2

0.55

1.3

0.60

Если используются внутренние люки по типу показанных на рисунке 10.4-1 а), то коэффициент /С, следует брать равным 0.45. Также следует принимать во внимание наличие на плите дополнительного изгибающего момента, вызванного затяжкой болтов. Если не применять никакого более точного расчета. то ре заменяется на рс + 7.SF/42. где F — это полная нагрузка на все болты, рассчитанная по допустимому расчетному напряжению при заданной расчетной температуре, умноженная на полную эффективную площадь поперечного сечения болтов.

55

ГОСТ Р 55682.3—2017

Г

ь)

<0

о

Рисунок 10.4-1 — Плоские съемные заглушки без анкерных связей

56

ГОСТ Р 55682.3—2017

11 Трубы

11.1 Символы и аббревиатуры

В дополнение к символам, приведенным в таблице 4-1 ГОСТ Р EN 12952-1. можно использовать символы, приведенные ниже, в таблице 11.1-1.

Таблица 11.1-1 — Символы

Символ

Описание

Единима

EN

ГОСТ Р

Требуемая толщина на внутренней стороне гиба без прибавок в соответствии с рисунком 11.1-1

ММ

to

srto

Требуемая толщина на внешней стороне гиба без прибавок в соответствии с рисунком 11.1-1

мм

ч

Требуемая толщина на внутренней стороне гиба с прибавками

мм

Требуемая толщина на внешней стороне гиба с прибавками

мм

г

Фактический радиус гиба {по рабочему чертежу гиба)

гь

гь

Радиус гиба трубы в соответствии с рисунком 11.1-1

мм

г

г

Рисунок 11.1-1 — Обозначения для описания гиба трубы

11.2 Толщина прямых котельных труб

11.2.1 Требуемая толщина стенок с добавками

Требуемая толщина стенок прямой трубы с добавками должна вычисляться по формуле

s, *srt+c,+c2.    (11.2-1)

Плакирование, нанесенное для повышения устойчивости металла к износу, не должно рассматриваться как часть толщины при расчете напряжений от давления.

57

ГОСТ Р 55682.3—2017

11.2.2 Требуемая толщина стенки без прибавок

Требуемая толщина стенки без прибавки для прямой трубы должна определяться в соответствии с уравнением

Рс Л

(2-|о) - Рс)'ф+ 2'РС

(11.2-2)

или для (р = 1 (труба без отверстий)

или

и для ч> = 1

РсЛ

2'fol+fle’

Ped.,

(2 |<т|-рс) ф

Рс Ч, 2-М-Р* '

(11.2-3)

(11.2-4)

(11.2-5)

где ф — коэффициент прочности, определенный в 8.2.

11.2.3 Минимальная толщина

Толщина sr - с} (номинальная толщина минус прибавка с,) не должна быть меньше, чем значение для минимальной толщины, указанное в таблице 11.2-1.

Примечание — Диаметры, использованные для расчетов — это номинальные диаметры, то есть производственные допуски в эти диаметры не входят.

Таблица 11.2-1 — Минимальная толщина для прямой трубы

Номинальный наружный диаметр, мм

Минимальная толщина s( - с,. мм

$38

1.7

>38 $51

2.2

> 51 $ 70

2.4

> 70 $ 76

2.6

>76 $95

3.0

>95S 102

3.3

> 102

3.5

11.2.4 Трубы, сваренные встык по окружности

Для выполнения требования НРК. который требуется в соответствии с положениями ГОСТ Р 55682.6. следует провести указанные ниже расчеты, чтобы была гарантия, что толщина трубы при сварке встык адекватна нагрузкам, развивающимся в ходе сварки:

или

а,

| р +4 Я /(ii-tf*)

S £ —

J1+ , Х -1

шп 2

К (H-Pe'2).<iW

■ *о

. I, Р£+4 Я0/(я (*!)

1— П4» '

И-Ре'2)-ФКРК

(11.2-6)

(11.2-7)

где smin — минимально требуемая толщина для трубы при сваривании встык:

Fq —осевые силы, действующие на сварку, выполненную по окружности, которые вызываются силами, дополнительными по отношению к давлению;

Фнрк = 1.0 для 100 %-го НРК;

ФНРК - 0,85 для 10 %-го НРК.

58

ГОСТ Р 55682.3—2017

11.3 Толщины гибов и колен трубы

11.3.1    Общие положения

Если трубы предполагается гнуть, то при этом на стадии конструирования во внимание необходимо принимать следующие требования.

11.3.2    Требуемая толщина стенки с прибавками

Требуемая толщина стенок для гибов и колен должна быть равной:

• по внутреннему радиусу

S«eSrt,+Cl+C2-    (11-3-1)

• по внешнему радиусу

Jo

(11.3-2)

11.3.3 Требуемая толщина стенки без прибавок

Если не проводить более точных расчетов в соответствии с приложением А. то требуемая толщина стенки без прибавок для гибов и колен не должна быть меньше следующих величин:

• для внешнего радиуса наружной образующей

2 г.

— + 0.5

S„n в    • ——

по ft 2 f

±-+i

• для внутреннего радиуса внутренней образующей

2 г

— 0.5

*rti

2 л

•-1

где гь — расчетный радиус гиба в соответствии с (А-10);

сь ar-0.5(srto +s„j);

(11.3-3)

(11.3-4)

srt — это требуемая толщина стенки прямой трубы в соответствии с 11.2.2.

В силу ряда практических соображений расчеты, позволяющие определить утолщение по внутреннему радиусу гиба трубы, как это следует из уравнения (11.3-4). проводить не обязательно, если диаметр трубы s 80 мм.

11.3.4    Овальность сечения трубы в месте изгиба

Овальность сечения трубы в месте изгиба а описывается выражением

aa2'(rf0+d’) 1°°%.    (11.3-5)

где оГ0 — максимальный внешний диаметр, измеренный в середине изогнутого участка;

d0 — минимальный внешний диаметр, измеренный в том же самом поперечном сечении, что и Величина а не должна выходить за пределы, установленные в пункте 7.3.7 ГОСТ Р S56Q2.S.

11.4    Гибкость всего трубопровода

11.4.1 Общие положения

Трубы должны быть подобраны так. чтобы весь трубопровод обладал гибкостью, достаточной для того, чтобы гасить свое собственное результирующее расширение и расширение соединяющего его в единую систему оборудования.

Следует также учитывать дополнительные нагрузки, возникающие в конструкции из-за ответвлений от барабана, коллекторов и так далее, в соответствии с 7.5.

59

ГОСТ Р 55682.3—2017

11.4.2 Анализ

Анализ гибкости надо проводить, если есть хоть какие-нибудь сомнений относительно способности системы удовлетворить упомянутым требованиям по гибкости. Способ выполнения такого анализа приведен в [6}.

Решение о необходимости выполнения такого анализа принимает разработчик, он же является и ответственным за его проведение, но если только весь трубопровод не удовлетворяет одному из следующих критериев:

a)    трубопровод является дублирующим для успешно работающего участка установки или он замещает систему с хорошим послужным списком;

b)    трубопровод можно адекватно сопоставить системе, которая ранее уже была успешно проанализирована.

Примечание — Трубы могут быть подвергнуты лредваригвгъному напряжению (холодный натяг) для того, чтобы уменьшить концевые эффекты, возникающие при нагревании во время работы, а также для того, чтобы понизить уровень термических напряжений (рекомендуемые способы см. /6Д

11.5 Структурная технологическая оснастка, прикрепленная к трубам

11.5.1 Общие положения

К трубам для снижения напряжений в них. возникающих от внешних нагрузок, приваривается структурная технологическая оснастка, такая как тяги и кронштейны (см. 5.9).

в)

Ь>

с)

d)    •>

а) элемент оснастки, привариваемый к трубе (сечение); Ь) симметричная вертикальная поддержка для горизонтальной трубы, с) поддержка для вертикальной трубы; d) вертикальная поддержка для изогнутой трубы, е) прикрепление к трубе сдвоенной тяти

Рисунок 11.5-1 —Типовые структурные технологические оснастки, прикрепляемые к трубам

60

ГОСТ Р 55682.3—2017

Сварной шов должен быть непрерывным и идти вокруг всего элемента оснастки без разрывов, за исключением ситуации, когда в соответствии с рисунком 11.5*1 е) приходится иметь дело с U-образным профилем.

Толщина сечения такого элемента оснастки, измеренная вдоль окружности трубы, не должна пре* вышать одну четвертую диаметра трубы в точке скрепления с трубой.

Примечание — Рисунок 11.5-1 приведен с иллюстративными целями, чтобы показать типовые подробности для прояснения конструктивных требований.

11.5.2    Элементы оснастки, привариваемые к гибам труб

В местах, где структурная технологическая оснастка приваривается к гибам, следует с помощью расчета убедиться, что напряжения, вызванные остаточными нагрузками, не выходят за разрешенные пределы. Это можно сделать с помощью анализа напряжений, подчиняющегося критериям, указанным е (1} или [6]. либо документально обосновав очевидность удовлетворительного состояния конструкции, сославшись при этом на опыт работы подобных конструкций.

11.5.3    Протяженность участка с оснасткой

Если оснастка прикрепляется сваркой на прямом участке трубы, то протяженность этого участка, измеренная в направлении вдоль оси трубы, должна подчиняться требованиям 11.5.4 и 11.5.5 либо ее следует определить в результате проведения анализа напряжения, согласующегося с критериями, изложенными в /1/ или [6}, либо документально обосновав очевидность удовлетворительного выбора длины, сославшись при этом на опыт работы подобных конструкций.

11.5.4    Допустимая интенсивность радиальных нагрузок

Величина радиальных нагрузок не должна превышать значение, указанное для нее на рисунке 11.5*2 — для нагрузки растяжения или на рисунке 11.5*3 — для нагрузки сжатия структурной технологической оснастки.

При этом:

Q — наибольшая интенсивность радиальной нагрузки. Н/мм:

[о] — допускаемое напряжение материала трубы по 11.1. Н/мм2;

srt — расчетная толщина трубы, то есть номинальная толщина минус прибавка, мм:

О0 — наружный диаметр трубы, мм:

Ф — центральный угол, охватывающий участок окружности трубы прикрепленной к ней структурной технологической оснасткой (рисунок 11.5*1).

11.5.5    Расчет интенсивности при радиальных нагрузках

Для структурной технологической оснастки, приваренной продольно вдоль трубы, самая большая нагрузка на него от растяжения и от сжатия, действующая в радиальном направлении, должна рассчитываться по следующему уравнению

Я

—— ±-

б -F е

(11.5-1)

где F — нагрузка, которая приходится на конструктивный элемент. Н:

е — эксцентричность линии, по которой действует нагрузка F в районе линии присоединения, мм; Fr — радиальная составляющая нагрузки F, Н;

L — протяженность участка прикрепления, мм.

Примечание — Если имеет место эксцентрично направленная нагрузка, то можег оказаться необходимым проверять интенсивности обеих нагрузок, растяжения и сжатия, которые действуют на противоположных концах конструктивного элемента. F. R и q имеют знак плюс при растяжении и минус при сжатии.

61

ГОСТ Р 55682.3—2017

Я

yci

<*0

Рисунок 11.5-2 — Допустимая нагрузка растяжения для структурной технологической оснастки

62

ГОСТ Р 55682.3—2017

Я

(оК«, • Cj)

Рисунок 11.5-3 — Допустимая нагрузка сжатия для структурной технологической оснастки

11.5.6 Прочность сварных швов

При расчетах прочности сварных швов, которыми приварена структурная технологическая ос* настха, допустимое расчетное напряжение должно соответствовать напряжению в более слабом эвене, в структурной технологической оснастке или в трубе, умноженному на коэффициент снижения прочности сварного шва <pw, который равен:

0.7 — для угловых сварных швов;

0.75 — для сварных швое с частичным проваром (вместе с накладываемыми угловыми сварными швами или без них);

1.0 — для полного провара.

63

ГОСТ Р 55682.3—2017

Зона приложения нагрузок у сварного шва должна вычисляться как толщина шва. умноженная на длину сварного шва. Чтобы рассчитать напряжения, толщину шва следует брать равной:

a)    0.7 от длины катета углового сварного шва:

b)    глубине выборки для сварных швов с частичным проваром:

c)    толщине структурной технологической оснастки при сваривании швом с полным проваром.

Для сложных швов эффективная толщина шва должна равняться сумме толщин составляющих

шов участков.

11.6    Подгонка и соединение обогреваемых труб

11.6.1    Подгонка труб

Подгонка труб к барабану или коллектору должна выполняться в соответствии с пунктами 8.11 или

9.4 ГОСТ Р 55682.5.

11.6.2    Соединение обогреваемых труб

Соединение обогреваемых труб следует выполнять стыковыми сварными швами, в соответствии с пунктом 8.11 ГОСГ P55S82.5. Применение резьбовых муфт, сварных муфт, фланцевых и резьбовых соединений не допускается.

11.7    Соединение кеобогреваемых труб

11.7.1    Общие положения

Необогреваемые трубы следует соединять сваркой или с помощью встроенных фланцев, разрешаются соединения стыковыми сварными швами, на сварных муфтах или с помощью резьбовых вваренных с уплотнением муфт. Применение резьбовых фланцев и приваренных муфт не допускается. Фланцы не следует использовать там. где на болты могут воздействовать продукты сгорания (см. также пункты 8.11 и 9.4 ГОСТ Р 55682.5).

11.7.2    Соединение на фланцах и свинчивание

Соединение на фланцах и свинчивание для ординарных фланцевых болтовых соединений должно выполняться в соответствии с положениями [7) или (8]. Для наваренных фланцев глубина провара сварного шва и тип фланцев подбираются в соответствии с положениями {7} или /8/. Подбор прокладок (например, по материалу и по размерам) должен вестись так. чтобы эффективность прокладки и развивающиеся при уплотнении напряжения согласовывались с требованиями, предъявляемыми к фланцам и к свинчиванию.

Примечание — Могут применяться соединения и фланцы специальных типов, при этом надо проследить. чтобы для таких элементов было доказано их соответствие расчетным условиям.

11.7.3    Соединения, сваренные встык

Сваривание соединений стыковым швом должно вестись в соответствии с ГОСТР 55682.5.

11.7.4    Соединения на сварных муфтах

Соединения на сварных муфтах должны выполняться в соответствии с 8.5.2.

11.7.5    Резьбовые или резьбовые и приваренные с уплотнением соединения

Резьбовые или резьбовые и приваренные с уплотнением соединения должны выполняться в соответствии с 8.5.2.

12 Узлы высокого давления нетипичной формы

12.1    Гидравлическое испытание под давлением для определения величины допустимого

внутреннего давления

12.1.1    Общие положения

Положения настоящего раздела применимы к таким узлам и деталям, для которых нет общих правил по расчету и в таких ситуациях, когда прочность узла высокого давления нельзя точно рассчитать или когда теоретический подход к анализу напряжений оказывается неприменимым.

Такие узлы должны удовлетворять требованиям 12.1.2 или 12.1.3. как это принято.

Упомянутые требования не следует применять в отношении тех узлов, которые находятся под воздействием значительных циклических нагрузок, как это определено в 5.5, или если они работают в таких условиях, когда критичными становятся характеристики материала по ползучести, или там. где в дополнение к внутреннему давлению на них могут действовать иные значительные нагрузки. В таких

64

ГОСТ Р 55682.3—2017

ситуациях необходимо проводить соответствующие испытания, в которые будут включены указанные эффекты.

Для всех испытаний должны быть разработаны программы и включены в аттестационные доку* менты на установку. Аттестация должна быть получена до проведения испытаний.

12.1.2 Контрольные испытания на пластическую деформацию (испытание на предельную наарузку)

Настоящий способ следует применять только для таких материалов, которые обладают достаточной вязкостью и для таких конструкций, для которых истирание не является критерием разрушения.

Для проведения такого испытания необходимо изготовить узел в натуральную величину, этот узел должен быть пригодным для гидравлического испытания под давлением. Узел конструктивно должен быть пригодным к проведению измерений в достаточном копичестве точек. Это даст гарантию, что все критические области можно надлежащим образом осмотреть и обмерить.

При проведении гидравлического испытания под давлением оно должно быть организовано таким образом, чтобы имелась возможность постепенно повышать давление до тех пор. пока не станут появляться первые признаки значительной общей пластической деформации. После появления значительной общей пластической деформации испытание следует прекратить и замерить давление, при котором упомянутая деформация возникла. Это значение давления pty следует затем использовать в уравнении (12.1-1). чтобы определить допустимое рабочее давление рс для испытуемого узла.

Примечание — Выражение «значительная общая пластическая деформация» применимо к таким типам пластической деформации, когда значительные участки испытуемого узла переходят за точку текучести для данного материала. Эго выражение неприменимо там. где пластическая деформация появляется при первом приложении давления при испытании, поскольку она может быть вызвана перераспределением напряжений в точках концентрации напряжений.

Испытание можно прервать и до начала появления пластической деформации, если давление гидравлического испытания уже достигло значения pty. эквивалентного требуемому значению рабочего давления ре. рассчитанному путем преобразования уравнения (12.1-1).

Допустимое рабочее давление

(12.1-1)

где 5, — поправочный коэффициент на коррозию, эрозию и износ

(12.1-2)

если в стенке узла имеют место изгибные напряжения, причем такие, которые могут сказаться на прочности. или

6, »[ ——Ъ. I если решающее значение имеет мембранное напряжение. (12.1-3)

где б2 — коэффициент, который введен для учета разницы между условиями при оценке и при испытании:    . .

(12.1-4)

где smin — минимальная расчетная толщина стенки в том месте, которое критично для конструкции; sa — действительная толщина испытуемого узла, измеренная перед проведением испытания в том же самом месте, что и smjn;

(о) — расчетное напряжение при оценочных условиях (в соответствии с 6.3): р — калибровочное давление, по достижении которого испытание прекращают:

Rc — средняя величина напряжения предела текучести при комнатной температуре, полученная усреднением в экспериментах по растяжению образцов.

12.1.3 Контрольные испытания на разрушение Этот способ следует применять ко всем материалам.

Следует подготовить полноразмерный образец исследуемого изделия для проведения гидравлического испытания под давлением. Испытуемый образец нагружают гидравлическим давлением

65

ГОСТ Р 55682.3—2017

до полного разрушения и записывают давление, при котором зто разрушение произошло. Допустимое рабочее давление затем определяют по формуле

P**V«3 Р,е*    (12.1-5)

где 5, — тот же коэффициент, что и в уравнении (12.1-2): рс — допустимое рабочее давление:

р — давление, при котором произошло разрушение образца:

Rm — средняя величина предела прочности, полученная усреднением в экспериментах по растяжению образцов с доведением до разрушения.

12.2 Численные методы

12.2.1    Общие положения

Излагаемые в настоящем разделе методы применимы для расчета таких узлов, для которых не существует правил расчета или надежность которых не может быть определена с помощью уравнений, приведенных в настоящем стандарте.

12.2.2    Методы

В следующих методах расчета следует использовать:

a)    метод сил:

b)    метод конечных разностей:

c)    метод конечных элементов.

12.2.3    Оценка напряжений

Оценку напряжений следует выполнять в соответствии с положениями (1].

13 Усталость

13.1    Общие положения

13.1.1    Методика

В тех случаях, когда узлы высокого давления испытывают в рабочем режиме значительные переменные нагрузки, как это описано в 13.1.2. необходимо, опираясь на положения 13.3, выполнить оценочный анализ усталости.

Если возникла необходимость в проведении анализа усталости, необходимо рассчитать переменные напряжения в соответствии с 13.1.3. Усталостное разрушение следует обсчитывать с использованием приложения В и оценочных критериев, приведенных в 13.1.4.

Ввиду простоты такого анализа его результаты могут лишь до некоторой степени использоваться для оценки срока службы. В то же время для получения более точных предсказаний относительно срока службы существуют более сложные методы, например метод конечных элементов.

Для узла с изолированными отверстиями диаметром, не превышающим 20 мм. усталостный анализ проводить необязательно.

13.1.2    Усталостная нагрузка

Целый ряд различных переходных процессов, таких как пуски котла и изменения его нагрузки в процессе эксплуатации, должны быть указаны заказчиком для производителя. Если таких указаний производителю не поступало, то котел проектируется и изготавливается в расчете на 2000 холодных пусков, и границы для усталостного разрушения задаются в соответствии с 13.1.4.

Во время эксплуатации узлы высокого давления подвергаются действию циклических или повторяющихся напряжений (см. рисунок 8-1). вызванных переменными нагрузками, они действуют совместно в течение всего срока службы, что и приводит к усталостному растрескиванию. Усталость складывается из действий различных нагрузок, то есть от последовательности хорошо определенных нагрузок, которая может повторяться во время эксплуатации. Реальная оценка усталостных нагрузок — это ключ к расчету накопления усталости. Таким образом, рассмотрение нагрузок при оценке усталости должно обеспечивать получение верхней оценочной границы для переменных нагрузок, действующих на котел или на его узлы в течение всего времени службы.

66

ГОСТ Р 55682.3—2017

Источники переменных нагрузок, действующих на котел или на его узлы, необходимо идентифицировать. Следует принимать во внимание все рабочие источники или источники из окружающей среды, которые могут воздействовать на котел при всех мыслимых вариантах его использования и на протяжении всего срока службы.

Примерами источников таких нагрузок могут быть:

a)    колебания давления (в том числе и во время испытаний);

b)    перепады температуры;

c)    сопротивление расширению или сжатию при нормальных вариациях температуры;

d)    усиленные вибрации:

e)    вариации внешних нагрузок.

Действие усталостных нагрузок может быть представлено по истории нагружения, то есть по вариациям нагружения в данной точке котла при воздействии усталостных нагрузок (см. рисунок Б-3).

13.1.3    Расчет переменных напряжений

В 13.4 будет дан приближенный, но приемлемый способ расчета переменных напряжений, которые вызваны действиями давления и температуры в зонах перехода от цилиндра к цилиндру и от цилиндра к сфере. Напряжения, рассчитанные таким способом, можно использовать в приложении В даже без учета коэффициентов влияния надреза в В.5.

Если желательно выполнить более точный анализ, то необходим более подробный анализ напряжений.

13.1.4    Оценка усталости

Историю действия циклических нагрузок следует разбить на л, циклов, в каждом из которых имеют место размах напряжений 2оуа1. амплитуда напряжений оу| и эталонная температура Г,’; на п2 циклов, в каждом из которых имеют место размах напряжений 2avai. амплитуда напряжений и эталонная температура t2, и так далее. По каждому набору данных л. о,, 2лva. и Г следует применять приложение В. чтобы определить максимально допустимое количество циклов [Л/].

Накопление усталости надо оценивать с помощью гипотезы о линейном суммировании повреждаемости

I

(13.1-1)

Эта сумма называется коэффициентом использования, и она не должна быть больше 1.0. если имеет место усталостная нагрузка. Если это не так и предполагаются 2000 холодных пусков, то коэффициент использования не должен быть больше 0.4.

13.2 Символы и аббревиатуры

В дополнение к символам, приведенным в таблице 4-1 ГОСТ Р ЕН 12952-1, можно использовать символы, приведенные ниже, в таблице 13.2-1.

Таблица 13.2-1—Символы

Символ

Описание

Единица

EN

ГОСТ Р

В

в

Коэффициент по рисунку 13.3-2 или 13.3-3

•с

Cv

Cv

Коэффициент по рисунку 13.3-6

С»

Со

Коэффициент по рисунку 13.3-5

СР

СР

Средний удельный нагрев металла при переходной температуре

ДжйстК

а

Коэффициент температуропроводности металла, равный к/рср (см. 5.5. приложение О. D.3.4)

м2/с

ё

sepcd

Средняя толщина 8 рассматриваемой точке

мм

в.

strm

Меньшая толщина при изменении толщины

мм

в.

1

s

IT»X

Большая толщина при изменении толщины

мм

*/пд

Средняя толщина стенки штуцера, измеряемая там. где это возможно

мм

67

ГОСТ Р 55682.3—2017

Продолжение таблицы 13.2-1

Символ

Описание

EN

ГОСТ Р

Единице

QfTiS

Средняя толщина стенки основного корпуса, измеряемая там. где это возможно

мм

'г'г-'з

CTf Н* (Jj

Главные напряжения

Н/мм2

^тапг

ятам*

Напряжение, тангенциальное по отношению к основному корпусу и тангенциальное по отношению к штуцеру

Н/мм2

^mant.fi

°(пангр

Доля напряжения от давления в <т|амг

Н/мм2

^тамг.1

°«nams г

Доля напряжения от температуры в oraw

Н/мм2

«в*

Напряжение, аксиальное по отношению к основному корпусу

Н/мм2

^рад

яр»д

Напряжение, радиальное по отношению к основному корпусу

Н/мм2

&fl2

Ло,3

Минимальное и максимальное значения для До во время работы

Н/мм2

Логз

**

д«19

Полный размах окружных (главных) напряжений

Н/мм2

A(V

Размах окружных температурных напряжений

Н/мм2

ч

Доу

Амплитуда эталонного напряжения

Н/мм2

Ss

Коэффициент для части диапазона температурного напряжения

Вт/м3К

h

«

Среднее значение коэффициента теплопередачи от рабочего тела к металлу в переходном режиме

к

к

Средняя теплопроводность металла в переходном режиме

Вт/мК

Nf

Nf

Число Фурье в конце переходного режима, равное 0 tje2 (см. примечание)

п

Количество циклов нагрузки данного типа, ожидаемых в ходе работы установки

N

Допустимое количество циклов данного типа

Pfrax

Ртах

Верхний уровень давления цикла нагрузки

Н/мм2

Pmn

Ртю

Нижний уровень давления цикла нагрузки

Н/мм2

ъ

ъ

Время, в течение которого изменяется температура рабочей среды

С

г

г

Эталонная температура цикла нагрузки

•с

м

Д (

Разность температур на стенке, определенная как усредненная по всей стенке температура минус температура на внутренней поверхности стенки

К

Ч

Ч

Изменение температуры между двумя стационарными режимами

К

•V

vr

Скорость изменения температуры

Кс-1

а

К

Коэффициент концентрации напряжений

ащв7

*«иа

Коэффициент концентрации напряжений, вызванных давлением на отверстия в основном корпусе цилиндрической формы

аяр

«*

Коэффициент концентрации напряжений, вызванных давлением на отверстия в основном корпусе сферической формы

«1

«г

Коэффициент концентрации напряжений, вызванных воздействием тепла

к-1

Pi

Ч

Температурный коэффициент линейного расширения

У

У

Коэффициент, зависящий от температуры

7цил

7ция

Поправка на форму для цилиндрической оболочки

^сф

Усф

Поправка на форму для сферической оболочки

Рж

Плотность металла

кг/м3

68

ГОСТ Р 55682.3—2017

Окончание таблицы 13.2-1

Символ

Описание

Единица

EN

ГОСТ Р

V

ц

Коэффициент Пуассона

в

а

Температура (см. 13.3-1)

•с

да

да

Разность температур [см. 13.3-4 е)]

К

Примечание — Показанные единицы — эго те. которые обычно испотьзуются. Может потребоваться их преобразование, чтобы использовать их в безразмерных уравнениях.

13.3 Условия отказа от проведения усталостного анализа

13.3.1    Общие положения

Усталостный анализ не требуется проводить для любых узлов, подпадающих под положения 13.3.2 и 13.3.3. Если внешние нагрузки таковы, что игнорировать их нельзя, положения 13.3.4 также должны быть удовлетворены.

13.3.2    Материалы

Усталостный анализ влияния температурных напряжений не требуется для таких сварных сое* динений. которые соединяют материалы с близкими коэффициентами расширения. Материалы могут считаться имеющими близкие коэффициенты расширения, если они подпадают под одно из следующих трех положений:

a)    углеродистые или ферритные легированные стали (Сг < 3 %);

b)    высокохромистые стали;

c)    аустенитные нержавеющие стали.

13.3.3    Незначительные внешние нагрузки

Если в более ранних экспериментах с подобными материалами, подобными формами и схожими рабочими условиями было продемонстрировано, что при заданных условиях действия нагрузки уста* лость будет незначительной, то никаких дальнейших расчетов не потребуется.

13.3.4    Значительные внешние нагрузки

Усталостный анализ не требуется, если режим действия нагрузки отвечает всем условиям от а) до f). Усталостный анализ не требуется также при нестандартных эксплуатационных режимах, при гидравлических испытаниях и т. п. Во всех случаях, кроме нижеперечисленных, усталостный анализ требуется:

a)    узел был рассчитан под давление в соответствии с настоящим стандартом;

b)    полное количество холодных пусков не превышает 3000. Иные пуски и изменения нагрузки, когда давление изменяется более чем на 50 % от максимального рабочего давления, также должны считаться холодными;

c)    полное количество пусков и изменений давления, при которых изменение давления не превышает 50 % от максимального рабочего давления, не больше 10 000;

d)    механические нагрузки на ответвление должны быть ограничены так, чтобы не было перейдено граничное значение параметра %. Граничное значение меньше 1. из этого следует требование, чтобы с необходимостью выполнялось уравнение

S-7T-.    (13.3*1)

|о|-к

где % — это отношение полного напряжения, за исключением концентраций напряжений, вызванных механическими нагрузками, к величине 3[о];

[о] — допускаемое напряжение при температуре для расчетов, равной Гс;

М — полный момент, приложенный к ответвлению. НУмм; к — вычисляется по формуле

* " ('«* )*' (гт* Г*    F •    d 3-3-2)

где sms — средняя толщина основного корпуса, мм: гтЬ — средний радиус ответвления, мм: г — средний радиус основного корпуса, мм;

69

ГОСТ Р 55682.3—2017

е) разность температур между двумя близкими точками ДО (см. рисунок 13.3*1) при переходном режиме по типу Ь), рассмотренном выше, и ДО* при переходном режиме по типу с), рассмотренном выше, удовлетворяет соотношению

0.3 • (ДОЯ + (ДО1)3 < 83.    (13.3-3)

где в —задается по рисунку 13.3-2 для углеродистых и ферритных сталей, по рисунку 13.3-3 — для аустенитных сталей, как функция от параметра внешней нагрузки \ [см. перечисление d)]. допускаемого напряжения [д] и зависящего от температуры коэффициента у.

Зависящий от температуры коэффициент у определяется по рисунку 13.3-4. как функция от Г. эталонная температура дается в приложении В.

Разность температур следует рассчитывать в соответствии с 13.3.5.

Две точки считаются близко расположенными, если расстояние между ними не превышает 2 f scpM. где г— это средний, проведенный посередине толщины стенки радиус, а эсрвд — это средняя* толщина стенки на участке между рассматриваемыми точками (см. рисунок 13.3-1);

О разность температур, в градусах Кельвина. ДО и ДО' должна быть такой, чтобы

{0.625[<т| для углеродистых или ферритных сталей)

Л    >.    (13.3-4)

0,45(ст| для аустенитных сталей    J

где [о] — это допускаемое напряжение. МПа.

13.3.5 Разности температур при переходных режимах

Убедиться в справедливости применения правила отказа от усталостного анализа можно, рассчитав разность температур ДО и ДО' между двумя близкими точками, при этом:

а) разность температур должна быть максимальной величиной при следующих условиях:

• точки находятся в месте максимальной толщины стенки;

• точки находятся в зоне максимального изменения толщины стенки;

Ь) для других точек разность температур должна подчиняться соотношению

ДО s min

(13.3-5)

где ДСд — разность температур при режимах с максимальным и минимальным напряжением.

Если условия рассматриваются в месте максимальной толщины стенки, то считается, что sbfsa = 1 (см. рисунки 13.3-5 и 13.3-6).

70

в, и 3,0 средние температуры по осей стенке: Ав * тах(|в, - Hjl.1 Н‘, - в'2| Рисунок 13.3-1 — Определение Дв

ГОСТ Р 55682.3—2017

а)

а) сварной шов с полный проваром: Ь) сварной шов с неполным проваром Рисунок 13.3-2 — Значения В для углеродистых или ферритных легированных сталей

71

ГОСТ Р 55682.3—2017

а)

100    150    200 н/мм2

Уг—►

Ь)

а) сварной шов с полный проваром: Ь) сварной шов с неполным проваром Рисунок 1 Э.3-3 — Значения В для аустенитных нержавеющих сталей

72

ГОСТ Р 55682.3—2017

400    500    600 *С

f — углеродистые или ферритные легированные стали. 2 — аустеиитиые нержавеющие стали

Рисунок 13.3-4 — Зависящий от температуры коэффициент у (Y = 1 для температур меньших, чем 370 *С)

73

ГОСТ Р 55682.3—2017

Рисунок 13.3-6— Коэффициент Cv

74

ГОСТ Р 55682.3—2017

13.4 Анализ напряжений для расчета усталости

13.4.1    Главные и эквивалентные напряжения

Напряжения на кромке отверстия е той точке, где соединяются оболочки — цилиндрическая с цилиндрической или цилиндрическая со сферической. — действуют по трем направлениям. Рас* сматриваемые циклические напряжения в этом месте должны также обусловливаться разностью температур и давлений. Если внешние силы и моменты значительны по величине, то необходимо рассчитать дополнительные напряжения в соответствии с }1}. Три главных напряжения вблизи от* верстия. которые надо подставлять в уравнения {В-4)—(В-6), находятся из нижеследующих соотношений.

13.4.1.1    Главные и эквивалентные напряжения на кромках, расположенных в плоскости, проходящей через ось оболочки (продольные кромки)

°1 s <Vp + Я1$Г

(13.4-Иа)

СТ2 = СТРМ = -Р-

(13.4-ИЬ)

ЯЭ = я»х = -Р.

(13.4-11С)

где о, — напряжение, направленное ло касательной к основному корпусу и ло касательной к ответвлению. оно вызвано действием давления и разности температур по разные стороны стенки: ст2 — напряжение, направленное радиально по отношению к основному корпусу, оно компенсирует давление рабочей среды изнутри основного корпуса: о3 — напряжение вдоль основного корпуса, оно компенсирует давление рабочей среды со стороны внутренней поверхности отверстия или ответвления.

Таким образом, три разности главных напряжений, которые надо подставлять в уравнения (В-4)—(8-6). должны быть равны:

Ae,i!V (13.4-1а)

Д<?23 = 0;

(13.4-1 Ь>

Ао31 =

(13.4-1С)

13.4.1.2 Главные и эквивалентные напряжения на кромках, расположенных в плоскости, перпендикулярной оси оболочки (поперечные кромки)

°1 = аажр * °axl + aaxF>

(13.4-2а)

я2 ~ ярад = -P'f

(13.4-2Ь)

«з = = -Р.

(13.4-2С)

где о, — напряжение, направленное вдоль основного корпуса и ло касательной к ответвлению, оно вызвано действием давления, разности температур по разные стороны стенки и возможными внешними механическими нагрузками;

2 — напряжение, направленное радиально по отношению к основному корпусу, оно компенсирует давление рабочей среды изнутри основного корпуса; ст3 — напряжение вдоль по касательной к основному корпуса, оно компенсирует давление рабочей среды со стороны внутренней поверхности отверстия или ответвления.

Таким образом, три разности главных напряжений, которые надо подставлять в уравнения (В*4>—(В-6), должны быть равны:

До,2 = о#3(+р;    (13.4-За)

До23 = 0;    (13.4-ЗЬ)

До3, =    ♦ Р>-    (13.4-Зс)

Рассматривая циклические операции с котлом, когда в течение некоторого времени имеют ме

сто изменения давления и температуры, приводящие к появлению напряжений в области отверстия.

75

ГОСТ Р 55682.3—2017

максимум которых равен о12. а минимум равен ot2. имеем, что размах напряжений должен быть равным

2 оув «Дв12-Ло12.    (13.4-3)

Если величины для Ло12 рассчитывать с использованием коэффициентов концентраций. Ка или KS(), заданных в 13.4.S либо выводимых расчетом конечных элементов, то никакого дальнейшего рассмотрения коэффициента концентрации, как то предлагается в приложении В. проводить не надо, так что в этом случае 2 о'а =2-о .

13.4.2 Эталонная температура цикла нагрузок

Расчет размаха допустимых напряжений в соответствии с приложением 8 и определение физических характеристик материалов в соответствии с приложением D должны вестись, исходя из того, что температура Г цикла нагрузок равна

"°-75Л,™40-2* *min.    03.4-4)

где („ах — это температура металла в тот момент, когда развиваются самые большие напряжения в цикле нагрузок, a fmln соответственно температура в момент самых малых напряжений. 13.4.3 Защита магнетитового слоя

Для узлов котлов, изготовленных из ферритной или мартенситной стали, которые постоянно или время от времени бывают заполнены водой и смесью воды и пара при нормальных рабочих условиях, слой из магнетита на внутренних поверхностях таких узлов должен быть защищен за счет соблюдения следующих дополнительных ограничений:

% йа19р0 +200Н/ММ2.

(13.4-5а)

% а%Ро-600Н/ммг-

(13.4-бЬ)

Примечание — Если допустить, что магнетит шй спой образуется при рабочем режиме. р0. то е слое при этих условиях не возникает никаких напряжений. Таким образом, е этом слое разовьются напряжения сжатия после остановки котла.

13.4.4 Допустимые напряжения на енутренних кромках отверстия

13.4.4.1 Допустимые окружные напряжения на продольных внутренних хромках отверстия Циклические напряжения, величину которых можно получить из уравнения (13.4-3). не должны выходить из допустимого размаха циклических напряжений 2оУв

До„5 2ам.    (13.4-ба)

Допустимый размах циклических напряжений 2ava, который определяется по приложению В. должен быть равным размаху интенсивностей напряжений, определяемому с помощью теории сдвиговых напряжений. Размах окружных напряжений на продольной внутренней кромке отверстия при последовательных циклических нагрузках, возникающих при давлениях, изменяющихся в диапазоне от ртах до prain, должен определяться из соотношения

Д(Тг*г2

(13.4-7а)

Для второго главного напряжения это диапазон от (-рЛ1ах) до соответственно (-рт>п).

13.4.4.2 Допустимые осевые напряжения на поперечных енутренних кромках отверстия Циклические напряжения, величину которых можно получить из уравнения (13.4-3), не должны не выходить из допустимого размаха циклических напряжений 2а„а

У9*

(13.4-бЬ)

Допустимый размах циклических напряжений 2оуа. который определяется по приложению В. должен быть равным размаху интенсивностей напряжений, определяемому с помощью теории сдвиговых напряжений. Размах окружных напряжений на поперечной внутренней кромке отверстия при последовательных циклических нагрузках, возникающих при давлениях, изменяющихся е диапазоне от ртах до pmin. должен определяться из соотношения

&пвх = 2 а„а - (ртах - ртJ.    (13.4-7Ь)

76

ГОСТ Р 55682.3—2017

Для второго главного напряжения ото диапазон от (-pmaJ до соответственно (~PmrJ-

13.4.5 Окружные напряжения от давления на внутренней кромке отверстия

13.4.5.1    Окружные напряжения на продольных внутренних кромках отверстия

Одна часть допустимого размаха окружных напряжений должна использоваться для размаха напряжений до,9> вызванных давлениями из диапазона для давлений. Тем не менее коэффициенты концентрации напряжений К„ или Ksp на рисунках 13.4-5 и 13.4-7 относятся к эквивалентным напряжениям в средней части стенки. Поэтому окружные напряжения на внутренней кромке отверстия, вызванные давлением р. должны быть равны

Кл ■ dmt j2smi ■ р для цилиндрических оболочек

(7 Я '

,9Р Kw dmtj4smt р для сферических оболочек

Если коэффициенты концентрации напряжений КП или Ksp не могут быть определены ни измерением. ни расчетами, то их значение надо определять по рисунку 13.4-5 для цилиндрических узлов или по рисунку 13.4-7 для сферических узлов. На рисунке 13.4-5 даны значения К„ для приваренных штуцеров. как это показано на рисунке 13.4-3. где корень сварного шва выполняется по технологии дуговой сварки вольфрамом в среде инертного газа (ДВИ) либо корень сварного шва обрабатывается на станке или сошлифовывается до удаления остаточного зазора.

В том случае, если имеют место какие-либо отклонения, коэффициент концентрации напряжений следует скорректировать следующим образом:

a)    К„ можно уменьшить на 10 %. если штуцер является сквозным и приваривается сварным швом с полным проплавлением основного материала, как показано на рисунке 13.4-1. или если штуцер является ковано-штампованным, как показано на рисунке 13.4-4: в любом случае узел не имеет остаточного зазора:

b)    Кл или Ksp надо увеличить на 10 % для штампованных основных корпусов со штуцерами, которые приварены к фланцам, как показано на рисунке 13.4-4: корень сварного шва обрабатывается на станке или сошлифовывается до удаления остаточного зазора:

c)    если корень шва невозможно обработать на станках или сошлифоватъ до удаления остаточного зазора, тогда толщина стенки smb штуцера, как на рисунке 13.4-5 или 13.4-7, соответственно должна быть уменьшена на величину этого зазора. Кроме того, определенные в связи с этим значения Кл или Kip надо увеличить на 60 % (см. рисунок 13.4-3с);

d)    соединения с развальцованной трубой должны рассматриваться как отверстия без усиления {smb - 0 на рисунках 13.4-5 и 13.4-7). Если сварка ведется швом с уплотнением, то К„ или надо увеличить на 10 %.

Когда имеют место следующие соотношения для диаметров: djdt > 0.5 и di > 300 мм или речь идет о коротких трубках или патрубках с диаметром dл > 120 мм. а напряжение текучести у основного корпуса больше, чем 355 Н/мм2 при 20 *С. то необходимо приваривать ответвление только швом с полным проваром, после чего корень шва обязательно надо обработать на станках или сошлифовать до устранения остаточного зазора в вершине разделки.

13.4.5.2    Осевые напряжения на поперечных внутренних кромках отверстия

Одна часть допустимого размаха окружных напряжений должна использоваться для размаха напряжений доа*. вызванных давлениями из диапазона для давлений. Тем не менее коэффициенты концентрации напряжений Кя или К на рисунках 13.4-5 и 13.4-7 относятся к эквивалентным напряжениям в средней части стенки. Поэтому осевые напряжения на внутренней кромке отверстия, вызванные давлением р. должны быть равны

в - dmt j4sms ■ р для цилиндрических оболочек К - dmt j4smt ■ р для сферических оболочек

Все остальные соображения о корректировке коэффициентов концентрации, изложенные в 13.4.5.1. сохраняют свою силу при расчете осевых напряжений.

13.4.6 Напряжения в штуцерах, вызванные внешними силами и моментами Другая часть допустимого размаха напряжений д<тг? должна содержать вариации напряжений Aa(g F, вызванных действием внешних сил и моментов на штуцер. Как правило, эти напряжения возникают на наружной поверхности штуцера и почти не сказываются на состоянии внутренней части отверстия.

(13.4-8Ь)

(13.4-8а)

77

ГОСТ Р 55682.3—2017

13.4.7 Температурные напряжения

Окружные и осевые (главные) напряжения внутри отверстия, вызванные разностями температур по толщине стенки Af. следует вычислять по следующей формуле

о,    (13.4-9)

где м = 0.3 — коэффициент Пуассона:

К, — можно взять с рисунка 14.4-8 либо вычислить расчетом.

Коэффициент линейного расширения а, и модуль упругости Е, следует брать из приложения D. Разность температур на толщине стенки А/ в уравнении (13.4-9) задается выражением

* = *„-*„    (13.4-10)

где tm — интегральное среднее значение температуры на стенке:

(. — температура на внутренней поверхности стенки.

Если температуру увеличить, то разность температур по толщине стенки должна быть Af, < 0. а при уменьшении температуры должно быть Af* > 0. Таким образом, в дополнение к напряжениям, вызванным давлениями из допустимого размаха, появляется размах температурных напряжений

о

t

V-( дг2-аг,).

1 -и

(13.4-9а)

13.4.8 Верхний и нижний пределы для окружных напряжений на внутренней кромке отверстия

Полный допустимый размах окружных напряжений в соответствии с уравнением (13.4-7) с ограничениями в соответствии с уравнением (13.4-5), должен быть больше, чем циклический размах, зависящий только от давления. Разница вызвана наличием температурных напряжений:

•    ниже а,9 р min — для возрастания температуры при низком уровне давления ртг1;

•    выше стГ0 р тах — для понижения температуры при высоком уровне давления Ртах.

Максимальное допустимое значение для окружных напряжений на внутренней кромке отверстия:

a)    для аустенитных материалов, соприкасающихся с водой или паром, или для других материалов. соприкасающихся только с паром.

= П,9р^ + 9»%г    (13.4-Иа)

b)    для ферритных и мартенситных материалов, соприкасающихся с водой.

о

tp шах

= min

р тел + 9, ' ^*10 t

%ро+200Н/ммг

(13.4-11Ь)

и допустимое минимальное значение для окружных напряжений на внутренней кромке отверстия:

с) для аустенитных материалов, соприкасающихся с водой или паром, или для других материалов. соприкасающихся только с паром.

а*гтп = «fcpmax-    (13.4-11с)

d) для ферритных и мартенситных материалов, соприкасающихся с водой.

,tg mm

min

°ip p max +    i

<W+600H/MM*

(13.4-Hd)

78

ГОСТ Р 55682.3—2017

Рисунок 13.4-1 —Усиление за счет пропускания штуцера насквозь и применения сварных швов с полным проплавлением основного материала

Рисунок 13.4-2 — Тройник, хоеанный из сплошного материала и впоследствии механически обработанный

а)    Ь)

а) по технологии дуговой сварки вольфрамом в среде инертного rasa (ДвИ); Ь) по технологии обработки хори* шва на станках или сошлифоеыеания

Рисунок 13.4-3 — Усиление за счет наваривания ответвлений

79

ГОСТ Р 55682.3—2017

а)    Ь)

а}«овэко-штампомнный тройник; Ь) приваренный штуцер

Рисунок 13.4-4 — Усиление за счет приваривания ответвления к выпрессоеанному участку основного корпуса

в

ts    max

р а /{2 е )'

где е = 2.7182818285

Л = -t, 14-)2 - 0.вЭ    ) + %43

В = 0.32б(етвт,)г-0.5Э-(вте1П1) + 1.08

K=ZZ+e*i*

s=1

tf j rf

Рисунок 13.4-5 — Коэффициент концентрации напряжений Ки для цилиндрических оболочек

80

ГОСТ Р 55682.3—2017

а

а = ^_ и к    (»* • i) (з »*-i) 4

ч, Ц а {аг -1) (а-1)г

Рисунок 13.4-6 — Коэффициент формы Кц для цилиндрических обечаек

Здесь:

О s gs s 1 — коэффициент, который должен указывать разработчик, он указывает, какая доля диапазона напряжений до, приходится на температурные напряжения, причем в начале останова котла, когда давление находится на своем верхнем уровне ртах.

gs = 0 используется для полного диапазона температурных напряжений дст,9вызванных возрастанием температуры при низком уровне давлений pmin.

gs - 0.2 разбивает диапазон До,9, таким образом, что 20 % этого диапазона оказывается выше Аа , р „ух для выключения при верхнем уровне давления ртах. а 80 % этого диапазона относится к пуску при нижнем уровне давления pmm.

gs = 0.5 разбивает диапазон Да<д ( на две равные части таким образом, что 50 % этого диапазона оказывается выше До^, р твх для выключения при верхнем уровне давления ртах и 50 % этого диапазона оказывается ниже д<т,д, р min, что создают симметрию температурных напряжений при пуске и останове.

13.4.9 Допустимые разности температур по толщине стенки

Для того чтобы не выйти за допустимые пределы по полному напряжению в соответствии с 13.4.8. разность температур по толщине стенки дt не должна превышать указываемые ниже пределы, которые являются функциями действительного давления р

и

Таким образом. npeAej

•    начало пуска

•    завершение пуска

•    начало выключения

Ptg mm ЯГ9 f»)/^ ^ ^ ^ (°1р та* p]j^

(13.4-12)

F-K, a, £f/(1-p).

будут такими:

3 Дпт)-^ ^(0t9min “ pnunjy/1^•

(13.4.12а)

(р=рта*): * К р ««)/*

(13.4.12b)

(р - Ртая к Р )h

(13.4.12с)

81

ГОСТ Р 55682.3—2017

• завершение выключения

(Р-Рыл Mi *Кп,., -Po-J/F-    {13.4.12d)

Примечание — Разность температур Д( отрицательна, когда температура растет.

13.4.10 Допустимые перепады температуры

Точный расчет допустимого перепада температур требует проведения наблюдений за флуктуациями по давлению и температуре в рабочем режиме, как зто описано в 6.4. Сделав упрощающее предположение о квазистационарности рабочего режима, допустимый перепад температур для узлов цилиндрической формы можно рассчитать по соответствующей допустимой разности температур по толщине стенки по соотношению

v-дг--1—.    (13.4-13)

К •«*

ц ли

Здесь д( — это допустимая разность температур по толщине стенки, которая зависит от действующего давления. в соответствии с 13.4.9. Коэффициент формы Ки следует брать по рисунку 13.4-6 или получать расчетом.

Если узлы имеют сферическую форму, то Кц следует заменить на соответствующее значение Ксф по рисунку 13.4-9.

13.5 Пример расчетов

В приложении С содержатся примерные расчеты по усталостному анализу в соответствии с конструктивными требованиями по разделу 13 и приложением В. Эти примеры носят информативный характер.

В этих готовых примерах показаны разработанные процедуры расчетов для следующих параметров:

a)    допустимою количества циклов нагрузки:

b)    допустимою перепада температур.

Квф

82

а) Максимальные напряжения ■ сферической оболочке от внутреннею давления (штуцер приварен с одной стороны} Рисунок 13.4-7. лист 1 — Коэффициент концентрации напряжений для сферических оболочек

ГОСТ Р 55682.3—2017

«С*

Ь) Максимальные напряжения в сфере от внутреннего давления (штуцер пропущен насквозь)

Рисунок 13.4-7. лист 2

Рисунок 13.4-8. лист 1 — Коэффициент концентрацт температурных напряжений К( для цилиндрических и для сферических оболочек

83

ГОСТ Р 55682.3—2017

К,

*,«

h* 1700 Л ■» 1700

(ехр(

? Iм

-7z)-1}|+0.81гг| z = ~

Коэффициент теплопередачи h » 1000 W/m*K* — для пара: ft ■ 0000 W/m'K* — для аеды

t — веда. 2 — пар

Рисунок 13.4-8. лист 2

84

ГОСТ Р 55682.3—2017

°0

к - о3

■{•М

Рисунок 13.4-9 — Коэффициент формы Ксф для сферических оболочек

85

ГОСТ Р 55682.3—2017

Приложение А (обязательное)

Расчет гибов и колен труб

А.1 Общие положения

Приложение А является дополнением к правилам расчета и должно использоваться только совместно с правилами расчета для труб в соответствии с разделом 11.

Эти правила расчета следует применять для расчета колен, например в дополнение к/б/, а также для гнутых

труб.

В этих правилах расчета заложено, что если внутреннее давление прикладывается в месте гиба трубы, то по внутреннему радиусу гиба развиваются более высокие напряжения (соответственно по внешнему радиусу гиба развиваются более низкие напряжения), нежели на прямом участке трубы с гой же самой толщиной стенок. При этом следует принимать во внимание, что при гибке трубы даже без осевого поджатая толщина стенки внешней образующей гиба всегда ниже, а толщина стенки внутренней стороны гиба aceipa выше толщины стент прямой трубы, из которой изготовлен этот гиб. Во всех известных случаях превышение допустимых значений напряжений и соответственно нарушение целостности трубы в первую очередь наступает на внешней стороне гиба. ест на процесс разрушения не оказывают влияние факторы, не связанные с гидравлическим давлением: например, коррозионное воздействие внутренней среды.

А.2 Символы и аббревиатуры

В дополнение к символам, приведенным в таблице 4-1 ПОСТ РЕН 12952-1. следует использовать символы, приведенные ниже, в таблице А.2-1.

Таблица А.2-1—Символы

Символ

Описание

EN

ГОСТ Р

Единице

8

в

Расчетный коэффициент для определения толщины стенки колена с одинаковой толщиной стенок

в,

В,

Расчетный коэффициент для определения толщины стенки на внутреннем радиусе гиба трубы

Во

Во

Расчетный коэффициент для определения толщины стенки на внешнем радиусе таба трубы

«с*

Требуемая толщина стенки на внутренней стороне гиба трубы без прибавок в соответствии с рисунком А-1

мм

«сю

Sno

Требуемая толщина стенки на внешней стороне таба трубы без прибавок в соответствии с рисунком А-1

мм

•л

%

Фактическая толщина стенки на внутреннем радиусе гиба трубы без прибавок

мм

®/fo

Slto

Фактическая толщина стенки на внешнем радиусе гиба трубы без прибавок

мм

s2

Фактическая толщина стенки на внутреннем радиусе гиба трубы с прибавками

мм

вЬ'

Требуемая толщина стенки на внутреннем радиусе гиба трубы с прибавками

мм

«ГО

«1

Фактическая толщина стенки на внешнем радиусе гиба трубы с прибавками

мм

«W

ste-

Требуемая толщина стенки на внешнем радиусе гиба трубы с прибавками

мм

'в,

«в.

Среднее напряжение на внутреннем радиусе гиба

Н/мм2

"во

Среднее напряжение на внешнем радиусе гиба

Н/мм2

Г.ть

r.rb

Радиус гиба трубы в соответствии с рисунком А-1

мм

86

ГОСТ Р 55682.3—2017

А.З Требуемая толщина стенки

Фактическая толщина стенки на внутреннем радиусе гиба составляет

на внешнем радиусе гиба

Vss* + C1+C2-

s»'S5r*> + cl 2-

(А-1)

(А-2)

Для расчета напряжений в гибах груб в зонах с фактическими толщинами стенок 5) и Sj. соответственно:

** = s2"    (А-3)

- при расчете напряжений на внутреннем радиусе гиба и

(А*4)

• при расчете напряжений на внешнем радиусе гиба.

Примечание — Если внутренний диаметр грубы равен номинальному диаметру и эту трубу изогнули, то после изгибания внешний диаметр    2sa прямой трубы.

Чтобы избежать резкого изменения толщины стенок или смещения по оси. в месте перехода от гибов. подготовленных для сварки, к прямому участку трубы снимают фэсху. ее в расчетах учитывать не обязательно.

А.4 Расчеты

А.4.1 Расчет толщины стенки

А.4.1.1 Толщина стенки по внутреннему радиусу гиба без прибавок и с минимальным требуемым увеличением толщины должна рассчитываться по формуле

s

s„- В:

/1 I

(А-5)

а) при расчете гибов труб с номинальным внутренним диаметром, используя srt, в соответствии с уравнением (11.2-5), и коэффициент

(А-6)

Коэффициент В, как функция rid, находится по рисунку А-2:

Ь) при расчете гибов труб с номинальным наружным диаметром, используя s„. в соответствии с уравнением (11.2-3) и коэффициент

(А-7)

Так как радиус гиба гь принято указывать вместе с dQ, в этом случае следует использовать:

и

Коэффициент Ва как функция rjd^ представлен на рисунке А-3.

Уравнения (А-6) и (А-7) будут только тогда давать идентичные результаты, когда

но

ГЬ=Г~ ~(s/w+5ho)-

(А-8)

(А-9)

(А-10)

А.4.1.2 Толщина стенки на внешней стороне гиба без прибавок и при допустимом максимальном утонении должна рассчитываться по формуле

вг»*«/тА:

(А-11)

87

ГОСТ Р 55682.3—2017

а) для гибов труб с номинальным внутренним диаметром, используя s^. в соогвегствии с уравнением (11.2-5) и коэффициент

ft

(A-12)

Коэффициент B0 как функцию rid, находят no рисунку A-4.

b) для гибов труб с номинальным наружным диаметром, используя в соответствии с уравнением (11.2-3). и коэффициент

в    ___L- L-1 .

2

2 s.

(А-13)

Далее отношение rlsrt следует вычислять по уравнению (А-8).

Коэффициент Вр. как функция гу<3$ представлен на рисунке А-5.

Уравнения (А-12) и (А-13) будут только тогда давать идентичные результаты, кота для величин d^, г и гь будут выполняться соотношения (А-Э) и (А-10).

А.4.1.3 Для колен с одинаковой толщиной стенок требуемая толщина должна задаваться соотношением

а

(А-14)

a)    для расчета гибов труб с номинальным внутренним диаметром, используют srt, в соответствии с уравнением (А-5). и коэффициент В ~ Bj в соответствии с уравнением (А-6) или по рисунку А-2;

b)    для расчета гибов труб с номинальным наружным диаметром, используя srfl в соответствии с уравнением (А-6) и коэффициент

В

(A-15)

Коэффициент В как функция rjd^ представлен на рисунке А-6.

Уравнение (А-6) в связке с уравнением (А-14) только тогда будет давать результаты, идентичные результатам уравнения (А-15). когда

d0=d(+2-S/tl

Гм = Г.

А.4.2 Расчет напряжений

А.4.2.1 Условие прочности на внутренней образующей гиба грубы: а) при расчете гиба трубы с номинальным внутренним диаметром

(А-16)

(А-17)

о*8

р d 2 г -0.5 d

2 *„ 2 г - d. -

(А-18)

Ь) при расчете гиба трубы с номинальным наружным диаметром

*. -    ) 2- г - 0.S d„ t 1.5    - 0.5 s

/if rto •    Л    0    rtf    н

■+—slol

(А-19)

А.4.2.2 Условие прочности на наружной образующей гиба: а) при расчете гиба трубы с номинальным внутренним диаметром

р d 2 г - 0.5 d р , ,

а.. =——--Ы;

м 2г 2r-d-r 2    11

(А-20)

Ь) при расчете гиба трубы с номинальным наружным диаметром

Ре К -    ' О 2    - 0-& 40 » 0-5    - IS [ ре

2 г - d. - *.

> О /•©

£ о

(А-21)

88

ГОСТ Р 55682.3—2017

Рисунок А-1 — Обозначения, используемые при расчетах гибов труб

ГОСТ Р 55682.3—2017

0.5    1.0    1.5    2.0    2.5    3.0    3.5    4.0    4.5    5.0

г2Ц>

Рисунок А-3 — Расчетный коэффициент В,, для внутренней образующей гиба трубы

с номинальным наружным диаметром

90

ГОСТ Р 55682.3—2017

rid,

Рисунок А-4 — Расчетный коэффициент в0 для наружной образующей гиба трубы

с номинальным внутренним диаметром

91

ГОСТ Р 55682.3—2017

Ъ'4»

Рисунок А-5 — Расчетный коэффициент В0 для наружной образующей гм6а трубы

с номинальным наружным диаметром

92

CQO

ГОСТ P 55682.3—2017

rbid0

Рисунок A-6 — Расчетный коэффициент В для расчета гибое со стенками равной толщины (5^, = труб

с номинальным наружным диаметром

93

ГОСТ Р 55682.3—2017

Приложение В (обязательное)

Усталостное растрескивание — расчет допускаемых переменных напряжений

В.1 Общие положения

В.1.1 Правила для расчетов, представленные ниже, применимы для расчетов котельных узлов высокого давления, изготовленных из ферритных и аустенитных катаных или кованых сталей. Настоящие правила предназначены для расчета переменных напряжений*), которые возникают в наиболее напряженных точках, как следствие воздействия внутреннего давления и разности температур и^или, кроме того, воздействия внешних сил и моментов.

В.1.2 Настоящее приложение необходимо применять, если требуется, чтобы условия по 13.3 были удовлетворены.

В.1.3 Ввиду простоты настоящего анализа его результаты для определения срока службы следует воспринимать. как сделанные с запасом.

В.2.1 Для расчета переменных напряжений требуются сведения о режимах изменения напряжений и нагрузок (см. 13.3.4). Режимы приложения нагрузок к узлу должны быть определены для рабочего режима котла.

В.2.2 Напряжения или нагрузки, которые рассматриваются при анализе, следует определить заранее, либо экспериментальным путем, либо с помощью математических расчетов. Эти же напряжения должны участвовать и при проведении усталостного анализа, при этом надо четко разделять напряжения, действующие по одному направлению. по двум направлениями и по трем направлениям.

В.2.3 Указанный анализ надлежит использовать в математическом обеспечении установленной на котле автоматической системы технического диагностирования (АСТДК) в соответствии с ГОСТ Р 55682.4.

В.2.4 Выражение «зарождающаяся трещина»21 используется е качестве критерия усталости, вызванной усталостными напряжениями.

В.2.5 Наиболее критические характеристики для наиболее важного узла следует идентифицировать и анализировать. Размеры узла должны приниматься в пределах производственных допусков. Если эти размеры измерены на месте, то при расчетах следует использовать именно эти значения. Если таких данных измерений нет. то для расчетов можно воспользоваться усредненными размерами.

В.2.6 Для расчетов следует использовать так называемую эталонную температуру цикла, которая связана с циклом нагрузок и вычисляется по формуле

Все зависящие от температуры переменные должны быть соотнесены с указанной циклической температурой Г при рассмотрении циклических нагрузок.

В.2.7 Теория максимальных сдвиговых напряжений должна использоваться при определении главной амплитуды циклических напряжений и средней величины циклических напряжений в соответствии с В.4.2.

В .2.8 Методика определения допустимой амплитуды напряжений или допустимого количества циклов нагрузок, которые могут иметь место при работе установки в рабочем режиме, по результатам испытаний на усталость на образцах должна в каждом отдегъном случае определяться изготовителем. Он указывает сущность испытания, граничные условия, количество образцов, отбираемых для испытаний, и коэффициенты надежности /1}.

В.З Символы и аббревиатуры

В дополнение к символам таблицы 4-1 ГОС7 Р EH 12952-f, можно использовать символы, приведенные ниже, в таблице В.3-1. * 2

11 Выражение «переменные напряжения» используется здесь е общем смысле и означает, что напряжения варьируются со временем независимо от ветчины и знака их среднего значения.

2* Выражение «зарождающаяся трещина» означает, что имеет место разделение материала, которое можно обнаружить оптическими средствами или методами нвразрушающего контроля.

В.2 Условия

(' = 0,75( +/.

(В-1)

где r-maxk.lj:

94

ГОСТ Р 55682.3—2017

Таблице 6.3*1—Символы

Символ

Описание

Единица

EN

ГОСТ Р

С*

Ч

Поправочный коэффициент для учета эффекта от рисок, оставшихся в результате грубой обработки поверхности или после сварки

С(.

К,

Поправочный коэффициент на влияние температуры

1

ч

Амплитуда циклических напряжений

Н/мм2

V

К

Скорректированная амплитуда циклических напряжений

Н/мм2

Я*

2°»

Размах напряжений в прутковом образце без надрезов, в котором после определенного количества циклов приложения нагрузок п = NA появляется зарождающаяся трещина41 и который используется как для проверки того, допустимы ли переменные напряжения в соответствии с настоящим приложением, так и для установления допустимого диапазона напряжений

Н/мм2

2'а,-

2V

Эффективный основной размах напряжений при эталонной температуре Г > 100 ’С

Н/мм2

2ft-

в.

Основной размах напряжений

Н/мм2

2пм

Размах циклических напряжений

Н/мм2

2°va‘

Скорректированный размах циклических напряжений

Н/мм2

N

N

Расчетное количество циклических нагрузок, которое ожидается в рабочем режиме

«4

Количество нагрузочных циклов до появления зарождающейся трещины

Rm 7?Г

RmT>r

Среднее напряжение ползучести за 7-часов при эталонной температуре Г

Н/мм2

Rp 0.2 Г

Rp 0.2 Г

Предел ползучести или условный предел текучести (0.2 %-й) при эталонной температуре Г

Н/мм2

S*

Коэффициент надежности для напряжений

Si

Коэффициент надежности для циклических нагрузок

г

Г

Эталонная температура для переменных нагрузок

•с

Значения надстрочных и подстрочных индексов:

Надстрочная «шляпка» * = максимальное значения, например о. Надстрочная «обратная шляпка» ' = минимальное значение, например <т. Надстрочный штрих “ = среднее значение, например Подстрочные индексы К < - нумерующие индексы, например Тг

а> См. В.2.4.

В.4 Размах циклических напряжений и амплитуда циклических напряжений для ситуации, когда напряжения развиваются вдоль одного направления и вдоль многих направлений В.4.1 Общие положения

Для проведения эталонного анализа следует заранее определить размах циклических напряжений и соответствующее этому размаху амплитуду напряжений, которые развиваются при работе установки в рабочем режиме. Для решения згой задачи необходимо знать величину локальных напряжений для каждого расчетного момента времени на протяжении цикла действия нагрузки.

В.4.2 Напряжение, развивающееся вдоль одного направления

Если напряжение развивается вдоль одного направления, как это показано на рисунке В-1. то размах циклических напряжений 2ап следует определять с помощью соотношения, которое равно

2oVJs(o-o).    (В-2)

95

ГОСТ Р 55682.3—2017

а амплитуду напряжений — по формуле

= j(o-o)

(В-3)

Рисунок В.1 — Вариации напряжений при распространении напряжений вдоль одного направления (схематически)

В.4.3 Напряжения, развивающиеся вдоль нескольких направлений, при неизменности направлений развития главных напряжений

Для ситуации, когда напряжения развиваются вдоль грех направлений, как показано на графиках на рисунке В-2, вначале требуется определить вариации главных напряжений п,.о2-

Затем следует найти значения изменений со временем разностей трех главных напряжений, для чего надо использовать следующие уравнения:

дя12 ж гг, -о2:

(В-4)

да =<т23:

(В-5)

до31жо3г

(В-6)

Для каждого из трех изменений разностей главных напряжений надо найти максимальное и минимальное значения и использовать значки, обозначающие максимальное и минимальное значения. Размах циклических напряжений рассчитывается по уравнению (В-7), приведенному ниже (см. также рисунок В-3)

2 -<Tye = тах<дсп - доп

(В-7)

Амплитуда циклических напряжений аг соответствующая размаху циклических напряжений 2-гт^ является средним по упомянутым разностям главных напряжений, по которым также вычисляется размах циклических напряжений

ж—-(До + До).

(В-8)

В ситуациях, когда направления, по которым развиваются главные напряжения, изменяются со временем, нужно обратить внимание на В.б.

96

ГОСТ Р 55682.3—2017

Рисунок В-2 — Изменения напряжений при развитии их вдоль трех направлений, причем главные напряжения изменяются с разными фазами (схематично)

Рисунок В-3 — Изменения разностей главных напряжений, показанных на рисунке В-2, и амплитуда циклических напряжений 2ога

97

ГОСТ Р 55682.3—2017

В.5 Поправочные множители для учета влияния качества отделки поверхности и свариваемых деталей

В.5.1 Размах циклических напряжений и амплитуду циклических напряжений в соответствии с В.4 следует несколько увеличить, чтобы учесть влияния надрезов (эффект микронадреэов). наличие которых зависит от состояния поверхности и сварных швов. При этом в любой ситуации определяющим фактором будет качество отделки, примененной при изготовлении. После внесения поправок размах циклических напряжений описывается следующим выражением

2°;,=* 2*v,

К

к•

а амплитуда циклических напряжении

(В-9)

(В-10)

Поправочный коэффициент Кк должен определяться по результатам усталостных испытаний либо определяться, как это принято, по своим составляющим    КЛ1. Кк2 или К^). о которых сказано в следующих подпунктах.

В.5.2 В случае гладких катаных поверхностей, обработанных в соответствии с требованиями по качеству и в соответствии с технологическим картами, например как это указано в [9]. нужно использовать многоыасштэбный поправочный коэффициент К^. который определяется по рисунку В-4. Поправочный коэффициент можно также вычислить по уравнению

К*о e 1-4.6-10-4 R„ +23-10'* Rm -*g/VA S10'3 -Rm.    (B-11)

B.5.3 Кдз = 1, если расчет ведется для поверхностей, не входящих в зону сварки узла, у которого глубина неровностей1* Rz < б микрон, такого качества отдегжи можно добиться шлифовкой или обработкой на станках.

В.5.4 Поверхностям в зоне, не входящей в зону сварки, у которых размах неровностей от пика до впадины Rz лежит в пределах от 6 до 50 микрон, можно сопоставить следующие значения2* =1.3 для Rm = 1000 Н/мм2 и =1,1 для Rm = 400 Н/мм2

В.5.5 В приводимых ниже таблицах В-1, В-2 и В-3 показаны сварные соединения, которые обычно применяются при изготовлении резервуаров высокого давления. и классифицированы по трем группам в зависимости от их «эффектов надреза». К1. К2 и КЗ.

Таблица В-1 — Примеры конфигураций сварных соединений со слабыми эффектами надреза (группа К1)

N*

Иллюстрация

Описание

Требование

Продольный или поперечный сварной шов при сваривании стенок одинаковой толщины

Вести сварку с обеих сторон

S30*

i 2s, * 30 мм

Продогъный или поперечный шов при сварке стенок разной толщины

Вести сварку с обеих сторон

шш*

S^S1£1.1

Вести сварку с обеих сторон: кромки подрабатывать с обеих сторон одинаково

Ориентировочные величины и экспериментальные значения для достижимой усредненной глубины неровностей Яг. в соответствии с (10]. для различных способов производства специфицированы в [10].

2* Промежуточные значения можно получить линейной интерполяцией.

98

ГОСТ Р 55682.3—2017

Окончание таблицы В-1

Nt

Иллюстрация

Описание

Требование

3

-^Лж4-

Приварка структурной технологической оснастки, не сообщающей дополнительных циклических нагрузок или моментов

Сварку выполнять швом с полным проваром с одной стороны или с обеих: внешний осмотр выполнять в соответствии с ГОСТ Р 55662.6. не допуская образования выпуклых или вогнутых сварных шею и избегая асимметрии

4

Ai-

!

Приварка патрубка

Сварной шов под полную нагрузку (без остаточного зазора); патрубок подрабатывают на станках или зашлифовывают корень шва заподлицо

5

_11_

Патрубок подгоняется заподлицо или проходит насквозь

Сварной шов с полным проплавлением основного материала с одной стороны или с обеих сторон

ииш\

Ь

И

п

II

м—1

II

1

6

|

В варивание кольцевого фланца стыковым швом

Сварной шов с полным проплавлением основного материала с одной стороны или с обеих сторон

Таблица В-2 — Примеры конфигураций сварных соединений с умеренными эффектами надреза (группа К2)

Nt

Иллюстрация

Описание

Требование

1

штя

Продольный или поперечный сварной шов при сваривании стенок одинаковой толщины

Вести сварку с обеих сторон; если сварка будет выполнена одинаково с обеих сторон, то это будет соответствовать группе К1

2

< 30*

/'х. syis, S 2

Продольный или поперечный шов при сварке стенок разной толщины

Вести сварку с обеих сторон

5* Ыз 30*

Вести сварку с обеих сторон; кромки подрабатывать с обеих сторон одинаково

1ШШ

3

Приваривание структурной технологической оснастки, не сообщающей дополнительных циклических нагрузок или моментов

Сварку выполнять швом не с полным проваром с обеих сторон; внешний осмотр вьгюп-нять в соответствии с ГОСТ Р 55662.6, исключая образование выпуклых или вогнутых сварных швов и избегая асимметрии

99

ГОСТ Р 55682.3—2017

Окончание таблицы В-2

Nt

4

5

6

Иллюстрация

Описание

Требование

S60*

Сварку выполнять швом с логыым проваром с обеих сторон; внешний осмотр выполнять в соответствии с ГОСТ Р 55682.6. не допуская образования выпуклых или вогнутых сварных швов и избегая асимметрии

Приварка структурной технологической оснастки, сообщающей дополнительные циклические нагрузки или моменты; ребра жесткости

Сварку выполнять швом с пол-ньы проваром с обеих сторон; внешний осмотр выполнять в соответствии с ГОСТ Р 55682.6

Наваривание фланца

Сварные швы с обеих сторон в соответствии с ГОСТ Р 55682.6. приложение В

Таблице В-3 — Примеры конфигураций парных соединений с заметными эффектами надреза (группа КЗ)

Nt

1

2

3

4

5

Иллюстрация

Описание

Продольный или поперечный парной шов при сваривании стенок неодинаковой толщины

Приварка структурной технологической оснастки, не сообщающей дополнительных циклических нагрузок или моментов

Приварка структурной технологической оснастки, не сообщающей дополнительных циклических нагрузок или моментов: ребра жесткости

В вари ванне подушки

Наваривание фланца

Требование

Вести сварку с одной стороны или с обеих сторон

Вести сварку с одной стороны или с обеих сторон (неполное проплавление)

Вести сварку с обеих сторон (неполное проплавление)

Вести сварку с обеих сторон (неполное проплавление)

Сварные швы с обеих сторон в соответствии с ГОСТ Р 55682.5. приложение В (неполное проплавление)

100

ГОСТ Р 55682.3—2017

Окончание таблицы В-3

Nt

Иллюстрация

Описание

Требование

6

\

Г|[1

и

и

м

У

4-11

Наваривание патрубка

Сваривание швом не под полную нагрузку

7

£30* >

Веарка патрубка или варка штуцера насквозь

Сваривание швом не под полную нагрузку (неполное проплавление)

Соответствующие поправочные коэффициенты Кк,. Кк2 и Kw считывают по рисункам В-5—В-7 или получают расчетом с использованием уравнений, приведенных в таблице В-4. Они охватывают ситуации, когда влияние оказывают как внутренние, так и внешние надрезы, и поэтому не возникнет необходимости как-то оочетагь их с коэффициентом для расчетов или поправок при расчете размаха циклических напряжений 20^ и амплитуды циклических напряжений <iv' в области сварки.

Поправочные коэффициенты Кк1 для пагрубковых швов не годятся для учета концентрации напряжений вблизи кромки отверстия под патрубок.

В.5.6 Для продольных сварных швов и для кольцевых (по окружности) сварных швов на стенках элементов, подвергающихся давлению, как они показаны в таблице В-1, иллюстрация 1 и 2. которые станочным образом обработаны заподлицо с плитой на обеих сторонах, чтобы уветчигь срок службы, поправочный коэффициент К*, можно уменьшить до значения К^. используя уравнение <В-1). убеждаемся в том. что необходимость проведения испытания методами неразрушающего контроля равна 100 %.

В.5.7 Ситуации с поправочными коэффициентами, когда поверхность полируется, а сварные швы не захватываются полировкой, должна быть рассмотрена особо, на усмотрение личной квалификации изготовителя, именно он должен гарантировать безопасность и надежность парового котла.

Таблица В-4 — Поправочные коэффициенты К* для учета эффектов надреза, связанных с влиянием свариваемых деталей

Прочность на растяжение <НЛтм2>

Сварное соелиненне

Соединения труппы 1 (слабый эффект иадреэа) таблица Б-1

Соединения труппы t {умеренный эффект надреэа) таблица Б-2

Соединения труппы 1 (эаыетный эффект надреэа) таблица Б-Э

**3

400

1.5S0.19lgWa + 0.62S 1.8

1,6 S <0.21 JgWa + 0.79 S 2.1

1.8 S0.34lgWa + 0.66 S 2.8

600

1.7 SO.40lgNa + 0,20 S 2.7

1.9 S0.40lgWa + 0.60 S 3.1

2.1 S0.56lgWa + 0.40 S 4.0

800

1.8 S0.561gNa-0,12 S 3.4

2,1 S0.56tgWa +0.44 s 4.0

1000

1.9s0.70»gWa-0.40s4,0

2.5 S0.75lgWa +0.25 S 5.0

101

ГОСТ Р 55682.3—2017

'ко

Яда. Н/ММ2 1000

800

600

400

Рисунок В-4 — Поправочный коэффициент для учета влияния надрезов на поверхности.

обусловленных вторичной окалиной

102

Размерность NA и Rm — ньютон на квадратный миллиметр

Рисунок В-5 — Поправочный коэффициент Кк1 для учета эффекта надреза на сварном шее для группы К1

ГОСТ Р 55682.3—2017

103 2    5    104 2    5    105 2    5    10е 2

Размерность    и Ат — ньютон на квадратный миллиметр

Рисунок В-6 — Поправочный коэффициент для учета эффекта надреза на сварном шее для группы К2

103    2    5    10*    2    5    10®    2    5    10е    2

Рисунок В-7 — Поправочный коэффициент Кк$ для учета эффекта надреза на сварной! шее для группы КЗ

103

ГОСТ Р 55682.3—2017

В.6 Диапазон определяющих напряжений В.6.1 Общие положения

Основной размах напряжений 2а'л для сравнения с размахом напряжений 2а’а по рисунку В-9 вычисляется следующим образом:

В.6.1.1 Диапазон упругих реформаций

Если |о^| + 2о^л 12 £    . то размах напряжений 2аj надо определять, используя откорректированный

размах эквивалентных напряжений 2о\а и откорректированную амплитуду о, по размаху эквивалентных напряжений в уравнении

'*-)*)    (В'12)

Эго уравнение учитывает модифицирующее воздействие амплитуды напряжений на усталостную прочность.

В.6.1.2 Диапазон частично неулрутих деформаций

Если на протяжении цикла нагрузок максимальное напряжение

К я К* rnax(|ACT12|.|jKT2a|.|Ao31|)    (В-13)

превышает величину предела текучести Яр.021Г. это означает, что если

а | + 2о'в / 2 > os/f., но 2а‘А / 2 £ Rp 0iir. то для расчета определяющего размаха напряжений 2о^ требуется также уравнение (В-12). Однако в таком случае понижается величина амплитуды напряжений

avR ~ ^0 0,211* ~^ava 12.    (В-14)

и именно это значение следует использовать вместо av.

В.6.1.Э Диапазон пластических деформаций

Если уточненные напряжения 2с'а более чем вдвое превышают предел текучести (2-ov4 >2#?p0if.). среднее напряжение следует принимать равным av = 0 и определяющее напряжение 2а‘л принимать равным

2a;=(2o;j=/(2R(>02(-).    (В-15)

Уравнение В-15 не применяется, если циклические напряжения как возможный результат суммарной (упругой и пластической) деформации 2-^,^ могут быть определены теоретически или экспериментально как

2Ч = W

В.6.2 Корректирующий фактор

В ситуациях, когда температура цикла нагрузок Г > 100*С. следует принимать во внимание уменьшение усталостной прочности, вызванное действием температуры, для этой цели служит поправочный коэффициент кг.

Что касается метода определения допустимого размаха напряжений для заранее известного количества приложений циклов нагрузки в соответствии с В.7, то в этой связи будет разумным преобразовать определяющий размах напряжений 2па 8 соответствии с уравнениями (В-12) и (В-15) с помощью обратной величины 1 /Кг к действительному определяющему размаху напряжений 2пог,.. таким образом, чтобы не возникала необходимость в построении диаграммы срока службы, которая дана для температуры Г = 100 *С.

Поправочный коэффициент Кг получают по рисунку В-8 или же его надо вычислять для температуры, выходящей за диапазон температур 100 *С S Г S 600’С с помощью следующих соотношений:

К ш 1.03-1.5-10’4 Г -15-10"6 •(’* (ферритные).

К = 1.043 - 4.3-10-*-(' (аустенитные).

Действительный определяющий размах напряжений 2а’а1 получают по формуле

(В-16)

(В-17)

(В-18)

104

ГОСТ Р 55682.3—2017

кг

} — аустенитная стал»: 2 — ферритная стань

Рисунок В-8 — Поправочный коэффициент Кг учитывающий влияние температуры

В.7 Допустимый размах напряжений при известном заранее количестве циклов нагрузки В.7.1 Если средние значения для размаха напряжений по рисунку В-9 определены из экспериментальных данных, они не включают в себя коэффициенты надежности. Для определения допустимого размаха напряжений необходимо использовать коэффициент надежности для напряжений ng = 1.5 и коэффициент надежности для циклов нагрузки nL -10.

Зависимость, представленная кривой на рисунке В-9, должна описываться уравнением (В-19). Если количество циклов нагрузки предполагается бесконечным, то граница размаха напряжений сдвигается к значению, задаваемому формулой (8-20):

оЛ=0.8-Ят+{173150-0.8    ДЛ)М;0447.    (В-19)

Для бесконечного количества циклов

о9=0.8-ЯЛ.    (В-20)

В.7.2 Допустимый размах определяется по минимуму из размахое 2oas/ns и 2п^

[2а f л I

2o;,.smin|2 "    "j-.    (В-21)

Для расчетного количества циклических нагрузок N размах напряжений 2<тв5 определяют по рисунку В-9 или по уравнению (В-19), используя соотношение

Na = N.    (В-22)

а размах напряжений 20^ надо определять по рисунку В-9 или уравнению (В-19) с помощью соотношения, которое равно

^As nLN.    (В-23)

105

ГОСТ Р 55682.3—2017

Рисунок В-9 — Количество циклов нагрузки NA до появления трещин (среднее значение полосы разброса) как функция размаха напряжений для прутковых образцов без надрезов из высокотемпературной ферритной катаной или кованой стали при комнатной температуре и = О

106

ГОСТ Р 55682.3—2017

Приложение С (справочное)

Примеры расчета усталостных эффектов

С.1 Общие положения

В настоящем приложении приведены примеры расчета усталостных эффектов для оказания помощи разработчику, Для разьяснения положения настоящего стандарта на этих примерах продемонстрирована методика расчетов.

С.2 Расчет допустимого количества циклов нагрузки

С.2.1 В табгыце С-1 продет зелен пример метода, в котором использованы уравнения раздела 13. приложения В и который предназначен для расчета допустимого количества циклов нагрузки для заданной геометрии узла и заданного перепада температур.

Таблица С-1 — Расчет допустимого количества циклов нагрузки

Пример Г — Расчет усталостной нагрузки. о соответствии с разделом 13 и приложением В: Расчет допустимого количества циклов нагрузки.

Настоящий расчет выполнен для различного количества циклов так. чтобы сумма (л/MJSI. когда режим нагрузок указан. Когда режим нагрузок не указан, см. 13.1.2.

Узел: Барабан, внешним диаметр 1600. минимальная толщина стенок S6 мм Рисунок №

Материал, ххх ЕН ххх

Лист 1 из 2

Количество циклов

1

Тип цикла

Холодный

пуск

Давление для расчета

Рс

Н/мм2

8.53

Температура для расчета

Тс

300.00

Рабочее давление

р0

Н/мм2

8.15

Минимальное давление цикла

р .

Н/мм2

0.00

Максимальное давление цикла

р

гтад

Н/мм2

8.15

Минимальная температура цикла

^тт

20.00

Максимальная температура цикла

^тах

•с

297.00

Эталонная температура

Г

227.75

Характеристики материала

Предел прочности при комнатной температуре

Н/мм2

510.00

Предел текучести при Г

ДеЮ

Н/мм2

253.90

Температурный коэффициент линейного расширения при Г

а,

1/К

1.4Е-05

Модуль упругости при Г

Е

Н/мм2

1.97Е+05

Температуропроводность при Г

а

мм2

10.19

Коэффициент Пуассона

И

0.30

Размеры узла

Наружный диаметр барабана

d0

мм

1600.00

107

ГОСТ Р 55682.3—2017

Продоолжеиив таблицы С- 1

Пр и и ор 1 — Расчет усталостной нагрузки, о соответствии с разделом 13 и приложением В: Расчет допустимого количества иинлое нагрузки.

Настоящий расчет выполнен для различного количества циклов так. чтобы сумма <л/М) S1. кода режим нагрузок указан. Когда режим нагрузок не указан, см. 13.1.2.

Узел: Барабан, внешний диаметр 1600, минимальная толщина стенок S6 мы Рисунок №

Материал: ххх ЕН ххх

Лист 1 из 2

Средняя толщина стенок барабана

Sms

MM

57.00

Средний диаметр барабана

dmx

MM

1543.00

Наружный диаметр штуцера

dob

MM

108.00

298.50

Средняя толщина стенки штуцера

s/n6

MM

8.80

33.35

Средний диаметр штуцера

d/nt

MM

99.20

265.15

Коэффициенты

smt^srrs

0.1544

0.5851

C-*W<b.-SORT{dm6®emi)

0.2365

0.5851

а,,, (рисунок 13.4-5/13.4-7. пункт 13.4)

3.15

3.40

Вода/пар

Вода

Вода

z = <Wdm,

z

0.0643

0.1718

се, (рисунок 13.4-8)

ai

1.692

1.354

°0 “ dc/Cd/ns 3,71$)

uo

1.0767

Y (рисунок 13.4-6 или 13.4-9)

У

-0.3459

lV=«fpLB( 1-п)

IV

H/mm^/K

6.6637

5.3325

V = D^Vleт2

V

1/c

-9.07E-03

Допустимые значения параметров цикла

d, заданные

d„ (начало запуска)

dfi

К

-30.60

v„ (начало запуска) = V • df1

vn

K/c

0.28

V, заданные

vf) (начало запуска)

*11

K/c

d(1 (начало запуска) = v^lV

rfn

К

Напряжения

Sp,0 = (™dm/Vems+')P0

®P.o

Н/мм2

355.63

383.21

^р.лмп — (т' dms/2/emj + 1) • Pmin

^p.rnn

H/mm2

0.00

0.00

®p.ma* = (m * dms/2/0/nj + 1) ‘ Prrax

c

^p.max

Н/мм2

355.63

363.21

S(.™, = Wdn

H/mm2

-205.24

-164.24

ВЫБОР (вода)

ЕСЛИ (SAO-Po-600)< (Spmin + SJJTW>

r - c ^ c t p.fnn f.min

H/mm2

-205.24

-164.24

108

ГОСТ Р 55682.3—2017

Продоолжеиив таблицы С- 1

При и ар 1 — Расчет усталостной нагрузки, о соответствии с разделом 13 и приложением В: Расчет допустимого количества циклов нагрузки.

Настоящий расчет выполнен для различного количества циклов так. чтобы сумма (л/М) S1. кода режим нагрузок указан. Когда режим нагрузок не указан, см. 13.1.2.

Узел: Барабан, внешний диаметр 1600, минимальная толщина стенок S6 мы Рисунок №

Материал: ххх ЕН ххх

Лист 1 из 2

В ПРОТИВНОМ СЛУЧАЕ

Введите новые параметры цикла и напряжений дпя расчетов

ВЫБОР (пар)

~ ^р.ттзл + ^r.mio

и

H/mm2

^2 = ®р.тах

ь

H/mm2

366.63

363.21

f¥*V1 * ГаУ2

к

H/mm2

75.19

109.49

= ,2~ f1

к

H/mm2

560.87

547.45

Поправки на надрезы (если надо)

см>

1.00

1.00

Си

СА2

С*з

С*

1.00

1.00

H/mm2

75.19

109.49

2lys=K-Ch

Ч»-

H/mm2

560.87

547.45

ЕСЛИ (2/^ S *„,.,)

2'v*

H/mm2

ЕСЛИ (R-,.., S fs 2Я.,...) ИЛИ

'✓ = *ев-г2^2

H/mm2

2/„. = 2^./(1-(^Ят)2)

2W

H/mm2

ЕСЛИ (2^>2Keflv)

2 W

H/mm2

614.49

590.20

Су (приложение В. рисунок В-8)

Сг

0.92

0.92

2V(n = 2WCr

2#»ЧП

H/mm2

674.83

641.52

S>

Sa

1.50

1.50

2

H/mm2

1012.24

962.28

А/, (приложение В. рисунок В-9, используя

2Q

NA;

309.24

359.58

2'*-2Wj

2(aL

H/mm2

674.83

641.52

А/д^ (приложение В. рисунок В-9, используя

Wal

137 805

173 924

&

II

о

St

10

10

109

ГОСТ Р 55682.3—2017

Окончание таблицы С-1

Пример Т — Расчет усталостной нагрузки, о соответствии с разделом 13 и приложением В: Расчет допустимого количества циклов нагрузки.

Настоящий расчет выполнен для различного количества циклов так. чтобы сумма <л/М) S1. кода режим нагрузок указан. Когда режим нагрузок не указан, см. 13.1.2.

Узел: Борабан, внешний диаметр 1600, минимальная толщина стенок S6 мы Рисунок №

Материал: ххх ЕН ххх

Лист 1 из 2

W = min {NArNALtSt)

N

13 781

17 392

Предполагаемое количество циклов

п

2000

2000

Коэффициент использования = nIN

0,1451

0.1150

С.З Расчет допустимого перепада температур

С.3.1 В таблице С-2 представлен пример расчета, в котором использованы уравнения раздела 13. приложения В и который предназначен для расчета допустимого перепада температур для заданной геометрии узла и требуемого количества циклов.

Таблица С-2 — Расчет допустимого перепада температур

Пример 2— Расчел» усталостной нагрузки в соответствии с разделом 13 и приложением в: Расчет допустимого перепада температур.

Настоящий расчет выполнен для различного количества циклов так. чтобы сумма (л/AI) 3 1. когда режим нагрузок указан. Когда режим нагрузок не указан, см. 13.1.2.

Узел: Барабан, внешний диаметр 1600. минимальная толщина стенок бб мм Рисунок №

Материал, ххх ЕН ххх

Лист 1 из 2

Количество циклов

1

Тип цикла

Холодный

запуск

Давление для расчета

Рс

Н/мм2

8.53

Температура для расчета

300.00

Рабочее давление

Ро

Н/мм2

8.15

Минимальное давление цикла

PfTWl

Н/мм2

0.00

Максимальное давление цикла

Рггах

Н/мм2

8.15

Минимальная температура цикла

tain

20.00

Максимальная температура цикла

taax

297.00

Эталонная температура

Г

•с

227.75

Характеристики материала

Предал прочности на разрыв при комнатной температура

Н/мм2

510.00

Напряжение текучести при Г

Н/мм2

253.90

Коэффициент линейного теплового расширения при Г

h

1/К

I.40E-05

Модуль упругости при Г

Е

Н/мм2

1.97Е+05

Температуропроводность при Г

о*

мм2

10.19

Коэффициент Пуассона

п

0.30

110

ГОСТ Р 55682.3—2017

Продолжение таблицы С-2

Пр и и ор 2 — Расчет усталостной нагрузки, о соответствии с разделом 13 и приложением В: Расчет допустимого лерелада температур.

Настоящий расчет выполнен для различного количества циклов так. чтобы сумма (л/М) $ 1. кода режим нагрузок указан. Когда режим нагрузок не указан, см. 13.1.2.

Узел: Барабан, внешний диаметр 1600, минимальная толщина стенок S6 мы Рисунок №

Материал: ххх ЕН ххх

Лист 1 из 2

Размеры узла

Внешний диаметр барабана

<*о

MM

1600.00

Средняя толщина стенок барабана

®ms

MM

57.00

Средний диаметр барабана

*m*

MM

1543.00

Внешний диаметр ответвления

dob

MM

108.00

298.50

Средняя толщина стенок ответвления

®mb

MM

8.80

33.35

Средний диаметр ответвления

^mb

MM

99.20

265.15

Коэффициенты

emt/ems

0.1544

0.5851

S = dmtJdfnsSQRT(dmt/2/em,)

0.2365

0.5851

Uf„ (рисунок 13.4-5/13.4-7. пункт 13.4)

am

3.15

3.40

Вода/пар

Вода

Вода

* ~

z

0.0643

0.1718

Of (рисунок 13.4-8)

al

1.692

1.354

°0 “ ~ втз)

U0

1.0767

у (рисунок 13.4-6 или 13.4-9)

Y

-0.3459

IV=«,PlE/(1-ti)

W

Н/мм2Ж

6.6637

5.3325

V

1/c

-9.07E-03

Количество циклов N = =2000/0.4)

N

5000

2Jai (приложение В. рисунок В-9)

2 f*.

H/mm2

2045

Ss = 1.5

ss

1.5

о

II

V?

10

nal = nsl

«At

50000

2/^ (приложение В. рисунок В-9)

2(ai

H/mm2

872.58

^40 = m^2'«'S32'-L>

4vo

K/mm2

872.58

Сг (приложение В. рисунок В-8)

cr

0.918

2Гу=2'а-(1ГСГ

2V

H/mm2

801.0

ЕСЛИ (2/у < R*,.,)

2/„-=2/а.

2W

H/mm2

ЕСЛИ <R0(r,S2fyS2Re<l..,)

111

ГОСТ Р 55682.3—2017

Окончание таблицы С-2

Пример 2 — Расчет усталостной нагрузки, о соответствии с разделом 13 и приложением В: Расчет допустимого лерелада температур.

Настоящий расчет выполнен для различного количества циклов так. чтобы сумма (л/М) $ 1. кода режим нагрузок указан. Когда режим нагрузок не указан, см. 13.1.2.

Узел: Барабан, внешний диаметр 1600, минимальная толщина стенок S6 мы Рисунок №

Материал: ххх ЕН ххх

Лист 1 и» 2

X

и

о*

2/уа. -2 Rm- (X-Y* SQRT(1 - 2 УХ + YX2))

Ч*-

Wmm2

a^SORT^R^^.)

2 W

H/mm2

673.79

Поправки на надрезы (если надо)

С*0

1.0

1.0

С*1

Сй

с*

1.0

1.0

S„ = 2 f0JCk

К

Н/мм2

637.79

637.79

Напряжения

®р.о “ (am ' +^) ' Ро

SP.o

H/mm2

355.63

383.21

^p.min — (°гп ' ^rns^2/®mj +1) ’ Pmin

с

^p.rwi

H/mm2

0.00

0.00

®р.тад - (°Л1 ' +1)' Ртая

с

wp, max

H/mm2

355.63

383.21

^Sp “ ^р.лгая ~ ^р.ггш

*Sp

H/mm2

355.63

38321

S, = Sp.rn + (SSp-Sv)

H/mm2

-282.16

-254.58

Sj = S1 + Sv

H/mm2

355.63

383.32

ВЫБОР (вода) НУмм2

fx = max{S, ■Spo-po- 600)

'1

H/mm2

-252.52

-224.94

f2 = min(S2; - p0 * 200)

'2

H/mm2

355.63

38321

ВЫБОР {nap)

H/mm2

'l

H/mm2

II

&

'2

H/mm2

Параметры рабочего режима

d„ (начало запуска) = /,/W

К

-37.09

-42.18

d,^(завершение запуска) = {f2 - )!W

К

-91.26

-114.05

vf1 (начало запуска) = d(1- V

Юс

0.34

0.38

vf)' (завершение запуска) = u(J‘ - V

vn’

Юс

0.83

1.03

d£ (завершение выключения) =

dl2

К

53.37

71.86

V(2 (завершение еьключения) = ■ V

*0

Юс

-0.48

-0.65

112

ГОСТ Р 55682.3—2017

Приложение D (справочное)

Физические характеристики сталей

D.1 Общие положения

Приложение D можно применять совместно с разделом 13 настоящего стандарта и приложением В ГОСТ Р 55682.4.

D.2 Символы и аббревиатуры

Символы объяснены в соответствующих местах текста и/или перечислены в таблице 4-1 ГОСТ Р ЕН 12952-1 и в таблицах 13.2-1 и В.З настоящего стандарта.

D.3 Физические характеристики

Физические характеристики сталей нужны для проведения расчетов напряжений.

D.3.1 Плотность

Плотность р зависит от температуры. Ее можно рассчитать по формуле

Р*

<*10

(1-20 c)f

(0.3-1)

В этой формуле использован коэффициент линейного расширения при температуры 20 ’С до расчетной температуры. Он задается выражением

“го t -'

1

I.

м

fJ0 f - 20 °С

(0.3-2)

где /, — длина образца при температуре t «201 — коэффициент линейного расширения при температуре 20 *С.

Для расчета массы узла можно использовать плотность р^. которую его материал имеет при 20 *С.

D.3.2 Дифференциальный коэффициент линейного расширения

Когда надо рассчитать температурные напряжения, вызванные разностью температур = f2 - можно использовать дифференциальный коэффициент линейного расширения йлфф > при температуре

Г = 0.75 maxtfj. (2) + 0.25 min(/,. 12)-

(0.3-3)

Соотношение между и равно

аднфф.г ~ “ioj + (^-20 С).

(D.3-4)

D.3.3 Теплоемкость

Соотношение между средней теплоемкостью от 20 *С до температуры (. емкостью срдифф, (подобно коэффициенту теплового линейного расширения)

Cp.jflj и дифференциальной телло-задается выражением

(0.3-5)

D.3.4 Температуропроводность Температуропроводность а, задается выражением

.

Ср.дифф 1

(О.З-б)

где ^ — зависящая от температуры теплопроводность по пункту О.5.

D.3.5 Коэффициент Пуассона

Коэффициент Пуаосона ц = 0.3 можно использовать независимо от величины температуры и сорта мате-

риала.

113

ГОСТ Р 55682.3—2017

D.4 Физические характеристики сталей D.4.1 Табулированные данные (Таблицы)

Таблица D-1 — Ферригные стали группы сталей (S,) 1. 2.1, 4. 5.1 и 5.2. Плотность при 20 *С: 7850КГ/М3.

Темпе-ратура 1.'С

Модуль упругости Ее кН/ым2

Коаффициент линейного расширения Цде-1

Теплопроводность X,

Теплоемкость

cfl»f

(также для SL6)

Среди, от 20 *С до Г.

ю-4*

Диффе*

р«ици-

альный

to-4*

SI.1

С-Мп

W

гК

St 1 О.ЭМо W >К

SI.2.1

W

НС

SI.4

W

тК

SI.S.1

W

тК

St.6.2

W

тК

Среди от 20 *С до 1. Дж/кгК

ДиффС’

реици*

апьмый

Дж/кг*

20

212

11.30

54.7

49.3

39.7

46.3

44.6

37.0

461

100

206

11.9

12.47

53.8

48.3

40.9

47.1

43.7

37.4

479

496

200

198

12.6

13.71

50.5

46.2

41.0

46.2

42.2

37.2

499

533

300

191

13.1

14.69

47.0

43.7

39.9

44.1

40.1

36.5

517

568

400

183

13.7

15.41

43.5

41.0

38.2

41.3

38.0

35.0

536

611

500

174

14.1

15.88

40.0

38.8

36.1

38.6

35.8

33.2

558

677

600

165

14.4

16.09

36.5

35.3

33.8

35.8

33.5

31.0

587

778

Таблица D-2 — Ферригные стали группы сталей 6 (9 СгШои 12Cr1MoV). Плотность при 20 *С 7760кг/м3

Температура

1 *С

Модуль

упругости

£г кН/ыи2

Коэффициент линейного расширения

Теплопроводность >.,

Теплоемкость

V»/ (тайке для St. в}

Среди, от 20 'С до 1,

то-4*

Дифференциальный ю-4*

St.6

ОСгТМо

W

тК

St.6

12C1IM0V

W

тК

Среди, от 20 'С до 1. Дж/кт К

Дифференциальный Дж/ю К

20

214

10.32

28.1

23.3

23.3

439

100

211

10.7

11.10

28.3

23.6

23.6

500

200

205

11.2

11.94

28.0

24.3

24.3

534

300

197

11.6

12.63

28.0

25.5

25.5

571

400

188

11.9

13.16

28.0

25.7

25.7

625

500

178

12.2

13.55

27.8

26.0

26.0

704

600

168

12.5

13.79

27.0

26.5

26.5

831

Таблица D-3 — Аустенитные стали группы сталей 8.2 и 215S15. Плотность при 20 *С 7900кг/ма.

Температура J. ’С

Модуль упругости £г кН/ыы2

Коаффициеит линейною расширения

Теппопроаодиость

Теплоемкость

V20T (также для St. в)

Среди, от 20 *С до 1.

то-4*

Диффсрси

циапькый

то-4*

St 5.2 W тК

215S1

W

тК

Среди, от 20 *С до t. Дж.'к> К

Дифференциальный Дж/кг К

20

200

15.29

14.3

12.6

472

114

ГОСТ Р 55682.3—2017

Окончание таблицы D.3

Температура

1. *с

Модуль упругое?» Ер кМ/мы2

Коэффициент линейного расширения а^,.,

Теплопроводность

Теплоемкость

V»; (также для St. 8}

Среди, от 20 "С до 1. 10-*Ж

Дифферен*

ЦИвПЬКМЙ

10-*/К

SI 5.2 тК

21SS1

Ш.

тК

Среди, от 20 *С до (. Д*/« К

Дифференциальный Дж.'кг К

100

193

15.9

16.47

15.5

14,0

487

501

200

185

16.6

17.77

17.0

15.5

503

525

300

176

17.2

18.87

18.4

17.0

512

532

400

168

17.7

19.77

20.0

18.6

520

555

500

159

18.3

20.47

21.5

20.1

530

582

600

151

18.7

20.97

23.0

21.7

541

604

700

142

19.1

21.27

24.5

23.0

551

610

800

134

19.3

21.37

26.0

24.2

559

609

Данные были взягы из следующих источников:

-    по теплоемкости:    SEW 310 (см.

-    по модулю упругости, среднвмутвпловому

расширению, теплопроводности:    BS 3059 {см. (12J)

-    по дифференциагкному тепловому расширению наилучшая полиномная подгонка для

и уравнение(С.3-4)

D.4.2 Графики

кН/мм2

1 — стали группы от 1 до S.2; 2 — стали группы в; 3 — стали группы 8.2 Рисунок D-1 — Модуль упругости

115

ГОСТ Р 55682.3—2017

10^/К

Г — ад«фф г ,РУППЫ станем 9.2: 2 ■— труппы сталей 9.2: 3 — “д*$дф г группы сталей от t ао 5.2: 4 — взд (группы сталей от t so S.2: 5 —    .группы сталей в: в — Пзд, группы сталей 9

Рисунок D-2 — Температурный коэффициент линейного расширения

Дж/кг-К

1 ~ со д*ффг 2 ~ Cfl-2о.г

Рисунок D-За — Теплоемкость сталей от группы 1 до группы 6 {9Сг1 Мо)

116

ГОСТ Р 55682.3—2017

Дж/кгК

ДлЛг-К

117

ГОСТ Р 55682.3—2017

Вг/мК

Т — стали группы 1 С-Мп: 2 — стали группы 1 0.3 Мо: 3 — стали группы 4. 4 — стали труппы S.1:

5 — стали группы 2.1; в — стали группы 6.2; 7 — стали группы 6 |9Ст1Мо), в — стали труппы 6 (12Cr1MoV): 9 — стали группы 8.2: 19 — 21SS15

Рисунок 0-4 — Теплопроводность D.4.3 Полиномы и коэффициенты для полиномов

Физические характеристики можно также вычислить, используя для этого уравнение (С.4-1). температуру I в этих расчетах необходимо брать в градусах Цельсия. Для расчета физической величины Z используются соответствующие коэффициенты из приведенных ниже таблиц, эти коэффициенты подставляются в выражение

Z = с0+ с,/ +с^2 + са/3+...    (С.4-1)

Таблица D-4 — Полиномиальные коэффициенты для модуля упругости

Модуль упругости Ер а «И Лим2

Коэффициенты для полиномиальной зависимости от температуры, выраженной в *С

Максимальное отклонение от табличных значений в 04.1

Группа стали

с0

«1

«2

%

от 1 до 5.2

213.16

-6,91 £-2

-1.824Е-5

0.4

6

215.44

-4.28Е-2

-6,185 £-5

0.3

8.2.215S15

201.66

-8.46Е-2

0

0.3

11в

ГОСТ Р 55682.3—2017

Таблице D-5 — Полиномиальные коэффициенты для теплового линейного расширения

Коэффициент линейного расширении ам р ды/мК{>!0-*К)

Ко»ффнииеиты для полиномиальной зависимости от температуры, выраженной в *С

Максимальное отклонение от табличных аиачений a D-4

Группа стали

е0

е2

%

от 1 до 5.2

«20 f

11.14

8.03Е-3

-4.29Е-6

0.5

пдифф|

10.98

1.623Е-2

-1.287Е-5

0 (по определению)

g

«20-1

10.22

5.26Е-3

-2.5Е-6

0.3

аяифф1

10.11

1.062Е-2

-7.5Е-6

0 (по определению)

а20.Г

ааифф.1

15.13

7.93Е-3

-З.ЗЗЕ-6

0.4

8.2.215S15

14.97

1.599Е-2

-9.99Е-6

0 (по определению)

Таблица D-6 — Полиномиальные коэффициенты для теплопроводности

Теплопроводность л,.

Вт/м К

Козффнциенты для полиномиальной зависимости от температуры, выраженной в 'С

Максимальное отклонение от табличных значений a D-4

Группа стали

е0

«1

е2

%

1 С-Мп

55.72

-2.464Е-2

-1.298Е-5

1.3

1 О.ЗМо

49.83

-1.613Е-2

-1.372Е-5

0.5

2.1

39.85

1.111Е-2

-3.611Е-5

1.0

4

46.85

72Е-4

-3.305Е-5

1.2

5.1

45.0

-1.287Е-2

-1.075Е-5

0.5

5.2

39.97

6.40Е-3

-2.749Е-5

0.4

6 (9Сг1Мо)

28.05

1.85Е-3

-5.58Е-6

0.8

6(12Cf1MoV)

22.97

8.73Е-3

-4.82Е-6

1.4

8.2

13.98

1.502Е-2

0

0.5

215S15

12.48

1.501Е-2

0

1.2

Таблица D-7 — Полиномиальные коэффициенты для теплоемкости

Теплоемкость

Коэффициенты для полиномиальной зависимости от температуры, выраженной в *С

Максимальное отклонение от табличных значений в 0-4

Cpat

Дж/(«г К)

Группа стали

с0

вт

е2

«3

е4

%

ОТ 1 ДО 6

cp.20l

454.93

0.28139

-3.8815Е-4

4.7542Е-7

0

0.2

(9Сг1Мо)

срзыффг

449.30

0.57830

-1.1930Е-3

1.9017Е-6

0

0.3

6

ср.2СН

433.33

0.43342

-7.4702Е-4

8.0289Е-7

0

0.9

(12Cr1MoV)

срдифф»

424.66

0.89672

-2.2892Е-3

3.2116Е-6

0

1.1

8.2

сргсн

467.77

0.24905

-5.5393Е-4

8.3266Е-7

-4.3916Е-10

0.4

215S15

срзыфф<

462.69

0.52026

-1.7117Е-3

3.3658Е-6

-2Д958Е-9

1.2

Область применимости полиномиального приближения:

. ферритные стали (стали групп от 1 до б): по температуре от 0 до 600 *С;

- аустенитные стали (стали групп 6.2 и 215S15): по температуре от 0 до 800 *С: Коэффициенты взяты по источнику:

• наилучшая полиномиальная подгонка для данных по таблицам в 0-4.

119

ГОСТ Р 55682.3—2017

Приложение ДА (справочное)

Сведения о соответствии ссылочных национальных стандартов европейским стандартам, использованным в качестве ссылочных в примененном европейском стандарте

Таблица ДА.1

Обозначение ссылочного национального стандарта

Сгепонь

06о>иачсние и наименование ссылочного европейского стандарта

ГОСТ Р 55682.2—2013

MOD

EN 12952-2:2011 «Котлы водотрубные и котельно-вспомогательное оборудование. Часть 2. Материалы для деталей котлов, работающих под давлением, и для вспомогательных устройств»

РОСТР 55682.4—2017

MOD

EN 12952-4:2011 «Котлы водотрубные и котельно-вспомогательное оборудование. Часть 4. Расчет а процессе эксплуатации предполагаемого срока службы котла»

ГОСТ Р 55682.5—2017

MOD

EN 12952-5:2011 «Котлы водотрубные и котельно-вспомогательное оборудование. Часть 5. Конструктивное исполнение и технология производства частей котла, работающих под давлением»

ГОСТ Р 55682.6—2017

MOD

EN 12952-6:2011 «Котлы водотрубные и котельно-вспомо-гагегъное оборудование. Часть 6. Контроль и испытания в процессе изготовления, документация и маркировка деталей котла, работающих под давлением»

ГОСТ Р 55682.11—2013

IDT

EN 12952-11:2007 «Котлы водотрубные и котельно-вспомогательное оборудование. Часть 11. Требования к ограничительным устройствам котла и котельно-вспомогательного оборудования»

ГОСТ Р 55682.12—2013

IDT

EN 12952-12:2003 «Котлы водотрубные и котельно-вспомогательное оборудование. Часть 12. Требования к качеству питательной и котельной воды»

ГОСТ Р ЕН 12952-1—2012

IDT

EN 12952-1:2003 «Котлы водотрубные и котельно-вспомогательное оборудование. Часть 1. Общие положения»

Примечание — В настоящей таблице использованы следующие условные обозначения степени соответствия стандартов:

- ЮТ — идентичные стандарты:

• MOD — модифицированные стандарты.

120

ГОСТ Р 55682.3—2017

(1J

(2]

EN 13445 EN 1591-1

[3]

EH 10266

(41

BS 3799

(5]

EN 10164

(6]

m

EN 13480 EN 1092-1

[8]

EN 1759-1

19]

EN 10025

[10]

ISO 4287

(11]

112]

SEW 310 BS 3059

Библиография

Сосуды, работающие под давлением без огневого подвода теплоты (Unfired pressure vessels) Фланцы и их соединения. Правила расчета круглых фланцевых соединений с прокладкой. Часть 1. Метод расчета (Ranges and their joints — Design rules for gasketed circular flange connections — Part 1: Calculation method)

Трубы, фитинги и конструкционные полые профили стальные. Символы и определения терминов. используемые 8 стандартах на продукцию (Steel tubes, fittings and structural hollow sections. Symbols and definitions of terms for use in product standards)

Фитинги стальные муфтовые резьбовые и приварные для нефтяной промышленности. Технические условия (Specification for steel pipe fittings, screwed and socket-welding for the petroleum industry)

Изделия стальные с улучшенной деформируемостью перпенджулярно поверхности изделия. Технические условия поставки (Steel products with improved deformation properties perpendicular to the surface of the product — Technical delivery conditions)

Металлические промышленные трубопроводы (Metallic industrial piping)

Фланцы и их соединения. Круглые фланцы для труб, клапанов, фитингов и арматуры с обозначением PN. Часть 1. Стальные фланцы (Flanges and their joints — Circular flanges for pipes, vatves. fittings and accessories. PN designated — Part 1: Steel flanges)

Фланцы и их соединения. Круглые фланцы для труб, клапанов, фитингов и арматуры указанного класса. Часть 1. Фланцы стагъные (Flanges and their joints — Circular flanges for pipes, valves, fittings and accessories. Class designated — Part 1: Steel flanges. NPS 1/2 to 24)

Изделия горячекатаные из кепвгированной конструкционной стали. Технические условия поставки (Hot rolled products of non-alloy structural steels. Technical delivery conditions) Геометрические характеристики изделий (GPS). Структура поверхности. Профильный метод. Термины, определения и параметры структуры (Geometrical product specifications (GPS). Surface texture. Profile method. Terms, definitions and surface texture parameters]

Физические свойства сталей (Physical properties of steel)

Котлы и трубы пароперегревателей стальные. Технические условия на трубы из углеродистой стали с низкой прочностью на растяжение без установленных высокотемпературных характеристик (Steel boiler and superheater tubes. Specification for low tensile carbon steel tubes without specified elevated temperature properties)

121

ГОСТ Р 55682.3—2017

УДК621.18:621.1.03:006.354    ОКС27.0Ю

Ключевые слова: котел, котлы ларовые. котлы водогрейные, расчет на прочность узлов, работающих под давлением, расчет нагрузок, определение напряжений

БЗ 12—2017/79

Редактор М.И. Максимова Технический редактор В.Н. Прусакова Корректор Е.Р. Ароян Компьютерная верстка Ю.В. Поповой

Сдано в набор 14.1t.2017. Подписано а печать 18.12.2017.    Формат 60*84 Vg.    Гарнитура Ариел.

Уел. пен. л. 14.48. Уч.-изд. я. 13.47. Тираж 22 эм. За*. 2547.

Подготовлено на основе электронной версии, предоставленной разработчиком стандарта

ИД «Юриспруденция», 115419. Москва, ул. Орджоникидзе. 11

Издано и отпечатано во ФГУП «СТАНДАРТИНФОРМ». 12300!. Москва. Гранатный пер.. 4.