Получите образец ТУ или ГОСТа за 3 минуты

Получите ТУ или ГОСТ на почту за 4 минуты

ГОСТ Р 55600-2013 Трубы и детали трубопроводов на давление свыше 100 до 320 МПа. Нормы и методы расчета на прочность

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

ГОСТР

55600

2013

НАЦИОНАЛЬНЫЙ

СТАНДАРТ

РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

ТРУБЫ И ДЕТАЛИ ТРУБОПРОВОДОВ НА ДАВЛЕНИЕ СВЫШЕ 100 до 320 МПа

Нормы и методы расчета на прочность

ЕН 13345-3:2012 (NEQ)

Издание официальное

Москва

Стенда ртммформ 2015

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский институт стандартизации и сертификации в машиностроении» (ВИИИНМАШ). Открытым акционерным обществом «Иркутский научно-исследовательский и конструкторский институт химического и нефтяного машиностроения» (ОАО «ИркутскНИИхиммаш»)

2 8НЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 023 «Техника и технология добычи и переработки нефти и газа»

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 6 сентября 2013 г. N9 892-ст

4 8 настоящем стандарте учтены основные нормативные положения следующих международных стандарта и документа:

– ЕН 13445-3:2012 «Сосуды, работающие под давлением без огневого подвода теплоты. Часть 3. Конструкция» (EN 13445-3:2012 «Unfired pressure vessels — Part 3: Design». NEQ);

• Директива 97/23 ЕС Европейского парламента и совета от 29 мая 1997 г. по сближению законодательств государств-членов, касающаяся оборудования, работающего под давлением. NEQ

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены е ГОСТ Р 1.0—2012 (раздел 8). Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется е ежегодном (ло состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе л Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также е информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (gost.ru)

© Стандартинформ. 2015

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

и

Содержание

5 Расчет основных размеров труб и деталей трубопроводов, работающих под внутренним давлением . 6

6.1 Расчет суммарных эквивалентных напряжений от совместного действия внутреннего давления

6.2.3 Напряженное состояние автофретироеанной трубы, нагруженной внутренним давлением . 15

6.3 Расчет напряжений от внутреннего давления в криволинейных элементах трубопроводов . 16

6.5.2 Напряжения в автофретированном криволинейном элементе трубопровода,

in

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ТРУБЫ И ДЕТАЛИ ТРУБОПРОВОДОВ НА ДАВЛЕНИЕ СВЫШЕ 100 до 320 МПа Нормы и методы расчета на прочность

Pipes end pipeline components for pressure over 100 to 320 MPa. Norms and me mode of strength calculation

Дата введения — 2014—05—01

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает нормы и методы расчета на прочность труб и деталей трубопроводов. применяемых в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности, работающих при внутреннем давлении свыше 100 до 320 МПа и температуре свыше минус 50 еС до плюс 340 °С в условиях статических и циклических нагрузок.

2 Нормативные ссылки

8 настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 356—80 Арматура и детали трубопроводов. Давления номинальные, пробные и рабочие.

Ряды

ГОСТ 9454—78 Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах

ГОСТ 24705—2004 (ИСО 724:1993) Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба метрическая. Основные размеры

ГОСТ Р 52857.1—2007 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Общие требования

ГОСТ Р 52857.2—2007 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет цилиндрических обечаек и конических обечаек, выпуклых и плоских днищ и крышек

ГОСТ Р 52857 3—2007 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Укрепление отверстий в обечайках и днищах при внутреннем и внешнем давлениях. Расчет на прочность обечаек и днищ при внешних статических нагрузках на штуцер

ГОСТ Р 52857.4—2007 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет на прочность и герметичность фланцевых соединений

ГОСТ Р 52857.5—2007 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет обечаек и днищ от воздействия опорных нагрузок

ГОСТ Р 52857.6—2007 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет на прочность при малоцикловых нагрузках

ГОСТ Р 52857.7—2007 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Теплообменные аппараты

ГОСТ Р 52857.8—2007 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Сосуды и аппараты с рубашками

ГОСТ Р 52857.9—2007 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Определение напряжений в местах пересечений штуцеров с обечайками и днищами при воздействии давления и внешних нагрузок на штуцер

ГОСТ Р 52857.10—2007 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Сосуды и аппараты, работающие с сероводородными средами

Издание официальное

ГОСТ Р 52857.11—2007 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Метод расчета на прочность обечаек и днищ с учетом смещения кромок сварных соединений, угловатости и некругл ости обечаек

ГОСТ Р 52857.12—2007 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Требования к форме представления расчетов на прочность, выполняемых на ЭВМ

При мечам не — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии а сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего годе, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если земенен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных а данную версию изменений. Если земенен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта е ссылочный стандарт, на который дама датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учете данного изменения. Еспи ссылочный стандарт отменен без замены, то положение. а котором дама ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссыпку.

3 Термины, определения и обозначения

3.1 Термины, определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1.1 рабочее давление: Максимальное внутреннее избыточное давление, возникающее при нормальном протекании рабочего процесса без учета гидростатического давления среды и без учета кратковременного повышения давления во время действия предохранительного клапана или других предохранительных устройств.

3.1.2 расчетное давление: Внутреннее давление, на которое проводится расчет на прочность труб и деталей трубопровода.

3.1.3 пробное давление: Давление, при котором проводится испытание трубопровода или детали трубопровода. Величина пробного давления принимается в соответствии с нормативными документами или техническими условиями.

3.1.4 давление аетофретироваиия: Внутреннее давление, при котором в части стенки трубы или криволинейного элемента трубопровода, начиная с внутренней поверхности, появляются пластические деформации. В результате, в рабочих условиях создается перераспределение напряжений по толщине стенки, являющееся более благоприятным для работы данной трубы или детали трубопровода. Необходимость аетофретироваиия определяется расчетом на прочность.

3.1.5 расчетная температура: Наибольшая температура стенки, определяемая на основании теплотехнических расчетов или результатов испытаний. В случае невозможности проведения расчетов или испытаний расчетную температуру стенки принимают равной наибольшей температуре среды, соприкасающейся со стенкой. При температуре ниже 20 °С за расчетную температуру при определении допускаемого напряжения материала принимается температура 20 °С.

3.2 Обозначения

В настоящем стандарте применены следующие обозначения:

Рр

Р

Ра

t

^т(20* ^тИ 20* *о«

Яр0.2а0’Яр02Н

рабочее давление в трубопроводе. МПа: расчетное давление в трубопроводе. МПа: пробное давление в трубопроводе. МПа:

максимальное предельно-допускаемое давление для трубы, криволинейного элемента трубопровода, перехода. МПа: давление аетофретироваиия. МПа. расчетная температура. °С.

минимальное значение временного сопротивления (предела прочности) материала при 20 °С и при расчетной температуре соответственно. МПа: минимальное значение предела текучести материала при 20 °С и при расчетной температуре соответственно. МПа;

минимальное значение условного предела текучести материала при остаточном удлинении 0.2 %. при 20 вС и при расчетной температуре соответственно. МПа;

— минимальное значение условного предела текучести материала при остаточном удлинении 1.0% при 20 °С и при расчетной температуре соответственно. МПа,

«р 1,0/20* *РЦ*

**ЩФГ «с/«ш>

«р0.2/Кф)* «р0.2//(п)* ^р0.2//(ш) «р1.0/«ф)* ЯрУ.ОЩп)’ «р1.0//(ш)

«т/г

«Т/20

*Т«ф>

«Т/«л>

«Т//<ш>

«Т/20(ш)

*8

ЛТ

И

Иш • 1^1ф

г

^н1- ^и2 <*м. т* ^л. о

4,,

<k

%

^01*^2

do.fd«

^о. ?• ^в. о

о,.й0

*Я °о

— минимальное значение временного сопротивления (предела прочности) материала шпильки при расчетной температуре. МПа;

— минимальное значение условного предела текучести при остаточном удлинении 0,2 % фланца, линзы, шпильки при расчетной температуре соответственно. МПа;

— минимальное значение условного предела текучести при остаточном удлинении 0.2 % фланца, линзы, шпильки при расчетной температуре соответственно. МПа;

— минимальное значение условного предела текучести при остаточном удлинении 1.0% фланца, линзы, шпильки при расчетной температуре соответственно. МПа;

— принятый в расчет предел текучести Яе;/ или Rp02tr или ЯрЛ 0/|;

— принятый в расчет предел текучести R^q ил и Rp0 2>,или«р1 о/го*

— принятый в расчет предел текучести Яе/«ф) или Яро.г/цФ)* или

«р1.0//(ф|*

— принятый в расчет предел текучести Яе//(п) или ЯРо.2//(п)» или

«P1.0/W

— принятый в расчет предел текучести Rcitim) или R^ 2/цшу или

«р1.0/*ш)»

— предел текучести материала шпильки при 20 ‘С. МПа;

— коэффициент запаса по пределу прочности;

— коэффициент запаса по пределу текучести;

— допускаемое напряжение материала трубы или детали трубопровода при расчетной температуре, принимается согласно4.3. МПа:

— допустимое напряжение материала шпильки и фланца соответственно при расчетной температуре, принимается согласно 4.3. МПа;

— наружный радиус трубы, криволинейного элемента, мм;

— внутренний радиус трубы, криволинейного элемента, мм;

— текущий радиус, изменяется от ть до гн, мм;

— радиус границы, отделяющей упругую область от пластической, (радиус текучести), мм;

— наружный диаметр трубы, криволинейного элемента трубопровода. мм;

— наружные диаметры перехода, мм,

— наружные диаметры цилиндрической части основной трубы и отвода тройника соответственно, мм;

— наружный диаметр цилиндрической части угольника, мм.

— внутренний диаметр трубы или криволинейного элемента трубопровода, мм;

— коэффициент толстостенности трубы;

— расчетный коэффициент толстостенности трубы или детали;

— внутренние диаметры перехода, мм,

— внутренние диаметры основной трубы и отвода тройника соответственно. мм;

— внутренний диаметр угольника, мм;

— размеры укрепленных участков основной трубы и отвода тройника соответственно, мм;

— размеры укрепленных участков угольника, мм;

s — толщина стенки трубы, криволинейного элемента трубопровода, мм: soV sn2 — толщины стенок перехода, мм;

sv s2. sa. s4 — толщина стенки криволинейного элемента трубопровода при 0. равном 0е. 90е.

180е, 270е соответственно, мм;

О — угол изменяется от 0е до 360е;

sn — проектная толщи на станки трубы, криволинейного элемента трубопровода, мм.

snl(l, sn2n — проектные толщины стенок переходов, мм;

Sp — расчетная толщина стенки трубы, криволинейного эле мента трубопровода, мм;

sp1. sp2 — расчетные толщины стенок переходов, мм:

|s]ffln — минимальная предельно-допускаемая (отбраковочная) толщина стенки труб,

криволинейных элементов трубопровода, мм:

(skmin — минимальные предельно-допускаемые (отбраковочные) толщины стенок перехода. мм:

Е

-20

^20(ш)

й

— прибавка, учитывающая плюсовой допуск на наружный диаметр, мм:

— прибавка, учитывающая минусовой допуск на толщину стенки, мм;

— прибавки на износ внутренней и наружной поверхности соответственно, мм;

— прибавка на износ суммарная, мм (С3 = с ♦ с);

— радиус гиба криволинейного элемента трубопровода по осевой линии, мм:

— угол между осью и образующей конуса перехода, градус:

— толщина фланца, мм;

— толщина линзы, мм:

— наружный диаметр фланца, мм;

— высота линзы, принимаемая при определении нагрузок, действующих на шпильки, мм:

— диаметр окружности центров шпилек, мм:

— диаметр гладкой части стержня шпильки, мм.

— наружный диаметр резьбы шпильки, мм;

— длина шпильки, мм;

— число шпилек:

— диаметр описанной окружности гайки, соответствующей шпильке принятого диаметра. мм;

— диаметр контакта линзы с конусом трубы, мм;

— радиус сферы сферической линзы, мм;

— коэффициенты линейного расширения материала, соответственно, трубы, фланца, линзы, шпильки при расчетной температуре. 1/*С:

— модуль упругости материала трубы, криволинейного элемента трубопровода при расчетной температуре. МПа;

— модуль упругости материала трубы, криволинейного элемента трубопровода при температуре 20 °С, МПа;

— модуль упругости материала, соответственно, фланца, линзы, шпильки при расчетной температуре. МПа;

— модуль упругости материала шпильки при температуре 20 еС. МПа:

— коэффициент Пуассона;

— интенсивность деформации на внутренней поверхности автофретированной трубы или криволинейного элемента трубопровода;

у — относительное сужение материала трубы или детали трубопровода при расчет

ной температуре. %, в расчет принимается 0.01 у; у20 — относительное сужение материала трубы или детали трубопровода при темпера

туре 20 *С, %, е расчет принимается 0.01

— осевое напряжение от самокомпенсации температурных и весовых деформаций, определяется при расчете трубопровода на самокомпенсацию.

4 Общие положения

4.1 Прибавки к толщине стенки

При проектировании, определяя толщины стенок труб и деталей трубопроводов, необходимо учитывать следующие прибавки:

• прибавку, учитывающую плюсовой допуск на наружный диаметр; прибавка должна быть обоснована в технической документации:

– прибавку, учитывающую минусовой допуск на толщину стенки, прибавка должна быть обоснована в технической документации;

• прибавки, учитывающие коррозионно-эрозионный износ или износ другого вида; значение этих прибавок устанавливается проектной организацией.

Проектировщик может ввести дополнительные прибавки, что должно быть обосновано в технической документации.

Проведение расчета толщины стенки по наружному или внутреннему диаметру определяется исходными данными на проектирование, а также характером износа стенки: внутренним или наружным.

4.2 Расчетные нагрузки при проверочном расчете на статическую прочность

К расчетным нагрузкам, рассматриваемым в настоящем стандарте, относятся:

. расчетное внутреннее давление;

– температурный перепад по толщине стенки:

• давление автофретирования.

4.3 Допустимые напряжения и коэффициенты запаса

Допустимые напряжения при температуре для труб и деталей трубопроводов, кроме фланцев и шпилек:

I «в «т .<

Допустимые напряжения для фланцев [о]^ и шпилек (а]ш:

г . _Ят/г<ф) _rt,,{ш>

(4.1)

(4.2)

лт

Коэффициенты запаса прочности принимаются по таблицам 1. 2.

Таблица 1 — Коэффициент запаса прочности

Значение л?

Трубы и детали трубопроводов, кроме фланцев и шпилек

2.2

1.5

Фланцы

2.0

Таблица 2 — Коэффициент запаса прочности для шпилек

. *гпЧ(ш)

Значение л. в зависимости or резьбы шпильки

ЯТ/||иО

До М22 включ.

Св. М22

Се. 1.5 включ.

2.5

2.25

До 1.5

3.0

2.50

При пробном давлении следует проводить проверку прочности труб и деталей трубопроводов по формулам соответствующих разделов настоящего стандарта, подставляя в формулы, взамен значения расчетного давления р. значение пробного давления рпр. Допустимое напряжение при этом еычис» ля ют по формуле

(4.3)

(4.4)

Кр

Ят;зо

1.1 ‘ для фланцев и шпилек

И””*5**-1,36

где лт — коэффициент запаса прочности, определяется по таблицам 1. 2.

5 Расчет основных размеров труб и деталей трубопроводов, работающих под внутренним давлением

5.1 Трубы

Приведенные в подразделе формулы применимы для расчета основных размеров труб (рису* нок 1).

sn должна быть не менее

Исполнительная топщина стенки трубы s должна быть не менее

sas ♦ сл.

Р 3

Sp при расчете по наружному диаметру:

р “ 2|1а

Sp при расчете по внутреннему диаметру:

SB – 0.5(de ♦ с, ♦ 2Cj ♦ 2сН^, – 1),

гдер^ = ехр|^-\

v И/

Фактические коэффициенты запаса прочности определяются по следующим формулам: фактический коэффициент запаса прочности по пределу текучести

п, .=£l”.|n_

ф Р Р. » с, -2е*-2<s-сг-с„)

фактический коэффициент запаса прочности по пределу прочности

лв<)= —in *.**-*>.

р о, ‘ с,-2е*-2(i-е2-Cj.)

|s]mm должна быть не менее sp. (pi должно быть не более:

[р] < М In

в. – е,. 2с*

(5.1)

(5.2)

(5.3)

(5.4)

(5.5)

(5.6)

(5.7)

(5.8)

р« * С< – 2Cj- – 2|ви„

При расчете резьбового конца за d принимается внутренний диаметр резьбы.

‘ У—–г 4

гГ

Рисунок 1 — Элемент трубы

5.2 Криволинейные элементы трубопроводов

Приведенные в подразделе формулы применимы для расчета криволинейных элементов трубопроводов: колен (рисунок 2). двойных колен (рисунок 3). отводов (рисунок 4), двойных отводов (рисунок 5).

Рисунок 5 — Двойной отвод трубопровода

sn на гнутом участке должна быть не менее

sn*sp*c24ca- (5.9>

Исполнительная толщина стенки криволинейного элемента трубопровода на гнутом участке s должна быть не менее

sasp*c3. (5.10)

sp на гнутом участке изменяется по периметру поперечного сечения в зависимости от угла 0 (рисунок 6) и определяется по формулам.

При расчете по наружному диаметру

. – * су

‘о —2

Sin<i-xpa po(sin0i*X)

-—ln-1- ,

3sm О 4 2>.pp ею 0 /.ftp

(5.11)

2R

dM -» с%

(5.12)

(5.13)

А-А

Рисунок 6 — Криволинейный элемент трубопровода

Иэ (5.11) при 0 = 0°. 180° для нейтральной (боковой) области

Рр‘1>

2Ир ’

Формула (5.14) аналогична (5.3) для определения расчетной толщины стенки трубы. Иэ (5.11) при О = 90е для выпуклой области

Л . б* – с, dH ♦ с,

SP i

20»

Из (5.11) при 0 = 270е для вогнутой области

S -о*’* а– – с<. Л||> ’..М*–1)

р 2 2(1„ [ 2ХЦр – 1 М»р – I ‘

При расчете по внутреннему диаметру

. (Т. . с, ♦ 2С, . 2сз.

*» =

2

.. . p»(|t»»ino. Л.,) Ppeino.*,

Па ~i–1Л-

3ftpe>rt а 2х, это.*, J

где к. = —

К.’£1’ 2Cj . 2Cj.

(\, определяется по (5.12).

Иэ (5.17) при 0 ~ 0°. 180’ для нейтральной (боковой) области

sp = 0.5(0. + с, ♦ 2Cj ♦ гсз.Кй, -1).

Формула (5.19) аналогична (5.4) для определения расчетной толщины стенки трубы.

(5.14)

(5.15)

(5.16)

(5.17)

(5.18)

(5.19)

Из (5.17) при 0 = 90е для выпуклой области

S>–j-

. .

ЗИр ♦ 2>., 1 ♦ Ц j’

(5 20)

1 _ |П 1 ~

2к< . 3IV м – 1 ‘

(521)

Толщина стенки криволинейного элемента трубопровода на прямом участке определяется по формулам подраздела 5.1.

\р] должно быть не более:

W < И Irv

аы г с, – 2с

(5.22)

Is)min должна быть не менее sp.

5.3 Кованые детали: конические переходы, тройники, угольники

5.3.1 Конические переходы

Приведенные в подразделе формулы применимы для расчета конических переходов (рисунки 7—9).

Рисунок 8 — Конический переход (тип Б>

Рисунок 9 — Конический переход (тип в)

Приведенные ниже формулы расчета толщин стенок конических переходов применимы при “я 25°.

snln. sr^2n должны быть не менее

Исполнительные толщины стенок переходов sn1, sn2 должны быть не менее

Sn1*VC3’Sn2*Sp24C3’

где sp1. sp2 определяются:

при расчете по наружному диаметру

(5.24)

, _ flUfV – 1)

(5.25)

* ^

при расчете по внутреннему диаметру

(5.26)

sp, = O.S(d„ т2с2*2с3Ж\,-1).

(5.27)

V = 05<^+2c2*2c3)«\)-1).

(5.28)

где (\p = exp! ——2-).

V ! (frJCOS u„ )

[p] должно быть не более

(5.29)

foi < I in ^m1 in

(5.30)

1 <»., -ЭДми.’ *,2

(s),min. [s]2rain должны быть не менее sp1, sp2 соответственно.

*

5.3.2 Тройники, угольники

Приведенные в подразделе формулы применимы для расчета конструкций тройников, показан

Рисунок 15 — Угольник (тип А) Рисунок 16 — Угольник (тип Б)

dm f, dH о для тройников и dH f для угольников должны быть не менее:

,+d. .♦2c3t; (5.31)

^и. о ^ 2sp 0 4 db 0 4 2Сзе. (5.32)

где sp т. sp о — расчетные толщины стенок определяются по формуле (5.3) или (5.4) подраздела 5.1. мм,

с, сзо — прибавки на износ соответственно основной трубы и отвода, мм.

Для тройников (тип А. тип Б. тип Г. тип Д: рисунки 10.11.13,14). угольников (рисунки 15.16) размеры DT. 0о должны быть не менее:

для основной трубы

расчетный наружный размер

(5.33)

р s-V-V*34

Р-‘ 2я ‘

(5.34)

где x = (1.7S-4K,)V2K7,

(5.35)

у = (2К, ♦ 1 Х<*„. о + 2с. „) ♦ Т2К7(4К, ♦ 1.75Н«. , ♦ 2с.

(5.36)

2 = (2К, * 1Х</„ , ♦ 2СэтХ<*. о ♦ с).

(5.37)

к.-1=1.

Р

(5.38)

(S.39)

расчетный наружный размер

Ор. О = V (da 2c3l)(Op , – d. t – 2Сз.) ♦ d, a ♦ 2с^. (5.40)

Для тройника (тип В; рисунок 12) размер Dm1 должен быть не менее Зр т, определяемого ло формуле (5.34). размер Оо1 должен быть не менее Ор 0, определяемого ло формуле (5.40). Размеры от2. Оо2 выбираются конструктивно.

6 Проверочный расчет на статическую прочность

6.1 Расчет суммарных эквивалентных напряжений от совместного действия внутреннего давления и перепада температур по толщине стенки (наружный и внутренний обогрев) трубы

Температурные напряжения при стационарном температурном режиме при температуре /0. на внутренней поверхности и /и на наружной поверхности трубы в произвольном слое радиусом г с температурой Г стенки трубы определяются ло формулам: радиальное напряжение

In

(6.1)

■»i ,.5L

Г ж Г*

Для отвода

&г – -т

тангенциальное напряжение

(6.2)

ав =

■т

tap

Г-1

осевое напряжение

(6.3)

‘ 2 In — – 1 ,

f 2

где т

_ u£\t

(6.4)

Af = /в — fH — перепад температур по толщине стенки. *С.

Температура I, при которой определяются физические характеристики материала трубы, определяется по формуле

In —

/ = Г ~ ^

8 tap

(6.5)

Напряжения от внутреннего давления р в толстостенной трубе определяются по формулам Ламэ: радиальное напряжение

‘ .2

и – ч ‘

(6.6)

тангенциальное напряжение

8 р2-1

(6.7)

осевое напряжение

И2 -1

(6.8)

Суммарные напряжения от внутреннего давления и перепада температур по толщине стенки трубы с учетом напряжений стЛ: радиальное напряжение

ных на рисунках 10—14 и конструкций угольников (рисунки 15.16).

Рисунок 12 — Тройник (тип В)

р – т

I*2 -1

1

ш р’

(6.9)

тангенциальное напряжение

гг

_ р – т

mi- i т—£—,

Ш И

(610)

осевое напряжение

р -2т V3 -1

т

2ш— -1 г

In fi

* о,

(611)

эквивалентное напряжение

<Ь„ – яо )2 + («, – «, )2 ♦ (<*» – <1/ )2 • <612)

При этом должно выполняться условие

ci^stSM. (6.13)

6.2 Автофретирование труб

6.2.1 Необходимость автофретирования

Необходимость проведения автофретирования определяется условиями:

(6.14)

(615)

V3pno /” ^^Т»*20*

г* _/* м ‘•

^Т/20

£ 1.5[о],

ТО’т.п

радиус границы, отделяющей упругую область от пластической (радиус текучести), определяется численно из (6.16)

Р

пр

*Г/20

■д

1

(6.16)

6.2.2 Оптимальный радиус текучести. Оптимальное давление автофретирования Уравнение, связывающее радиус текучести гТ и приложенное давление автофретирования рл. имеет вид

Ра =

Я17 20

Я

(6.17)

Оптимальный радиус текучести rf определяется по формуле

(618)

При сбросе давления автофретирования на внутренней поверхности трубы не должно возникнуть вторичных пластических деформаций, то есть должно выполняться условие

rt * 2Ят/20 f*2 * 1

Ра л ? •

При невыполнении условия (6.19) необходимо уменьшить давление автофретирования ра.

должна быть не более допускаемой деформации

1

(6.20)

*20

где К2 — коэффициент, принимается равным 20:

1п_1_— продольная логарифмическая деформация разрушения.

V20

В – ЯТ;20»Т ^ ГЛ

^”Т7″

С20Ъ

(6.21)

При невыполнении условия (6.21) необходимо уменьшить радиус текучести гт, для чего необходимо уменьшить давление автофретирования ра.

При наличии в трубе напряжения от наружного обогрева (перепад температур по толщине стенки А1 = /в – tH — отрицательный) оптимальный радиус текучести:

(6.22)

где m определяется по (6.4).

6.2.3 Напряженное состояние автофретированной трубы, нагруженной внутренним давле

нием

Напряжения в трубе, автофретированной давлением рарр, при действии внутреннего давления определяются по формулам: при гв 5Г5ГТ радиальное напряжение

(6.23)

тангенциальное напряжение

_ – *T^20

Ра

(6.24)

осевое напряжение

интенсивчость напряжений

= ^Т/20 “ V3

2ln-u4-1

г- . 2

<Ра

2 ? ‘ (Р – 1У

при ГТ<Г5ГИ радиальное напряжение

тангенциальное напряжение

осевое напряжение

(6.25)

(6.26)

(6.27)

(6.28) (6.29)

интенсивность напряжений

(6.30)

*-*тво —V3 Г*

6.3 Расчет напряжений от внутреннего давления в криволинейных элементах трубопроводов

Напряжения, действующие в произвольном слое радиуса г стенки криволинейного элемента (рисунок 6). работающего в условиях упругого нагружения давлением р. определяются по формулам: радиальное напряжение

(631)

р ‘ 1 1 ^ sin a aln о (вт о)2 ^ гм(Я ♦ г am о)

т2 |/м2 г2 RrH Rr r2 r(ft * гм em о)

тангенциальное налряжение

1 am о

г2 (R – Ь 91поув

am о

(Л – вт оу

1

■J

♦ А

(6.32)

осевое напряжение

вт 0

2 ain О

am о

/п3

2(Р – гй вт Оуа (Я – /дат 0Ун (Р – re Bln оу

♦ А2.

т ^ _ 1 1 sin о am о (am о)2 rjR говт0)

где пи “ “5—5- ♦—–5— In —-2-,

V V Rf* *’» Я *<* ♦ ГИ ®‘n °>

11 am о am a

4,=p

Лг

r- (R – rH am 0)rH (Я – r0 Bln oye 2fbn

-‘?)K -<■.)

2r,4

[|sin 0 ♦ 0.4л, – 1,4л) – 0,6ли – 0,2л, ♦ 0.8л].

||sin 0||(0,2лн ♦ 0.45л, – 0.65л) ♦

«(л.2 – л.2Ж. – л,)

♦ sin О (0.535ли – 0,6л, ♦ 0.065,) – 0,035лн – 0.35л, ♦ 0,365/].

6.4 Оценка остаточных напряжений после гибки в отводах, гнутых из труб

(6.33)

(634) (6 35) (6.36)

(637)

Остаточные напряжения (осевые напряжения), возникающие после гибки в отводах аосг> МПа. определяются как сумма напряжений, появляющихся в отводах при гибке о>и€ и напряжений разгрузки ара»ф (рисунок 17).

“ост ~ “гиб * “раз»р- (6.38)

лам:

Напряжения, возникающие в отводе при гибке с^и6. МПа. определяются по следующим форму *

– У С

V*б “ д-с20’

(6.39)

в области упругих деформаций: в выпуклой (растянутой) области при 0 йу 5ут

~ – У

в вогнутой (сжатой) области при -ут < у *0

(6.40)

(6.41)

в области пластических деформаций: в выпуклой (растянутой) области при ут £у£г„

агиб = ^Т/20‘

в вогнутой (сжатой) области при -ги 5у £-ут

°»иб = ~^Т/20» (6.42)

где у — расстояние е поперечном сечении отвода от нейтральной оси до рассматриваемого слоя, мм; уг — расстояние в поперечном сечении отвода от нейтральной оси до области пластических дефор

маций (координата границы упругих и пластических деформаций), мм.

-«пая

— деформация, при которой напряжения равны пределу текучести /?т,20

t – *Т*20

st- ——.

«20

__ж — максимальная деформация, возникающая при гибке

(6.43)

(6.44)

(6.45)

Напряжения разгрузки o^ajrp — напряжения, возникающие в отводе при прекращении действия на отвод изгибающего момента М. МПа

(6.46)

(6.47)

l^aarpl ~ — У•

где / — момент инерции поперечного сечения отвода, мм4

/ = -(‘н40А\ 4

м

при изменении у от 0 до гн — выпуклая (растянутая) область. <тразф = – —у. при изменении у от 0 до -гн — вогнутая (сжатая) область. apavp = у у. Изгибающий момент М при 0 £ут й г0:

г? arcsin(K)

i^’h

bfi

(6.48)

4 1

(6.49)

1“] + *тго^

I*’)

(6.50)

М ~ Rjf2Q

при гв < Гти

м – Ят, ‘

7,20

Значения функции arcsin принимаются в расчет в радианах.

При присутствии в отводе остаточных напряжений после гибки необходимо выполнение условия

(6.51)

°ост ♦яЛГ£1.5[а].

где а, — осевое напряжение от давления, определяется по (6.33);

— осевое напряжение от перепада температур по толщине стенки, определяется по (6.3).

При невыполнении условия (6.51) необходимо снизить остаточные напряжения путем термообработки отвода.

6.S Аетофретирование криволинейных элементов трубопроводов

6.S.1 Давление автофрвтирования. Радиус текучести

Давление аатофретирования рекомендуется определять по выпуклой области (0= 90°). т. е. по формуле

(6.52)

. вт<го ; fr – О . 14 . ft t 1 ff T ,n )

* V3 |Яг + f,) я <4 Тц <-,г(Я»(’,>

Оппшальмый радиус текучести гт для 0 = 90°:

. – . У<*-> У),„я-у (6.53)

Т 2Я . 3ff « * U

гдетт — оптимальный радиус текучести для трубы, вычисляемый по (6.18).

При определенном ра радиус текучести гТ|> по сечению криволинейного элемента в зависимости от угла 0 определяется численно из уравнения

retain о)2 + /^3»п0)

R2 гм(Р ♦ гтввшо)

♦>

rS*nO

R

/то sin О RfH

1 ‘то . !п‘т2СЯ»’т,.»>”<>) Гм2 f reSln О)

(6 54)

Для криволинейных элементов трубопроводов, у которых R * 20гн. допускается оптимальный радиус текучести и давление автофрвтирования определять по (6.18) и (6.17).

При сбросе давления автофрвтирования на внутренней поверхности криволинейного элемента трубопровода не должно возникнуть вторичных пластических деформаций, то есть должно выполняться условие

pa<^m/oJ. (6.55)

где т2 определяется по (6.34).

При невыполнении условия (6.55) необходимо уменьшить давление автофрвтирования ра. должна быть не более допускаемой деформации [3-

(6.56)

= вт/2(/т

13 определяется согласно подразделу 6.2.2.

При невыполнении условия (6.56) необходимо уменьшить радиус текучести гт. что вызовет уменьшение давления автофрвтирования ра

6.5.2 Напряжения в автофретированном криволинейном элементе трубопровода, нагруженном внутренним давлением

Напряжения в автофретированном криволинейном элементе трубопровода при действии внутреннего давления р определяются по формулам: при гв £гйгТ радиальное напряжение

– Ят/20 f /т2(в1п О)2 . r*(R ♦ rx am 0) ^ am 0 г? sin О r2(R ♦ г в In О) /у2

4$ [ R2 гт<*4Гивт0) R Rrm г2(Я*^а1пО) г2

(6.57)

рл – р 1 1 am о ana ^ (вш О)2 (nC«(R ♦ ramo)’

[t* ~rT ~Rr^ R2 f(R *» гмаш0)|

тангенциальное напряжение

сто =

2(а1п О) R2

In

rjft + rT sin 0) /*r(R rm elnO)

fj ain 0 R

rT2ainO r2(fl*rslntt) fj л -t In — -—r- ♦ 1

RrM ^ [R + * am 0) £

Рл Р т3

1 1

sin О ami) ^ (sin О)2 ^ rM(R ♦ ramO) R/^ Rf R2 f(R 4 rH am 0> ‘

осевое напряжение

tj(a in O)2 rjtf ♦ rT sm 0) f7 am о t2 sin о r2(fi ♦ rain 0) r2

-5-in—— -t In —;-♦ —r-

R2 M* + rH smo> R RfH ff{R – ti am 0) r2

рл – p f 1 ^ am 0 sin 0 ^ (am о)2 rjfi ♦ r sin 0)

/n2 (/- RrH Rr R2 ‘(R + ^alnO) ‘

интенсивность напряжений

пригт<г*гн радиальное напряжение

[Rj,2c ^2 Pd-P^fi 1 sin о sine (sinO)2 Ги(Я«Гв1пО)

m2 j[r*2 r2* Rf* Rf * R2 ,П r(R – ^ ain 0) *

тангенциальное напряжение

_ -Г*т.‘м-з Pe-Plf1 1 ал0 *‘п0 (am О)2 , rjR walnO)

ао‘ * —\ [Т7Т‘1к~-*г* ~Р~М / W ♦ с »ш «>}

осевое напряжение

.Гят<аа 1 рд-р][ 1 »ю0 sin» (am О)2 rh(R -г вот о)

z [ т2 J[rM2 Rf R2 /’(Я * гй am 0) ‘

интенсивность напряжений

а,

-Q ГТ

“т/20 JT

(6.58)

(6.59)

(6.60)

(6.61)

(6.62)

(6.63)

(6.64)

где л?2 определяется по формуле (6.34).

7 Резьбовые фланцы с линзами

7.1 Определение расчетного усилия, действующего на шпильки

Приведенные в разделе 7 формулы применимы для расчета резьбовых фланцев (рисунок 18) с линзами (рисунки 19—22). Шпилька показана на рисунке 23.

Расчет резьбовых фланцев проводится с учетом формул, приведенных в [1. 2].

Расчетное усилие Q. действующее на шпильки фланцевого соединения

О = О, ♦ 02 ♦ 03 ♦ О. ♦ 05.

(7.1)

где Q, — сила давления рабочей среды. Н;

о, =*>-ок2.

(7.2)

02 — усилие уплотнения линзы. Н

п – AI с°а(т ♦ п). Q*-Nv” соар ‘

(7.3)

у — угол, принимается по технической документации на линзу; р — угол трения, равен arctg(fcm):

— коэффициент трения металла о металл;

Nyn — нормальное усилие, действующее на линзу. Н.

Рисунок 21 — Коническая линза (тип 6)

Рисунок 20 — Коническая линза (тип А)

Рисунок 23 — Шпилька

Для сферической линзы (рисунок 19) gyn — нагрузка на единицу длины контактной линии. Н/мм:

(7.4)

(7.5)

(7.6)

(7.7)

Для конической линзы (рисунки 7.3. 7.4)

Л(у„ — (Т[ПдОвл?4,

где т( — ширина пояска касания, мм, принимается согласно таблице 3.

Таблица 3 — Ширина пояска касания для конической линзы

Контактный диаметр D(. мм

Ширина пояска касания /т?а. мм

Контактный диаметр 0#. мм

Ширина пояска касания т#. мм

10—20

1.0

S0—100

2.0

20—50

1.3

100—150

3.0

Для компенсирующей линзы (рисунок 22) нормальное усилие определяется по (7.7), ширина пояска касания принимается по таблице 4.

Таблица 4 — Ширина пояска касания для компенсирующей линзы

диаметр, мм

Ширина пояска касания л?а. мм

диаметр, мм

Ширина пояска касания тп(. мм

40

4.S

100

6.S

50

4.5

125

7.0

65

5.0

150

9.0

60

6.0

Q3 — усилие, учитывающее действие изгибающего момента Ми. возникающего в трубопроводе от самокомпенсации температурных и весовых деформаций. Н

(7.8)

Изгибающий момент Ми, Н мм, определяемый при расчете трубопровода на самокомпенсацию. должен быть не более допускаемого момента [MJ. Н мм:

[MJ = min

* о* – <*i

32 du

I

.4

* dm • ^Я

32 dH

(гад – p

(7.9)

Если детали фланцевого соединения изготовлены из однородных сталей, имеющих близкие по значению коэффициенты линейного расширения, то температурная нагрузка Q4, возникающая от неравномерного нагрева деталей фланцевого соединения, учитывается при расчетной температуре

*300 °С.

Если детали фланцевого соединения изготовлены из разнородных сталей (углеродистых и аустенитных), нагрузка 04 учитывается при расчетной температуре * 100 вС.

Температурная нагрузка Q4, Н

04 – , Д/,-^ (7.10)

где Л/— разность тепловых удлинений шпилек и соединяемых ими фланцев и линзы, мм,

(7.11)

21

^7 ” 22Лф(фОф ♦

Значения температур /ф. fn, Гш фланца, линзы, шпильки, соответственно, определяются по результатам экспериментальных исследований или расчетов температурных полей. В случае невозможности проведения испытаний и расчетов значения Гф. Гл. ^ для установившегося температурного режима ориентировочно принимаются ло таблице 5 в зависимости от г

Таблице 5 — Значения температур фланца /ф. линзы гл и шпильки 1ш а зависимости от 1

Соединенно

I..-C

V -с

L- ‘С

Фланцевое без теплоизоляции

0.71

0.81

0.61

Фланцевое с теллоизоляцией

0.91

0.961

0.861

hn — принимаемая в расчет высота линзы, мм

(7.12)

(7.13)

(7.14)

(7.15)

= $„ – (О, – d„)ig у,

/ш — принимаемая в расчет длина шпильки, мм.

L s 4

Ш ф л

— коэффициент податливости линзы. мм/Н

£пхО,/п,

Для сферической линзы тя

м _ 4^Т/Г|П» о

тш–;-Kcdr

0/41 В2 п£л **

Для конической линзы т, определяется ло таблице 3.

Для компенсирующей линзы тк определяется по таблице 4. Х^ — коэффициент податливости шпилек. мм/Н.

где /шп — приведенная длина шпильки, мм

\ • {ил

/ = / ♦ 0 6с/

— площадь поперечного сечения гладкой части стержня шпильки, мм2

F -—б2

— коэффициент податливости фланцев, мм/Н

о?

0.4(1 ^П)

ш – о.)

£ФЛ^ log —

(7.16)

(7.17)

(7.18)

(7.19)

П— коэффициент

1

(7.20)

1* 0В2

ПГ

tog —— – s О.

X. f — коэффициент податливости трубы. мм/Н

– L-h*

пЕ(аы

47.21»

Q$ — осевая нагрузка на шпильки фланцевого соединения от компенсации температурных и весовых деформаций трубопровода, определяется при расчете трубопровода на самокомленса-цию. Н.

7.2 Расчет диаметра стержня шпильки

Приведенные ниже формулы применяются для расчета шпильки (рисунок 23).

Расчетный диаметр гладкой части стержня шпильки dp. мм

То~

d

i

Zxlal

(7.22)

где [п)ш — долускаемое напряжение для шпильки при расчетной температуре. МПа. принимается согласно 4.3;

О — определяется по формуле (7.1).

Диаметр резьбы шпильки принимается по диаметру гладкой части стержня шпильки of.

7.3 Расчет толщины линзы

Толщина линзы (линзоеой прокладки) должна быть не меньше ее расчетной толщины sp л

(7.23)

sp n = max

Q5D,-£- + (D,-d.)igr.

(о).

(О -rft)tgT Q45£ ‘

| Р

1

(7.24)

где [п)л — допустимое напряжение для линзы при расчетной температуре. МПа. принимается согласно 4.3.

7.4 Расчет размеров фланца

Наружный диаметр фланца принимается из условия размещения шпилек

°ф = °ш + а, * (15 ММ>-

2.2 А. ’

где Ош = та*

(7.25)

(7.26)

вШ

180

Диаметр отверстия под шпильку dQ принимается конструктивно по наружному диаметру резьбы шпильки оГш. рекомендуется принимать

*о**ш*<1-Змм). (7.27)

внутренний диаметр фланца равен наружному диаметру трубы = dH.

А— конструктивная прибавка, принимается по таблице 6.

Таблица 6 — Конструктивная прибавка д

Наружный диаметр резьбы

Конструктивная прибавка Л.

Наружный диаметр резьбы

Конструктивная прибавка Л.

шпильки <Зы. мм

мм

шпильки </ц,мы

мм

10. 12

4

16. 20. 22

8

14

6

24—100

10

Толщина фланца

(7.28)

(7.29)

(7.30)

(7.31)

где *’=0.336i!2k;

ф1«1ф 2/

<р = 1-

2d*

Оф – 0ф

плечо / определяется по формуле

I- 0.5(Ош – <7в – а); (7.32)

Мф — допустимые напряжениядля шпильки и фланца при расчетной температуре, принимаются согласно подразделу 4.3.

7.5 Расчет усилия затяжки шпильки

Напряжения в шпильке после начальной затяжки стш а. МПа. приведены в таблице 7.

Таблица 7 — Напряжений а шпильке после начальной затяжки

*Ш<ш|

Значение ou t в зависимости от номинальною диаметра резьбы шпильки

До М22 аключ.

Са. М22

Се 1.5 в ключ.

о-45*™,.,

“•50fW>

До 1.5

0,40Г?т/2О(>в)

0.45РТ/20(«и)

Относительное удлинение шпильки д/ш. мм. замеряемое при контролируемой затяжке

11 _ “ш »Ам

(7.33)

(7.34)

(735)

Усилие затяжки шпильки 03. Н

Q – ^20 (ш) ду

где Рш определяется по формуле (7.18).

Момент на ключе при затяжке гайки принимается согласно [1]. Н мм.

Чл =

где коэффициент, определятся по таблице 8.

Таблице 8 — Значение коэффициента ;

Наличие смазки

Коэффмимент £

Есть

0.26

Отсутствует

0.37

8 Расчет толщины заглушки

Толщина заглушки s3 (тип Б. тип В. тип Г: рисунки 25—27) должна быть не менее расчетной толщины заглушки s? у

(в.1)

где sp э = sp п, определяется по формуле (7.24).

Рисунок 2S — Заглушка (тип Б)

Рисунок 26 — Заглушка (тип В)

Толщина фланца (заглушки тип А) /?ф (рисунок 24) определяется по формулам 7.4.

Толщина заглушки должна быть не меньше толщины стенки трубы или детали трубопровода, соединяемой с заглушкой.

9 Расчет на циклическую прочность

Расчет на циклическую прочность проводится в соответствии с (1).

При расчете на циклическую прочность должны выполняться условия:

где — амплитуда приведенных упругих напряжений, возникающих в трубе или детали трубопровода при рабочих нагрузках, МПа

“max* am* — максимальное и минимальное приведенные упругие напряжения цикла. МПа;

(aj — допустимая амплитуда приведенных упругих напряжений. МПа;

N — число циклов нагружения трубы или детали трубопровода за время эксплуатации:

[AS] — допускаемое число циклов.

Определение допускаемого числа циклов [N] по заданной амплитуде приведенных упругих напряжений [AS] 5 1012 или определение допустимой амплитуды приведенных упругих напряжений [аа] для заданного числа циклов N проводится:

• по расчетным кривым усталости, характеризующим в пределах их применения зависимость между допустимыми амплитудами напряжений и допустимыми числами циклов, или

• по формулам, связывающим допустимую амплитуду напряжений и допустимое число циклов в случаях уточненного расчета допустимого числа циклов или амплитуды напряжений, или когда расчетные кривые не могут быть применены. Указанные расчетные формулы приведены ниже.

Для сталей с-5^-£0.7 при (Л/) £ 1012 допустимая амплитуда приведенного упругого напряжения

Я/* I

или допустимое число циклов определяются из формул:

W

(9.3)

Г”п ‘Tt\

К1= £в“‘

«’чмГ4 (4n„M)

тт ^ 1 + *а

1-/а

(94)

При [Л/] £ 10е допустимую амплитуду приведенного упругого напряжения или допустимое число циклов можно определять из формул:

| — ёбе/1 R-1 л .

‘ ‘ nf1+*-v, t-*)‘

\ Rm(t 1 ~ га )

(9.5)

Гтт 1 = £*сп t • i.K ‘”

(9.6)

1 ~ С,

Из двух значений [<та] или [Л/], определенных по (9.3) и (9.4) или (9.5) и (9.6). выбирается наименьшее.

Для сталей с > 0,7 при (А/| £ 1012 допустимая амплитуда приведенного упругого напряжения

или допустимое число циклов определяются как наименьшее из значений, вычисленных по (9.3) и (9.4) или (9.5) и (9.6) и по (9.7)

где коэффициент

[«.Iя

6£ет 1 – г ^2

<<м*)Г’ 2 Л

(9.7)

/

8 = 0.16

1

, *т/г ‘

(98)

т* — показатель степени

mr =|l.2

Я,

m/i

(9.9)

Кп — теоретический коэффициент концентрации приведенных упругих напряжений, принимается согласно нормативной документации.

Формулы для определения показателей степени тц. тс и предела выносливости R_Ut приведены в таблице 9.

Используемые в выше приведенных формулах па, nN, Rcll, oCJt, ус определяются следующим образом

пл, nN — коэффициенты запаса прочности по напряжениям и числу циклов

п„ = 2. пы – 10.

Rcft — характеристика прочности, МПа. принимаемая равной

*с«в*л.Л1414м). (910)

всН“

характеристика пластичности, зависящая от значения ус

= 1.15 !д-

1

(9.11)

При использовании данных нормативных документов, технических условий на материал или гарантированных механических характеристик при у £0.5 следует принимать ус = у. при у > 0.5 следует принимать ус = 0,5.

Таблица 9 — Показатели степени л»м. /л# и предел выносливости

Обозначение

i 700 МПа

700 < 1200 МПа

Я-1’i

<0.54-2-КИЯ,,,,)*,,,,,

ти

0.5

0,36 ♦ 2 Ю^Я.,,,

то

Г о

0.13219 —MV)

вт — характеристика пластичности, характеризуемая значением равномерного сужения

J_ (9.12)

em = 1.15lg

1- v,

определяется экспериментально или по формуле

= V

1 – вт.Ч

*а>П

“mli

(9.13)

rQ — коэффициент асимметрии цикла напряжений

, ^ па шл

Га ■

пл ШАЯ

(9.14)

Если коэффициент асимметрии цикла га < -1 или га > 1. то е расчет принимается га = -1.

Если коэффициент асимметрии га < -1.2 или га > 1, то расчет по формуле (9.7) не проводится.

Остаточное напряжение учитывается в случае, если оно является растягивающим и амплитуда ни при одном из типов циклов нагружения не превышает Rr#o- При определении допустимой амплитуды напряжений по формуле (9.7) остаточные напряжения не учитываются. При расчете по формулам (9.3) и (9.4) или формулам (9.5) и (9.6) остаточные напряжения учитываются алгебраическим суммированием с эксплуатационными напряжениями.

Условие прочности при наличии различных циклических нагрузок проверяется по формуле

t

у А

(9.15)

где N. — число циклов /-го типа за время эксплуатации;

[Nt\ — допускаемое число циклов /-го типа; к — общее число типов циклов:

а — накопленное усталостное повреждение, предельное значение которого [aN) = 1. например, для автофротированной трубы или криволинейного элемента трубопровода а = 1 –

*12 о

еост — остаточная деформация;

деформация е„20 = In °а * *5го <916)

где — относительное удлинение при температуре 20 вС. %, в расчет принимается 0.016^.

10 Расчет на сопротивление хрупкому разрушению

Расчет на сопротивление хрупкому разрушению проводится если:

• в трубе или детали трубопровода обнаружен дефект, размеры которого превышают установленные нормативными документами или техническими условиями:

• минимальная температура стенки трубы или детали трубопровода меньше допускаемой нормативными документами или техническими условиями;

• значения ударной вязкости трубы или детали трубопровода меньше допускаемой нормативными документами или техническими условиями.

Расчет на сопротивление хрупкому разрушению проводится в соответствии с (1).

Сопротивление хрупкому разрушению труб и деталей трубопровода считается обеспеченным, если в рассматриваемом режиме — нормальные условия эксплуатации или режим гидравлических (пневматических) испытаний — выполняется условие

(10.1)

где К- — расчетный коэффициент интенсивности напряжений, МПа – м05;

[KJ — допускаемый коэффициент интенсивности напряжений. МПа м0 5;

индекс i указывает на то, что значения коэффициентов интенсивности напряжений различны в зависимости от расчетных условий:

/=1 — для нормальных условий эксплуатации (рабочих условий).

/ = 2 — для гидравлических (пневматических) испытаний.

При определении допускаемого коэффициента интенсивности необходимо знать значение критической температуры хрупкости рассматриваемой стали.

Критическая температура хрупкости определяется на основании значений критериальной ударной вязкости, приведенной в таблице 10. по методике, приведенной в приложении А.

Таблице 10— Критериальные значения ударной вязкости при критической температуре *к

Предел прочное»и при теыперагуре 20 *С МПа

По 441 аключ.

21.6

Св. 441 по 539 аключ.

25.5

Се. 539 по 687 аключ.

34.3

Се. 667 по 736 еключ.

39.2

Се. 736

44.1

Приложение А (справочное)

Методика определения критической температуры хрупкости

А.1 Общие положение

А.1.1 Под критической температурой хрупкости понимается температура, принимаемая за температурную границу изменения характера разрушения материала от вязкого к хрупкому. Она определяется как энергия, затраченная на разрушение, а качестве показателя которой принимается величина ударной вязкости.

А.1.2 Для определения критической температуры хрупкости проводятся испытания образцов с концентратором вида V на ударный изгиб по ГОСТ 9454 в выбранном интервале температур.

А.1.3 По результатам испытаний строятся графики зависимости ударной вязкости от температуры испытаний: пример на рисунке А.1.

А.1.4 По заданным критериальным значениям ударной вязкости с использованием трафиков по пункту А.1.3 определяются значения критической температуры хрупкости.

А.2 Отбор проб для изготовления образцов

А.2.1 Для основного металле пробу отбирают от материала, прошедшего асестадии пластической деформации и термической обработки.

А.З Ориентация образцов

А.3.1 Продольные оси образцов, вырезаемых из поковок, штамповок, листового и сортового проката, должны быть ориентированы параллельно к их наружной поверхности в направлении, перпендихуляриом основному направлению обработки материала, под которым понимается направление проката, ковки, волочения и т. п.

А.3.2 Продольные оси образцов, вырезаемых из труб и прутков, должны быть ориентированы вдоль ихосей.

А.З.4 Продольная ось надреза должна быть перпендикулярна поверхности полуфабриката или изделия.

А.4 Методика проведения испытаний на ударный изгиб

А.4.1 Образцы, аппаратура

А.4.1.1 При испытаниях на ударный изгиб основного металла используются образцы типа 11 по ГОСТ 9454.

А.4.1.2 Изготовленные образцы маркируются ударным или электрографическим способом на торцах или гранях, исключая грань, на которую наносится надрез При клеймении ударным способом маркировку следует наносить до выполнения надреза.

А.4.1.3 Выполнение надреза должно производиться только механическим способом при помощи профильной фрезы или протяжки. Выполнение надреза с использованием абразива или электроискровым способом не допускается.

А.4.1.4 Аппаратура для проведения испытаний и правила их проведения должны соответствовать ГОСТ 9454.

А.4.2 Проведение испытаний

А.4.2.1 Если неизвестно примерное значение критической температуры хрупкости ^рекомендуется определить значение ударной вязкости при 20 *С и. в зависимости от полученного результата, принять значения температур последующих испытаний

Рекомендуемые температуры последующих испытаний: плюс 50 *С, 0 °С. минус 20 *С. минус 40 °С.

А.4.2.2 Если заранее известно примерное значение критической температуры хрупкости Гк. то допускается проводить испытания в температурном интервале (Г, – 10) *С < t < (/к – 40) *С.

А.4.2.3 При каждой температуре испытывается не менее трех образцов.

А.4.3 Обработка результатов испытаний

А.4.3.1 Для каждого из испытанных образцов определяют величину ударной вязкости как отношение работы разрушения образца к площади нетто-сечения образца а месте надреза. Определяют среднеарифметическое значение ударной вязкости поданным, полученным при испытаниях трех образцов при каждой температуре испытаний.

А.4.3.2 Графически в координатах «ударная вязкость — температура» наносят указанные значения и последовательно соединяют их прямыми линиями. Также на график наносятся а виде точек значения ударной вязкости для каждого из испытанных образцов.

Полученные графики являются исходной информацией для определения критической температуры хрупкости.

А.5 Определение критической температуры хрупкости

А.5.1 По известному значению предела прочности материала при 20 *С по таблице 10 выбирают соответствующее критериальное значение ударной вязкости (KCV)r

A.S.2 Не графике «ударная вязкость-температура» на оси ординат (ось KCV)откладывают соответствующее критериальное значение ударной вязкости (KCV)t. Через полученную точку проводят линию, параллельную оси абсцисс (ось 0 до пересечения с кривой ударной вязкости.

Температура, соответствующая точке пересечения, принимается за критическую температуру хрупкости /г

A.S.3 Если значение критической температуры хрупкости указано в нормативной или иной технической документации. должно проводиться ее подтверждение.

Подтверждение значения критической температуры хрупкости осуществляется в следующей последовательности.

• проводятся испытания на ударный изгиб при температуре Гн:

• согласно пункту A.S.2. определяется температура fr

Критическая температура хрупкости считается подтвержденной, если она совпадает с температурой га. определенной согласно пункту A.S.2.

Пример графика для определения критической температуры хрупкости гш приведен на рисунке А.1.

Библиография

(1) ПНАЭ Г-7-002—86

Нормы расчете не прочность оборудований и трубопроводов атомных энергетических установок

(2) РД РТМ 26-01-44—78

Детали трубопроводов на давление свыше 10 до 100 МПа. Нормы и методы расчета на прочность

УДК 621.643:539.4.001.24:006.354 ОКС 71.120.01 ОКП 36 1000

Ключевые слова: трубы, детали трубопроводов, высокое давление, автофретирование. нагрузки, напряжения, прочность

Редактор 6.6. Забепииа Технический редактор £.6. Беспрозваимай Корректор И.А- Коропава Компьютерная верстка Л.А. КруеоаоО

Сдано а набор 13.06-2014 Подписано о печать 22.12.2014. Формат 60 * 64^. Гарнитура Ариал Уел. лвч. л. 4.18. Ун.-иод. л. 3.60. Тираж 46 эо. Зак. 214.

И ад)

гп<

it.

ФГУП «СТАНДАРТИНФОРМи. 123995 Москва. Гранатный пор . 4. wwHr.goslinfb.ru infoQgostinforu

Шп ♦ 2 ♦ Сз. S’** Sp2 ♦ <h ♦ Су (5.23)

Николай Иванов

Эксперт по стандартизации и метрологии! Разрешительная и нормативная документация.

Оцените автора
Все-ГОСТЫ РУ
Добавить комментарий