РД 10-249-98. Госгортехнадзор россии
 Скачать 1.39 Mb.
|
|
4.4.3. Проверка толщины стенки развилок. 4.4.3.1. Под развилками следует понимать тройниковое соединение Y-образного типа, предназначенное для разделения потока среды в трубе на два симметричных потока, направление которых располагается под углом к продольному направлению основной трубы. В настоящем подразделе рассматриваются конструкции развилок с углом 30°60°. 4.4.3.2. Выбранные размеры развилок, конструкция которых соответствует рисунку 4.16, должны удовлетворять условию  Условие проверяется отдельно для каждого из указанных на чертежах участков Ар1 и Ар2, Аs1и Аs2, А01 и А02. Длина укрепляющих зон определяется согласно пп. 4.4.1.4, 4.4.1.5, 4.4.2.3. 4.4.3.3. Для сварных развилок толщина стенки по сварному соединению должна превышать толщину стенки основного металла по данному участку (сечению) развилки не менее чем на 20%. 5. МЕТОДИКА ПОВЕРОЧНОГО РАСЧЕТА НА ПРОЧНОСТЬ 5.1. Расчет барабанов, коллекторов и труб поверхностей нагрева на дополнительные нагрузки и малоцикловую усталость 5.1.1. Условные обозначения 5.1.1.1. В формулах раздела приняты условные обозначения, представленные в таблице 5.1. Таблица 5.1
5.1.2. Дополнительные нагрузки 5.1.2.1. Поверочный расчет на прочность от дополнительных нагрузок производится для барабанов, коллекторов и труб поверхности нагрева после выбора основных размеров. Дополнительные нагрузки - изгибающие моменты, осевые усилия и крутящие моменты от веса и самокомпенсации - определяются отдельными расчетами. 5.1.2.2. Поверочный расчет на прочность барабанов и коллекторов от весовых нагрузок производится с учетом следующих положений: при определении изгибающего момента Мbq барабан и коллектор рассматриваются как балка, свободно лежащая на опорах. При незначительных местных нагрузках изгибающий момент вычисляется в предположении равномерного распределения нагрузки по длине барабана и коллектора; поверку напряжений изгиба в барабанах и коллекторах следует производить в случаях, когда наружный диаметр барабана или коллектора не превышает 800 мм и расстояние между опорами превышает 6 м или когда на барабан или коллектор передаются значительные дополнительные усилия: вес присоединенных к коллектору деталей, реакции трубопроводов и реакции струи при открытии предохранительных клапанов. 5.1.3. Расчетные напряжения 5.1.3.1. Среднее окружное напряжение от внутреннего давления следует определять по формуле  Коэффициент прочности при наличии отверстий или сварных швов должен приниматься с наименьшим значением для каждого расчетного сечения согласно разделу 4. 5.1.3.2. Суммарное среднее осевое напряжение от внутреннего давления, осевой силы и изгибающего момента определяется по формуле  где среднее осевое напряжение от внутреннего давления  среднее осевое напряжение от осевой силы  Коэффициент прочности при наличии отверстий и поперечного сварного соединения принимается равным меньшему значению коэффициента прочности в поперечном направлении или коэффициента прочности поперечного сварного соединения. Осевое напряжение от изгибающего момента  Для барабанов или коллекторов следует выявить наиболее ослабленное сечение, обусловленное наибольшим изгибающим моментом Mb, наименьшим моментом сопротивления W или наименьшими коэффициентами прочности и bw. 5.1.3.3. Среднее радиальное напряжение от внутреннего давления определяется по формуле  5.1.3.4. Напряжение кручения определяется по формуле  5.1.3.5. Напряжения определяются по номинальной толщине стенки, выбранной при расчете на внутреннее давление. 5.1.3.6. При определении напряжений от весовых нагрузок в формулы подставляются усилия Qq и моменты Mbq, Mkq, а при определении напряжений от действия весовых нагрузок и самокомпенсации в формулы подставляются суммарные усилия Qq+Qc и моменты Мbq+Мbc, Mkq+Mkc. 5.1.3.7. Для расчетного сечения цилиндрических барабанов, коллекторов и труб вычисляются три главных нормальных напряжения 1, 2, 3, которые представляют собой алгебраическую сумму действующих в одном направлении напряжений от приложенных к расчетному сечению нагрузок. Главные напряжения вычисляются по следующим формулам: при наличии крутящего момента    при отсутствии крутящего момента 1=; 2=z; 3=r, если >z>r; 1=z; 2=; 3=r, если z>>r; Для обеспечения условия 1>2>3 индексы при обозначениях главных напряжений окончательно устанавливаются после определения численных значений напряжений и z. 5.1.3.8. Эквивалентные напряжения eq и eqc для расчетного сечения цилиндрического барабана, коллектора и трубы принимаются разными: eq=1-3, где 1 и 3 определены по весовым нагрузкам Qq, Mbq и Мkq; eqc=1-3, где 1 и 3 определены по суммарным нагрузкам Qq+Qc,Mbq+Mbc и Мkq+Мkc. 5.1.4. Допускаемое эквивалентное напряжение 5.1.4.1. Величина эквивалентного напряжения в цилиндрических барабанах, коллекторах и трубах от действия внутреннего давления и весовых нагрузок должна удовлетворять условию  5.1.4.2. Величина эквивалентного напряжения в трубах от действия внутреннего давления, весовых нагрузок и самокомпенсации тепловых расширений должна удовлетворять условию  Для труб, расчетные температуры которых обуславливают использование для определения допускаемых напряжений кратковременных характеристик пределов прочности и текучести, допускается несоблюдение указанного условия, если поверочный расчет на усталость по подразделу 5.2 показывает, что заданное число циклов рассчитываемой детали меньше допустимого. 5.1.5. Расчет на малоцикловую усталость 5.1.5.1. Условные обозначения 5.1.5.1.1. В формулах приняты условные обозначения, представленные в таблице 5.2. Таблица 5.2
5.1.5.2. Общие положения 5.1.5.2.1. Расчет на малоцикловую усталость является поверочным и выполняется после выбора основных размеров детали. 5.1.5.2.2. Поверочный расчет производится с учетом всех нагрузок (основных и дополнительных) для всех расчетных режимов работы. 5.1.5.2.3. Расчетные кривые малоцикловой усталости приведены для материалов, допущенных к применению Госгортехнадзором России и перечисленных в таблицах 2.2, 2.3, 2.4 раздела 2. 5.1.5.2.4. Методика применима для расчета деталей, работающих при малоцикловой усталости во всем диапазоне изменения расчетных температур. Уровень температур, обуславливающих необходимость учета ползучести, устанавливается согласно разделу 2. 5.1.5.2.5. Поверочный расчет на малоцикловую усталость допускается не производить, если повреждаемость от действия всех видов нагрузок удовлетворяет одновременно двум условиям:  При расчете величины [N]i в этом случае амплитуды напряжений принимаются равными: - для циклов пуск-останов; - для циклов колебания давления с размахом p не менее 30% р (исключая пуск-останов); - для температурных циклов всех видов, где t - перепад температуры по толщине стенки, периметру и длине детали, включая колебания температуры среды во времени.Суммарное эквивалентное напряжение eqc определяется для номинального режима эксплуатации. 5.1.5.2.6. Расчет напряжений в элементах котлов и трубопроводов производится по методикам, изложенным в разделах 6, 7, 8, 9 и 10. Допускается использование других расчетных методик, а также экспериментальных значений напряжений, определенных в условиях, соответствующих условиям эксплуатации. 5.1.5.3. Переменные нагрузки 5.1.5.3.1. За цикл нагружения принимается повторяющееся изменение нагрузки (как силовой, так и температурной) от первоначального значения до максимального (минимального) и возврат к первоначальной нагрузке. Цикл нагружения характеризуется амплитудой напряжения, числом циклов нагружения и уровнем максимальной температуры цикла. 5.1.5.3.2. При расчете на усталость учитываются следующие нагружающие факторы: изменение давления при пуске-останове котла; колебания рабочего давления при эксплуатации (более 15% от номинального значения); изменение внешних нагрузок при эксплуатации (весовые нагрузки, наддув и т.п.); температурные перепады при пуске-останове котла, включая компенсационные нагрузки при тепловых расширениях трубопроводов; дополнительные перепады температур, вызывающие колебания температуры среды или теплового потока при эксплуатации. 5.1.5.4. Переменные напряжения 5.1.5.4.1. Расчет на усталость основывается на условно-упругих напряжениях, действующих в выбранной точке рассчитываемой детали, где ожидаются наибольшие напряжения. Расчет производится для всех основных этапов эксплуатации: пуска, рабочего режима, останова. 5.1.5.4.2. Для каждой выбранной точки детали определяют три главных нормальных напряжения 1, 2, 3, представляющих собой алгебраическую сумму действующих в одном направлении напряжений от всех приложенных в данный момент нагрузок с учетом местных концентраторов напряжений (отверстий, галтелей и т.п.). Значения коэффициентов концентрации следует принимать по расчету напряжений в соответствии с п. 5.1.5.2.6. Примечание. До разработки соответствующей методики расчета для барабанов и коллекторов коэффициент концентрации окружных напряжений от действия внутреннего давления на кромках цилиндрических отверстий допускается принимать равным 3, для выпуклых днищ 2,2, а коэффициент концентрации окружных и осевых напряжений от действия температурного перепада по толщине стенки для цилиндрических и сферических деталей равным 2,0. 5.1.5.4.3. Для цилиндрических деталей главные нормальные напряжения i определяются в соответствии с подразделом 5.1. 5.1.5.4.4. По значениям главных нормальных напряжений определяют эквивалентные напряжения для расчетных точек детали в заданные моменты времени как алгебраическую разность главных нормальных напряжений:  5.1.5.4.5. Напряжения, вызываемые технологическими отклонениями при изготовлении детали (разностенность труб, смещение кромок и т.п.), не учитываются, если величина отклонений не превышает нормы, установленной в Правилах Госгортехнадзора. 5.1.5.5. Размах и амплитуда переменных напряжений 5.1.5.5.1. Для каждого цикла нагружения существуют режимы, при которых принимают максимальные и минимальные значения величины:   В расчет вводится размах условно-упругих эквивалентных напряжений eij, равный наибольшему значению:  5.1.5.5.2. Расчетная амплитуда напряжений принимается наибольшей из следующих величин, определяемых по формулам:   5.1.5.5.3. Если деталь подвергается действию циклов разного типа, то величина расчетной амплитуды a определяется отдельно для каждого типа цикла. 5.1.5.6. Допускаемая амплитуда переменных напряжений 5.1.5.6.1. Для оценки допускаемой амплитуды переменных напряжений [*a] при заданном числе циклов N или допускаемого числа циклов [N*] при заданной амплитуде напряжений a используется принцип суммирования повреждений в виде  где m определяется согласно подразделу 2.6. Значения параметра Dc приведены на рисунке 5.1. Рекомендуется принимать r/t=1,5[].  Рисунок 5.1. Суммарная повреждаемость как функция от повреждаемости, вызванной ползучестью 5.1.5.6.2. Допускаемая амплитуда переменных напряжений [a] для заданного числа циклов N или допускаемое число циклов [N] для заданной амплитуды переменных напряжений a без учета влияния повреждения от ползучести определяются по кривым малоцикловой усталости, приведенным на графиках для максимальной температуры цикла (рисунки 5.2, 5.3, 5.4).  Рисунок 5.2. Расчетные кривые малоцикловой усталости углеродистых сталей  Рисунок 5.3. Расчетные кривые малоцикловой усталости низколегированных сталей марок 12Х1МФ, 15Х1М1Ф, 12МХ и 15ХМ  Рисунок 5.4. Расчетные кривые малоцикловой усталости аустенитных хромоникелевых сталей Расчетные кривые откорректированы с целью учета влияния среднего напряжения (асимметрии цикла). Поскольку при испытаниях, по результатам которых построены усталостные кривые, не учитывалось влияние коррозии при нарушениях водного режима и консервации котлов и трубопроводов, влияние этих факторов должно учитываться введением дополнительного коэффициента запаса по напряжениям не менее 4 или по долговечности не менее 50. 5.1.5.6.3 При максимальных температурах металла, отличающихся от приведенных на графиках (см. рисунки 5.2, 5.3, 5.4), допускаемая амплитуда напряжений [a] или допускаемое число циклов [N] определяются линейной интерполяцией; экстраполяция кривых не допускается. 5.1.5.6.4 Расчетное напряжение при ползучести c представляет собой максимальное главное нормальное напряжение, определенное с учетом пластичности и ползучести материала при номинальном режиме эксплуатации. Примечание. До разработки соответствующей методики расчета барабанов и коллекторов допускается принимать c наибольшим из значений, вычисленных по формулам:   где K=1,4 при  К=1,5 при  Значения eq и eqc следует определять, принимая значения коэффициента ослабления отверстиями =1. 5.1.5.6.5. Если 1,25(c//e)1, то допускается не более 1000 расчетных циклов пуск-останов; если 1,25(c//e)0,5, то повреждаемость от ползучести не учитывается. 5.1.5.6.6. Если в расчетной точке детали имеются сварные швы, то допускаемое число циклов уменьшается в два раза по сравнению с полученным по кривым малоцикловой усталости при отсутствии швов. 5.1.5.6.7. Если деталь подвергается циклам нагружения различного типа при неизменных значениях параметров номинального режима, то для оценки долговечности следует использовать формулу  Если в процессе работы значения температуры и нагрузок при номинальном режиме изменяются, то для оценки долговечности следует использовать формулу  где  5.1.5.6.8. Если заданное число циклов менее 1000, то расчет рекомендуется производить на 1000 циклов. 5.2. Расчет трубопроводов пара и горячей воды на дополнительные нагрузки и малоцикловую усталость |