Котлы стационарные и трубопроводы пара и горячей воды. Нормы расчета на прочность. Определение коэффициентов прочности

Содержание статьи:

КОТЛЫ СТАЦИОНАРНЫЕ ИТРУБОПРОВОДЫ
ПАРА И ГОРЯЧЕЙ ВОДЫ.
НОРМЫРАСЧЕТА НА ПРОЧНОСТЬ.
ОПРЕДЕЛЕНИЕКОЭФФИЦИЕНТОВ ПРОЧНОСТИ

(ОСТ 108.031.10-85)

Настоящий стандартраспространяется на паровые котлы и паропроводы с рабочим давлением более 0,07МПа (0,7 кгс/см²) и на водогрейные котлы и трубопроводы горячей водыс температурой свыше 115 °С:

на котлы с топкой,котлы-утилизаторы, энерготехнологические котлы и др.;

на встроенные и отдельностоящие пароперегреватели и экономайзеры;

на трубопроводы пара игорячей воды в пределах котла, включая опускные трубы и стояки;

на внекотловые трубопроводыпара и горячей воды;

на сосуды, подключенные ктракту котла (пароохладители, сепараторы и др.).

Допускается применениестандарта при расчете сосудов и корпусов арматуры тепловых электростанций.

Стандарт не распространяетсяна котлы, трубопроводы, встроенные и отдельно стоящие пароперегреватели иэкономайзеры, устанавливаемые на морских и речных судах и на других плавучихсредствах или объектах подводного применения, а также на подвижном составежелезнодорожного, автомобильного и гусеничного транспорта, и на котлы сэлектрическим обогревом.

Стандарт устанавливает единыеметоды определения коэффициентов прочности деталей со сварными соединениями и(или) с отверстиями, используемых в расчетах для обоснования толщины стенки принагрузках от внутреннего давления и от дополнительных внешних усилий.

Стандарт должен применятьсясовместно с ОСТ108.031.08-85 и ОСТ108.031.09-85.

Для котлов и трубопроводов,находящихся в эксплуатации, в процессе монтажа или изготовления или оконченныхпроектированием до введения настоящего стандарта, переоформление расчетов напрочность в соответствии с новыми нормами не требуется.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Обозначения.

1.1.1. Вформулах приняты следующие обозначения:

Dm — средний диаметр детали, мм;

d -диаметр отверстия, мм;

d1 — диаметр гнезда под штуцерили крышку лючка в детали, мм;

t -расстояние между центрами соседних отверстий в продольном направлении, мм;

tl — расстояние между центрами соседних отверстий впоперечном направлении, мм;

h -глубина гнезда под штуцер или крышку лючка, мм;

lw — расстояние от кромки отверстий до центра сварного шва, мм;

φ— расчетный коэффициент прочности детали;

φw — коэффициент прочности сварных соединений при αw= 0;

φd— коэффициент прочности деталей, ослабленных неукрепленными отверстиями;

φc — коэффициент прочности деталей, ослабленных отверстиями с учетомукрепления;

z — коэффициент,определяющий отношение диаметра отверстия к зоне его влияния;

åf — сумма компенсирующихплощадей укрепляющих деталей, мм²;

l -протяженность зоны влияния отверстия по сечению расчетной детали, учитываемая вукреплении, мм;

ls — протяженность зоны влияния отверстия по сечению штуцера, учитываемая вукреплении, мм;

φmin, φmax — минимальный и максимальныйкоэффициенты прочности при разных расстояниях между отверстиями ряда;

Dα — наружный диаметр расчетной детали, мм;

D -внутренний диаметр расчетной детали, мм;

s -номинальная толщина стенки, мм;

sf — фактическая толщина стенки, мм;

с — суммарная прибавка ктолщине стенки, мм;

c2 — эксплуатационная прибавкак толщине стенки, мм;

[σ] — номинальноедопускаемое напряжение, МПа (кгс/мм²);

р — расчетное давление, МПа(кгс/см²);

dα — наружный диаметр штуцера или трубы (ответвления), мм;

ds — внутренний диаметр штуцера или трубы (ответвления), мм;

dy — условный диаметр отверстия, используемый в расчетах при различныхдиаметрах расточки отверстия по толщине стенки, мм;

de — эквивалентный диаметр отверстия, используемый в расчетах приотбортованных кромках отверстия внутрь или наружу расчетной детали, мм;

s0 — минимальная толщина стенкибез учета прибавок и ослаблений отверстиями или сварными соединениями, мм;

αw— угол между направлением сварного шва и расчетным направлением, т.е.продольным направлением для цилиндрических деталей при расчете на внутреннеедавление и поперечным направлением при расчете на осевое усилие (0 ≤ αw≤ 90), градус;

αd — угол между расчетным (продольным) направлением и направлением междуцентрами рассматриваемых соседних отверстий (0 < αd < 90), градус;

F0 — площадь металла междукромками отверстий, мм²;

Ft — полная площадь между центрами отверстий, мм².

1.1.2. В случае необходимостиприведенные в п.1.1.1 обозначения следует дополнить индексами s,n и b, относящимися соответственно к штуцерам, накладкам и воротникам, а такжек вытянутым горловинам.

1.1.3. Все значения используемыхв расчетах величин следует принимать номинальными без учета допускаемыхотклонений.

1.2. Средний диаметрцилиндрической детали или выпуклого днища.

1.2.1. Если номинальнымдиаметром детали является наружный диаметр, то средний диаметр следует определятьпо формуле Dm = Dα — s.

1.2.2. Если номинальнымдиаметром детали является внутренний диаметр, то средний диаметр следуетопределять по формуле Dm = D + s.

Черт. 1.
I-I — расчетное направление (для цилиндрической детали прирасчете на внутреннее давление — продольная ось); II-II-средняя линия сварногосоединения; III-III — направления расчетнойнагрузки

1.3. Расчетный коэффициентпрочности.

1.3.1. Расчетный коэффициентпрочности φ представляет собой относительную величину, используемуюв формулах для определения толщины стенки расчетной детали и учитывающуюослабление отверстиями и сварными соединениями.

1.3.2. Коэффициент прочностисварных соединений φw представляет собой отношениепредельной нагрузки, действующей в направлении, перпендикулярном к направлениюсварного соединения (т.е. при αw = 0), к предельной нагрузкебесшовной детали.

1.3.3. Коэффициент прочности φdили φc, учитывающий отверстия,представляет собой отношение предельной нагрузки детали с отверстиями к предельнойнагрузке детали без отверстий.

Указанное отношение нагрузокдопускается заменять отношением среднего напряжения в детали без отверстий ксреднему напряжению детали с отверстиями или отношением соответствующихплощадей тех же самых сечений (см. п. 3.3.10). При этомрассматриваются напряжения или сечения между отверстиями или по отверстию,перпендикулярные направлению действия расчетной нагрузки или приведенные кэтому направлению.

1.3.4.Расчетный коэффициент прочности детали φ принимается равным либоминимальному из значений коэффициентов прочности сварных соединений φw и отверстий φd, либо их произведению в зависимости от расстояния между кромкой ближайшегок сварному шву отверстия и центром сварного шва lw.

1.3.5. Если расстояние lw равно или менее , или менее 50 мм, или пересекает сварной шов (черт. 1),то расчетный коэффициент прочности следует определять по формуле

.

В остальных случаях длярасчетного коэффициента прочности должно выполняться условие

.

При наличии укрепленныхотверстий в формулах следует принимать φcвзамен φd.

1.3.6. Для бесшовных деталейрасчетный коэффициент прочносги φ следует принимать равнымкоэффициенту прочности отверстий φd или φc.

1.3.7. Для деталей, неимеющих отверстий, или с одиночным отверстием, размеры которого должныудовлетворять условию

,

расчетный коэффициент прочности φ следуетпринимать равным коэффициенту прочности сварного соединения

.

1.3.8. Во всех случаяхкоэффициенты прочности φ, φw,φc, не должны приниматься болееединицы.

Сварные соединения с коэффициентомпрочности φw менее 0,5 не допускаются.

2. КОЭФФИЦИЕНТЫ ПРОЧНОСТИ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

2.1.Коэффициенты прочности стыковых соединений.

2.1.1.Коэффициент прочности стыковых сварных соединений, выполненных любым допущеннымспособом (автоматической, полуавтоматической или ручной сваркой),обеспечивающим полный провар по всей длине стыкуемых элементов, при выполненииконтроля качества шва радиографией или ультразвуком по всей длине шва, дляпродольного шва под давлением и поперечного шва при растяжении долженприниматься следующим:

для углеродистой,низколегированной марганцовистой, хромомолибденовой и аустенитной сталей φw= 1,0;

для хромомолибденованадиевойи высокохромистой сталей:

при электрошлаковой сварке φw= 1,0;

при ручной и автоматической сваркепод флюсом:

для расчетной температуры 510°С и менее φw = 1,0;

для расчетной температуры 530°С и более φw = 0,7.

При расчетной температуре от510 до 350 °С значение коэффициента прочности сварного соединения φwопределяется линейным интерполированием между указанными значениямикоэффициента прочности.

2.1.2.Коэффициент прочности стыкового сварного соединения, контроль качества которогодопускается производить не по всей длине каждого шва, следует принимать равнымзначению, приведенному в п. 2.1.1 и умноженному на величину: 0,8 — при выборочном контроле не менее 10%длины данного шва; 0,7 — при отсутствии контроля или при выборочном контролеменее 10%.

2.1.3. При наличии смешениякромок сварных труб коэффициент прочности сварного соединения, определенный всоответствии с пп. 2.1.1 и 2.1.2, должен быть уменьшенпропорционально смещению кромок, например: при смещении кромок на 15% значениекоэффициента должно быть умножено на 0,85.

2.1.4. Если направлениенагрузки совпадает с направлением сварного шва или отличается от него на уголне более 15° (αw ≤ 15°), то коэффициентпрочности сварного соединения при расчете на данную нагрузку не учитывается.Так, при расчете на внутреннее давление цилиндрических деталей не учитываетсяпоперечный шов, а при расчете на осевое усилие не учитывается продольный шов.

2.1.5. Усиление сварного швапри определении коэффициента прочности не учитывается.

2.1.6. Если сварноесоединение нагружено изгибающими нагрузками, то при определении изгибныхнапряжений, действующих в поперечном направлении сварного соединения, должныприменяться коэффициенты прочности сварного соединения при изгибе φbw, значения которых для катаных и кованосверленых или центробежнолитыхтруб с механически обработанной внутренней поверхностью должны приниматься неболее приведенных в табл. 1.

Таблица 1

Значения коэффициента φbw

Сталь	Трубы
	катаные	механически обработанные
Аустенитная хромоникелеваяи высокохромистая Хромомолибденованадиеваяпри расчетной температуре:	0,6	0,7
510 ˚С и менее	0,9	1,0
530 ˚С и более	0,6	0,7
Углеродистая, марганцовистая и хромомолибденовая	0,9	1,0
Примечание. При расчетной температуре от 510 до 530 °С коэффициент прочности сварного соединения при изгибе определяетсялинейным интерполированием между указанными значениями.

2.2. Коэффициенты прочности угловых сварныхсоединений и соединений внахлестку.

2.2.1. При расчете угловых итавровых сварных соединений на все виды нагрузок (кроме сжатия) коэффициентпрочности φw следует принимать не более0,8 при контроле радиографией или УЗК по всей длине шва и не более 0,6 привыборочном контроле или при отсутствии контроля.

2.2.2. При расчете сварныхсоединений внахлестку на все виды нагрузок коэффициент прочности φwследует принимать не более 0,6.

3. КОЭФФИЦИЕНТЫ ПРОЧНОСТИ, УЧИТЫВАЮЩИЕ НАЛИЧИЕ ОТВЕРСТИЙ

3.1. Диаметр отверстия.

3.1.1. При определениикоэффициентов прочности φd или φcдиаметры отверстия следует принимать равными:

для отверстий, в которыхтрубы развальцованы или приварены к наружной поверхности детали без расточки гнездаили с углублением для установки штуцера менее 30% толщины стенки или суглублением 30% и более, но с обеспечением полного проплавления толщины стенкиштуцера и заполнением гнезда наплавленным металлом, а также для лючковыхотверстий — диаметру отверстия в соответствии с черт. 2;

для отверстий, имеющих потолщине стенки расточки с несколькими разными диаметрами, например с тремядиаметрами согласно черт. 3, — условному диаметру, определенному поформуле

,

где i = 1, 2, 3, … п;

для овальных отверстий -размеру отверстия в направлении ряда, рассматриваемого при определениикоэффициента прочности;

для соседних отверстий ряда, имеющихразные диаметры, — среднеарифметическому значению диаметров;

для цилиндрических деталей ивыпуклых днищ с отбортованным внутрь или наружу воротником или вытянутойгорловиной — эквивалентному диаметру, определенному по формуле

de= d + 0,5r,

где r — радиус закругления воротникаили горловины по внутренней поверхности (по отношению отверстия), мм (черт. 4 и 5);

для отверстий, имеющихрезьбу, — среднему диаметру резьбы.

3.1.2. Снятие фасок илиокругление кромок с внутренней поверхности детали допускается не учитывать.

Черт. 2. Типы соединения труб (штуцеров) с расчетнойдеталью

Черт. 3. Отверстие с различными диаметрами по толщинестенки

Черт. 4. Вытянутая горловина

Черт. 5. Отбортованныйворотник

3.2. Коэффициент прочностидеталей с одиночным отверстием.

3.2.1. Одиночным следуетсчитать отверстие, кромка которого удалена от кромки ближайшего отверстия нарасстояние не менее .

3.2.2. Неукрепленным следуетсчитать отверстие, не имеющее усиливающих деталей в виде штуцера с толщинойстенки, превышающей необходимую по расчету на внутреннее давление, приварнойнакладки, вытянутой горловины или отбортованного воротника.

3.2.3.Коэффициент прочности цилиндрической детали или выпуклого днища, ослабленныходиночным неукрепленным отверстием, следует определять по формуле

,

где

.

3.2.4. Коэффициент прочности цилиндрическойдетали или выпуклого днища, ослабленных одиночным укрепленным отверстием,следует определять по формуле

.

Величину коэффициента φdследует определять согласно п. 3.2.3.

Сумму компенсирующих площадей∑f следует определять согласно подразделу 3.6.

Укрепление отверстийторосферических днищ, ослабленных одиночным укрепленным отверстием, следуетопределять по ГОСТ 14249-80.

3.3. Коэффициент прочностицилиндрических деталей, ослабленных неукрепленными отверстиями.

3.3.1.Коэффициент прочности деталей, ослабленных продольным рядом или коридорнымполем отверстий с одинаковым шагом, следует определять по формуле

.

3.3.2.Коэффициент прочности цилиндрической детали, ослабленной поперечным рядом илиполем отверстий с одинаковым шагом, следует определять по формуле

.

3.3.3.При шахматном равномерном расположении отверстий должны быть вычислены тризначения коэффициента прочности:

в продольном направлении (дляшага t = 2а) — по п. 3.3.1;

в поперечном направлении (дляшага t1 = 2b) — по п. 3.3.2;

в косом направлении — поформуле

,

где m=b/a.

Окончательным должноприниматься наименьшее из трех найденных значений.

3.3.4.Если деталь ослаблена рядом, состоящим из двух неукрепленных отверстий срасстоянием между их кромками менее , то коэффициент прочности следует принимать поформуле

.

Коэффициент прочности φminдля ряда с тем же шагом следует определять по пп. 3.3.1 — 3.3.3соответственно.

3.3.5.Для деталей, ослабленных отверстиями с неравномерным шагом, расчетныйкоэффициент прочности φd должен приниматься равнымминимальному значению коэффициента прочности, вычисленному по отверстиямданного ряда.

3.3.6. Если деталь из углеродистойстали ослаблена рядом из трех неукрепленных отверстий с неравномерным шагом, токоэффициент прочности следует принимать равным среднеарифметическому значениюиз коэффициентов прочности для каждого шага

φd = 0,5(φmin+φmax).

При косом несимметричномрасположении отверстий коэффициенты прочности φminи φmax должны вычисляться по формуле, приведенной в п. 3.3.3соответственно при α = α1 и α = α2.Кроме того, должен быть вычислен коэффициент прочности в продольном направлениидля шага t = α1+ α2и должно быть окончательно принято наименьшее из значений для продольного шагаили для несимметричного косого ряда.

Приведенный коэффициентпрочности для ряда с неравномерным шагом, вычисленный по формуле данногопункта, не должен приниматься больше коэффициента прочности для ряда из двухотверстий, определенного согласно п. 3.3.4.

3.3.7. Если деталь изуглеродистой стали ослаблена рядом с неравномерным периодическим повторяющимсяшагом, то коэффициент прочности следует определять как наименьшее из двухзначений: среднеарифметического коэффициента прочности согласно п. 3.3.5для наихудшего сочетания двух соседних шагов и коэффициента прочности для двухсмежных отверстий с минимальным шагом согласно п. 3.3.4.

3.3.8.Если деталь ослаблена рядом отверстий одинакового диаметра, частичноукрепленных приваренными штуцерами, то величина коэффициента прочности должнаопределяться по формуле

.

Величину коэффициентапрочности φd следует определять согласно пп. 3.3.1 — 3.3.5.

Сумму компенсирующих площадей∑f, отнесенную к одному отверстию ряда, следуетопределять согласно подразделу 3.6.

3.3.9.Коэффициенты прочности детали с отверстиями равномерного или неравномерногоряда не должны превышать значения коэффициента прочности, определенного дляодиночного отверстия данного ряда.

3.3.10.Если между отверстиями в расчетном сечении имеет место расточка или выборкаметалла, а также изменение толщины стенки за счет скоса внутренней или наружнойповерхности, коэффициент прочности следует определять по общему правилу какотношение площади металла в сечении между кромками отверстий f0 к полной площади между центрами отверстий Ft. В общем случае расчетныйкоэффициент прочности φd следуетопределять по формуле

.

3.3.11. Коэффициентыпрочности цилиндрической детали при различных вариантах расположения отверстийдопускается определять по табл. 2.

Таблица 2

Формулы для вычисления приведенногокоэффициента прочности при разных вариантах ослабления детали отверстиями

Вариант	Характеристика расположения отверстий	Эскизы вариантов ослабления деталиотверстиями	Формула
1	Косой ряд с равными шагами		При m > s рекомендуется применятьформулу где ,
2	Ряд отверстий с разными шагами (из углеродистой стали): продольный	t’ = tmin — минимальный шаг	Наименьшее из двух значений:среднеарифметическое для наихудшего сочетания двух соседних шагов: ; для двух смежных отверстийс минимальным шагом: ,
	поперечный	t’ = tmin — минимальный шаг
	косой	a1 = amin = минимальный размер	При m > 5 — см. вариант 1
3	Зубчатый ряд с равномерным расположением отверстий: продольный	m = b/a	Наименьшее из двух значений(см. п. 3.3.3): для продольного ряда с шагом t; для косого ряда при m = b/a
	поперечный		Наименьшее из двух значений(см. п. 3.3.3): для поперечного ряда с шагом t1 для косого ряда при m = b/a
4	Зубчатый ряд с неравномерным расположением отверстий (из углеродистойстали): продольный	;  и т.п.	Наименьшее из следующихзначений: наименьшего из определенных для продольных рядов I-I и II-II согласно п. 3.3.1; наименьшего из определенных для двух соседних косых шагов: где ; ; наименьшего для двухсмежных отверстий: , где φmin- наименьшее значение для косого ряда согласно варианту 1
	поперечный	;	Наименьшее из следующих значений: наименьшего изопределенных для поперечных рядов I-I и II-II согласно п. 3.3.2; наименьшего изопределенных для двух соседних косых шагов: , где ; ; наименьшего для двух смежных отверстий: , где φmin — наименьшеезначение для косого ряда согласно варианту 1
5	Коридорное полес неравномерным расположением отверстий		Наименьшее из двух значений: для продольногоряда с разными шагами согласно варианту 2; для поперечногоряда с разными шагами согласно варианту 2
6	Поле спилообразным расположением отверстий		Наименьшее из следующих значений: для продольногоряда с шагом t согласно п. 3.3.1; для поперечногоряда с шагом t1 согласно п. 3.3.2; для косого рядапри m = b/a согласно п. 3.3.3

3.4. Коэффициент прочностивыпуклых днищ.

3.4.1.Для выпуклых днищ, имеющих кроме лаза, другие отверстия, коэффициент прочности допускаетсяопределять по диаметру лазового отверстия, если удовлетворяются условия:

расстояние от кромкиближайшего отверстия до кромки лазового отверстия

;

расстояние между кромкамилюбых других отверстий

,

где z — коэффициент, вычисляемыйдля пазового отверстия в выпуклом днище:

;

d1, d2 — диаметры отверстий вднище, кроме отверстия для лаза, мм.

3.4.2. Коэффициент прочности эллиптическогои полусферического днища, ослабленного одним неукрепленным лазовым отверстием,или при наличии других неукрепленных отверстий, если выполняются условия п. 3.4.1,следует определять согласно подразделу 3.3.

3.4.3. Коэффициент прочностиэллиптического и полусферического днища без лаза, ослабленного двумя илинесколькими отверстиями, должен определяться так же, как для продольногонаправления цилиндрической детали, независимо от направления отверстий в днище.

3.4.4. Коэффициент прочноститоросферического днища, ослабленного одиночным неукрепленным отверстием илинесколькими отверстиями, следует определять по ГОСТ 14249-80.

3.5. Наибольший допустимый диаметрнеукрепленного отверстия.

3.5.1. Наибольший допустимыйдиаметр неукрепленного отверстия в цилиндрических деталях и выпуклых днищахследует определять по формуле

,

где [φd] — минимальное допустимоезначение коэффициента прочности детали, ослабленной отверстиями, определяетсяпо соответствующей формуле для вычисления толщины стенки конкретной детали.

Для деталей, изготовленных изтруб:

если расчет производится пономинальной толщине стенки

 ;

если расчет производится пофактической толщине стенки

 

Для эллиптических иполусферических днищ

 ,

где с, с2 — суммарная иэксплуатационная прибавки, определяемые согласно ОСТ108.031.08-85 и ОСТ 108.03.109-85.

3.6. Укрепление радиальныхотверстий.

3.6.1. Приводимая методикарасчета укрепления отверстий применима, если отклонение оси штуцера отперпендикуляра к поверхности детали не превышает 15°.

3.6.2. Если диаметр отверстияпревышает наибольший допустимый диаметр неукрепленного отверстия, определенногосогласно подразделу3.5, то должна быть увеличена толщина стенки детали или укрепленоотверстие при помощи усиленных штуцеров, накладок, отбортовок или разнымиспособами одновременно.

3.6.3. Сумма компенсирующихплощадей ∑f укрепляющих деталей должна удовлетворять условию

∑f= fs + fn + fw ≥ (d -d0)s0,

где fs — компенсирующая площадь штуцера, мм²;

fn — компенсирующая площадь накладки, мм²;

fw — компенсирующая площадь наплавленного металла сварных швов, мм²;

s0— минимальная расчетная толщина стенки детали при φ = 1 и с= 0, определенная по формулам ОСТ108.031.09-85, мм.

3.6.4. При укрепленииодиночного отверстия детали до заданного значения коэффициента прочности φcсумма компенсирующих площадей укрепляющих деталей должна удовлетворять условию

,

где φd — коэффициент прочности детали,ослабленной неукрепленным одиночным отверстием; определяется согласно подразделу 3.2.

3.6.5. При укрепленииотверстий в ряду с одинаковыми диаметрами до заданного значения коэффициентапрочности φc сумма компенсирующихплощадей укрепляющих деталей должна удовлетворять условию

,

где φd — коэффициент прочностидетали, ослабленной рядом неукрепленных отверстий; определяется согласно подразделу 3.3.

Если из двух соседнихотверстий при равных значениях диаметров укрепляется до заданного значения φcтолько одно отверстие, то сумма компенсирующих площадей должна быть удвоена.

3.6.6.Величину компенсирующих площадей укрепляющих деталей следует определять поформулам:

для наружных штуцеров,конструкция которых соответствует черт. 6, а,

;

для пропущенных штуцеров,конструкция которых соответствует черт. 6, б

;

для накладок, конструкциякоторых соответствует черт. 6, в,

;

для отбортованного внутрь воротникав выпуклом днище, конструкция которого соответствует черт. 5,

;

Черт. 6. Укреплениеотверстий:

а — укрепление наружнымштуцером; б — укрепление проходным штуцером; в — укреплениенакладкой; г — укрепление вытянутой горловиной.

для отбортованного наружуворотника в выпуклом днище или для вытянутой горловины цилиндрической детали,конструкция которых соответствует черт. 6, г,

;

для сварных швов,присоединяющих штуцера или накладки с укрепляемой деталью, компенсирующаяплощадь fw принимается равной сумме площадей выступающихучастков наплавленного металла без учета усиления шва в соответствий с черт. 7, а,б, в.

Компенсирующая площадьсварного шва накладки, удаленного от края отверстия на расстояние, превышающее  в расчет не должноприниматься.

При одновременномиспользовании двух штуцеров (наружного и вваренного с внутренней стороны) илидвух накладок (наружной и внутренней) компенсирующая площадь этих деталейдолжна суммироваться.

Используемое при расчетезначение высоты штуцера hs должно приниматься равнымразмеру по чертежу на конкретный штуцер, но не более определенного по формуле

.

При одновременном укрепленииотверстия штуцером и накладкой высота укрепленной части штуцера hs принимается без учета толщины накладки.

Используемое при расчетезначение высоты штуцера hs1 или высоты воротника hb1со стороны внутренней поверхности детали должно приниматься равным размеру почертежу на конкретный штуцер или воротник, но не более определенного поформулам:

,

.

Используемое при расчетезначение ширины накладки bn должно приниматься равнымразмеру по чертежу на конкретную накладку, но не более определенного по формуле

.

Если металл укрепляющейдетали (штуцера или накладки) обладает меньшей прочностью, чем металлукрепляемой детали (барабана, коллектора, трубы, выпуклого днища), токомпенсирующая площадь укрепляющей детали должна быть увеличена пропорциональноотношению допускаемого напряжения укрепляемой детали к допускаемому напряжениюукрепляющей детали.

Более высокая прочностьукрепляющей детали в расчет не должна приниматься.

Избыточная толщина штуцераможет учитываться в компенсирующей площади штуцера fs только в том случае, еслиштуцер (труба) приваривается швом с полным проваром толщины стенки барабана(коллектора, днища или самого штуцера).

Значения минимальныхрасчетных толщин штуцеров s0sи отбортованных воротников s0bпри φ = 1 и с = 0 следует определять по ОСТ108.031.09-85.

3.6.7. При расчете укреплениядвух отверстий, имеющих разные размеры укрепляющих деталей, компенсирующиеплощади fs, fn, и fb следует определять по формулам п. 3.6.6 для каждой кромкиотверстий, причем коэффициент 2 в указанных формулах следует заменить на 1. Приопределении суммы компенсирующих площадей Σf следует использоватьсреднеарифметическое значение площадей, вычисленных для каждой кромки.

Черт. 7. Размеры сварных швовдля штуцеров:

а — шов наружного штуцера; б— шов утопленного штуцера; в — шов проходного штуцера

Черт. 8. Коническая деталь

Σfследует использовать среднеарифметическое значение площадей, вычисленных длякаждой кромки.

3.6.8. Минимальные размерысечения сварных швов Δmin, Δ1min,Δ2min, соединяющих приварныештуцера или накладки с расчетными деталями, должны удовлетворять следующимусловиям:

1) для штуцеров всоответствии с черт.7, а,б

, во всех случаях

2) высота штуцера hs— по п.3.6.6;

3) для накладок всоответствии с черт.6, в

.

Ширину накладки bn и ее наружный диаметр Dn следует принимать согласно черт. 6, в.

3.7. Коэффициент прочностиконических деталей.

3.7.1.Коэффициент прочности конической детали, ослабленной одиночным отверстием,следует определять согласно подразделам 3.2, 3.5 и 3.6 при условии, что средний диаметр детали должен приниматься по сечению,по которому проходит продольная ось отверстия или штуцера. Согласно черт. 8 условный средний диаметрконической детали следует определять по формуле

,

где Bк — расстояние от точкипересечения продольных осей отверстия или штуцера с осью детали до условнойточки пересечения продольной оси отверстия с внутренней образующей детали.

3.7.2. Коэффициент прочностиконической детали, ослабленной поперечным рядом отверстий, следует определятьсогласно пп.3.3.2, 3.3.8 и 3.3.9.

3.7.3. Коэффициент прочностиконической детали, ослабленной продольным или косым рядом отверстий, следуетопределять согласно пп. 3.3.1, 3.3.3, 3.3.8 и 3.3.9,при условии, что во внимание принимаются два соседних отверстия, находящиеся научастке с наибольшими значениями диаметров детали.

3.7.4. Наибольший диаметрнеукрепленного отверстия конической детали следует определять согласно подразделу 3.5с учетом п.3.7.1.

Минимальное допустимоезначение коэффициента прочности конической детали должно определяться поформуле

 ,

где а — угол конусности, равный половине углау вершины конической детали, градус; Dк — внутренний диаметрнаибольшего основания конической детали, мм.

3.7.5. Укрепление радиальныхотверстий конической детали должно рассчитываться согласно подразделу 3.6с учетом п.3.7.1.

3.8. Требования кконструкции.

3.8.1. Расчетные детали,имеющие неукрепленные и (или) укрепленные отверстия, а также ответвления итройниковые соединения трубопроводов, должны удовлетворять требованиям кконструкции детали, обусловленным используемыми методами расчетов и приведеннымв ОСТ108.031.09-85.

3.8.2. Расстояние междуцентрами двух соседних отверстий одинакового диаметра, измеряемое поповерхности среднего диаметра расчетной детали, должно быть не менее 1,4диаметра расчетного отверстия или 1,4 полусумм расчетных диаметров отверстий,если диаметры разные.

Расстояние между кромкамидвух соседних отверстий на внутренней поверхности барабана, коллектора илиднища должно быть не менее 5 мм.

3.8.3. Толщина стенки штуцераили накладки не должна превышать толщины стенки детали. Допускаютсядвухсторонние накладки.

Допускается применениештуцера или накладки толщиной до двух толщин детали, если это определяетсятехнологией изготовления, но в укреплении отверстия это утолщение не должноучитываться.

3.8.4. Для выпуклых днищрасстояние от кромки отверстия до внутренней поверхности цилиндрического борта,измеряемое по проекции, должно быть не менее 0,1 D. Допускается уменьшениеэтого расстояния по согласованию с базовой организацией по стандартизации.

Требование нераспространяется на полусферические днища с радиальными штуцерами.

3.8.5. Расстояние от кромкиотверстия в днище до начала закругления отбортованного воротника, измеряемое попроекции, должно быть не менее толщины стенки днища.

3.8.6. Расстояние от кромкиотверстия конической детали до ближайшего цилиндрического основания поповерхности среднего диаметра должно быть не менее , где средний диаметр определяется согласно п. 3.7.1.

3.8.7. Максимальное значениедиаметра отверстия в цилиндрической детали должно удовлетворять условию .

4. УЧЕТ ВЛИЯНИЯ НЕРАДИАЛЬНЫХ ОТВЕРСТИЙ

4.1. Общие положения.

4.1.1. Под нерадиальнымиотверстиями или ответвлениями следует понимать отверстия или штуцера (трубы)расчетной детали, направления продольной оси которых отличаются от радиальногонаправления более чем на 15°.

4.1.2. В данном разделерассматриваются конструкции деталей, у которых угол отклонения продольной осиотверстия (ответвления) от радиального направления γ не превышает45°.

4.1.3. Расчетный диаметротверстия следует принимать согласно подразделу 3.1, т.е. так же, какдля радиальных отверстий.

4.1.4.Зону укрепления отверстия следует принимать по средней поверхности детали от наружнойповерхности штуцера (в любом направлении). Длину указанной зоны b следует определять по формуле

.

4.1.5.Зону укрепления отверстия наружным штуцером или наружной частью пропущенногоштуцера следует принимать по средней поверхности штуцера от наружнойповерхности детали (точнее — от условной линии пересечения указанныхповерхностей).

Длину указанной зоны hs следует определять по формуле

.

4.1.6. Зону укрепленияотверстия внутренней частью пропущенного штуцера следует принимать по среднейповерхности штуцера от внутренней поверхности детали (точнее — от условнойлинии пересечения указанных поверхностей). Длину указанной зоны hs1следует определять по формуле .

4.2. Проверка толщины стенкитройниковых соединений.

4.2.1.Выбранные размеры тройниковых соединений с нерадиальным отверстием должныудовлетворять условию

.

Для наклонного штуцера,конструкция которого соответствует черт. 9, следует проверитьвыполнение данного условия для обоих участков детали (левая и правая стороны начерт.9).

Для тангенциального штуцера,конструкция которого соответствует черт. 10, достаточно проверитьвыполнение указанного условия только на одном участке (правая сторона на черт. 10).

4.2.2. Площадь нагружения Ари площади сопротивления (A0 — для детали, Аs, -для штуцера и An — для накладки) следует определять согласно черт. 9 и 10.

Если наклонный штуцеррасполагается в плоскости под углом к продольной плоскости детали (в которойнаходится проекция продольной оси штуцера), то следует проверить выполнениеусловия, приведенного в п. 4.2.1, для каждой проекции сечения на продольноеи поперечное сечения детали.

4.2.3. Для тройниковых соединений, которые, как правило, изготовляютсяковкой (черт. 11) или литьем (черт. 12) и конфигурация которых характеризуется плавными переходами отповерхности детали к ответвлению, допускается вычисление площадей сопротивленияпроизводить по усредненным площадям прямоугольной конфигурации при условнойтолщине стенки s — с и ответвлении ss — с.

Черт. 9. Схема детали с наклонным штуцером

Черт. 10. Схема детали с тангенциальным вводомштуцера

Черт. 11. Схема кованого тройника

4.2.4. При укреплении детали наружной накладкой в условии, приведенном вп. 4.2.1,следует принимать коэффициент μ = 0,7, для внутренней накладки μ= 0,3.

4.3. Проверка толщины стенкиразвилок.

4.3.1. Под развилками следуетпонимать тройниковое соединение Y-образного типа, предназначенное дляразделения потока среды в трубе на два симметричных потока, направление которыхрасполагается под углом β к продольному направлению основной трубы.

В настоящем подразделерассматриваются конструкции развилок с углом 30º ≤ β≤ 60°.

4.3.2. Выбранные размерыразвилок, конструкция которых соответствует черт. 13, должны удовлетворятьусловию

 .

Условие проверяется отдельнодля каждого из указанных на чертеже участков Ap1 и Ap2; As1 иAs2; A01 и A02.

Длина укрепляющих зонопределяется согласно пп. 4.1.4, 4.1.5, 4.2.3. 4.3.3. Длясварных развилок толщина стенки по сварному соединению должна превышать толщинустенки основного металла по данному участку (сечению) развилки не менее чем на20%.

Черт. 12. Схема литого тройника

Черт. 13. Схема развилки

ПРИЛОЖЕНИЕ

Справочное

ПЕРЕЧЕНЬ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ, КОТОРЫЕ МОГУТ БЫТЬИСПОЛЬЗОВАНЫ ДЛЯ РАСЧЕТА НА ПРОЧНОСТЬ КОТЛОВ И ТРУБОПРОВОДОВ

При расчете на прочностьдеталей котлов и трубопровода могут быть использованы дополнительныеруководящие материалы, разъясняющие и дополняющие данный нормативный расчет напрочность, при условии, что в результатеих применения запасы прочности рассчитываемых деталей будут не менеерегламентированных настоящим стандартом. Такими материалами, выпущенными до1985 г., являются:

«Нормы расчета на прочностьэлементов реакторов, парогенераторов, сосудов и трубопроводов атомныхэлектростанций, опытных и исследовательских реакторов и установок»;

РТМ 24.038.08-72.

РТМ 24.038.08-72 следуетиспользовать с дополнительными условиями:

значения допускаемых напряженийпринимаются согласно ОСТ108.031.08-85;

коэффициент перегрузкипринимается не менее 1,4 с понижением для расчетов по первому этапу на 15%, ноне менее значения 1,2;

при выполнении расчетов попервому этапу условие прочности, принимается в виде σеq≤ 1,1 [σ].

СОДЕРЖАНИЕ

1. Общие положения. 1 2. Коэффициенты прочности сварных соединений. 3 3. Коэффициенты прочности, учитывающие наличиеотверстий. 4 4. Учет влияния нерадиальных отверстий. 15 Приложение Переченьдополнительных материалов, которые могут быть использованы для расчета на прочностькотлов и трубопроводов. 18

 

Поиск по каталогу, статьям, СНиПам:

Кроме быстрого и качественного ремонта труб отопления, оказываем профессиональный монтаж систем отопления под ключ. На нашей странице по тематике отопления > https://resant.ru/otoplenie-doma.html < можно посмотреть и ознакомиться с примерами наших работ. Но более точно, по стоимости работ и оборудования лучше уточнить у инженера.

Для связи используйте контактный телефон ООО ДИЗАЙН ПРЕСТИЖ 8(495) 744-67-74, на который можно звонить круглосуточно.