ГОСТ 14249-89

ГОСТ 14249-89 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР Сосуды и аппараты Нормы и методы расчета на прочность ГОСТ 14249-89 СТ СЭВ 596-86 СТ СЭВ 597-77 СТ СЭВ 1039-78 СТ СЭВ 1040-88 СТ СЭВ 1041-88 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ Москва ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР СОСУДЫ И АППАРАТЫ Нормы и методы расчета на прочность Vessels and apparatus. Norms and methods of strength calculation ГОСТ 14249-89 СТ СЭВ 596-86 СТ СЭВ 597-77 СТ СЭВ 1039-78 СТ СЭВ 1040-88 СТ СЭВ 1041-88 Дата введения 01.01.90 Настоящий стандарт устанавливает нормы и методы расчета на прочность цилиндрических обечаек конических элементов днищ и крышек сосудов и аппаратов из углеродистых и легированных сталей применяемых в химической нефтеперерабатывающей и смежных отраслях промышленности работающих в условиях однократных и многократных статических нагрузок под внутренним избыточным давлением вакуумом или наружным избыточным давлением и под действием осевых и поперечных усилий и изгибающих моментов а также устанавливает значения допускаемых напряжений модуля продольной упругости и коэффициентов прочности сварных швов. Нормы и методы расчета на прочность применимы при соблюдении «Правил устройства и безопасной эксплуатации сосудов работающих под давлением» утвержденных Госгортехнадзором СССР и при условии что отклонения от геометрической формы и неточности изготовления рассчитываемых элементов сосудов и аппаратов не превышают допусков установленных нормативно-технической документацией. 1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ 1.1. Расчетная температура 1.1.1. Расчетную температуру используют для определения физико-механических характеристик материала и допускаемых напряжений. 1.1.2. Расчетную температуру определяют на основании теплотехнических расчетов или результатов испытаний. За расчетную температуру стенки сосуда или аппарата принимают наибольшее значение температуры стенки. При температуре ниже 20°С за расчетную температуру при определении допускаемых напряжений принимают температуру 20°С. 1.1.3. Если невозможно провести тепловые расчеты или измерения и если во время эксплуатации температура стенки повышается до температуры среды соприкасающейся со стенкой то за расчетную температуру следует принимать наибольшую температуру среды но не ниже 20°С. При обогреве открытым пламенем отработанными газами или электронагревателями расчетную температуру принимают равной температуре среды увеличенной на 20°С при закрытом обогреве и на 50°С при прямом обогреве если нет более точных данных. 1.2. Рабочее расчетное и пробное давление 1.2.1. Под рабочим давлением для сосуда и аппарата следует понимать максимальное внутреннее избыточное или наружное давление возникающее при нормальном протекании рабочего процесса без учета гидростатического давления среды и без учета допустимого кратковременного повышения давления во время действия предохранительного клапана или других предохранительных устройств. 1.2.2. Под расчетным давлением в рабочих условиях для элементов сосудов и аппаратов следует понимать давление на которое проводится их расчет на прочность. Расчетное давление для элементов сосуда или аппарата принимают как правило равным рабочему давлению или выше. При повышении давления в сосуде или аппарате во время действия предохранительных устройств более чем на 10% по сравнению с рабочим элементы аппарата должны рассчитываться на давление равное 90% давления при полном открытии клапана или предохранительного устройства. Для элементов разделяющих пространства с разными давлениями например в аппаратах с обогревающими рубашками за расчетное давление следует принимать либо каждое давление в отдельности либо давление которое требует большей толщины стенки рассчитываемого элемента. Если обеспечивается одновременное действие давлений то допускается производить расчет на разность давлений. Разность давления принимается в качестве расчетного давления также для таких элементов которые отделяют пространства с внутренним избыточным давлением от пространства с абсолютным давлением меньшим чем атмосферное. Если отсутствуют точные данные о разности между абсолютным давлением и атмосферным то абсолютное давление принимают равным нулю. Если на элемент сосуда или аппарата действует гидростатическое давление составляющее 5% и выше рабочего то расчетное давление для этого элемента должно быть повышено на это же значение. 1.2.3. Под пробным давлением в сосуде или аппарате следует понимать давление при котором проводится испытание сосуда или аппарата. 1.2.4. Под расчетным давлением в условиях испытаний для элементов сосудов или аппаратов следует понимать давление которому они подвергаются во время пробного испытания включая гидростатическое давление если оно составляет 5% или более пробного давления. 1.3. Расчетные усилия и моменты За расчетные усилия и моменты принимают действующие для соответствующего состояния нагружения например при эксплуатации испытании или монтаже усилия и моменты возникающие в результате действия собственной массы присоединенных трубопроводов ветровой снеговой и других нагрузок. Расчетные усилия и моменты от ветровой нагрузки и сейсмических воздействий определяют по ГОСТ 24756. 1.4. Допускаемое напряжение коэффициенты запаса прочности и устойчивости 1.4.1. Допускаемое напряжение [s] при расчете по предельным нагрузкам сосудов и аппаратов работающих при статических однократных* нагрузках определяют: для углеродистых и низколегированных сталей 1 для аустенитных сталей . 2 * Если сосуды и аппараты работают при многократных статических нагрузках но количество циклов нагружения от давления стесненности температурных деформаций или других воздействий не превышает 103 то такая нагрузка в расчетах на прочность условно считается однократной. При определении числа циклов нагружения не учитывают колебание нагрузки в пределах 15% расчетной. Предел ползучести используют для определения допускаемого напряжения в тех случаях когда отсутствуют данные по пределу длительной прочности или по условиям эксплуатации необходимо ограничить величину деформации перемещения . При отсутствии данных по условному пределу текучести при 1 %-ном остаточном удлинении допускаемое напряжение для аустенитной стали определяют по формуле 1 . Для условий испытания допускаемое напряжение определяют по формуле 3 Для условий испытаний сосудов и аппаратов из аустенитных сталей допускаемое напряжение определяют по формуле 4 1.4.2. Коэффициенты запаса прочности должны соответствовать значениям приведенным в табл. 1. Таблица 1 Условие нагружения Коэффициент запаса прочности nт nв nд nп Рабочие условия 1 5 2 4 1 5 1 0 Условия испытания: гидравлические испытания 1 1 - - - пневматические испытания 1 2 - - - Условия монтажа 1 1 - - - Для сосудов и аппаратов группы 3 4 по «Правилам устройства и безопасной эксплуатации сосудов работающих под давлением» Госгортехнадзора СССР коэффициент запаса прочности по временному сопротивлению nв допускается принимать равным 2 2. В случае если допускаемое напряжение для аустенитных сталей определяют по формуле 1 коэффициент запаса прочности nт по условному пределу текучести Rp0 2 для рабочих условий принимается равным 1 3. Для сосудов и аппаратов работающих в условиях ползучести при расчетном сроке эксплуатации 104 до 2?105 ч коэффициент запаса прочности nд равен 1 5. При расчетном сроке эксплуатации 2?105 ч допускается коэффициент запаса прочности nд принимать равным 1 25 если выполняют контроль жаропрочности и длительной пластичности материала в эксплуатации а отклонение в меньшую сторону длительной прочности и ползучести от среднего значения не превышает 20%. Расчет на прочность цилиндрических обечаек и конических элементов выпуклых и плоских днищ для условий испытания проводить не требуется если расчетное давление в условиях испытания будет меньше чем расчетное давление в рабочих условиях умноженное на 1 35. 1.4.3. Поправочный коэффициент к допускаемым напряжениям h должен быть равен единице за исключением стальных отливок для которых коэффициент h имеет следующие значения: 0 8 - для отливок подвергающихся индивидуальному контролю неразрушающими методами; 0 7 - для остальных отливок. 1.4.4. Для сталей широко используемых в химическом нефтехимическом и нефтеперерабатывающем машиностроении допускаемые напряжения для рабочих условий при h = 1 должны соответствовать приведенным в приложении 1. 1.4.5. Для стального листового проката изготовляемого согласно техническим условиям по двум группам прочности допускаемые напряжения для первой группы прочности принимают по табл. 5 приложения 1. Для листового проката второй группы прочности стали ВСт3пс ВСт3сп ВСт3Гпс и 09Г2С допускаемое напряжение принимаемое по табл. 5 приложения 1 увеличивают на 6% а для стали 09Г2 - на 7%. При применении сталей ВСт3пс ВСт3сп и ВСт3Гпс второй группы прочности при температуре выше 250°С а сталей 09Г2С и 09ГС второй группы прочности при температуре выше 300°С допускаемые напряжения принимают такими же как для стали первой группы. 1.4.6. Разрешается допускаемое напряжение при температуре 20°С определять по п. 1.4.1 принимая гарантированные значения механических характеристик в соответствии со стандартами или техническими условиями на стали с учетом толщины листового проката. При повышенных температурах допускаемые напряжения принимаемые с учетом толщины проката и групп прочности стали разрешается определять по нормативно-технической документации утвержденной в установленном порядке. 1.4.7. Расчетные механические характеристики необходимые для определения допускаемых напряжений при повышенных температурах для сталей не приведенных в приложении 1 определяют после проведения испытаний представительного количества образцов обеспечивающих гарантированные значения прочностных свойств. 1.4.8. Для элементов сосудов и аппаратов работающих в условиях ползучести при разных за весь период эксплуатации расчетных температурах в качестве допускаемого напряжения разрешается принимать эквивалентное допускаемое напряжение [s]экв вычисляемое по формуле [s]экв = 5 где [s]i = [s]1; [s]2; ... [s]n - допускаемое напряжение для расчетного срока эксплуатации при температурах ti i = l 2 ... ; Ti - длительность этапов эксплуатации элементов с температурой стенки соответственно ti i = l 2 ... ч; To = - общий расчетный срок эксплуатации ч; т - показатель степени в уравнениях длительной прочности стали для легированных жаропрочных сталей рекомендуется принимать m = 8 . Этапы эксплуатации при разной температуре стенки рекомендуется принимать по ступеням температуры в 5 и 10°С. 1.4.9. Для сосудов и аппаратов работающих при многократных нагрузках допускаемую амплитуду напряжений определяют по ГОСТ 25859. 1.4.10. Для элементов сосудов и аппаратов рассчитываемых не по предельным нагрузкам например фланцевых соединений допускаемые напряжения должны определять по соответствующей нормативно-технической документации утвержденной в установленном порядке. 1.4.11. Расчетные значения предела текучести временного сопротивления и коэффициентов линейного расширения приведены в приложениях 2 3. 1.4.12. Коэффициент запаса устойчивости nу при расчете сосудов и аппаратов на устойчивость по нижним критическим напряжениям в пределах упругости следует принимать: 2 4 - для рабочих условий; 1 8 - для условий испытания и монтажа. 1.5. Расчетные значения модуля продольной упругости 1.5.1. Расчетные значения модуля продольной упругости Е для углеродистых и легированных сталей в зависимости от температуры должны соответствовать приведенным в приложении 4. 1.6. Коэффициенты прочности сварных швов При расчете на прочность сварных элементов сосудов и аппаратов в расчетные формулы следует вводить коэффициент прочности сварных соединений: jр - продольного шва цилиндрической или конической обечаек; jт - кольцевого шва цилиндрической или конической обечаек; jк - сварных швов кольца жесткости; ja - поперечного сварного шва для укрепляющего кольца; j jА jВ - сварных швов выпуклых и плоских днищ и крышек в зависимости от расположения . Числовые значения этих коэффициентов должны соответствовать значениям приведенным в приложении 5. Для бесшовных элементов сосудов и аппаратов j = 1. 1.7. Прибавки к расчетным толщинам конструктивных элементов 1.7.1. При расчете сосудов и аппаратов необходимо учитывать прибавку с к расчетным толщинам элементов сосудов и аппаратов. Исполнительную толщину стенки элемента сосуда и аппарата должны определять по формуле s ? sp+c 6 где sp - расчетная толщина стенки элемента сосуда и аппарата. Прибавку к расчетным толщинам следует определять по формуле c = c1 + c2 + c3. 7 При поверочном расчете прибавку вычитают из значений исполнительной толщины стенки. Если известна фактическая толщина стенки то при поверочном расчете можно не учитывать c2 и c3. 1.7.2. Обоснование всех прибавок к расчетным толщинам должно быть приведено в технической документации. При двухстороннем контакте с коррозионной и или эрозионной средой прибавку c1 для компенсации коррозии и или эрозии должны соответственно увеличивать. Технологическая прибавка c3 предусматривает компенсацию утонения стенки элемента сосуда или аппарата при технологических операциях - вытяжке штамповке гибке труб и т. д. В зависимости от принятой технологии эту прибавку следует учитывать при разработке рабочих чертежей. Прибавки c2 и c3 учитывают в тех случаях когда их суммарное значение превышает 5% номинальной толщины листа. Технологическая прибавка c3 не включает в себя округление расчетной толщины до стандартной толщины листа. При расчете эллиптических днищ изготовляемых штамповкой технологическую прибавку c3 для компенсации утонения в зоне отбортовки не учитывают если ее значение не превышает 15% расчетной толщины листа. 1.8. Проверка на усталостную прочность 1.8.1. Для сосудов и аппаратов работающих при многократных нагрузках с количеством циклов нагружения от давления стесненности температурных деформаций или других воздействий более 103 за весь срок эксплуатации кроме расчета по настоящему стандарту следует выполнять проверку на усталостную прочность. 1.8.2. Сосуды и аппараты работающие при многократных нагрузках проверяют на циклическую прочность по ГОСТ 25859. 2. РАСЧЕТ ОБЕЧАЕК ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ 2.1. Расчетные схемы 2.1.1. Расчетные схемы цилиндрических обечаек приведены на черт. 1-4. 2.2. Условия применения расчетных формул 2.2.1. Расчетные формулы применимы при отношении толщины стенки к диаметру ?0 1 для обечаек и труб при D?200 мм; ?0 3 для труб при D<200 мм. Гладкие цилиндрические обечайки а - обечайка с фланцем или с плоским днищем б - обечайка с жесткими перегородками Черт. 1 Гладкие обечайки с выпуклыми или коническими днищами а - обечайка с отбортованными днищами б - обечайка с неотбортованными днищами Черт. 2 Гладкие обечайки с рубашкой Черт. 3 Цилиндрическая обечайка подкрепленная кольцами жесткости Черт. 4 Примечание. Черт. 1-4 не определяют конструкцию и приведены только для указания расчетных размеров. 2.2.2. Расчетные формулы приведенные в пп. 2.3.2; 2.3.4 - 2.3.7 и 2.4.2 следует применять при условии что расчетные температуры не превышают значений при которых учитывается ползучесть материалов т. е. при таких температурах когда допускаемое напряжение определяют только по пределу текучести или временному сопротивлению пределу прочности . Если нет точных данных то формулы допускается применять при условии что расчетная температура стенки обечайки из углеродистой стали не превышает 380°С из низколегированной 420°С а из аустенитной 525°С. 2.2.3. Для обечаек подкрепленных кольцами жесткости дополнительно к требованиям пп. 2.2.1 и 2.2.2 должны выполняться следующие ограничения: отношение высоты сечения кольца жесткости к диаметру ? 0 2; расчетные формулы следует применять при условии равномерного расположения колец жесткости; в тех случаях когда кольца жесткости установлены неравномерно значения b и l1 необходимо подставлять для того участка на котором расстояние между двумя соседними кольцами жесткости максимальное; если l2> l1 то в качестве расчетной длины l принимается l2. 2.2.4. Расчетные формулы для обечаек работающих под действием осевого сжимающего усилия приведенные в п. 2.3.4 применимы при следующем условии: ? 1 0. Для обечаек у которых < 1 0 при отсутствии более точных расчетов допускается пользоваться формулой 22 . 2.3. Гладкие цилиндрические обечайки 2.3.1. Обечайки нагруженные внутренним избыточным давлением 2.3.1.1. Толщину стенки следует рассчитывать по формуле s ? sp+c 8 где sp = . 9 2.3.1.2. Допускаемое внутреннее избыточное давление следует рассчитывать по формуле [p] = . 10 2.3.1.3. При изготовлении обечайки из листов разной толщины соединенных продольными швами расчет толщины обечайки проводят для каждого листа с учетом имеющихся в них ослаблений. 2.3.2. Обечайки нагруженные наружным давлением 2.3.2.1. Толщина стенки Толщину стенки приближенно определяют по формулам 11 и 12 с последующей проверкой по формуле 13 s ? sp+c 11 где sp = . 12 Коэффициент К2 следует определять по номограмме приведенной на черт. 5. Примеры использования номограммы для расчета приведены на черт. 6. Номограмма для расчета на устойчивость в пределах упругости цилиндрических обечаек работающих под наружным давлением Черт. 5 Примеры использования номограммы см. черт. 5 I - определение расчетной толщины стенки; II - определение допускаемого наружного давления; III - определение допускаемой расчетной длины; m - начало отсчета; - промежуточные точки; ? - конечный результат Черт. 6 2.3.2.2. Допускаемое наружное давление следует определять по формуле . 13 где допускаемое давление из условия прочности определяют по формуле [p]п = . 14 а допускаемое давление из условия устойчивости в пределах упругости определяют по формуле [p]Е = 15 где В1 =. 16 При определении расчетной длины обечайки l или L длину примыкающего элемента l3 следует определять по формулам - для выпуклых днищ - для конических обечаек днищ без отбортовки но не более длины конического элемента; - для конических обечаек днищ с отбортовкой но не более длины конического элемента. Коэффициент K1 определяют по номограмме приведенной на черт. 5. Если полученное значение коэффициента K1 лежит ниже соответствующей штрихпунктирной линии см. черт. 5 то величину [р] в предварительном расчете допускается определять по формуле . 17 2.3.3. Обечайки нагруженные осевым растягивающем усилием 2.3.3.1. Толщину стенки следует рассчитывать по формуле s ? sp+c 18 где . 19 2.3.3.2. Допускаемое осевое растягивающее усилие следует рассчитывать по формуле [F] = p D+s - c s - c [s]jт. 20 2.3.4. Обечайки нагруженные осевым сжимающим усилием 2.3.4.1. Допускаемое осевое сжимающее усилие следует рассчитывать по формуле 21 где допускаемое осевое сжимающее усилие [F]п из условия прочности [F]п = p D+s - c s - c [s] 22 а допускаемое осевое сжимающее усилие в пределах упругости [F]Е из условия устойчивости [F]Е = min {[F]Е1; [F]Е2}. 23 В формуле 23 допускаемое осевое сжимающее усилие [F]Е1 определяют из условия местной устойчивости в пределах упругости по формуле [F]Е1 = 24 а допускаемое осевое сжимающее усилие [F]Е2 - из условия общей устойчивости d пределах упругости по формуле [F]Е2 = . 25 Гибкость l определяют по формуле . 26 Приведенную расчетную длину lпр принимают по черт. 7 Примечание. В случае если <10 формула 23 принимает вид [F]Е = [F]Е1. Приведенная расчетная длина lпр Расчетная схема lпр - l - 2l - 0 7l - 0 5l 0 0 2 0 4 0 6 0 8 1 0 2 00l 1 73l 1 47l 1 23l 1 06l 1 00l 0 0 2 0 4 0 6 0 8 1 0 2 00l 1 70l 1 40l 1 11l 0 85l 0 70l Черт. 7 2.3.4.2. Для рабочих условий пу = 2 4 допускаемое сжимающее усилие можно определять по формуле [F] = . 27 Коэффициенты j1 и j2 следует определять по черт. 8 и 9. 2.3.5. Обечайки нагруженные изгибающим моментом 2.3.5.1. Допускаемый изгибающий момент следует рассчитывать по формуле 28 где допускаемый изгибающий момент [М]п из условия прочности рассчитывают по формуле [М]п = D D+s - c s - c [s] [F]п 29 а допускаемый изгибающий момент [М]Е из условия устойчивости в пределах упругости - по формуле [М]Е = . 30 2.3.5.2. Для рабочих условий пу = 2 4 допускаемый изгибающий момент можно определять по формуле [М] = D D+s - c s - c [s]j3. 31 Коэффициент j3 следует определять по черт. 10. 2.3.6. Обечайки нагруженные поперечными усилиями Допускаемое поперечное усилие [Q] следует рассчитывать по формуле 32 где допускаемое поперечное усилие [Q]п из условия прочности [Q]п = 0 25 pD s - c 33 а допускаемое поперечное усилие [Q]E из условия устойчивости в пределах упругости [Q]Е = . 34 График для определения коэффициента j1 Черт. 8 График для определения коэффициента j2 Черт. 9 График для определения коэффициента j3 Черт. 10 2.3.7. Обечайки работающие под совместным действием наружного давления осевого сжимающего усилия изгибающего момента и поперечного усилия Обечайки работающие под совместным действием нагрузки проверяют на устойчивость по формуле +++? 1 0 35 где [р] - допускаемое наружное давление по п. 2.3.2; [F] - допускаемое осевое сжимающее усилие по п. 2.3.4; [М] - допускаемый изгибающий момент по п. 2.3.5; [Q] - допускаемое поперечное усилие по п. 2.3.6 2.4. Цилиндрические обечайки подкрепленные кольцами жесткости 2.4.1. Обечайки с кольцами жесткости нагруженные внутренним избыточным давлением 2.4.1.1. Определение размеров колец жесткости при внутреннем давлении. Для заданных расчетного давления р и толщины стенки s коэффициент К4 следует рассчитывать по формуле . 36 Если К4? 0 то укрепление кольцами жесткости не требуется. В диапазоне 0< К4 < -1 расстояние между двумя кольцами жесткости следует рассчитывать по формуле 37 площадь поперечного сечения кольца Ак ? l1 s - c . 38 Если К4 ? -1 то толщину стенки необходимо увеличить до такого размера чтобы выполнялось следующее условие 0 < К4 < -1. Примечание. При определении площади поперечного сечения кольца жесткости Ак следует учитывать прибавку с1 для компенсации коррозии. 2.4.1.2. Допускаемое внутреннее избыточное давление следует определять из условия [р] = min {[р]1; [р]2}. 39 Допускаемое внутреннее избыточное давление [р]1 определяемое из условий прочности всей обечайки следует рассчитывать по формуле . 40 Допускаемое внутреннее избыточное давление [р]2 определяемое из условий прочности обечайки между двумя соседними кольцами жесткости следует рассчитывать по формуле . 41 где . 42 2.4.2. Обечайки с кольцами жесткости нагруженные наружным давлением 2.4.2.1. Расчетные параметры подкрепленной обечайки: эффективную длину стенки lе обечайки учитываемую при определении эффективного момента инерции следует определять из условия lе = min{l1; t + 1 1 }; 43 эффективный момент инерции I расчетного поперечного сечения кольца жесткости следует определять по формуле ; 44 коэффициент жесткости обечайки k подкрепленной кольцами жесткости . 45 Примечание. При определении момента инерции кольца жесткости следует учитывать прибавку с1 для компенсации коррозии. 2.4.2.2. Допускаемое наружное давление следует определять из условия [р] = min {[р]1; [р]2}. 46 2.4.2.2.1. Допускаемое наружное давление [р]1 определяемое исходя из условий устойчивости всей обечайки следует рассчитывать по формуле 47 Допускаемое наружное давление [р]1п должно соответствовать величине [р]1 определенной по формуле 40 при значениях коэффициентов jр = 1 0 и jт = 1 0. Допускаемое наружное давление [р]1Е из условий устойчивости в пределах упругости следует рассчитывать по формуле [р]1Е = 48 где В2 =. 49 2.4.2.2.2. Допускаемое наружное давление [р]2 определяемое исходя из условий устойчивости обечайки между кольцами жесткости. Допускаемое наружное давление [р]2 при значении длины l = должно соответствовать давлению [р] см. п. 2.3.2.2 . Вместо [р]п определенного по формуле 14 допускается принимать [р]2 по формуле 41 при значении коэффициента jт =1 0. 2.4.2.3. Определение размеров колец жесткости при наружном давлении. После определения размеров кольца и обечайки по конструктивным соображениям следует провести проверку в соответствии с п. 2.4.2.2. Толщину стенки s или расстояние b между кольцами жесткости для заданного расчетного давления р следует определять с помощью номограмм см. черт. 5 и 6 . При пользовании номограммой приведенной на черт. 5 следует принимать l = b. Расчетный эффективный момент инерции кольца жесткости рассчитывают по формуле . 50 Коэффициент К5 следует определять по черт. 11. График для определения коэффициента К5 Черт. 11 После определения расчетного эффективного момента инерции методом последовательных приближений следует выбирать профиль кольца жесткости с моментом инерции Iк обеспечивающим выполнение требования условия I ? Iр 51 где I - эффективный момент инерции расчетного поперечного сечения кольца жесткости определенный по формуле 44 . 2.4.3. Обечайки с кольцами жесткости нагруженные осевым растягивающим или сжимающим усилием изгибающим моментом или поперечным усилием Допускаемые нагрузки следует рассчитывать по расчетным формулам пп. 2.3.3-2.3.6 при l = b. При определении приведенной расчетной длины lпр по черт. 7 вместо l следует принимать общую длину L. 2.4.4. Обечайки с кольцами жесткости нагруженные совместно действующими нагрузками Расчет следует проводить аналогично расчету по п. 2.3.7 при этом допускаемое наружное давление следует определять по п. 2.4.2.2. 3. РАСЧЕТ ВЫПУКЛЫХ ДНИЩ 3.1. Расчетные схемы 3.1.1. На черт. 12 приведены расчетные схемы эллиптических полусферических и торосферических днищ. Выпуклые днища а - эллиптическое днище; б - полусферическое днище; в - торосферическое днище Черт. 12 Примечание. Чертеж не определяет конструкцию днища и приведен только для указания необходимых расчетных размеров. 3.2. Условия применения расчетных формул 3.2.1. Расчетные формулы применимы при выполнении условий: для эллиптических днищ 0 002??0 100 0 2??0 5; для торосферических днищ 0 002??0 100. Для торосферических днищ в зависимости от соотношения параметров R D1 r1 приняты следующие типы днищ тип A R»D1 r1 ? 0 095 D1; тип В R»0 9 D1 r1 ? 0 170 D1; тип С R»0 8 D1 r1 ? 0 150 D1. 3.2.2. Расчетные формулы приведенные в пп. 3.3.2 и 3.4.2 применимы при условии если расчетные температуры не превышают значений при которых учитывается ползучесть материалов т. е. при таких температурах когда допускаемое напряжение определяют только по пределу текучести или временному сопротивлению пределу прочности . Если нет точных данных то допускается формулы применять при условии что расчетная температура стенки днища из углеродистой стали не превышает 380°С из низколегированной не превышает 420°С а из аустенитной не превышает 525°С. 3.3. Эллиптические и полусферические днища 3.3.1. Эллиптические и полусферические днища нагруженные внутренним избыточным давлением 3.3.1.1. Толщину стенки s1 следует рассчитывать по формулам s1 ? s1p+c 52 где . 53 3.3.1.2. Допускаемое внутреннее избыточное давление [р] следует рассчитывать по формуле [p] = . 54 3.3.1.3. Радиус кривизны в вершине днища равен: 55 где R = D - для эллиптических днищ с Н = 0 25 D; R = 0 5 D - для полусферических днищ с Н = 0 5 D. 3.3.1.4. Если длина цилиндрической отбортованной части днища h1 > 0 8 - для эллиптического днища или h1 > 0 3 - для полусферического днища то толщина днища должна быть не меньше толщины обечайки рассчитанной в соответствии с п. 2.3.1 при jр = 1. 3.3.1.5. Для днищ изготовленных из одной заготовки коэффициент j = 1. Для днищ изготовленных из нескольких заготовок коэффициент j следует определять в соответствии с приложением 5. 3.3.2. Эллиптические и полусферические днища нагруженные наружным давлением 3.3.2.1. Толщину стенки приближенно определяют по формулам 56 57 с последующей проверкой по формуле 58 s1 ? s1p+c 56 где . 57 Для предварительного расчета Кэ принимают равным 0 9 для эллиптических днищ и 1 0 - для полусферических днищ. 3.3.2.2. Допускаемое наружное давление [р] следует рассчитывать по формуле 58 где допускаемое давление [р]п из условия прочности [p] = 59 а допускаемое давление [р]Е из условия устойчивости в пределах упругости [р]Е = . 60 3.3.2.3. Коэффициент Кэ следует определять в соответствие в черт. 13 или по формуле 61 в зависимости от отношений и 61 где . 62 График для определения коэффициента Кэ Черт. 13 3.4. Торосферические днища 3.4.1. Торосферические днища нагруженные внутренним избыточным давлением 3.4.1.1. Толщину стенки в краевой зоне следует рассчитывать по формулам s1 ? s1p+c 63 где . 64 Для сварных днищ следует дополнительно проверить толщину стенки в центральной зоне по формулам: s1 ? s1p+c 65 где . 66 3.4.1.2. Допускаемое избыточное давление из условия прочности краевой зоны следует рассчитывать по формуле . 67 Для сварных днищ необходимо дополнительно проверить допускаемое избыточное давление из условия прочности центральной зоны по формуле . 68 За допускаемое давление принимается меньшее из давлений определяемых по формулам 67 68 . В случае сварки днищ из листов различной толщины в формулы 67 68 следует подставлять соответствующие значения толщин стенок для краевой и центральной зон. График для определения коэффициента b1 Черт. 14 График для определения коэффициента b2 Черт. 15 3.4.1.3. Коэффициент b1 следует определять в соответствии с черт. 14 а коэффициент b2 - в соответствия с черт. 15 или по формулам: тип A b2 = max ; тип В b2 = max ; 69 тип С b2 = max . 3.4.1.4. Для днищ изготовленных из целой заготовки коэффициент j = 1. Для днищ изготовленных из нескольких частей коэффициент j следует определять по табл. 2. Таблица 2 Эскизы днищ j для формул 61 65 s для формул 63 66 Для шва А jА 1 Для шва В 1 jВ При <0 6 1 jВ При ?0 6 jА 1 Значения коэффициентов jА и jВ следует определять в соответствии с приложением 5. 3.4.1.5. Если длина цилиндрической отбортованной части днища h1 ? 0 8 то толщина цилиндрической части днища должна быть не меньше толщины обечайки рассчитанной в соответствии с п. 2.3.1 при j = 1. 3.4.2. Торосферические днища нагруженные наружным давлением 3.4.2.1. Торосферические днища нагруженные наружным давлением следует рассчитывать в соответствии с п. 3.3.2 по формулам 58 59 и 60 при Кэ = 1. Кроме того наружное давление не должно превышать допускаемое давление определяемое по формуле 67 . 4. РАСЧЕТ ПЛОСКИХ КРУГЛЫХ ДНИЩ И КРЫШЕК 4.1. Область применения расчетных формул 4.1.1. Формулы применимы для расчета плоских круглых днищ и крышек при условии: . 4.1.2. Допускается проводить расчет при но значение допускаемого давления рассчитанного по формуле 75 или 84 следует умножить на поправочный коэффициент: . 70 Если при определения толщины днища по п. 4.2.1 или 4.3.1 в результате расчета окажется что то необходимо дополнительно определить допускаемое давление по п. 4.2.7 или 4.3.8 и умножить его на коэффициент Кр. При Кр[р] < р толщину днища следует увеличить так чтобы было выполнено условие Кр[р] ? р. 4.2. Расчет плоских круглых днищ и крышек 4.2.1. Толщину плоских круглых днищ и крышек сосудов и аппаратов работающих под внутренним избыточным или наружным давлением рассчитывают по формулам s1 ? s1p + c 71 где . 72 4.2.2. Значение коэффициента К в зависимости от конструкции днищ и крышек определяют по табл. 3. Таблица 3 Тип Чертеж Условия закрепления днищ и крышек К 1 а ? 1 7?s Dp = D 0 53 2 а ? 0 85?s Dp = D 0 50 3 Dp = D 0 45 0 41 4 Dp = D 0 41 0 38 5 Dp = D 0 45 0 41 6 а > 0 85?s Dp = D 0 50 7 Dp = D 0 41 0 38 8 Dp = D 0 41 0 38 9 max {s; 0 25?s1} ? r ? min{s1; 0 1D} h1 ? r Dр = D - 2r 0 3 10 Dp = D 0 25?s1 ? r ? s1 - s2 30° ? g ? 90° 0 41 0 38 11 Dp = D3 0 40 12 Dp = Dс.п 0 11 4.2.3. Значение коэффициента ослабления Ко для днищ и крышек имеющих одно отверстие определяют по формуле . 73 4.2.4. Значение коэффициента ослабления Ка для днищ и крышек имеющих несколько отверстий определяют по формуле . 74 Коэффициент Ко определяют для наиболее ослабленного сечения. Максимальную сумму для длин хорд отверстий в наиболее ослабленном диаметральном сечении днища или крышки определяют согласно черт. 16 по формуле Sdi = max { d1 + d2 ; b2 + b3 }. Основные расчетные размеры отверстий указаны на черт. 16 и 17. Черт. 16 Черт. 17 4.2.5. Значение коэффициента ослабления Ко для днищ и крышек без отверстий принимают равной 1 0. 4.2.6. Во всех случаях присоединения днища к обечайке минимальная толщина плоского круглого днища должна быть больше или равна толщине обечайки рассчитанной в соответствии с п. 2.3. 4.2.7. Допускаемое давление на плоское днище или крышку определяют по формуле . 75 4.2.8. Толщину s2 для типов соединения 10 11 и 12 см. таблицу 3 определяют по формуле 76 4.3. Расчет плоских круглых крышек с дополнительным краевым моментом 4.3.1. Плоские круглые крышки с дополнительным краевым моментом черт. 18 рассчитывают на внутреннее давление по формулам s1 ? s1p + c 77 где . 78 4.3.2. Значение коэффициента К6 определяют по формуле 79 или по графику приведенному на черт. 19 в зависимости от отношений D3/Dс.п и y. Черт. 18 Черт. 19 Значение y определяют по формуле или . 80 где FQ = 0 785 pD2с.п. 4.3.3. Значение коэффициента Ко определяют по п. 4.2.3 или 4.2.4 если Sdi ? 0 7Dp; при этом отверстия для болтов в расчет не принимают. 4.3.4. Для крышки имеющей паз для перегородки например камер теплообменника значение коэффициента К6 для определения толщины в месте паза черт. 18б рассчитывают с учетом усилия от сжатия прокладки в пазе по формуле . 81 4.3.5. Толщину плоской круглой крышки с дополнительным краевым моментом в месте уплотнения s2 черт. 18а определяют до формуле: 82 где . В формуле 82 индекс р указывает на то что величина относится к рабочему состоянию или испытаниям а индекс м - состояние монтажа. 4.3.6. Значение коэффициента К7 определяют по формуле 83 или согласно черт. 20 в зависимости от отношения диаметров. 4.3.7. Толщину края плоской круглой крышки с дополнительным краевым моментом вне зоны уплотнения s3 черт. 18 определяют по формуле 82 при этом вместо Dc.п следует принять D2. 4.3.8. Допускаемое давление для плоской круглой крышки с дополнительным краевым моментом при поверочных расчетах определяют по формуле . 84 Черт. 20 5. РАСЧЕТ ОБЕЧАЕК КОНИЧЕСКИХ 5.1. Paсчетные схемы и расчетные параметры 5.1.1. На черт. 21-26 приведены расчетные схемы узлов конических обечаек. 5.1.2. Расчетные параметры 5.1.2.1. Расчетные длины переходных частей определяют по формулам для конических обечаек черт. 21а 21б 21в ; ; для конической обечайки черт. 22а 22б ; для конической обечайки черт. 21г ; для цилиндрических обечаек черт. 21б 21в ; для тороидальных переходов черт. 22а 22б ;; для цилиндрической обечайки или штуцера см. черт. 21г . Соединение обечаек без тороидального перехода а - соединение двух конических обечаек б - соединение конической и цилиндрической обечаек в - соединение конической и цилиндрической обечаек с укрепляющим кольцом г - соединение конической обечайке с цилиндрической меньшего диаметра Черт. 21 Соединение обечаек с тороидальным переходом а - соединение двух конических обечаек б - соединение конической и цилиндрической обечаек Черт. 22 Основные размеры комического перехода Черт. 23 Соединение кососимметричных обечаек Черт. 24 Коническая обечайка: с кольцами жесткости Черт. 25 Пологие конические днища а - днище с тороидальным переходом б - днище с укрепляющим кольцом в - днище без тороидального перехода и укрепляющего кольца Черт. 26 5.1.2.2. Расчетный диаметр гладкой конической обечайки определяют по формуле для конической обечайки без тороидального перехода черт. 21а 21б 21в Dк = D - 1 4а1sina1; для конической обечайки с тороидальным переходом черт. 22а 22б Dк = D - 2 [r cosa2 - cosa1 + 0 7a1 sina1]; для конических обечаек со ступенчатым изменением толщин стенки для второй и всех последующих частей за расчетный диаметр Dк данной части обечайки принимают внутренний диаметр большего основания. 5.1.2.3. Расчетный коэффициент прочности сварных швов переходов обечаек определяют по табл. 4. Таблица 4 Вид соединений обечаек Расчетный коэффициент прочности сварных швов По пп. 5.3.3 5.4.3 По пп. 5.3.4 5.3.8 По пп. 5.3.5 5.3.7 5.3.9 5.4.5 По пп. 5.3.6 5.4.6 Внутреннее давление или растягивающая сила jap = ja jp = min{jp; } Наружное давление или сжимающая сила jp = min{jp; } jp = min{jp; } jap = 1 jp = min{jp; } Изгибающий момент jp = min{jp; } jp = min{jp; } jap = ja jp = min{jp; } jp = min{jp; } 5.2. Область и условия применения расчетных формул 5.2.1. Расчетные формулы применимы при соотношении между толщиной стенки наружной обечайки и диаметром в пределах . Выполнение такого условия для пологого конического днища a1 > 70° не требуется. 5.2.2. Расчетные формулы приведенные в пп. 5.3.2 5.4.2 и 5.5.1 применимы при условии что расчетные температуры не превышают значений при которых должна учитываться ползучесть металлов т. е. при температурах когда допускаемое напряжение определяется только по пределу текучести или временному сопротивлению пределу прочности . Если точных данных не имеется то формулы применимы при условии что расчетная температура стенки обечайки из углеродистой стали не превышает 380 °С из низколегированной стали 480 °С и из аустенитной стали 525 °С. 5.2.3. Расчетные формулы настоящего стандарта не применимы для расчета на прочность конических переходов в местах крепления рубашки к корпусу. В этом случае расчет проводится по ГОСТ 25867. 5.2.4. Расчетные формулы не применимы если расстояние между двумя соседними узлами обечаек менее суммы соответствующих расчетных длин обечаек или если расстояние от узлов до опорных элементов сосуда за исключением юбочных опор и опорных колец менее удвоенной расчетной длины обечайки по п. 5.1.2.1. 5.2.5. Расчетные формулы применимы при условии что исполнительные длины переходных частей обечаек не менее расчетных длин а1 и а2. Если это условие не выполнено нужно провести проверку допускаемого давления причем вместо s1 и s2 подставляют: для соединения обечаек без тороидального перехода ; ; для соединения обечаек с тороидальным переходом при определении коэффициента b по формуле 98 ; ; sк s - фактические толщины стенок присоединенных обечаек черт. 21а 21б 21г 22б . 5.2.6. Расчетные формулы узлов конических и цилиндрических обечаек без тороидального перехода применимы при условии выполнения углового шва с двусторонним сплошным проваром. 5.2.7. Исполнительную толщину стенки конического элемента в месте соединения двух обечаек s1 s2 или sТ всегда принимают не менее толщины sк определяемой по пп. 5.3.1 или 5.3.2 5.4.1 или 5.4.2 и 5.5.1 для соответствующих нагрузок. Исполнительная толщина стенки цилиндрического элемента в месте соединения двух обечаек должна быть не менее минимальной толщины стенки определяемой по формулам разд. 2. 5.2.8. Расчет укрепления отверстий конических обечаек проводят в соответствии с ГОСТ 24755. 5.2.9. Расчет толщины стенок переходной части обечаек проводят либо методом последовательных приближений на основании предварительного подбора и последующей проверки для выбранных значений и либо сразу при помощи диаграмм. Расчет по диаграммам проводят для конических переходов у которых a2 = 0. Если допускаемые напряжения материалов частей перехода отличаются друг от друга то расчет по диаграммам проводят при использовании меньшего из них. За допускаемое давление осевую силу и изгибающий момент для конической обечайки принимают меньшее значение полученное из условия прочности или устойчивости гладкой конической обечайки и из условия прочности переходной части. 5.2.10. Расчет применим также для кососимметричных обечаек соединенных с цилиндрическими обечайками. Расчетные величины a1 D и D1 принимают по черт. 24. 5.3. Конические обечайки нагруженные давлением 5.3.1. Гладкие конические обечайки нагруженные внутренним избыточным давлением 5.3.1.1. Толщину стенки определяют по формуле sк ? sк.р + с 85 где . 86 5.3.1.2. Допускаемое внутреннее избыточное давление определяют по формуле . 87 5.3.2. Гладкие конические обечайки нагруженные наружным давлением 5.3.2.1. Расчетные формулы применимы при условии a1 ? 70°. 5.3.2.2. Толщину стенки в первом приближении определяют по формулам п. 2.3.2.1 с последующей проверкой по формуле 88 . При предварительном определении толщины стенки в качестве расчетных lE и DE принимают величины определяемые по формулам 91 и 92 . 5.3.2.3. Допускаемое наружное давление определяют по формуле 88 где допускаемое давление из условия прочности: 89 и допускаемое давление из условия устойчивости в пределах упругости: . 90 Эффективные размеры конической обечайки определяют по формулам 91 . 92 Значение коэффициента В1 определяют по формуле: . 93 5.3.3. Соединение обечаек без тороидального перехода см. черт. 21а 21б . 5.3.3.1. Расчетные формулы применимы при условиях a1 ? 70°; 0 ? a2 < a1; s1 - c ? s2 - c . Если s1 - c ? s2 - c то при поверочном расчете следует принимать s1 - c = s2 - c. 5.3.3.2. Толщину стенки определяют по формуле ; 94 s2 ? s2р + с. 95 В случае соединения конической и цилиндрической обечаек черт. 21б cosa2 = 1. При определении b1 коэффициент b рассчитывают по формуле 98 или определяют по диаграмме черт. 27 . Расчет толщины стенки конического элемента перехода проводят с помощью отношения толщин стенок . 96 5.3.3.3. Коэффициент формы определяют по формуле b1 ? max{0 5; b}. 97 где b определяют по формуле Диаграмма для определения коэффициента b при расчете толщин стенок переходов обечаек Черт. 27 . 98 Для соединения конической и цилиндрической обечаек a2 = 0 коэффициент b может быть определен по диаграмме черт. 27 или 28 . 5.3.3.4. Допускаемое внутреннее избыточное или наружное давление [р] из условия прочности переходной части определяют по формуле 99 где коэффициент b1 определяют по п. 5.3.3.3. 5.3.4. Соединение конической обечайки с укрепляющим кольцом черт. 21в 25 5.3.4.1. Расчетные формулы применимы при условиях: a1 ? 70° при соединении с цилиндрической обечайкой черт. 21в s1 - c ? s2 - c . Если s1 - c < s2 - c то при поверочном расчете следует принимать s1 - c = s2 - c; при соединении по черт. 25 только при отсутствии изгибающего момента на кольце. Диаграмма для определения коэффициента b при выполнении поверочного расчета Черт. 28 5.3.4.2. Площадь поперечного сечения укрепляющего кольца определяют по формуле при соединении по черт. 21е 100 где . 101 Коэффициент b определяют либо по формуле 96 либо по диаграмме черт. 28 . При Ак ? 0 укрепление кольцом жесткости не требуется. При соединении по черт. 25 . 102 В случаях действия нагрузки от наружного давления или осевой сжимающей силы или изгибающего момента сварной шов стыкового соединения кольца должен быть проварен непрерывным швом. При определении площади поперечного сечения Ак следует учитывать также сечение стенок обечаек расположенное между наружными швами кольца и обечаек. 5.3.4.3. Допускаемое внутреннее избыточное или наружное давление из условия прочности переходной части определяют по формуле при соединении по черт. 21б 103 при соединении по черт. 25 . 104 5.3.4.4. Общий коэффициент формы для переходной части определяют по формуле b2 = max{0 5; bо} 105 где . 106 Коэффициенты В2 и B3 определяют по формулам ; В3 = 0 25. 5.3.4.5. Проверка прочности сварного шва укрепляющего кольца 107 где - сумма всех эффективных ширин несущих сварных швов между укрепляющим кольцом и обечайкой черт. 21в . У прерывистого сварного шва действительная его ширина уменьшается в отношении длин сварного шва и всего периметра обечайки. Расстояние между концами прерывистых сварных швов должно быть не более восьми толщин стенки обечайки и сумма всех длин сварных швов не менее половины длины контура кольца. 5.3.5. Соединение обечаек с тороидальным переходом черт. 22а 22б 5.3.5.1. Расчетные формулы применимы при условиях a1 ? 70°; 0 ? a2 < a1; . 5.3.5.2. Толщину стенки определяют по формуле ST ? sT.р + с 108 где . 109 Диаграмма для определения коэффициента bT при расчете толщин стенок-переходов обечаек Черт. 29 В случае соединения конической и цилиндрической обечаек черт. 22б cosa2 = l. Коэффициент b3 определяют по формуле 111 и коэффициенты b и bТ определяют по формулам 98 и 112 или по диаграммам черт. 27 и 29 . 5.3.5.3. Допускаемое внутреннее избыточное или наружное давление из условия прочности переходной части . 110 Коэффициент b3 определяют по формуле 111 и коэффициенты b и bТ определяют по формулам 98 и 112 или по диаграммам черт. 28 30 . Диаграмма для определения коэффициента bТ при выполнении поверочного расчета Черт. 30 5.3.5.4. Коэффициенты формы определяют по формулам коэффициент b3 b3 = max {0 5; b bТ} 111 где b определяют по формуле 98 при х = 1 и коэффициент bТ . 112 5.3.6. Соединение штуцера или внутреннего цилиндрического корпуса с конической обечайкой черт. 21г 5.3.6.1. Расчетные формулы применимы при выполнении условия a1 ? 70°. 5.3.6.2. Толщину стенки определяют по формуле s2 ? s2p + c 113 где . 114 Расчет толщины стенки конического элемента переходной части проводят с помощью отношения толщин стенок . 115 5.3.6.3. Допускаемое внутреннее избыточное или наружное давление из условия прочности переходной части определяют по формуле . 116 5.3.6.4. Коэффициент формы определяют по формуле b4 = max{1 0; bн} 117 где bн = b + 0 75 при ; 118 119 при . Коэффициент bн можно в обоих случаях определить также по диаграммам черт. 31 и 32 . Диаграмма для определения коэффициента bн при расчете толщин стенок переходов обечаек Черт. 31 5.3.7. Пологое коническое днище с тороидальным переходом cм. черт. 26а 5.3.7.1. Расчетные формулы применимы для действия внутреннего избыточного давления при выполнении условия a1 > 70°. 5.3.7.2. Толщину стенки принимают s? ? min {max{sк; sT}; Sp? + c}; 120 121 где sк определяют по п. 5.3.1 при Dк = D и sT определяют по п. 5.3.5. Диаграмма для определения коэффициента bн при выполнении поверочного расчета Черт. 32 5.3.7.3. Допускаемое внутреннее избыточное давление принимают как большее из значения 122 и меньшего из значений [р] определяемых по пп. 5.3.1 при sк = s? и 5.3.5 при sТ = s?. 5.3.8. Пологое коническое днище с укрепляющим кольцом см. черт. 26б 5.3.8.1. Расчетные формулы применимы для действия внутреннего избыточного давления при выполнении условий: a1 > 70°; s? = sк. 5.3.8.2. Толщину стенки конического днища определяют по п. 5.3.1.1 при Dк = D. 5.3.8.3. Площадь поперечного сечения укрепляющего кольца определяют по п. 5.3.4.2 в котором при определении b следует принять s1 - с = 0. 5.3.8.4. Допускаемое внутреннее избыточное давление определяют для конического днища по п. 5.3.1.2 при Dк = D и для укрепляющего кольца по п. 5.3.4.3 в котором при определении b2 следует принять s1 - с = 0. Расчет применим при соблюдении требований п. 5.3.4.5. 5.3.9. Пологое коническое днище без тороидального перехода и без укрепляющего кольца см. черт. 26в 5.3.9.1. Расчетные формулы применимы для действия внутреннего избыточного давления при выполнении условия a1 > 70°. 5.3.9.2. Толщину стенки принимают s? ? min {max{sк; s1}; Sp? + c}; 123 sp? определяют по формуле 119 при r = 0; sк определяют по п. 5.3.1 при Dк = D; s1 определяют по п. 5.3.3. 5.3.9.3. Допускаемое внутреннее избыточное давление принимают как большее из значения [р] определяемого по формуле 120 при r = 0 и меньшее из значений [р] определяемых по п. 5.3.1 при sк = s? и Dк = D и по п. 5.3.3. 5.3.10. Пологое коническое днище нагруженное наружным давлением 5.3.10.1. Расчетные формулы применимы для действия наружного давления при условии a1 > 70°. 5.3.10.2. Допускаемое наружное давление определяют по формуле 86 допускаемое давление в пределах пластичности по формуле 87 и допускаемое давление в пределах упругости по формуле 124 где ; 125 . 126 5.4. Конические обечайки нагруженные осевыми усилиями 5.4.1. Гладкие конические обечайки нагруженные осевой растягивающей силой 5.4.1.1. Толщину стенки определяют по формуле sк ? sк.p + c 127 где . 128 5.4.1.2. Допускаемая растягивающая сила [F] = pD1 sк - c jт[s] cos a1. 129 5.4.2. Гладкие конические обечайки нагруженные осевой сжимающей силой 5.4.2.1. Расчетные формулы применимы при условии a1 ? 70°. 5.4.2.2. Допускаемую осевую сжимающую силу [F] определяют по формуле 130 где допускаемая осевая сила из условия прочности [F]п = pDF sк - c [s] cos a1 131 и допускаемая осевая сила из условия устойчивости в пределах упругости [F]Е = ; 132 133 5.4.3. Соединение обечаек без тороидального перехода черт. 21а 21б 5.4.3.1. Расчетные формулы применимы при выполнении условий п. 5.3.3.1. 5.4.3.2. Допускаемую осевую растягивающую или сжимающую силу [F] из условия прочности переходной части определяют по формуле 134 где коэффициент формы b5 = max {1 0; 2b+1 2 }. 135 Коэффициент b определяют по формуле 98 или по диаграмме см. черт. 28 . 5.4.4. Соединение конической и цилиндрической обечаек с укрепляющим кольцом черт. 21в . 5.4.4.1. Расчетные формулы применимы при выполнении условий п. 5.3.4.1. 5.4.4.2. Допускаемую осевую растягивающую или сжимающую силу [F] из условия прочности переходной части определяют по формуле 136 где b6 = max {1 0; 2b0}. 135 Коэффициент b0 определяют по формуле 106 в которой следует принять В3 = -0 35. 5.4.4.3. Проверку сварного шва укрепляющего кольца выполняют по п. 5.3.4.5. 5.4.5. Соединение обечаек с тороидальным переходом черт. 22а 22б . 5.4.5.1. Расчетные формулы применимы при выполнении условий п. 5.3.5.1. 5.4.5.2. Допускаемую осевую растягивающую или сжимающую силу [F] из условия прочности переходной части определяют по формуле 138 где b7 = max {1 0; bт 2b+1 2 }. 139 Коэффициенты b и bт определяют по формулам 98 и 112 или по диаграммам черт. 28 и 30 . 5.4.6. Соединение штуцера или внутреннего цилиндрического корпуса с конической обечайкой черт. 21г 5.4.6.1. Расчетные формулы применимы при выполнении условия п. 5.3.6.1. 5.4.6.2. Допускаемую осевую растягивающую или сжимающую силу [F] из условия прочности переходной части определяют по формуле 140 где b8 = max {1 0; 2bн-1 }. 141 Коэффициент формы bн определяют по формулам 118 или 117 или по диаграмме черт. 32 . 5.5. Конические обечайки нагруженные изгибающим моментом 5.5.1. Допускаемый изгибающий момент рассчитывают по формулам из условия прочности 142 где расчетный диаметр Dp = D1 для конического перехода черт. 23 и [F] определяют по 129 . из условия устойчивости 143 где 144 где 145 и DF определяют по формуле 133 . Допускаемые осевые силы определяют [F] по п. 5.4.1.2; [F]п и [F]E по п. 5.4.2.2. 5.5.2. Соединения обечаек 5.5.2.1. Допускаемый изгибающий момент из условия прочности переходной части определяют по формуле 146 где допускаемую осевую силу [F] определяют по формулам пп. 5.4.3.2 5.4.4.2 5.4.5.2 и 5.4.6.2. 5.6. Сочетания нагрузок 5.6.1. Условия применения формул Если коническая обечайка нагружена давлением осевой силой и изгибающим моментом и сумма эквивалентных давлений от этих нагрузок определяемых по формулам ; 147 составляет для соответствующего расчетного диаметра менее 10% рабочего давления то коническую обечайку рассчитывают только на действие давления. 5.6.2. Совместное действие нагрузок При проверке прочности или устойчивости для совместного действия нагрузок в формулах 148 и 150 для расчетного наружного давления подставляют минус р а для осевой сжимающей силы минус F. Изгибающий момент М всегда принимают со знаком плюс. 5.6.2.1. Гладкие конические обечайки. В случае действия наружного давления необходимо проверить условия устойчивости по формуле --+? 1. 148 Кроме того должна быть выполнена проверка устойчивости от отдельных нагрузок ?р? ? [p]; ?F? ? [F]; M ? [M]. 149 Допускаемые нагрузки [р] [F] [М] определяют по пп. 5.3.2.3 5.4.2.2 и 5.5.1. Проверку проводят если не выполнено условие п. 5.6.1 хотя бы для одного из расчетных диаметров конической обечайки. При внутреннем давлении в формуле 148 следует принять р = 0. 5.6.2.2. Переходные части конических обечаек Кроме проверки условий прочности от отдельных нагрузок по формулам 149 необходимо проверить выполнение условия ++? 1 150 где [р] [F] [М] - допускаемые нагрузки для переходной части обечайки. Проверку проводят если не выполнено условие п. 5.6.1 при Dp = D. ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Обязательное Таблица 5 Допускаемые напряжения для углеродистых и низколегированных сталей Расчетная температура стенки сосуда или аппарата °С Допускаемое напряжение [s] МПа кгс/см2 для сталей марок ВСт3 09Г2С 16ГС 20 20К 10 10Г2 09Г2 17ГС 17Г1С 10Г2С1 толщина мм до 20 свыше 20 до 32 свыше 32 до 160 20 154 1540 140 1400 196 1960 183 1830 147 1470 130 1300 180 1800 183 1830 100 149 1490 134 1340 177 1770 160 1600 142 1420 125 1250 160 1600 160 1600 150 145 1450 131 1310 171 1710 154 1540 139 1390 122 1220 154 1540 154 1540 200 142 1420 126 1260 165 1650 148 1480 136 1360 118 1180 148 1480 148 1480 250 131 1310 120 1200 162 1620 145 1450 132 1320 112 1120 145 1450 145 1450 300 115 1150 108 1080 151 1510 134 1340 119 1190 100 1000 134 1340 134 1340 350 105 1050 98 980 140 1400 123 1230 106 1060 88 880 123 1230 123 1230 375 93 930 93 930 133 1330 116 1160 98 980 82 820 108 1080 116 1160 400 85 850 85 850 122 1220 105 1050 92 920 77 770 92 920 105 1050 410 81 810 81 810 104 1040 104 1040 86 860 75 750 86 860 104 1040 420 75 750 75 750 92 920 92 920 80 800 72 720 80 800 92 920 430 71* 710 71* 710 86 860 86 860 75 750 68 680 75 750 86 860 440 - - 78 780 78 780 67 670 60 600 67 670 78 780 450 - - 71 710 71 710 61 610 53 530 61 610 71 710 460 - 64 640 64 640 55 550 47 470 55 550 64 640 470 - - 56 560 56 560 49 490 42 420 49 490 56 560 480 - - 53 530 53 530 46* 460 37 370 46** 460 53 530 * Для расчетной температуры стенки 425°С. ** Для расчетной температуры стенки 475°С. Примечания: 1. При расчетных температурах ниже 20°С допускаемые напряжения принимают такими же как при 20°С при условии допустимого применения материала при данной температуре. 2. Для промежуточных расчетных температур стенки допускаемое напряжение определяют линейной интерполяцией с округлением результатов до 0 5 МПа 5 кгс/см2 в сторону меньшего значения. 3. Для стали марки 20 при < 220 МПа 2200 кгс/см2 допускаемые напряжения указанные в табл. 1 умножают на отношение /220 /2200 . 4. Для стали марки 10Г2 при <270 МПа 2700 кгс/см2 допускаемые напряжения указанные в табл. 1 умножают на отношение /270 /2700 . Таблица 6 Допускаемые напряжения для теплоустойчивых хромистых сталей Расчетная температура стенки сосуда или аппарата °С Допускаемое напряжение [s] МПа кгс/см2 для сталей марок 12XМ 12МХ 15ХМ 15Х5М 15Х5М-У 20 147 1470 147 1470 155 1550 146 1460 240 2400 100 146 5 1465 146 5 1465 153 1530 141 1410 235 2350 150 146 1460 146 1460 152 5 1525 138 1380 230 2300 200 145 1450 145 1450 152 1520 134 1340 225 2250 250 145 1450 145 1450 152 1520 127 1270 220 2200 300 141 1410 141 1410 147 1470 120 1200 210 2100 350 137 1370 137 1370 142 1420 114 1140 200 2000 375 135 1350 135 1350 140 1400 110 1100 180 1800 400 132 1320 132 1320 137 1370 105 1050 170 1700 410 130 1300 130 1300 136 1360 103 1030 160 1600 420 129 1290 129 1290 135 1350 101 1010 150 1500 430 127 1270 127 1270 134 1340 99 990 140 1400 440 126 1260 126 1260 132 1320 96 960 135 1350 450 124 1240 124 1240 131 1310 94 940 130 1300 460 122 1220 122 1220 127 1270 91 910 126 1260 470 117 1170 117 1170 122 1220 89 890 122 1220 480 114 1140 114 1140 117 1170 86 860 118 1180 490 105 1050 105 1050 107 1070 83 830 114 1140 500 96 960 96 960 99 990 79 790 108 1080 510 82 820 82 820 84 840 72 720 97 970 520 69 690 69 690 74 740 66 660 85 850 530 60 600 57 570 67 670 60 600 72 720 540 50 500 47 470 57 570 54 540 58 580 550 41 410 - 49 490 47 470 52 520 560 33 330 - 41 410 40 400 45 450 570 - - - 35 350 40 400 580 - - - 30 300 34 340 590 - - - 28 280 30 300 600 - - - 25 250 25 250 Примечания: 1. При расчетных температурах ниже 20°С допускаемые напряжения принимают такими же как при 20°С при условии допустимого применения материала при данной температуре. 2. Для промежуточных расчетных температур стенки допускаемое напряжение определяют линейной интерполяцией с округлением результатов до 0 5 МПа 5 кгс/см2 в сторону меньшего значения. 3. При расчетных температурах ниже 200°С сталь марок 12МХ 12ХМ 15ХМ применять не рекомендуется. Таблица 7 Допускаемые напряжения для жаропрочных жаростойких и коррозионностойких сталей аустенитного класса Расчетная температура стенки сосуда или аппарата °С Допускаемое напряжение [s] мПа кгс/см2 для сталей марок 03Х21Н21М4ГБ 03X18H11 03X17H14M3 08X18H10T 08X18H12T 08X17H13M2T 08X17H15M3T 12X18H10T 12X18H12T 10X17H13M2T 10X17H13M3T 20 180 1800 160 1600 153 1530 168 1680 184 1840 100 173 1730 133 1330 140 1400 156 1560 174 1740 150 171 1710 125 1250 130 1300 148 1480 168 1680 200 171 1710 120 1200 120 1200 140 1400 160 1600 250 167 1670 115 1150 113 1130 132 1320 154 1540 300 149 1490 112 1120 103 1030 123 1230 148 1480 350 143 1430 108 1080 101 1010 113 1130 144 1440 375 141 1410 107 1070 90 900 108 1080 140 1400 400 140 1400 107 1070 87 870 103 1030 137 1370 410 - 107 1070 83 830 102 1020 136 1360 420 - 107 1070 82 820 101 1010 135 1350 430 - 107 1070 81 810 100 5 1005 134 1340 440 - 107 1070 81 810 100 1000 133 1330 450 - 107 1070 80 800 99 990 132 1320 460 - - - 98 980 131 1310 470 - - - 97 5 975 130 1300 480 - - - 97 970 129 1290 490 - - - 96 960 128 1280 500 - - - 95 950 127 1270 510 - - - 94 940 126 1260 520 - - - 79 790 125 1250 530 - - - 79 790 124 1240 540 - - - 78 780 111 1110 550 - - - 76 760 111 1110 560 - - - 73 730 101 1010 570 - - - 69 690 97 970 580 - - - 65 650 90 900 590 - - - 61 610 81 810 600 - - - 57 570 74 740 610 - - - - 68 680 620 - - - - 62 620 630 - - - - 57 570 640 - - - - 52 520 650 - - - - 48 480 660 - - - - 45 450 670 - - - - 42 420 680 - - - - 38 380 690 - - - - 34 340 700 - - - - 30 300 Примечания: 1. При расчетных температурах ниже 20°С допускаемые напряжения принимают такими же как и при 20°С при условии допустимого применения материала при данной температуре. 2. Для промежуточных расчетных температур стенки допускаемое напряжение определяют интерполяцией двух ближайших значений указанных в таблице с округлением результатов до 0 5 МПа 5 кгс/см2 в сторону меньшего значения. 3. Для поковок из стали марок 12Х18Н10Т 10X17H13M2T 10Х17Н13М3Т допускаемые напряжения приведенные в табл. 7 при температурах до 550°С умножают на 0 83. 4. Для сортового проката из стали марок 12Х18Н10Т 10X17H13M2T 10Х17Н13М3Т допускаемые напряжения приведенные в табл. 7 при температурах до 550°С умножают на отношение. где R*p0 2 - предел текучести материала сортового проката определен по ГОСТ 5949; для сортового проката из стали марки 03X18H11 допускаемые напряжения умножаются на 0 8. 5. Для поковок и сортового проката из стали марки 08X18H10T допускаемые напряжения приведенные в табл. 7 при температурах до 550°С умножают на 0 95. 6. Для поковок из стали марки 03X17H14M3 допускаемые напряжения приведенные в табл. 7 умножают на 0 9. 7. Для поковок из стали марки 03X18H11 допускаемые напряжения приведенные в табл. 7 умножают на 0 9; для сортового проката из стали марки 03X18H11 допускаемые напряжения умножают на 0 8. 8. Для труб из стали марки 03Х21Н21М4ГБ ЗИ-35 допускаемые напряжения приведенные в табл. 7 умножают на 0 88. 9. Для поковок из стали марки 03Х21Н21М4ГБ ЗИ-35. допускаемые напряжения приведенные в табл. 7 умножают на отношение где R*p0 2 - предел текучести материала поковок определен по ГОСТ 25054 по согласованию . Таблица 9 Допускаемые напряжения для жаропрочных жаростойких и коррозионностойких сталей аустенитного и аустенито-ферритного класса Расчетная температура стенки сосуда или аппарата °С Допускаемое напряжение [s] МПа кгс/см2 для сталей марок 08Х18Г8Н2Т КО-3 07Х13АГ20 ЧС-46 02Х8Н22С6 9П-794 15Х18Н12С4ТЮ ЭИ-654 06ХН28МДТ 03ХН28МДТ 08Х22Н6Т 08Х21Н6М2Т 20 230 2300 233 2330 133 1330 233 2330 147 1470 233 2330 100 206 2060 173 1730 106 5 1065 220 2200 138 1380 200 2000 150 190 1900 153 1530 100 1000 206 5 2065 130 1300 193 1930 200 175 1750 133 1330 90 900 200 2000 124 1240 188 5 1885 250 160 1600 127 1270 83 830 186 5 1865 117 1170 166 5 1665 300 144 1440 120 1200 76 5 765 180 1800 110 1100 160 1600 350 - 113 1130 - - 107 1070 - 375 - 110 1100 - - 105 1050 - 400 - 107 1070 - - 103 1030 - Примечания: 1. При расчетных температурах ниже 20°С допускаемые напряжения принимают такими же как и при 20°С при условии допустимого применения материала при данной температуре. 2. Для промежуточных расчетных температур стенки допускаемое напряжение определяют интерполяцией двух ближайших значений указанных в таблице с округлением до 0 5 МПа 5 кгс/см2 в сторону меньшего значения. ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Справочное Механические характеристики: для углеродистых и низколегированных сталей - табл. 1 и 2 для теплоустойчивых хромистых сталей - табл. 3 и 4 для жаропрочных жаростойких и коррозионностойких сталей аустенитного и аустенито-ферритного класса - табл. 5 и 6 Таблица 9 Расчетная температура стенки сосуда или аппарата °С Расчетное значение предела текучести Re МПа кгс/см2 для сталей марок ВСт3 09Г2С 16ГС 20 и 20К 10 10Г2 09Г2 17ГС 17Г1С 10Г2С1 толщина мм до 20 свыше 20 до 32 свыше 32 до 160 20 250 2500 210 2100 300 3000 280 2800 220 2200 195 1950 270 2700 280 2800 100 230 2300 201 2010 265 5 2655 240 2400 213 2130 188 1880 240 2400 240 2400 150 224 2240 197 1970 256 5 2565 231 2310 209 2090 183 1830 231 2310 231 2310 200 223 2230 189 1890 247 5 2475 222 2220 204 2040 177 1770 222 2220 222 2220 250 197 1970 180 1800 243 2430 218 2180 198 1980 168 1680 218 2180 218 2180 300 173 1730 162 1620 226 5 2265 201 2010 179 1790 150 1500 201 2010 201 2010 350 167 1670 147 1470 210 2100 185 1850 159 1590 132 1320 185 1850 185 1850 375 164 1640 140 1400 199 5 1995 174 1740 147 1470 123 1230 162 1620 174 1740 400 - - 183 1830 158 1580 - - - 158 1580 410 - - - 156 1560 - - - 156 1560 420 - - - 138 1380 - - - 138 1380 Таблица 10 Расчетная температура стенки сосуда или аппарата °С Расчетное значение временного сопротивления Rт МПа кгс/см2 для сталей марок ВСт3 09Г2С 16ГС 20 и 20К 10 10Г2 09Г2 17ГС 17Г1С 10Г2С1 толщина мм до 20 свыше 20 до 32 свыше 32 до 160 20 460 4600 380 3800 470 4700 440 4400 410 4100 340 3400 440 4400 100 435 4350 360 3600 425 4250 385 3850 380 3800 310 3100 385 3850 150 460 4600 390 3900 430 4300 430 4300 425 4250 340 3400 430 4300 200 505 5050 420 4200 439 4390 439 4390 460 4600 382 3820 439 4390 250 510 5100 435 4350 444 4440 444 4440 460 4600 400 4000 444 4440 300 520 5200 440 4400 445 4450 445 4450 460 4600 374 3740 445 4450 350 480 4800 420 4200 441 4410 441 4410 430 4300 360 3600 441 4410 375 450 4500 402 4020 425 4250 425 4250 410 4100 330 3300 425 4250 Таблица 11 Расчетная температура стенки сосуда или аппарата °С Расчетное значение предела текучести Rp0 2 МПа кгс/см2 для сталей марок 12МХ 12ХМ 15ХМ 15Х5М 15Х5М-У 20 220 2200 220 2200 233 2330 220 2200 400 4000 100 219 2190 219 2190 230 2300 210 2100 352 5 3525 150 218 2180 218 2180 229 2290 207 2070 345 3450 200 217 5 2175 217 5 2175 228 2280 201 2010 337 5 3375 250 217 5 2175 217 5 2175 228 2280 190 1900 330 3300 300 212 2120 212 2120 220 2200 180 1800 315 3150 350 206 2060 206 2060 213 2130 171 1710 300 3000 375 202 2020 202 2020 210 2100 164 1640 270 2700 400 198 1980 198 1980 205 2050 158 1580 255 2550 410 195 1950 195 1950 204 2040 155 1550 240 2400 420 194 1940 194 1940 202 2020 152 1520 225 2250 Таблица 12 Расчетная температура стенки сосуда или аппарата °С Расчетное значение временного сопротивления Rт МПа кгс/см2 для сталей марок 12МХ 12ХМ 15ХМ 15Х5М 15Х5М-У 20 450 4500 450 4500 450 4500 400 4000 600 6000 100 440 4400 440 4400 440 4400 380 3800 572 5720 150 434 4340 434 4340 434 4340 355 3550 555 5550 200 430 4300 430 4300 430 4300 330 3300 535 5350 250 440 4400 437 4370 437 4370 320 3200 520 5200 300 454 4540 445 4450 445 4450 318 3180 503 5030 350 437 4370 442 4420 442 4420 314 3140 492 4920 375 427 4270 436 4360 436 4360 312 3120 484 4840 400 415 4150 426 4260 426 4260 310 3100 472 4720 410 413 4130 424 4240 424 4240 306 3060 468 4680 420 410 4100 421 4210 421 4210 300 3000 462 4620 Таблица 13 Расчетная температура стенки сосуда или аппарата °С Расчетное значение предела текучести Rp0 2 МПа кгс/см2 для сталей марок 08Х18Г8Н2Т КО-3 07Х13АГ20 ЧС-46 02Х8Н22С6 ЭП-794 15Х18Н12С4ТЮ ЭИ-654 08Х22Н6Т 08Х21Н6М2Т 06ХН28МДТ 03ХН28МДТ 20 350 3500 350 3500 200 2000 350 3500 350 3500 220 2200 100 328 3280 260 2600 160 1600 330 3300 300 3000 207 2070 150 314 3140 230 2300 150 1500 310 3100 280 2900 195 1950 200 300 3000 200 2000 135 1350 300 3000 283 2830 186 1860 250 287 2870 190 1900 125 1250 280 2800 250 2500 175 1750 300 274 2740 180 1800 115 1150 270 2700 240 2400 165 1650 350 - 170 1700 - - - 160 1600 375 - 165 1650 - - - 157 5 1575 400 - 160 1600 - - - 155 1550 Таблица 14 Расчетная температура стенки сосуда или аппарата °С Расчетное значение временного сопротивления Rт МПа кгс/см2 для сталей марок 08Х18Г8Н2Т КО-3 07Х13АГ20 ЧС-46 02Х8Н22С6 ЭП-794 15Х18Н12С4ТЮ ЭИ-654 06ХН28МДТ 03ХН28МДТ 20 600 6000 670 6700 550 5500 700 7000 550 5500 100 535 5350 550 5500 500 5000 640 6400 527 5 5275 150 495 4950 520 5200 480 4800 610 6100 512 5 5125 200 455 4550 490 4900 468 4680 580 5800 500 5000 250 415 4150 485 4850 450 4500 570 5700 490 4900 300 375 3750 480 4800 440 4400 570 5700 482 5 4825 350 - 465 4650 - - 478 4780 375 - 458 4580 - - 474 4740 400 - 450 4500 - - 470 4700 Таблица 15 Расчетная температура стенки сосуда или аппарата °С Расчетное значение предела текучести Rp1 0 МПа кгс/см2 для сталей марок 12Х18Н10Т 12Х18Н12Т 10Х17Н13М2Т 10Х17Н13М3Т 08Х18Н10Т 08Х18Н12Т 08Х17Н13М2Т 08Х17Н15М3Т 03Х21Н21М4ГБ 03Х18Н11 03Х17Н14М3 20 276 2760 252 2520 270 2700 240 2400 230 2300 100 261 2610 234 2340 260 2600 200 2000 210 2100 150 252 2520 222 2220 257 2570 187 5 1875 195 1950 200 240 2400 210 2100 257 2570 180 1800 180 1800 250 231 2310 198 1980 250 2500 173 1730 170 1700 300 222 2220 184 5 1845 223 2230 168 1680 155 1550 350 216 2160 169 5 1695 215 2150 162 1620 152 1520 375 210 2100 162 1620 212 2120 160 1600 135 1350 400 205 5 2055 154 5 1545 210 2100 160 1600 130 1300 410 204 2040 153 1530 - 160 1600 125 1250 420 202 5 2025 151 5 1515 - 160 1600 123 1230 430 201 2010 150 75 1508 - 160 1600 122 1220 440 199 5 1995 150 1500 - 160 1600 121 1210 450 198 1980 148 5 1485 - 160 1600 120 1200 460 196 5 1965 147 1470 - - - 470 195 1950 146 1460 - - - 480 193 5 1935 145 5 1455 - - - 490 192 1920 144 1440 - - - 500 190 5 1905 142 5 1425 - - - 510 189 1890 141 1410 - - - 520 187 5 1875 139 5 1395 - - - 530 186 1860 138 1380 - - - Примечание. Предел текучести для поковок сортового проката и труб при 20°С следует принимать: для поковок из стали марок 12Х18Н10Т 10Х17Н13М2Т 10Х17Н13М3Т - ; для поковок и сортового проката из стали марки 08Х18Н10Т - ; для сортового проката из стали марок 12Х18Н10Т 10Х17Н13М2Т 10Х17Н13М3Т -; для поковок из стали марок 03Х17Н14М3 03Х18Н11 - ; для сортового проката из стали марки 03Х18Н11 - ; для труб из стали марки 03Х21Н21М4ГБ ЗИ-35 - ; для поковок из стали марки 03Х21Н21М4ГБ ЗИ-35 - поковки где предел текучести материала поковок определен по ГОСТ 25054 по согласованию . Таблица 16 Расчетная температура стенки сосуда или аппарата °С Расчетное значение предела текучести Rp0 2 МПа кгс/см2 для сталей марок 12Х18Н10Т 12Х18Н12Т 10Х17Н13М2Т 10Х17Н13М3Т 08Х18Н10Т 08X18H12T 08Х17Н13М2Т 08X17H13M3T 03Х21Н21М4ГБ 03Х18Н11 03X17H14M3 20 240 2400 210* 2100 250 2500 200 2000 200 2000 100 228 2280 195 1950 240 2400 160 1600 180 1800 150 219 2190 180 1800 235 2350 150 1500 165 1650 200 210 2100 173 1730 235 2350 140 1400 150 1500 250 204 2040 165 1650 232 2320 135 1350 140 1400 300 195 1950 150 1500 205 2050 130 1300 126 1260 350 190 1900 137 1370 199 1990 127 1270 115 1150 375 186 1860 133 1330 195 1950 125 1250 108 1080 400 181 1810 129 1290 191 1910 122 5 1225 100 1000 410 180 1800 128 1280 - 121 5 1215 98 980 420 180 1800 128 1280 - 121 1210 97 5 975 430 179 1790 127 1270 - 120 5 1205 97 970 440 177 1770 126 1260 - 120 1200 96 960 450 176 1760 125 1250 - 120 1200 95 950 460 174 1740 125 1250 - - - 470 173 1730 124 1240 - - - 480 173 1730 123 1230 - - - 490 171 1710 122 1220 - - - 500 170 1700 122 1220 - - - 510 168 1680 120 1200 - - - 520 168 1680 119 1190 - - - 530 167 1670 119 1190 - - - * Для сталей 08Х17Н13М2Т 08Х17Н15М3Т предел текучести при 20°С равен 200 2000 МПа ксг/см2 . Примечания: 1. Для поковок из стали марок 12Х18Н10Т 10Х17Н13М2Т 10Х17Н13М3Т пределы текучести приведенные в табл. 16 умножают на 0 83. 2. Для сортового проката из стали марок 12Х18Н10Т 10Х17Н13М2Т 10Х17Н13М3Т пределы текучести приведенные в табл. 16 умножают на где R*p0 2 - предел текучести материала сортового проката определен по ГОСТ 5949. 3. Для поковок и сортового проката из стали марки 08Х18Н10Т пределы текучести приведенные в табл. 16 умножают на 0 95. 4. Для поковок из стали марки 03Х17Н14М3 пределы текучести приведенные в табл. 16 умножают на 0 9. 5. Для поковок из стали марки 03Х18Н11 пределы текучести приведенные в табл. 16 умножают на 0 9; для сортового проката из стали марки 03Х18Н11 пределы текучести умножают на 0 8. 6. Для труб из стали марки 03Х21Н21М4ГБ ЗИ-35 пределы текучести приведенные в табл. 16 умножают на 0 88. 7. Для поковок из стали марки 03Х21Н21М4ГБ ЗИ-35 пределы текучести приведенные в табл. 16 умножают на отношение где R*p0 2 - предел текучести материала поковок определен по ГОСТ 25054 по согласованию . Таблица 17 Расчетная температура стенки сосуда или аппарата °С Расчетное значение временного сопротивления Rт МПа кгс/см2 для сталей марок 03Х21Н21М4ГБ 08Х22Н6Т 08Х21Н6М2Т 03Х17Н14М3 03Х18Н11 08Х18Н10Т 08Х18Н12Т 08Х17Н13М2Т 08Х17Н15М3Т 12Х18Н10Т 12Х18Н12Т 10Х17Н13М2Т 10Х17Н13М3Т 20 550 5500 600 6000 500 5000 520 5200 520 5200 540 5400 100 540 5400 583 5830 474 4740 450 4500 480 4800 500 5000 150 535 5350 550 5500 453 4530 433 4330 455 4550 475 4750 200 535 5350 515 5150 432 4320 415 4150 430 4300 450 4500 250 534 5340 503 5030 412 4120 405 4050 424 4240 443 4430 300 520 5200 500 5000 392 3920 397 3970 417 4170 440 4400 350 518 5180 - 376 3760 394 3940 408 4080 438 4380 375 517 5170 - 368 3680 392 3920 405 4050 437 4370 400 516 5160 - 360 3600 390 3900 402 4020 436 4360 410 - - 358 3580 388 3880 400 4000 434 4340 420 - - 356 3560 386 3860 398 3980 432 4320 430 - - 354 3540 384 3840 396 3960 431 4310 440 - - 352 3520 382 3820 394 3940 430 4300 450 - - 350 3500 380 3800 392 3920 428 4280 460 - - - - 390 3900 426 4260 470 - - - - 388 3880 424 4240 480 - - - - 386 3860 422 4220 490 - - - - 385 3850 421 4210 500 - - - - 383 3830 420 4200 510 - - - - 381 3810 418 4180 520 - - - - 380 3800 416 4160 530 - - - - 374* 3740 412* 4120 * Для расчетной температуры стенки 550°С. ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Справочное Таблица 18 Коэффициент линейного расширения Марка стали Расчетное значение коэффициента a?106 °С-1 при температуре °С 20-100 20-200 20-300 20-400 20-500 ВСт3 20 20К 11 6 12 6 13 1 13 6 14 1 09Г2С 16ГС 17ГС 17Г1С 10Г2С1 10Г2 13 0 14 0 15 3 16 1 16 2 12ХМ 12МХ 15ХМ 15Х5М 15Х5М-У 11 9 12 6 13 2 13 7 14 0 08Х22Н6Т 08Х21Н6М2Т 9 6 13 8 16 0 16 0 16 5 12Х18Н10Т 12Х18Н12Т 03Х17Н14М3 10Х17Н13М2Т 10Х17Н13М3Т 08Х18Н10Т 08Х18Н12Т 03Х18Н11 08Х17Н13М2Т 08Х17Н15М3Т 16 6 17 0 18 0 18 0 18 0 03Х21Н21М4ГБ 14 9 15 7 16 6 17 3 17 5 06ХН28МДТ 03ХН28МДТ 15 3 15 9 16 5 16 9 17 3 08Х18Г8Н2Т 12 3 13 1 14 4 14 4 15 3 ПРИЛОЖЕНИЕ 4 Обязательное Расчетные значения модуля продольной упругости 1 - углеродистые в низколегированные стали; 2 – теплоустойчивые и коррозионно-стойкие хромистые стали; 3 - жаропрочные жаростойкие и коррозионно-стойкие аустенитные стали Таблица 19 Сталь Модуль продольной упругости 105 Е МПа 10-6 Е кгc/см2 при температуре °С 20 100 150 200 250 300 350 400 450 500 650 600 650 700 Углеродистые и низколегированные стали 1 99 1 91 1 86 1 81 1 76 1 71 1 64 1 55 1 40 - - - - - Теплоустойчивые и коррозионно-стойкие хромистые стали 2 15 2 15 2 05 1 98 1 95 1 90 1 84 1 78 1 71 1 63 1 54 1 40 - - Жаропрочные и жаростойкие аустенитные стали 2 00 2 00 1 99 1 97 1 94 1 90 1 85 1 80 1 74 1 67 1 60 1 52 1 43 1 32 ПРИЛОЖЕНИЕ 5 Обязательное Таблица 20 Коэффициенты прочности сварных швов Вид сварного шва Значение коэффициентов прочности сварных швов Длина контролируемых швов от общей длины составляет 100%* Длина контролируемых швов от общей длины составляет от 10 до 50%* Стыковой или тавровый с двусторонним сплошным проваром выполняемый автоматической и полуавтоматической сваркой 1 0 0 9 Стыковой с подваркой корня шва или тавровый с двусторонним сплошным проваром выполняемый вручную 1 0 0 9 Стыковой доступный сварке только с одной стороны и имеющий в процессе сварки металлическую подкладку со стороны корня шва прилегающую по всей длине шва к основному металлу 0 9 0 8 Втавр с конструктивным зазором свариваемых деталей 0 8 0 65 Стыковой выполняемый автоматической и полуавтоматической сваркой с одной стороны с флюсовой или керамической подкладкой 0 9 0 8 Стыковой выполняемый вручную с одной стороны 0 9 0 65 * Объем контроля определяется техническими требованиями на изготовление и правилами Госгортехнадзора СССР. ПРИЛОЖЕНИЕ 6 Справочное Таблица 21 Термины использованные в стандарте и их условные обозначения Термин Условное обозначение Площадь поперечного сечения кольца жесткости мм2 см2 Ак Расчетные длины переходных частей обечаек мм см а1 а2 Фактические длины переходных частей обечаек мм см а1Д а2Д Безразмерные коэффициенты B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 Расстояние между двумя смежными кольцами жесткости мм см b Длины хорд отверстий в днищах мм см bi i = 1 2 3 ...n Сумма прибавок к расчетным толщинам стенок мм см с Прибавка для компенсации коррозии и эрозии мм см с1 Прибавка для компенсации минусового допуска мм см с2 Прибавка технологическая мм см с3 Внутренний диаметр сосуда или аппарата мм см D Внешний диаметр окружности днища или крышки толщиной s1 мм см Dв Средний диаметр прокладки мм см Dс.п Эффективный диаметр конической обечайки при внешнем давлении мм см DE Эффективный диаметр конической обечайки при осевом сжатии и изгибе мм см DF Расчетный диаметр гладкой конической обечайки мм см Dк Расчетный диаметр днища крышки и конической обечайки мм см Dр Наружный диаметр сосуда или аппарата а также диаметр меньшего основания конической обечайки мм см D1 Наименьший диаметр наружной утоненной части крышки мм см D2 Диаметр болтовой окружности мм см D3 Диаметр отверстия в днище или крышке мм см d Диаметр отверстий в днищах мм см di i = 1 2 3 ...n Модуль продольной упругости при расчетной температуре МПа кгс/см2 E Расстояние между центром тяжести поперечного сечения кольца жесткости и срединной поверхностью обечайки мм cм е Расчетное осевое растягивающее или сжимающее усилие без учета нагрузки возникающей от внутреннего избыточного или наружного давления Н кгс F Нагрузка на болты крепления крышки Н кгс Fб Равнодействующая внутреннего давления Н кгс FQ Реакция прокладки Н кгс Fп Допускаемое растягивающее или сжимающее усилие Н кгс [F] Допускаемое осевое сжимающее усилие из условия устойчивости в пределах упругости Н кгс [F]Е Допускаемое осевое сжимающее усилие из условия прочности при j=1 Н кгс [F]п Допускаемое осевое сжимающее усилие определяемое из условия местной устойчивости в пределах упругости Н кгс [F]Е1 Допускаемое осевое сжимающее усилие определяемое из условия общей устойчивости в пределах упругости Н кгс [F]Е2 Высота выпуклой части днища без учета цилиндрической части мм см Н Длина цилиндрической части отбортовки днищ мм см h1 Высота сечения кольца жесткости измеряемая от срединной поверхности обечайки мм см h2 Эффективный момент инерции расчетного поперечного сечения кольца жесткости мм4 см4 I Момент инерции поперечного сечения кольца жесткости относительно оси проходящей через центр тяжести поперечного сечения кольца относительно оси Х-X мм4 см4 . Iк Расчетный эффективный момент инерции расчетного поперечного сечения кольца жесткости мм4 см4 Ip Коэффициент конструкции плоских днищ и крышек К Безразмерные коэффициенты K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7 Коэффициент жесткости обечайки подкрепленной кольцами жесткости k Коэффициент ослабления плоских днищ крышек отверстием Ko Поправочный коэффициент Kp Коэффициент приведения радиуса кривизны эллиптического днища Кэ Расчетная длина цилиндрической обечайки укрепленной кольцами жесткости мм см L Расчетная длина гладкой обечайки мм см l Эффективная длина конической обечайки мм см lE Эффективная длина стенки обечайки учитываемая при определении эффективного момента инерции мм см le Приведенная длина мм см lпр Расстояние между двумя кольцами жесткости по осям проходящим через центр тяжести поперечного сечения колец жесткости мм см l1 Расстояние между крайними кольцами жесткости и следующими эффективными элементами жесткости мм см l2 Длина примыкающего элемента учитываемая при определении расчетной длины l или L мм см l3 Расчетный изгибающий момент Н?мм кгс?см M Допускаемый изгибающий момент Н?мм кгс?см [M] Допускаемый изгибающий момент из условия устойчивости в пределах упругости Н?мм кгс?см [M]E Допускаемый изгибающий момент из условия прочности при j=l Н?мм кгс?см [M]п Коэффициент запаса прочности по временному сопротивлению пределу прочности пв Коэффициент запаса прочности по пределу длительной прочности пД Коэффициент запаса прочности по пределу ползучести пп Коэффициент запаса прочности по пределу текучести пт Коэффициент запаса устойчивости пу Расчетное внутреннее избыточное или наружное давление МПа кгс/см2 р Эквивалентное давление при нагружении осевым усилием МПа кгс/см2 рF Эквивалентное давление при нагружении изгибающим моментом МПа кгс/см2 pM Допускаемое внутреннее избыточное или наружное давление МПа кгс/см2 [p] Допускаемое наружное давление из условия устойчивости в пределах упругости МПа кгс/см2 [p]E Допускаемое наружное давление из условия прочности при j=1 МПа кгс/см2 [p]п Допускаемое внутреннее избыточное давление или наружное определяемое из условия прочности или устойчивости всей обечайки с кольцами жесткости МПа кгс/см2 . [p]1 Допускаемое наружное давление из условия устойчивости всей обечайки с кольцами жесткости в пределах упругости МПа кгс/см2 [p]1E Допускаемое наружное давление из условия прочности всей обечайки при j=1 МПа кгс/см2 [p]1п Допускаемое внутреннее избыточное давление или наружное определяемое из условия прочности или устойчивости обечайки между двумя соседними кольцами жесткости МПа кгс/см2 [p]2 Допускаемое поперечное усилие из условия устойчивости в пределах упругости Н кгс [Q]E Допускаемое поперечное усилие из условия прочности при j=1 Н кгс [Q]п Расчетное поперечное усилие Н кгс Q Равнодействующая внутреннего давления на днище крышку Н кгс QД Допускаемое поперечное усилие Н кгс [Q] Радиус кривизны в вершине днища по внутренней поверхности мм см R Болтовая нагрузка Н кгс Rб Реакция прокладки Н кгс Rп Минимальное значение предела текучести при расчетной температуре МПа кгс/см2 Rе Минимальное значение предела текучести при температуре 20°С МПа кгс/см2 Rе20 Минимальное значение условного предела текучести при расчетной температуре напряжение при котором остаточное удлинение составляет 0 2% МПа кгс/см2 Rр0 2 Минимальное значение условного предела текучести при температуре 20°С МПа кгс/см2 Минимальное значение временного сопротивления предела прочности при расчетной температуре МПа кгс/см2 Rm Среднее значение предела длительной прочности за 105 ч при расчетной температуре МПа кгс/см2 Rm/105 Средний 1%-ный предел ползучести за 105 при расчетной температуре МПа кгс/см2 Rр1 0/105 Минимальное значение условного предела текучести при расчетной температуре напряжение при котором остаточное удлинение составляет 1% МПа кгс/см2 Rр1 0 Внутренний радиус отбортовки конической обечайки днища мм см r Радиус выточки мм ем rв Наружный радиус отбортовки торосферического днища мм см r1 Исполнительная толщина стенки обечайки мм ом s Исполнительная толщина стенки конической обечайки мм см sк Толщина крышки в месте уплотнения мм см sп Расчетная толщина стенки обечайки мм см sр Расчетная толщина стенки конической обечайки мм см sк.р Расчетная толщина стенки днища крышки или переходной части конической обечайки мм см s1р Расчетная толщина стенки переходной части обечайки мм см s2р Исполнительная толщина стенки тороидального перехода конической обечайки мм см sт Исполнительная толщина стенки пологого конического днища мм см s? Расчетная толщина стенки переходной части с тороидальным переходом мм см sт.р Расчетная толщина пологого днища мм см sр? Эффективные толщины стенок переходной части обечаек мм см s1Е; s2Е Исполнительная толщина стенки днища крышки или переходной части конической обечайки мм см s1 Исполнительная толщина стенки переходной части обечайки мм см s2 Толщина крышки вне уплотнения мм см s3 Толщина утоненной части днища в месте кольцевой выточки мм см s4 Ширина поперечного сечения кольца жесткости в месте его приварки к обечайке мм см t Несущая ширина кольцевого сварного шва мм см tj Половина угла раствора при вершине конической обечайки град a; a1; a2 Коэффициенты формы b1 b2 b3 b4. b5 b6 b7 b8 b bo bт bн bA Поправочный коэффициент к допускаемым напряжениям h Отношение допускаемых напряжений c Гибкость элемента l Допускаемое напряжение при расчетной температуре МПа кгс/см2 [s] Допускаемое напряжение при температуре 20°С МПа кгс/см2 [s]20 Допускаемое напряжение для кольца жесткости при расчетной температуре МПа кгс/см2 [s]к Допускаемое напряжение для переходных частей обечаек цилиндрических и конических при расчетной температуре МПа кгс/см2 [s]1; [s]2 Максимальная сумма длин хорд отверстий в наиболее ослабленном диаметральном сечении днища или крышки мм см Sdi Коэффициенты прочности сварных швов j Коэффициенты прочности сварных швов в торосферических днищах в зависимости от расположения jА jВ Коэффициент прочности сварных швов кольца жесткости jк Коэффициент прочности продольного сварного шва jr Расчетный коэффициент прочности сварного шва jр Коэффициент прочности кольцевого сварного шва jт Коэффициент прочности поперечного сварного шва для укрепляющего кольца ja Коэффициенты снижения допускаемых напряжений при расчете на устойчивость: из условия местной устойчивости при осевом сжатии j1 из условия общей устойчивости при осевом сжатии j2 из условия местной устойчивости при изгибе j3 СОДЕРЖАНИЕ 1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ 1 1.1. Расчетная температура 1 1.2. Рабочее расчетное и пробное давление 2 1.3. Расчетные усилия и моменты 2 1.4. Допускаемое напряжение коэффициенты запаса прочности и устойчивости 2 1.5. Расчетные значения модуля продольной упругости 4 1.6. Коэффициенты прочности сварных швов 4 1.7. Прибавки к расчетным толщинам конструктивных элементов 5 1.8. Проверка на усталостную прочность 5 2. РАСЧЕТ ОБЕЧАЕК ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ 5 2.1. Расчетные схемы 5 2.2. Условия применения расчетных формул 5 2.3. Гладкие цилиндрические обечайки 7 2.4. Цилиндрические обечайки подкрепленные кольцами жесткости 13 3. РАСЧЕТ ВЫПУКЛЫХ ДНИЩ 15 3.1. Расчетные схемы 15 3.2. Условия применения расчетных формул 16 3.3. Эллиптические и полусферические днища 16 3.4. Торосферические днища 18 4. РАСЧЕТ ПЛОСКИХ КРУГЛЫХ ДНИЩ И КРЫШЕК 19 4.1. Область применения расчетных формул 19 4.2. Расчет плоских круглых днищ и крышек 20 4.3. Расчет плоских круглых крышек с дополнительным краевым моментом 22 5. РАСЧЕТ ОБЕЧАЕК КОНИЧЕСКИХ 24 5.1. Paсчетные схемы и расчетные параметры 24 5.2. Область и условия применения расчетных формул 27 5.3. Конические обечайки нагруженные давлением 28 5.4. Конические обечайки нагруженные осевыми усилиями 36 5.5. Конические обечайки нагруженные изгибающим моментом 37 5.6. Сочетания нагрузок 38 ПРИЛОЖЕНИЕ 1 39 ПРИЛОЖЕНИЕ 2 41 ПРИЛОЖЕНИЕ 3 45 ПРИЛОЖЕНИЕ 4 45 ПРИЛОЖЕНИЕ 5 46 ПРИЛОЖЕНИЕ 6 46 ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ 1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством химического и нефтяного машиностроения ИСПОЛНИТЕЛИ В. И. Рачков канд. техн. наук; С. И. Зусмановская канд. техн. наук руководители темы ; Н. М. Самсонов д-р. техн. наук; Г. В. Мамонтов канд. техн. наук; В. Д. Бабанский В. Ф. Курылев канд. техн. наук; С. М. Кутепов канд. техн. наук; Л. С. Притыкина И. В. Сухарникова И. Е. Зейде А. К. Кузнецова Ю. С. Медведев канд. техн. наук 2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 18.05.89 № 1264 3. ВЗАМЕН ГОСТ 14249-80 4. Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 596-86 СТ СЭВ 597-77 СТ СЭВ 1039-78 СТ СЭВ 1040-88 СТ СЭВ 1041-88 5. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ Обозначение НДТ на который дана ссылка Номер пункта приложения ГОСТ 5949- Приложение 1 ГОСТ 24755-81 5.2.8 ГОСТ 24756-81 1.3 ГОСТ 25054-81 Приложение 1 ГОСТ 25859-83 1.4.9 1.8.2 ГОСТ 25867-83 5.2.3