На главную
На главную

ГОСТ 25867-83 «Сосуды и аппараты. Сосуды с рубашками. Нормы и методы расчета на прочность»

Стандарт распространяется на стальные сосуды с U-образной или цилиндрической рубашкой, с рубашкой, сопряженной анкерными трубами или отбортовкой, а также с рубашкой с каналами для обогрева или охлаждения сосуда, нагруженные избыточным давлением в сосуде или в рубашке, собственным весом и стесненностью температурных деформаций и отвечающие требованиям ОСТ 26-291-79, и устанавливает нормы и методы расчета на прочность.

Обозначение: ГОСТ 25867-83
Название рус.: Сосуды и аппараты. Сосуды с рубашками. Нормы и методы расчета на прочность
Статус: действующий
Дата актуализации текста: 01.10.2008
Дата добавления в базу: 01.02.2009
Дата введения в действие: 01.07.1984
Утвержден: Госстандарт СССР (13.07.1983)
Опубликован: Издательство стандартов № 1989

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

СОСУДЫ И АППАРАТЫ

СОСУДЫ С РУБАШКАМИ

НОРМЫ И МЕТОДЫ РАСЧЕТА НАПРОЧНОСТЬ

ГОСТ 25867-83
(СТ СЭВ 3650-82)

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО СТАНДАРТАМ

Москва

ГОСУДАРСТВЕННЫЙСТАНДАРТ СОЮЗА ССР

Сосуды и аппараты

СОСУДЫ С РУБАШКАМИ

Нормы и методы расчета на прочность

Vessels and apparatus.
Jacketed vessels.
Norms and methods of strength calculation

ГОСТ
25867-83

(СТ СЭВ 3650-82)

ПостановлениемГосударственного комитета СССР по стандартам от 13 июля 1983 г. № 3106 срок введенияустановлен

с 01.07.84

Настоящийстандарт распространяется на стальные сосуды с U-образной или цилиндрическойрубашкой, с рубашкой, сопряженной анкерными трубами или отбортовкой, а также срубашкой с каналами для обогрева или охлаждения сосуда, нагруженные избыточнымдавлением в сосуде или в рубашке, собственным весом и стесненностьютемпературных деформаций и отвечающие требованиям ОСТ 26-291-79, иустанавливает нормы и методы расчета на прочность.

Настоящийстандарт должен применяться совместно с ГОСТ 14249-80.

Стандартполностью соответствует СТ СЭВ 3650-82.

1.УСЛОВИЯ ПРИМЕНЕНИЯ РАСЧЕТНЫХ ФОРМУЛ

1.1. Общие условия применениярасчетных формул

1.1.1.Расчетные формулы применимы при условии, что в рубашке действует толькоизбыточное внутреннее давление ().

1.1.2.Расчетные формулы для проверок малоцикловой прочности (пп. 2.6, 3.6, 4.6, 5.6)применимы при условии, что рабочие температуры не превышают значений, прикоторых следует учитывать ползучесть материалов, то есть когда допускаемоенапряжение, приведенное в ГОСТ 14249-80, определяется только по пределутекучести или временному сопротивлению (пределу прочности). Если нет точныхданных, то формулы применимы при условии, что расчетная температура непревышает следующих значений:

380 °С - дляуглеродистой стали;

420 °С - длянизколегированной стали;

525 °С - дляаустенитной стали.

1.1.3. Формуладля определения допускаемого размаха напряжений [] действительна при условии, что радиусы кривизны, полученныеметодом холодной деформации (r0, r1, r2), больше четырехкратной толщины стенки.

1.1.4. Проверкана малоцикловую прочность приведена только для мест сопряжения сосуда срубашкой или каналом. Для всех других элементов, испытывающих циклическуюнагрузку, расчет следует производить по ГОСТ25859-83.

1.1.5. Проверкана малоцикловую прочность приведена для напряжений, вызываемых изменениямисредних температур стенок. Если возникающая разница температур между соседнимиточками составляет больше 15 °С для углеродистой и низколегированной стали или20 °С для аустенитной стали, то расчет на малоцикловую прочность производят по ГОСТ25859-83.

1.2. Условия примененияформул для сосудов с U-образной ицилиндрической рубашкой.

1.2.1.Расчетные формулы применимы при соотношении:

диаметров

толщины стенкии диаметров

толщин стенок

1.2.2.Расчетные формулы для сопряжений при помощи конуса применимы для углов a = 30°, a = 45° и радиуса отбортовки

.

1.2.3.Расчетные формулы для сопряжений при помощи конуса применимы при условииполностью проваренных сварных швов, а для числа циклов нагружения N >103 - при условии двустороннего сварного шва между конусом ирубашкой (см. черт. 5 справочного приложения).

1.2.4.Расчетные формулы для сопряжения при помощи кольца применимы при толщине кольца

 - для U-образной рубашки;

 - для цилиндрической рубашки.

1.2.5.Расчетные формулы для сопряжений при помощи кольца применимы при условииполностью проваренных сварных швов между кольцом и рубашкой (см. черт. 6, а,б, в справочного приложения).

1.2.6. Диаметрокружности сопряжения рубашки с днищем сосуда должен удовлетворять условию

.

Расчет сопряжения рубашки с днищем сосудане проводят, если оно соответствует черт. 7 справочного приложения.

1.3. Условия применения формул для сосудов с рубашками,сопряженными анкерными трубами или отбортовками

1.3.1.Угол шага  сопряжения анкернымитрубами или отбортовками должен удовлетворять условию

.

1.3.2.Расчетные формулы по пп. 4.3-4.5 применимы при соотношении шагов

.

1.3.3.Расчетная формула для сопряжения отбортовкой применима при углах отбортовки от30 до 45° (см. черт. 9 справочного приложения) и при проваренных сварныхшвах.

1.3.4.Расчетные формулы для анкерных труб применимы при размере сварного шва

.

1.3.5. Расчетна усталость по п. 4.6 применим при соотношении толщин стенок

.

1.4. Условия применения формул для сосудов с каналами

1.4.1. Расчетные формулы по п. 5 применимыпри ширине канала

;

высоте канала

и половине центрального углаканала

.

1.4.2.Расчетные формулы для каналов применимы при V-образных сварных швах сполным проваром, а для каналов полукруглого сечения также и при угловых швах.

1.4.3. Расчетна усталость по п. 5.6 применим при соотношении толщин стенок

.

2. СОСУДЫ С U-ОБРАЗНОЙРУБАШКОЙ

2.1. Цилиндрические обечайки

2.1.1.Расчет цилиндрических обечаек на внутреннее избыточное давление проводят по ГОСТ 14249-80. Расчетное давление для рубашки равно р2и расчетное давление для сосуда р1, если p1 > 0.

2.1.2. Расчет цилиндрической обечайки сосуда на наружное давлениепроводят по ГОСТ14249-80. При p1 < 0 за расчетное давление для сосудапринимают , а для рубашкиp2 + .

При p1 > 0 расчетное давление в зоне рубашки равно р2или р2 - р1, если выполняются условия ГОСТ14249-80. Расчетную длину L следует определять по ГОСТ14249-80.

2.1.3.Цилиндрическую стенку сосуда с кольцами жесткости рассчитывают по ГОСТ14249-80.

Направляющиеспирали можно рассматривать как кольца жесткости, если выполнены следующиеусловия:

а) шаг спирали ts должен быть не более 0,3 D1. Если , то цилиндрическую обечайку следует рассчитывать как гладкуюобечайку;

б) за расчетнуюдлину l2 при расчете по ГОСТ 14249-80 принимаютрасстояние вдоль оси сосуда от конечной точки расчетной длины (см. черт. 1справочного приложения) до точки замыкания первого витка направляющей спирали,охватывающего всю окружность сосуда. Для направляющих спиралей, выполненных сконцевыми кольцами, действительно определение l2 по ГОСТ 14249-80;

в) расчетныедлины b, l1 и l2 при расчете по ГОСТ14249-80 определяют по формулам:

                                        (1)

                                                    (2)

                                  (3)

г) поперечное сечение направляющейспирали должно, удовлетворять условию , чтобы исключить потерю устойчивости из плоскости;

д) дляобеспечения прочности обоих угловых швов на направляющей спирали должно бытьвыполнено условие

.                                                                  (4)

Расчетный коэффициент сварного шва  определяют какотношение длины сварного шва к общей длине спирали. При этом расстояние междудвумя концами прерванного шва не должно превышать восьмикратной толщины стенкиобечайки s1, а суммадлин сварных швов не должна быть меньше половины наружной поверхностинаправляющей спирали на одном витке. Оба конца спирали должны начинаться швом.

2.2. Днища

2.2.1. Расчет выпуклых днищ на внутреннееизбыточное и наружное давление проводят по ГОСТ 14249-80. Расчетные давленияпринимают согласно пп. 2.1.1 и 2.1.2.Для днища сосуда, нагруженного избыточным давлением р2,допускается проводить расчет по другим методам, которые учитывают отсутствиедавления на участке в пределах d1.

2.2.2. При расчете днища рубашкиотверстие диаметром d1 не учитывают.

2.3. Сопряжение рубашки с корпусом сосуда при помощиконуса (черт. 5 справочного приложения)

2.3.1. Вспомогательные параметрыопределяют по формулам:

а) коэффициент осевого усилия

                                                              (5)

б) коэффициент, учитывающий расстояниемежду корпусом сосуда и рубашкой

                                                                (6)

в) коэффициент радиуса коническойотбортовки

    (7)

г) коэффициент длины сопряжения

                                                  (8)

д) коэффициентотношения прочности корпуса сосуда и рубашки;

             (9)

Если в сосудевакуум (p1 < 0), то в формулу (9) подставляют р1 =0;

е) расчетныекоэффициенты прочности сварного шва:

                                                                (10)

     (11)

ж) относительная эффективная несущая длинаконуса

.                                                     (12)

2.3.2.Допускаемое избыточное давление в рубашке

.                                                        (13)

2.3.3Коэффициент сопряжения при помощи конуса

                                                   (14)

где

                                        (15)

                                                  (16)

                                       (17)

Коэффициентыпрочности f1, f2, f3 и f4 определяют по черт. 1-4 настоящего стандарта взависимости от вспомогательных параметров.

2.3.4.Определение размеров сопряжения при помощи конуса.

Толщина стенкиконуса должна быть равна или больше толщины стенки сопряженной цилиндрическойрубашки. Если необходимо увеличить толщину стенки конуса, то следуетодновременно увеличить и толщину стенки сопряженной цилиндрической обечайкирубашки на длине

Толщину стенкиконуса рассчитывают методом итерации по формулам (18) и (19);

                                                       (18)

S2 ³ S2R + c.                                                                 (19)

Коэффициентосевого усилия А рассчитывают по формуле (5), а коэффициент В - поформуле (14),причем в качестве исходного значения для s2 берут исполнительнуютолщину стенки цилиндрической рубашки.

Коэффициентпрочности f1

Черт.1

Коэффициентпрочности ft

Черт. 2

Коэффициентпрочности f3

Черт. 3

Коэффициентпрочности f4

Черт. 4

2.4. Сопряжение рубашки с корпусом сосуда при помощикольца (см. черт. справочного приложения).

2.4.1. Вспомогательные параметрыопределяют по формулам:

а) расчетные коэффициенты прочностисварного шва

    (20)

  (21)

б) параметрыкольца

                                                    (22)

                                                             (23)

                                                             (24)

в)относительный момент нагружения

                                                  (25)

где А - коэффициентосевого усилия по формуле (5);

г)относительный реактивный момент в стенке сосуда

                          (26)

если p1 > p2 > 0, то в формулу (26)подставляют p1 = 0;

д)относительный реактивный момент в стенке рубашки

                                                 (27)

е)относительный реактивный момент в месте сопряжения кольца со стенкой сосуда

M3 = min{QH2; (1 + 2Н)М1}.                                                        (28)

2.4.2.Допускаемое избыточное давление в рубашке

                                                     (29)

2.4.3. Определениевысоты кольца

           (30)

                                                       (31)

При наличии вформуле (30)отрицательного значения под знаком радикала соответствующий член приопределении максимума не учитывают. Если в обоих членах значении под знакомрадикала отрицательны, то толщину кольца определяют по п. 1.2.4.

2.4.4. Расчетсварных швов.

Размер сварногошва между сосудом и кольцом при сопряжениях (см. черт. 6 а, б, г справочногоприложения) определяют по формуле

                           (32)

2.5.Нагрузка от собственного веса.

Собственныевеса G1 и G2 вызывают в конусе или в кольце осевое усилие

Проверкунесущей способности от совместного действия осевого усилия и избыточногодавления в рубашке следует проводить по формуле

                                                          (33)

где 2] - допускаемое избыточное давление по формуле(13)для сопряжения при помощи конуса и по формуле (29) для сопряжения при помощикольца;

А - коэффициент осевого усилияпо формуле (5).

2.6.Проверка на малоцикловую прочность. Размах напряжений приближенно рассчитываютпо формуле

                  (34)

где

[р]2 - допускаемое избыточное давление по формуле (13) длясопряжения при помощи конуса, по формуле (29) для сопряжения при помощикольца.

2.6.1.Разность температурных относительных удлинений определяют по формуле

                                                      (35)

За расчетноепринимают наибольшее абсолютное значение eт, которое получается завремя рабочего цикла.

2.6.2. Общийаффективный коэффициент концентрации ук определяют по табл. 1.

2.6.3.Проверку на малоцикловую прочность проводят из условий

.                                              (36)

Допускаемыйразмах напряжений  определяют по формуле

                                                            (37)

Допускаемуюамплитуду напряжения определяют по ГОСТ25859-83. Допускаемое число рабочих циклов  определяют длясоответствующей амплитуды напряжений по ГОСТ25859-83

                                                             (38)

Эффективныекоэффициенты концентрации

Таблица 1

Конструкция

Исполнение по чертежам справочного приложения

bК1

bК2

vк

Сосуды с U-образной рубашкой по черт. 1 справочного приложения

Черт. 5а

-

-

4,0

» 5б

-

-

» 5в

-

-

» 5г

-

-

Черт. 6а

-

-

3,5

» 6б

-

-

3.5

» 6в

-

-

3,0

» 6г

-

-

5,5

Сосуды с цилиндрической рубашкой по черт. 2 справочного приложения

Черт. 5а

2,0

1,6

2,5

» 5б

2,5

» 5в

2,0

» 5г

2,0

Черт. 6а

2,0

1,6

2,5

» 6б

1,6

1,6

2,5

» 6в

2,0

1,2

2,0

» 6г

2,0

2,0

3,5

Сосуды с рубашкой, сопряженной анкерными трубами или отбортовкой по черт. 3 справочного приложения

Черт. 9

2,0

-

-

Черт. 10

2,0

-

-

Сосуды с каналами по черт. 4 справочного приложения

Черт. 11

2,0

-

-

3.СОСУДЫ С ЦИЛИНДРИЧЕСКИМИ РУБАШКАМИ

3.1.Цилиндрические обечайки.

Цилиндрическиеобечайки рассчитывают в соответствии с пп. 2.1.1-2.1.3.

3.2.Сопряжение при помощи конуса (см. черт. 5 справочного приложения).

Коническиесопряжения удовлетворяют требованиям прочности, если они выполнены с толщинойстенки, равной толщине стенки цилиндрической обечайки рубашки, и если онисоответствуют требованиям п. 1.2.2 и формулы (39)

                                                  (39)

3.3.Сопряжение при помощикольца (см. черт. 6 справочного приложения).

3.3.1.Определение высоты кольца

                                                 (40)

                                             (41)

3.3.2. Сварныешвы

Размер сварногошва между сосудом и кольцом при сопряжениях по черт. 6 а, б, г справочногоприложения определяют по формуле

                            (42)

для колец при сопряжении почерт. 6в справочного приложения

а = h0.

3.4.Компенсаторы.

Если порезультатам расчета на малоцикловую прочность необходимо встроить в рубашкукомпенсатор (см. п. 3.6.3), то допускаемое избыточное давление [р2]в рубашке рассчитывают для сопряжений при помощи конуса по формуле (13) идля сопряжений при помощи кольца по формуле (29). При этом коэффициентосевого усилия A рассчитывают по формуле

                                     (44)

Компенсаторрассчитывают при нагружении давлением р2 и силой реакции

3.5. Нагрузкаот собственного веса сосуда или рубашки. Проверку несущей способности принагружении конических или кольцевых сопряжений собственным весом сосуда илирубашки проводят по формуле

                                                          (45)

где F -осевое усилие по п. 2.5;

2] - допускаемое избыточное давление по формуле (13) для сопряжения при помощиконуса и по формуле (29) для сопряжения при помощи кольца;

А -коэффициент осевого усилия по формуле (5).

При наличии компенсатора на рубашкеформула (45)применима при условии, что опорные элементы не расположены на рубашке.

3.6. Проверка на малоцикловуюпрочность

3.6.1. Сопряжениерубашки с корпусом сосуда при помощи конуса по черт. 5 справочногоприложения

Относительное продольное удлинение врубашке

                                                      (46)

где  - определяют согласноп. 2.6.1;

                                         (47)

 - по формуле (6).

Относительное продольное удлинениерубашки должно удовлетворять условию

                                               (48)

Расчетный коэффициент прочности сварногошва

                                                  (49)

где  - коэффициентснижения допускаемых напряжений при расчете на устойчивость по черт. 8 ГОСТ14249-80, определенный для рубашки.

Размах напряжений в сварном шве между сосудом иконусом

                                             (50)

Размах напряжений в сварном шве междурубашкой и конусом по черт. 5 а, б справочного приложения

                                    (51)

где bк1, bк2, gк - см. табл. 1;

                            (52)

где

                                            (53)

                                    (54)

Проверку намалоцикловую прочность проводят по формуле (55), а для конусов по черт. 5 а, б справочногоприложения - дополнительно по формуле (56)

                                          (55)

                                           (56)

Допускаемыеразмахи напряжений  или допускаемоечисло рабочих циклов [N]1 и [N]2определяют согласно п. 2.6.3. Индекс 1 относится к сварному шву междукорпусом сосуда и сопряжением при помощи конуса, а индекс 2 к сварному швумежду рубашкой и сопряжением при помощи конуса.

3.6.2.Сопряжение рубашки с корпусом сосуда при помощи кольца по черт. 6 справочного приложения.Относительное продольное удлинение в рубашке

                           (57)

где  - см. п. 2.6.1.

Относительноепродольное удлинение рубашки должно удовлетворять условию

                                               (58)

Расчетный коэффициентпрочности сварного шва

                                       (59)

где  - коэффициентснижения допускаемых напряжений при расчете на устойчивость по черт. 8 ГОСТ14249-80, определенный для рубашки;

 - по табл. 2.

Таблица 2

Погонный момент инерции и коэффициент прочностисварного шва

Сопряжение при помощи кольца по черт. 6 справочного приложения

W1

W2

а

б

в

г

0,5

Размахнапряжений в сварном шве между сосудом и кольцом

                               (60)

Размахнапряжений в сварном шве между рубашкой и кольцом

                 (61)

где W1, W2 - по табл. 2;

 - по табл. 1.

Проверку намалоцикловую прочность проводят по формулам (55) и (56), при этом допускаемыеразмахи напряжений  или допускаемое числорабочих циклов [N]1 и [N]2 определяютсогласно п. 2.6.3.Индекс 1 относится к сварному шву между корпусом сосуда и кольцом, а индекс 2 ксварному шву между рубашкой и кольцом.

3.6.3.Если не удовлетворяются требования малоцикловой прочности по пп. 3.6.1 или 3.6.2, необходимо произвестиконструктивные изменения, например, предусмотреть компенсатор.

В этом случаеон должен воспринимать температурное удлинение, равное  при рабочем числециклов. Дальнейший расчет следует выполнять по п. 3.4.

3.6.4.Допускается определять уточненное значение размаха напряжений, а такжедопускаемую амплитуду или допускаемое число циклов в соответствии с ГОСТ25859-83.

4.СОСУДЫ, ЧАСТИЧНО ОХВАЧЕННЫЕ РУБАШКАМИ, СОПРЯЖЕННЫМИ С КОРПУСОМ АНКЕРНЫМИТРУБАМИ И ОТБОРТОВКАМИ

4.1. Цилиндрическая обечайка

4.1.1.Цилиндрическую обечайку сосуда рассчитывают по ГОСТ 14249-80 на внутреннееизбыточное давление с расчетным давлением р1, если p1 > 0.

4.1.2. Если p1 < 0, то цилиндрическую обечайку сосуда рассчитывают по ГОСТ14249-80 на наружное давление с расчетным давлением .

4.1.3. Частицилиндрической обечайки сосуда, охваченные рубашкой, и цилиндрические частирубашки при нагружении давлением р2 рассчитывают по п. 4.3 какплоские участки.

Если p1 < 0, следует дополнительно выполнять условие по формуле (62) итребование п. 1.3.1,чтобы исключить появление вмятин на цилиндрической обечайке сосуда:

                                                (62)

4.2. Днища

4.2.1. Выпуклыеднища рассчитывают по ГОСТ 14249-80 на внутреннее избыточное давление срасчетным давлением p1, если p1 > 0, и на наружное давление с расчетным давлением p1, если p1 < 0.

4.2.2. Частиднища сосуда, охваченные рубашкой, и части рубашки в зоне днища при нагружениидавлением р2 рассчитывают по п. 4.3 как плоские участки. Приэтом в формулы вместо толщины стенки цилиндрической обечайки s1 подставляют толщину днища сосуда s3 и вместо толщины стенкицилиндрической обечайки s2 толщину днища рубашки s4.

4.3.Плоские участки

4.3.1.Допускаемое избыточное давление в рубашке:

для стенкисосуда

                     (63)

для стенкирубашки

                                               (64)

Коэффициентыпрочности f5 и f6 определяют по черт. 5настоящего стандарта в зависимости от отношения d0/t0 и от относительногореактивного момента т по формуле (66)

                                                                      (65)

     (66)

Коэффициенты прочности f5 и f6

Черт.5

4.3.2.Определение размеров плоских участков

Определениешага:

                              (67)

                                                      (68)

                                                          (69)

Для заданногоотношения d0/to и т по черт. 5определяют коэффициенты прочности f5 и f6. Если задаться диаметром do, то t1 и t2 можно получить методом итерации. Приопределении tp и tт по формулам (69) и (65) необходимо учитыватьтребование п. 1.3.2.

Определение толщин стенок

                                           (70)

                                                             (71)

                                                     (72)

                                                        (73)

Шаг t0определяют по формуле (65), коэффициенты прочности f5 и f6 по черт. 5. Для сосудов с рубашками наанкерных трубах значение s2 определяют методомпоследовательных приближений с учетом зависимости s2 от m поформуле (66).

4.3.3. Краевыезоны рубашек, сопряженных с корпусом анкерными трубами или отбортовками.

Размерысопряжений при помощи конуса определяют по п. 3.2 и размеры сопряжений припомощи кольца - по п. 3.3.

Расстояния открая рубашки до первого ряда анкерных труб или отбортовок должны удовлетворятьусловиям:

                                                      (74)

                                                   (75)

где t0 - по черт. 5 при m по формуле (66).

4.4.Определение толщины отбортовок (см. черт. 9 справочного приложения)

                                         (76)

где

;                                                            (77)

                                                         (78)

t0 - по формуле (65).

4.5.Определение толщины анкерных труб (см. черт. 10 справочного приложения)

                                   (79)

где h - по формуле (78)

;                                                          (80)

                                                            (81)

Определяемые по формулам (80) и (81)размеры угловых швов и анкерныхтруб должны отвечать требованию п. 1.3.4.

4.6. Проверка на малоцикловуюпрочность

4.6.1. Размах напряжений в сварных швах:

а) сопряжение отбортовкой

                                        (82)

б) сопряжениеанкерными трубами

                                   (83)

где  - см. п. 2.6.1;

К5- по черт. 6;

t0 - определяют по формуле (65);

 - по табл. 1;

КоэффициентK5

при

Черт. 6

для рубашки нацилиндрической обечайке:

                                                            (84)

                                                           (85)

для рубашки навыпуклом днище:

                                                            (86)

                                                             (87)

4.6.2. Размахнапряжений в плоских участках

                                              (88)

где К6 -по черт. 7;to - определяют по формуле (65)

КоэффициентK6

Черт. 7

                 (89)

Коэффициент K1

Черт.8

4.6.3. Проверкуна малоцикловую прочность проводят по формулам:

                                               (90)

                                                 (91)

Допускаемыеразмахи напряжений  или допускаемое числорабочих циклов [N]3 и [N]4 определяютсогласно п. 2.6.3.Индекс 3 относится к сварному шву между корпусом сосуда и сопряжениемотбортовкой или к сварному шву между рубашкой и анкерной трубой, индекс 4относится к рубашке.

4.7.Допускается применение методики, указанной в разд. 2 для приближенного расчетасосудов, полностью охваченных рубашками.

5. СОСУДЫ СКАНАЛАМИ

5.1. Цилиндрическая обечайка

5.1.1.Цилиндрическую обечайку сосуда рассчитывают по ГОСТ 14249-80 на внутреннееизбыточное давление с расчетным давлением p1, если p1 > 0.

5.1.2. Если p1 < 0, то цилиндрическую обечайку сосуда рассчитывают по ГОСТ14249-80 на наружное давление с расчетным давлением /p1/.

5.1.3. В сосудах со змеевиковым каналом(черт. 4асправочного приложения) его можно рассматривать как кольцо жесткости ицилиндрическую обечайку рассчитывать как укрепленную кольцами жесткости по ГОСТ14249-80 при условии, что учитываются следующие особенности:

а) шаг змеевикового канала ts должен быть не более 0,3 D1. Если, то цилиндрическую обечайку рассчитывают как гладкуюобечайку;

б) расчетную длину l2 прирасчете по ГОСТ 14249-80 определяют как осевое расстояние от начала или концарасчетной длины (см. черт. 4 а справочного приложения) до местаокончания первого витка змеевикового канала, охватывающего всю окружностьрубашки;

в) расчетные значения b, l1 и lе при расчете по ГОСТ 14249-80 определяют по формулам:

                                                  (92)

                                                              (93)

;     (94)

г) используемые в ГОСТ 14249-80 величины е, Iк и Акопределяют по формулам:

                                                (95)

                                              (96)

                             (97)

5.1.4. Цилиндрическую обечайку сосуда принагружении давлением р2 в каналах рассчитывают как полосуобечайки шириной b2 по п. 5.3.

5.2. Днища

5.2.1. Выпуклые днища рассчитывают поГОСТ 14249-80 на внутреннее избыточное давление с расчетным давлением p1,если p1 >0, и на наружное давление с расчетным давлением p1,если p1 < 0.

5.2.2. Выпуклые днища при нагружениидавлением р2 в каналах рассчитывают как полосу обечайкишириной b2 по п. 5.3.2.

5.3.Полоса обечайкипод каналами

5.3.1. Каналыпо окружности цилиндрической обечайки

                          (98)

Если p1 >0, то должнодополнительно выполняться условие

                          (99)

Если p2 > p1 > 0, то должно дополнительно выполнятьсяусловие

                                            (100)

5.3.2.Каналы вдоль оси цилиндрической обечайки и каналы на днище

                            (101)

5.4.Каналы

5.4.1.Вспомогательные параметры

Коэффициентпонижения прочности V в зоне сопряжения штуцера сканалом рассчитывают по ГОСТ 24755-81. Если канал и штуцер выполнены из трубыодинаковых размеров и материала, то коэффициент V рассчитывают по формуле

                                  (102)

Расчетноезначение коэффициента прочности сварного шва: для V-образного шва (см. черт. 11 а,в справочного приложения)

                                                       (103)

для углового шва (см. черт. 11 бсправочного приложения)

;                                                  (104)

                                                               (105)

Коэффициентыпонижения прочности  каналов рассчитываютпо формулам:

                                                         (106)

                                                          (107)

5.4.2.Допускаемое избыточное давление в канале

                                                      (108)

5.4.3.Определение толщины стенки канала

                                                          (109)

                                                                 (110)

при этом размер сварного швадля угловых швов

5.5.Распределительные каналы в сосудах с регистровыми каналами (см. черт. 4 бсправочного приложения). Расчет производят в соответствии с п. 5.4,причем следует использовать величины V,  по формулам:

                                                          (112)

                                                          (113)

                                                          (114)

где  - по п.5.4.1.

5.6. Проверка на усталостнуюпрочность

5.6.1. Размах напряжений в сварных швахмежду сосудом и каналом

                           (115)

где eТ -см. п. 2.6.1;

bк1 - по табл. 1;

                                           (116)

     (117)

   (118)

5.6.2. Размахнапряжений в поперечном; сечении канала

                                              (119)

5.6.3. Проверку на малоцикловую прочностьпроводят из условий:

                                                   (120)

                                                    (121)

Допускаемые размахи напряжений  или допускаемое числорабочих циклов [N]5 и [N]6 определяют согласно п. 2.6.3.Индекс 5 относится к сварному шву между корпусом сосуда и каналом, а индекс 6 -к каналам.

ПРИЛОЖЕНИЕ
Справочное

ТЕРМИНЫ И ИХ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Термины

Обозначение

Коэффициент осевого усилия

А

Площадь поперечного сечения канала, мм2 (см2)

АК

Размер сварного шва (черт. 6, 8, 10, 11а), мм (см)

а

Коэффициент сопряжения при помощи конуса

В

Наибольший свободный интервал между двумя жесткими элементами для цилиндрической обечайки с кольцами жесткости, мм (см)

b

Ширина кольца (черт. 6), мм (см)

b0

Толщина ленты направляющей спирали (черт. 11), мм (см)

b1

Ширина канала (черт. 11), мм (см)

b2

Сумма всех прибавок к расчетным толщинам стенок, мм (см)

с

Внутренний диаметр сосуда (черт. 1-11), мм (см)

D1

Внутренний диаметр рубашки (черт. 1-11), мм (см)

D2

Средний диаметр сосуда D3 = D1 + s1, мм (см)

D3

Средний диаметр рубашки D4 = D2 + s2, мм (см)

D4

Наибольший внутренний диаметр компенсатора, мм (см)

Dк

Расчетный диаметр, мм (см): для цилиндрической обечайки DR = D1, для днища DR = D1

DR

Наружный диаметр отбортовки или анкерной трубы (черт. 9 и 10), мм (см)

do

Диаметр окружности сопряжения рубашки с днищем сосуда (черт. 1, 7), мм (см); если рубашка присоединена не к днищу, то d1 принимают равным нулю

d1

Модуль упругости материала сосуда при расчетной температуре, МПа (кгс/см2)

E1

Модуль упругости материала рубашки или канала при расчетной температуре, МПа (кгс/см2)

E2

Расстояние от середины стенки рубашки до наружной стороны стенки сосуда, мм (см)

eо

Расстояние от центра тяжести поперечного сечения канала от середины стенки сосуда, мм (см)

e2

Осевое усилие от собственного веса, Н (кгс)

F

Коэффициенты прочности сопряжений при помощи конуса

f1, f2, f3, f4

Коэффициенты прочности сопряжений анкерными трубами и отбортовками

f5, f6.

Собственный вес сосуда и его содержимого, Н (кгс)

G1

Собственный вес рубашки и ее содержимого, Н (кгс)

G2

Относительный размер кольца

H

Исполнительная толщина кольца (черт. 6), мм (см)

h0

Расчетная толщина кольца, мм (см)

h0R

Ширина ленты направляющей спирали (черт. 8), мм (см)

h1

Высота канала , мм (см)

h2

Момент инерции поперечного сечения канала относительно оси, проходящей через его центр тяжести параллельно стенке сосуда, мм4 (см4)

IK

Коэффициенты для: расчета напряжений в зоне сопряжения при помощи конуса

Ко, K1, К2

Коэффициенты для расчета напряжений в сопряжении анкерными трубами или отбортовкой

К3, К4, К5, K6, К7, K8

Коэффициенты для расчета напряжений в каналах

K9, K10, К11

Расчетная длина рубашки (черт. 1-4 а), мм (см)

L

Расчетные длины цилиндрических обечаек с кольцами жесткости (черт. 1, 4 а), мм (см)

l1, l2

Длина примыкающего элемента, учитываемая при определении расчетной длины (черт. 1, 4 а), мм (см); определяют по ГОСТ 14249-80

13

Эффективная длина стенки обечайки, учитываемая при определении эффективного момента инерции кольца или канала, мм (см)

le

Исполнительная длина укрепления стенки рубашки в месте сопряжения при помощи конуса (черт. 5) или расстояние от первого кольцевого шва до отбортовки (черт. 5 в), мм (см)

lR

Относительный момент нагружения

M0

Относительные реактивные моменты

m1, m2, M3

Относительный реактивный момент в месте сопряжения анкерными трубами или отбортовками

m

Количество рабочих циклов

N

Допускаемое количество рабочих циклов рассматриваемого материала при расчетной температуре в размахе напряжений  по п. 2.6.3 (i = 0; 1; 2; ... 6)

Число витков направляющей спирали

n1

Число витков змеевикового канала

n2

Число замыканий змеевикового канала

n3

Относительное давление

P

Расчетное давление в сосуде при эксплуатации или испытании, МПа (кгс/см2), Если абсолютное давление больше атмосферного (избыточное давление), то p1 > 0; если абсолютное давление меньше атмосферного (вакуум), то p1 < 0;

p1

Расчетное давление в рубашке или в канале в состоянии эксплуатации или испытания, МПа (кгс/см2)

p2

Допускаемое внутреннее избыточное давление в рубашке или в канале, МПа (кгс/см2)

[p2]

Геометрический параметр кольца

Q

Радиус кривизны в вершине днища сосуда по внутренней поверхности (черт. 3, 7), мм (см)

R1

Радиус кривизны в вершине днища рубашки по внутренней поверхности (черт. 3, 7), мм (см)

R2

Внутренний радиус кривизны отбортовки для конических сопряжений (черт. 5 в), мм (см)

r0

Внутренний радиус кривизны отбортовки для сопряжений с отбортовкой (черт. 9), мм (см)

r1

Наружный радиус канала (черт. 11), мм (см)

r2

Средний радиус канала r3 = r2 - 0,5s2 мм (см)

r3

Исполнительная толщина стенки анкерной трубы (черт. 10), мм (см)

s0

Расчетная толщина стенки анкерной трубы, мм (см)

sor

Исполнительная толщина стенки цилиндрической обечайки сосуда (черт. 1-11), мм (см)

s1

Расчетная толщина стенки цилиндрической обечайки сосуда, мм (см)

s1R

Исполнительная толщина стенки цилиндрической обечайки рубашки и конуса или канала (черт. 1-11), мм (см)

s2

Расчетная толщина стенки цилиндрической обечайки рубашки и конуса или канала, мм (см)

s2R

Исполнительная толщина стенки днища сосуда (черт. 3, 7), мм (см)

s3

Исполнительная толщина стенки днища рубашки мм (см)

s4

Расчетная толщина стенки рубашки, мм (см); на цилиндрической обечайке sR = s2, на выпуклом днище sR = s4

sR

Рабочая температура, °С

T

Разность между средней температурой стенки сосуда и температурой 20 °С, °С

Разность между средней температурой стенки рубашки или канала и температурой 20 °С, °С

Эффективный шаг анкерных труб или отбортовок, мм (см)

t0

Расчетный шаг анкерных труб или отбортовок, мм (см)

t1, t2

Шаг анкерных труб или отбортовок вдоль оси мм (см) на цилиндрической обечайке - по черт. 3, 9, 10; на длине

tp.

Шаг анкерных труб или отбортовок по окружности, мм (см); на цилиндрической обечайке ; на длине

tT

Расстояние вдоль оси от края рубашки до первого ряда анкерных труб или отбортовок (черт. 3), мм (см)

tL

Расстояние по окружности от края рубашки до первого ряда анкерных труб или отбортовок, мм (см)

tK

Шаг направляющей спирали или змеевикового канала (черт. 4, 8, 11) мм (см)

ts

Коэффициент понижения прочности при наличии отверстий в канале в зоне штуцеров

V

Момент сопротивления сварного шва на единицу его длины между корпусом сосуда и кольцом, мм2 (см2)

W1

Момент сопротивления сварного шва на единицу его длины между кольцом и рубашкой, мм2 (см2)

W2

Вспомогательные величины

Х1, X2, X3

Угол конического сопряжения (черт. 5), ...°

а

Коэффициент температурного удлинения материала сосуда, 1/°С

а1

Коэффициент температурного удлинения материала рубашки или канала, 1/°С

а2

Эффективные коэффициенты концентрации

Общий эффективный коэффициент концентрации

Половина центрального угла канала (черт. 11), ...°

Угол шага анкерных труб или отбортовок на цилиндрической обечайке по окружности (черт. 3), ...°

Угол шага анкерных труб или отбортовок на днище (черт. 3), ...°

Угол по окружности от края рубашки до первого ряда анкерных труб или отбортовок (черт. 3), ...°

Относительное продольное удлинение в рубашке

Допускаемое относительное продольное удлинение в рубашке

Разность температурных относительных удлинений

Коэффициент, учитывающий расстояние между корпусом сосуда и рубашкой

Коэффициент нагружения

Коэффициент отношения прочности корпуса сосуда и рубашки

Коэффициент длины сопряжения

Относительная эффективная несущая длина конуса

Коэффициент радиуса отбортовки

Амплитуда напряжений, МПа (кгс/см2)

Размахи напряжений, МПа (кгс/см2) (i = 0; 1; 2; ... 6)

Допускаемое напряжение для кольца сопряжения или анкерной трубы при расчетной температуре МПа (кгс/см2)

Допускаемое напряжение для стенки сосуда при расчетной температуре, МПа (кгс/см2)

Допускаемое напряжение для стенки рубашки или канала при расчетной температуре, МПа (кгс/см2)

Допускаемая амплитуда напряжения рассматриваемого материала при расчетной температуре и при количестве рабочих циклов N, МПа (кгс/см2)

Допускаемый размах напряжений, МПа (кгс/см2) (i =  0; 1; 2;. .., 6)

Расчетный коэффициент прочности сварного шва на направляющей спирали

Коэффициент снижения допускаемых напряжений при расчете на устойчивость

Коэффициент прочности сварного шва

Коэффициенты понижения прочности канала

Расчетные коэффициенты прочности сварных швов

Коэффициент прочности сварного радиального шва в кольце сопряжения

Коэффициент прочности сварного продольного сосуда шва

Коэффициент прочности сварного продольного рубашки шва

Коэффициент прочности сварного кольцевого шва сосуда

Коэффициент прочности сварного кольцевого рубашки шва

Половина угла обхвата рубашки с сопряжением анкерными трубами или отбортовкой (черт. 3), ... °

Величины  определяют по ГОСТ 14249-80.

 

Примечание. Черт. 1-11 настоящего приложения неопределяют конструкцию и приведены только для указания расчетных размеров.

Сосуды с U-образнойрубашкой

а - с сопряжением при помощи конуса; б -с сопряжением при помощи кольца

Черт.1

Сосудыс цилиндрической рубашкой

а - с сопряжением припомощи конуса; б-с сопряжением при помощи кольца

Черт.2

Сосудыс рубашками, сопряженными с корпусом сосуда анкерными трубами или отбортовкой

а - с отбортовкой; б - с анкернымитрубами

Черт.3

Сосудысо змеевиковыми каналами

Черт.4а

Сосуды с регистровыми каналами

Черт.4б

Сопряжение рубашки с корпусом сосуда при помощиконуса

Черт. 5

Сопряжениерубашки с корпусом сосуда при помощи кольца

Черт.6

Сопряжение рубашки с днищем

Черт.7

Направляющая спираль

Черт.8

Сопряжение рубашки с корпусом сосуда отбортовкой

Черт.9

Сопряжение рубашки с корпусом сосуда анкернымитрубами

Черт.10

а - полукруглое сечение с V-образным швом; б - полукруглое сечениес угловым швом; в - сегментное сечение

Черт. 11

СОДЕРЖАНИЕ

 

3
Мне нравится
Комментировать Добавить в закладки

Комментарии могут оставлять только зарегистрированные пользователи.

Пожалуйста зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.