ГОСТ Р 52857.8-2007. Национальный стандарт Российской Федерации. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Сосуды и аппараты с рубашками

(утв. и введен в действие Приказом Ростехрегулирования от 27.12.2007 № 503-ст)

ИСТОРИЯ ИЗМЕНЕНИЙ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИХ АКТОВ

flowchart LR
  n0["РДМУ 94-77"]:::rst
  n1["РД 50-332-82*"]:::rst
  n2["РД 50-217-84"]:::rst
  n3["Р 50-106-88"]:::rst
  n4["РД 50-696-90"]:::rst
  click n4 "https://bukva.ai/docs/muk-4-1-3603-20" "РД 50-696-90. Руководящий нормативный документ. Методические указания. Порядок проведения экспертизы государственных стандартов (утв. Постановлением Госстандарта СССР от 30.08.1990"
  n5["ГОСТ Р 52857.8-2007"]:::rst
  click n5 "https://bukva.ai/docs/gost-r-52857-8-2007" "ГОСТ Р 52857.8-2007. Национальный стандарт Российской Федерации. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Сосуды и аппараты с рубашками (утв. и введен в действие При"
  n6["ГОСТ 34233.8-2017"]:::doc
  click n6 "https://bukva.ai/docs/standart-gost-34233-8-2017" "ГОСТ 34233.8-2017. Межгосударственный стандарт. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Сосуды и аппараты с рубашками (введен в действие Приказом Росстандарта от 14"
  n5 --> n6
  n4 --> n5
  n3 --> n4
  n1 --> n3
  n2 --> n3
  n0 --> n1
classDef rst fill:#FFEBEB,stroke:#8B0000,color:#000;
classDef doc fill:#EBFFEB,stroke:#006400,color:#000;
classDef notEnt fill:#FFFFEB,stroke:#FF8C00,color:#000;

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

СОСУДЫ И АППАРАТЫ

НОРМЫ И МЕТОДЫ РАСЧЕТА НА ПРОЧНОСТЬ

СОСУДЫ И АППАРАТЫ С РУБАШКАМИ

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

ГОСТ Р 52857.8-2007

Предисловие

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании», а правила применения национальных стандартов Российской Федерации — ГОСТ Р 1.0-2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения».

Сведения о стандарте

1. Разработан Открытым акционерным обществом «Научно-исследовательский и конструкторский институт химического машиностроения» (ОАО НИИХИММАШ); Закрытым акционерным обществом «Петрохим Инжиниринг» (ЗАО Петрохим Инжиниринг); Открытым акционерным обществом «Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт нефтяного машиностроения» (ОАО ВНИИНЕФТЕМАШ); Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору (Ростехнадзор).

2. Внесен Техническим комитетом по стандартизации ТК 260 «Оборудование химическое и нефтегазоперерабатывающее».

3. Утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 27 декабря 2007 г. № 503-ст.

4. В настоящем стандарте учтены основные нормативные положения следующих международных и европейских стандартов: Директивы 97/23 ЕС Европейского Парламента и Совета от 29 мая 1997 г. по сближению законодательств государств-членов, касающейся оборудования, работающего под давлением; ЕН 13445-3:2002 «Сосуды, работающие под давлением. Часть 3. Расчет» (EN 13445-3:2002 «Unfired pressure vessel — Part 3: Design»).

5. Введен впервые.

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок — в ежемесячно издаваемых информационных указателях «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет.

1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Настоящий стандарт распространяется на сосуды с U-образной или цилиндрической рубашкой, с рубашкой, сопряженной анкерными трубами или отбортовкой, а также с рубашкой в виде змеевиковых или регистровых каналов для обогрева или охлаждения сосуда, нагруженные избыточным давлением в сосуде или (и) в рубашке, собственной массой и стесненностью температурных деформаций.

Настоящий стандарт применяется совместно с ГОСТ Р 52857.1.

2. НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

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

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

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

Примечание. При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3. ОБОЗНАЧЕНИЯ

В настоящем стандарте применены следующие обозначения:

A — коэффициент осевого усилия;

A_{K} — площадь поперечного сечения канала, мм2;

a — размер сварного шва, мм;

B — коэффициент сопряжения с помощью конуса;

b — наибольший свободный интервал между двумя жесткими элементами для цилиндрической обечайки с кольцами жесткости, мм;

b_{0} — ширина кольца, мм;

b_{1} -толщина ленты направляющей спирали, мм;

b_{2} — ширина канала, мм;

c — сумма всех прибавок к расчетным толщинам стенок, мм;

D_{1} — внутренний диаметр сосуда, мм;

D_{2} — внутренний диаметр рубашки, мм;

D_{3} — средний диаметр сосуда (D_{3} = D_{1} + s_{1}),\text{мм} ;

D_{4} — средний диаметр рубашки (D_{4} = D_{2} + s_{2}),\text{мм} ;

D_{K} — наибольший внутренний диаметр компенсатора, мм;

D_{p} — расчетный диаметр, мм: для цилиндрической обечайки D_{p} = D_{1} , для днища D_{p} = D_{1} ;

d_{0} — наружный диаметр отбортовки или анкерной трубы, мм;

d_{1} — диаметр окружности сопряжения рубашки с днищем сосуда, мм; если рубашка присоединена не к днищу, то d_{1} принимают равным нулю;

E_{1} , — модуль упругости материала сосуда при расчетной температуре, МПа;

E_{2} — модуль упругости материала рубашки или канала при расчетной температуре, МПа;

e_{0} — расстояние от середины стенки рубашки до наружной стороны стенки сосуда, мм;

e_{2} — расстояние от центра тяжести поперечного сечения канала до середины стенки сосуда, мм;

F — осевое усилие от собственной массы, Н;

F_{K} — осевое усилие на компенсатор, Н;

f_{1},f_{2},f_{3},f_{4} — коэффициенты прочности сопряжений при помощи конуса;

f_{5},f_{6} — коэффициенты прочности сопряжений анкерными трубами и отбортовками;

G_{1} — собственная масса сосуда и его содержимого, Н;

G_{2} — собственная масса рубашки и ее содержимого, Н;

H — относительный размер кольца;

h_{0} — исполнительная толщина кольца, мм;

h_{0p} — расчетная толщина кольца, мм;

h_{1} — ширина ленты направляющей спирали, мм;

h_{2} — высота канала [h_{2} = r_{3}(1 - cos\gamma)],\text{мм} ;

I_{K} — момент инерции поперечного сечения канала относительно оси, проходящей через центр его тяжести параллельно стенке сосуда, \text{мм}^{4} ;

K_{0},K_{1},K_{2} — коэффициенты для расчета напряжений в зоне сопряжения с помощью конуса;

K_{3},K_{4},K_{5},K_{6},K_{7},K_{8} — коэффициенты для расчета напряжений в сопряжении анкерными трубами или отбортовкой;

K_{9},K_{10},K_{11} — коэффициенты для расчета напряжений в каналах;

L — расчетная длина рубашки, мм;

l_{1},l_{2} — расчетные длины цилиндрических обечаек с кольцами жесткости, мм;

l_{3} — длина примыкающего элемента, учитываемая при определении расчетной длины, мм; определяют по ГОСТ Р 52857.2;

l_{e} — эффективная длина стенки обечайки, учитываемая при определении эффективного момента инерции кольца или канала, мм;

l_{R} — исполнительная длина укрепления стенки рубашки в месте сопряжения с помощью конуса или расстояние от первого кольцевого шва до отбортовки, мм;

M_{0} — относительный момент нагружения;

M_{1},M_{2},M_{3} — относительные реактивные моменты;

m — относительный реактивный момент в месте сопряжения анкерными трубами или отбортовками;

N — число рабочих циклов;

[N]_{i} — допускаемое число рабочих циклов рассматриваемого материала при расчетной температуре и размахе напряжений \Delta\sigma_{i} по 2.6.3 (i = 0;1;2;\ldots 6) ;

n_{1} — число витков направляющей спирали;

n_{2} — число витков змеевикового канала;

n_{3} — число замыканий змеевикового канала;

P — относительное давление, МПа;

p_{1} — расчетное давление в сосуде при эксплуатации или испытании, МПа. Если абсолютное давление больше атмосферного (избыточное давление), то p_{1} >0; если абсолютное давление меньше атмосферного (вакуум), то p_{1} < 0;

p_{2} — расчетное давление в рубашке или в канале в состоянии эксплуатации или испытания, МПа;

[p_{2}] — допускаемое внутреннее избыточное давление в рубашке или в канале, МПа;

Q — геометрический параметр кольца;

R_{1} — радиус кривизны в вершине днища сосуда по внутренней поверхности, мм;

R_{2} — радиус кривизны в вершине днища рубашки по внутренней поверхности, мм;

r_{0} — внутренний радиус кривизны отбортовки для конических сопряжений, мм;

r_{1} — внутренний радиус кривизны отбортовки для сопряжений с отбортовкой, мм;

r_{2} — наружный радиус канала, мм;

r_{3} — средний радиус канала (r_{3} = r_{2} - 0,5s_{2}),\text{мм} ;

s_{0} — исполнительная толщина стенки анкерной трубы, мм;

s_{0p} — расчетная толщина стенки анкерной трубы, мм;

s_{1} — исполнительная толщина стенки цилиндрической обечайки сосуда, мм;

s_{1p} — расчетная толщина стенки цилиндрической обечайки сосуда, мм;

s_{2} — исполнительная толщина стенки цилиндрической обечайки рубашки и конуса или канала, мм;

s_{2p} — расчетная толщина стенки цилиндрической обечайки рубашки и конуса или канала, мм;

s_{3} — исполнительная толщина стенки днища сосуда, мм;

s_{4} — исполнительная толщина стенки днища рубашки, мм;

s_{p} — расчетная толщина стенки рубашки, мм; на цилиндрической обечайке s_{p} = s_{2} , на выпуклом днище s_{p} = s_{4} ;

T — рабочая температура, °C;

\triangle T_{1} — разность между средней температурой стенки сосуда и температурой 20 °C;

\triangle T_{2} — разность между средней температурой стенки рубашки или канала и температурой 20 °C;

t_{0} — эффективный шаг анкерных труб или отбортовок, мм;

t_{1},t_{2} — расчетный шаг анкерных труб или отбортовок, мм;

t_{p} — шаг анкерных труб или отбортовок вдоль оси на цилиндрической обечайке t_{p} = (R_{1} + R_{2})sin \frac{\delta_{D}}{2} ,\text{мм} ;

t_{T} — шаг анкерных труб или отбортовок по окружности, мм:

на цилиндрической обечайке t_{T} = 0,5(D_{1} + D_{2})sin \frac{\delta_{T}}{2} ,

на днище t_{T} = (R_{1} + R_{2})sin \frac{\delta_{D}}{2} ;

t_{l} — расстояние вдоль оси от края рубашки до первого ряда анкерных труб или отбортовок, мм;

t_{K} — расстояние по окружности от края рубашки до первого ряда анкерных труб или отбортовок

t_{s} — шаг направляющей спирали или змеевикового канала, мм;

V — коэффициент понижения прочности при наличии отверстий в канале в зоне штуцеров;

W_{1} — момент сопротивления сварного шва на единицу его длины между корпусом сосуда и кольцом, мм2;

W_{2} — момент сопротивления сварного шва на единицу его длины между кольцом и рубашкой, мм2;

X_{1},X_{2},X_{3} — вспомогательные величины;

\alpha — угол конического сопряжения,... °;

\alpha_{1} — коэффициент температурного удлинения материала сосуда, 1/°C;

\alpha_{2} — коэффициент температурного удлинения материала рубашки или канала, 1/°C;

\beta_{K1},\beta_{K2} — эффективные коэффициенты концентрации;

\gamma_{K} — общий эффективный коэффициент концентрации;

\gamma — половина центрального угла канала,... °;

\delta_{T} — угол шага анкерных труб или отбортовок на цилиндрической обечайке по окружности,... °;

\delta_{D} — угол шага анкерных труб или отбортовок на днище,... °;

\delta_{K} — угол по окружности от края рубашки до первого ряда анкерных труб или отбортовок,... °;

\Delta\sigma_{i} — размахи напряжений (i = 0; 1; 2;... 6), МПа;

\epsilon_{p} — относительное продольное удлинение в рубашке;

[\epsilon_{p}] — допускаемое относительное продольное удлинение в рубашке;

\epsilon_{T} — разность температурных относительных удлинений;

\epsilon — коэффициент, учитывающий расстояние между корпусом сосуда и рубашкой;

\eta — коэффициент нагружения;

\lambda — коэффициент длины сопряжения;

\mu — относительная эффективная несущая длина конуса;

\rho — коэффициент радиуса отбортовки;

\sigma_{A} — амплитуда напряжений, МПа;

[\sigma]_{0} — допускаемое напряжение для кольца сопряжения или анкерной трубы при расчетной температуре, МПа;

[\sigma]_{1} — допускаемое напряжение для стенки сосуда при расчетной температуре, МПа;

[\sigma]_{2} — допускаемое напряжение для стенки рубашки или канала при расчетной температуре, МПа;

[\sigma_{A}] — допускаемая амплитуда напряжения рассматриваемого материала при расчетной температуре и при числе рабочих циклов N, МПа;

[\tilde{\sigma}]_{i} — допускаемый размах напряжений (i = 0; 1; 2;..., 6), МПа;

\phi_{0} — расчетный коэффициент прочности сварного шва на направляющей спирали;

\phi_{1} — коэффициент снижения допускаемых напряжений при расчете на устойчивость;

\phi_{2} — коэффициент прочности сварного шва;

\phi_{3},\phi_{4} — коэффициенты понижения прочности канала;

\phi_{1},\phi_{2},\phi_{3},\phi_{4},\phi_{5},\phi_{6} — расчетные коэффициенты прочности сварных швов;

\phi_{n0} — коэффициент прочности сварного радиального шва в кольце сопряжения;

\phi_{n1} — коэффициент прочности сварного продольного шва сосуда;

\phi_{n2} — коэффициент прочности сварного продольного шва рубашки;

\phi_{T1} — коэффициент прочности сварного кольцевого шва сосуда;

\phi_{T2} — коэффициент прочности сварного кольцевого шва рубашки;

\chi — коэффициент отношения прочности корпуса сосуда и рубашки;

\psi — половина угла обхвата рубашки с сопряжением анкерными трубами или отбортовкой,... °.

4. УСЛОВИЯ ПРИМЕНЕНИЯ РАСЧЕТНЫХ ФОРМУЛ

4.1 Общие условия применения расчетных формул

4.1.1. Формулы применимы, если в рубашке действует только избыточное внутреннее давление (p_{2} \geq 0) .

4.1.2. Формулы для проверок малоцикловой прочности (см. разделы 5 - 8) применимы, если рабочие температуры не превышают значений, при которых следует учитывать ползучесть материалов, то есть когда допускаемое напряжение, приведенное в ГОСТ Р 52857.1, определяют только по пределу текучести или временному сопротивлению (пределу прочности). Если нет точных данных, то формулы применимы, если расчетная температура не превышает следующих значений:

380 °C — для углеродистой стали;

420 °C — для низколегированной стали;

525 °C — для аустенитной стали.

4.1.3. Формула для определения допускаемого размаха напряжений [\tilde{\sigma}] действительна, если радиусы кривизны, полученные методом холодной деформации (r_{0},r_{1},r_{2}) , больше четырехкратной толщины стенки.

4.1.4. Проверка на малоцикловую прочность приведена только для мест сопряжения сосуда с рубашкой или каналом. Для всех других элементов, испытывающих циклическую нагрузку, расчет следует проводить по ГОСТ Р 52857.6.

4.1.5. Проверка на малоцикловую прочность приведена для напряжений, вызываемых изменениями средних температур стенок. Если возникающая разница температур между соседними точками составляет больше 15 °C, то расчет на малоцикловую прочность проводят по ГОСТ Р 52857.6.

4.2 Условия применения формул для сосудов с U-образной и цилиндрической рубашкой

4.2.1 Формулы применимы при соотношении:

\frac{D_{2}}{D_{1}} \leq 1,2;

0,001 \leq \frac{s_{1}}{D_{1}} \leq 0,5(\frac{D_{2}}{D_{1}} - 1);

\frac{s_{2}}{s_{1}} \leq 1,2.

4.2.2. Формулы для сопряжений с помощью конуса применимы для углов \alpha = 30^{\circ},\alpha = 45^{\circ} и радиуса отбортовки

r_{0} \leq \frac{e_{0} - 0,5s_{2}}{1 - cos\alpha} .

4.2.3. Формулы для сопряжений с помощью конуса применимы при условии полностью проваренных сварных швов, а для числа циклов нагружения N>10^{3} — при условии двустороннего сварного шва между конусом и рубашкой (см. рисунок А.1, Приложение А).

4.2.4 Формулы для сопряжения с помощью кольца применимы при толщине кольца

h_{0} \geq 1,5s_{2} — для U-образной рубашки,

0,5 \sqrt{D_{1}s_{1}} >h_{0} \geq s_{2} — для цилиндрической рубашки.

4.2.5. Формулы для сопряжений с помощью кольца применимы при условии полностью проваренных сварных швов между кольцом и рубашкой (см. рисунок А.2, Приложение А).

4.2.6 Диаметр окружности сопряжения рубашки с днищем сосуда должен удовлетворять условию

d_{1} \leq 0,4D_{2}.

Расчет сопряжения рубашки с днищем сосуда не проводят, если оно соответствует рисунку А.3, Приложение А.

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

4.3.1 Угол шага \delta_{T} сопряжения анкерными трубами или отбортовками должен удовлетворять условию

\delta_{T} \leq 30^{\circ}min\{1;4 \sqrt{\frac{L}{D_{1}}} 4 \sqrt{\frac{s_{1} - c}{D_{1}}} \}.

4.3.2 Формулы по 4.3 - 4.5 применимы при соотношении шагов

0,8 \leq \frac{t_{0}}{t_{T}} \leq 1,25.

4.3.3. Формула для сопряжения отбортовкой применима при углах отбортовки 30° и 45° (см. рисунок А.4, Приложение А) и при проваренных сварных швах.

4.3.4 Формулы для анкерных труб применимы при размере сварного шва

{}_{a \geq 0,7min}{_{s_{0};s_{2}}}_{.}

4.3.5 Расчет на усталость по 4.6 применим при соотношении толщин стенок

\frac{s_{2}}{s_{1}} \leq 1,0.

4.4 Условия применения формул для сосудов с каналами

4.4.1 Расчетные формулы по разделу 5 применимы при:

• высоте канала h_{2} \geq s_{2} ;
• половине центрального угла канала 20^{\circ} \leq \gamma \leq 90^{\circ} .

4.4.2. Формулы для каналов применимы при V-образных сварных швах с полным проваром, а для каналов полукруглого сечения также и при угловых швах.

4.4.3 Расчет на усталость по 8.6 применим при соотношении толщин стенок

\frac{s_{2}}{s_{1}} \leq 0,5.

5. СОСУДЫ С U-ОБРАЗНОЙ РУБАШКОЙ

5.1 Цилиндрические обечайки

5.1.1. Расчет цилиндрических обечаек на внутреннее избыточное давление проводят по ГОСТ Р 52857.1. Расчетное давление для рубашки равно p_{2} и расчетное давление для сосуда — p_{1} ,если p_{1}>0 .

5.1.2. Расчет цилиндрической обечайки сосуда на наружное давление проводят по ГОСТ Р 52857.2. При p_{1}<0 за расчетное давление для сосуда вне рубашки принимают |p_{1}| , а для обечайки корпуса под рубашкой p_{2} + |p_{1}| .

При p_{1}>0 расчетное давление в зоне рубашки равно p_{2} или p_{2} - p_{1} , если обеспечивается одновременное действие давления p_{1} и p_{2} .

Расчетную длину L следует определять по ГОСТ Р 52857.2.

5.1.3. Цилиндрическую стенку сосуда с кольцами жесткости рассчитывают по ГОСТ Р 52857.2.

Направляющие спирали можно рассматривать как кольца жесткости, если выполнены следующие условия:

а) шаг спирали t_{s} должен быть не более 0,3D_{1} . Если n_{1} \leq 1 , то цилиндрическую обечайку следует рассчитывать как гладкую обечайку;

б) за расчетную длину l_{2} принимают расстояние вдоль оси сосуда от конечной точки расчетной длины (см. рисунок А.5, Приложение А) до точки замыкания первого витка направляющей спирали, охватывающего всю окружность сосуда. Для направляющих спиралей, выполненных с концевыми кольцами, действительно определение l_{2} по ГОСТ Р 52857.2;

в) расчетные длины b, l_{1} и l_{e} при расчете по ГОСТ Р 52857.2 вычисляют по формулам:

l_{1} = \frac{L}{n_{1} - 1} ,(2)

г) поперечное сечение направляющей спирали (см. рисунок А.6, Приложение А) должно удовлетворять условию \frac{h_{1}}{b_{1}} \leq 8 , чтобы исключить потерю устойчивости из плоскости;

д) для обеспечения прочности обоих угловых швов на направляющей спирали должно быть выполнено условие

a \geq \frac{2b_{1}h_{1}}{\varphi_{0}D_{1}} .(4)

Коэффициент сварного шва \varphi_{0} определяют как отношение длины сварного шва к общей длине спирали. При этом расстояние между двумя концами прерванного шва не должно превышать восьмикратной толщины стенки обечайки s_{1} , а сумма длин сварных швов не должна быть меньше половины окружности направляющей спирали на одном витке. Оба конца спирали должны начинаться швом.

5.2 Днища

5.2.1. Расчет выпуклых днищ на внутреннее избыточное и наружное давления проводят по ГОСТ Р 52857.2. Расчетные давления принимают согласно 5.1.1 и 5.1.2. Для днища сосуда, нагруженного избыточным давлением p_{2} , допускается проводить расчет по другим методам, которые учитывают отсутствие давления на участке в пределах d_{1} .

5.3 Сопряжение рубашки с корпусом сосуда с помощью конуса (см. рисунок А.1, Приложение А)

5.3.1 Вспомогательные параметры вычисляют по формулам:

а) коэффициент осевого усилия:

A = \frac{D_{1}D_{2} - d_{1}^{2}}{D_{2}^{2}} ;(5)

\epsilon = \frac{e_{0}}{\sqrt{D_{2}(s_{2} - c)}} ;(6)

\chi = 1,25 \frac{[\sigma]_{1}(s_{1} - c) \sqrt{D_{1}(s_{1} - c)}}{[\sigma]_{2}(s_{2} - c) \sqrt{D_{2}(s_{2} - c)}} [\sqrt{1 - \frac{p_{1}D_{1}}{2[\sigma]_{1}(s_{1} - c)}} + \sqrt{1 - \frac{(p_{1} - p_{2})D_{1}}{2[\sigma]_{1}(s_{1} - c)}}].(9)

е) расчетные коэффициенты прочности сварного шва:

\phi_{p1} = \phi_{T1} \frac{min([\sigma]_{1};[\sigma]_{2})}{[\sigma]_{2}} ;(10)

\mu = min\{ \frac{\epsilon}{sin\alpha} ; \sqrt{\frac{\phi_{p1} + \phi_{p2}}{4cos\alpha}} \}.(12)

5.3.2 Допускаемое избыточное давление в рубашке вычисляют по формуле

[p_{2}] = \frac{2[\sigma]_{2} - (s_{2} - c)\phi_{\text{п}2}}{D_{2} + (s_{2} - c)} \frac{B}{A} .(13)

5.3.3 Коэффициент сопряжения с помощью конуса вычисляют по формуле

B = 2 \sqrt{\frac{(s_{2} - c)}{D_{2}}} {}_{min}{_{X_{1};X_{2};X_{3}}}_{,(14)}

X_{1} = \frac{cos\alpha}{\epsilon} (\frac{\phi_{p1} + \phi_{p2}}{4cos\alpha} + \lambda f_{1});(15)

X_{2} = f_{2} \sqrt{1 + \phi_{p2}} ;(16)

X_{3} = \chi f_{3} + (\frac{\phi_{p1} + \phi_{p2}}{4\mu cos\alpha})f_{4};(17)

Коэффициент f_{1} :

f_{1} = \frac{1}{2} [1 + \lambda + \chi - \frac{(\chi - 1)^{2}}{4\lambda}];

• для \lambda \leq \frac{|\chi - 1|}{2}

f_{1} = \lambda + min(1;\chi).

• для \alpha = 30°

f_{2} = 1,22(1 + 0,51\rho + 2\epsilon z),

f_{2} = 0,71 + 0,52\rho + \epsilon z,

\epsilon_{0} = 0,38 \sqrt{1 + 0,54\rho + 0,15\rho^{2}} \text{при }\alpha = 30°;

\epsilon_{0} = 0,60 \sqrt{1 + 0,83\rho + 0,37\rho^{2}} \text{при }\alpha = 45°;

f_{3} = \sqrt{3} + \frac{1,34\rho^{3}(\frac{0,2}{\epsilon})4}{24\epsilon + \rho^{2}max\{0;(\frac{0,5}{\epsilon \sqrt{3}})^{3} - 1\}} ;

f_{3} = 1 + \frac{12\rho^{3}(\frac{0,2}{\epsilon})4}{12\epsilon + \rho^{2}max\{0;(\frac{0,5}{\epsilon})^{3} - 1\}} .

Коэффициент f_{4} :

f_{4} = \sqrt{3} max\{1;min[1;0,8 + \frac{4,56}{100\epsilon}] + \frac{\rho}{3} min\{1; \frac{\frac{4}{3}}{1 + \epsilon \sqrt{3} [1 + \epsilon \sqrt{3} (1 + 9,5\epsilon)]} \}\};

• для \alpha = 45°

f_{4} = max\{1;min[1;0,8 + \frac{6,0}{100\epsilon}] + \frac{\rho}{2} min[1; \frac{\frac{4}{3}}{1 + \epsilon(1 + \epsilon(1 + 5,5\epsilon))}]\}.

5.3.4 Определение размеров сопряжения с помощью конуса

Толщина стенки конуса должна быть не менее толщины стенки сопряженной цилиндрической рубашки. Если необходимо увеличить толщину стенки конуса, то следует одновременно увеличить и толщину стенки сопряженной цилиндрической обечайки рубашки на длине

s_{2p} = \frac{p_{2}D_{2}}{2[\sigma]_{2}\phi_{n2} \frac{B}{A} - p_{2}} ;(18)

s_{2} \geq s_{2p} + c.(19)

Коэффициент A вычисляют по формуле (5), а B — по формуле (14), причем в качестве исходного значения для s_{2} берут исполнительную толщину стенки цилиндрической рубашки.

5.4. Сопряжение рубашки с корпусом сосуда с помощью кольца (см. рисунок А.2, Приложение А).

5.4.1 Вспомогательные параметры определяют по формулам:

H = \frac{h_{0} - c}{\sqrt{D_{1}(s_{1} - c)}} ,(22)

P = \frac{p_{2}}{[\sigma]_{0}\phi_{n0}} ,(23)

Q = \frac{D_{1}\phi_{n1}}{2b_{0}\phi_{n0}} ;(24)

в) относительный момент нагружения

M_{0} = \frac{\epsilon_{0}}{b_{0}} \frac{D_{2}^{2}}{2D_{1}(s_{1} - c)} A;(25)

M_{1} = \frac{[\sigma]_{1}(s_{1} - c)}{2[\sigma]_{0}\phi_{n0}b_{0}} [2 - \frac{1}{2} (\frac{p_{1}D_{1}}{2[\sigma]_{1}(s_{1} - c)})^{2} - \frac{1}{2} (\frac{(p_{1} - p_{2})D_{1}}{2[\sigma]_{1}(s_{1} - c)})^{2}],(26)

если p_{1}>p_{2}>0 , то в формулу (26) подставляют p_{1} , равное 0;

M_{2} = \frac{[\sigma]_{2}(s_{2} - c)\phi_{p2}}{2[\sigma]_{0}\phi_{n0}b_{0}} \frac{D_{2}(s_{2} - c)}{D_{1}(s_{2} - c)} ;(27)

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

{}_{M_{3} = min}{_{QH;(1 + 2H)M_{1}}^{2}}_{.(28)}

5.4.2 Допускаемое избыточное давление в рубашке вычисляют по формуле

[p_{2}] = (H^{2} + M_{2} + M_{3}) \frac{[\sigma]_{0}\phi_{n0}}{M_{0}} .(29)

5.4.3 Высоту кольца вычисляют по формуле

h_{0p} = \sqrt{D_{1}(s_{1} - c)} max(\sqrt{\frac{PM_{0} - M_{2}}{1 + Q}} ; \sqrt{PM_{0} - M_{1} - M_{2} + M_{1}^{2}} - M_{1}),(30)

h_{0} \geq h_{0p} + c.(31)

При наличии в формуле (30) отрицательного значения под знаком радикала соответствующий член при определении максимума не учитывают. Если в обоих членах значения под знаком радикала отрицательны, то толщину кольца определяют по 4.2.4.

5.4.4 Расчет сварных швов

Размер сварного шва между сосудом и кольцом при сопряжениях (см. рисунок А.2а, б, г, Приложение А) вычисляют по формуле

5.5 Нагрузка от собственной массы

Собственные массы G_{1} и G_{2} вызывают в конусе или в кольце осевое усилие

Проверку несущей способности от совместного действия осевого усилия и избыточного давления в рубашке следует проводить по формуле

| \frac{p_{2}}{[p_{2}]} + \frac{4F}{\pi[p_{2}]D_{2}^{2}A} | \leq 1,(33)

где [p_{2}] — допускаемое избыточное давление по формуле (13) для сопряжения с помощью конуса и по формуле (29) для сопряжения с помощью кольца.

5.6 Проверка на малоцикловую прочность

\triangle\sigma_{0} = \frac{[\sigma]_{2}\gamma_{K}}{[p_{2}]} [p_{2} + E_{2}|\epsilon_{T}| \frac{Ld_{E}}{D_{2}^{2}} \frac{5}{(\frac{R_{1}}{s_{3}})^{3/2} + (\frac{R_{2}}{s_{4}})3/2}],(34)

[p_{2}] — допускаемое избыточное давление по формуле (13) для сопряжения с помощью конуса, по формуле (29) — для сопряжения с помощью кольца.

5.6.1 Разность температурных относительных удлинений вычисляют по формуле

\epsilon_{T} = (\alpha_{1}\triangle T_{1} - \alpha_{2}\triangle T_{2}).(35)

За расчетное принимают наибольшее абсолютное значение \epsilon_{T} , которое получается за время рабочего цикла.

5.6.2. Общий эффективный коэффициент концентрации \gamma_{K} определяют по таблице 1.

Эффективные коэффициенты концентрации

5.6.3 Проверку на малоцикловую прочность проводят из условий

\triangle\sigma_{0} \leq [\tilde{\sigma}]_{0}\text{или }N \leq [N]_{0}.(36)

[\tilde{\sigma}]_{0} = 2[\sigma_{A}].(37)

Допускаемую амплитуду напряжения определяют по ГОСТ Р 52857.6. Допускаемое число рабочих циклов [N]_{0} определяют для соответствующей амплитуды напряжений по ГОСТ Р 52857.6.

\sigma_{A} = \frac{\Delta\sigma_{0}}{2} .(38)

6. СОСУДЫ С ЦИЛИНДРИЧЕСКИМИ РУБАШКАМИ (СМ. РИСУНОК А.7, ПРИЛОЖЕНИЕ А)

6.1 Цилиндрические обечайки

6.2 Сопряжение с помощью конуса (см. рисунок А.1, Приложение А)

Конические сопряжения удовлетворяют требованиям прочности, если они выполнены с толщиной стенки, равной толщине стенки цилиндрической обечайки рубашки, и если они соответствуют требованиям 4.2.2 и условиям формулы

6.3 Сопряжение с помощью кольца (см. рисунок А.2, Приложение А)

6.3.1 Высоту кольца вычисляют по формулам:

h_{0p} = 0,6e_{0} \sqrt{\frac{p_{2}}{[\sigma]_{0}}} ;(40)

{}_{0}^{h \geq max}{_{20p}^{s;h + c}}^{.(41)}

6.3.2 Сварные швы

Размер сварного шва между сосудом и кольцом при сопряжениях, приведенных на рисунках А.2а, б, г, Приложение А, вычисляют по формуле

a \geq 0,4h_{0} \frac{max\{p_{2} \frac{e_{0}}{h_{0}} ;min\{[\sigma]_{0};2[\sigma]_{1}(\frac{s_{1}}{h_{0}})2\}\}}{{}_{min}{_{[\sigma]_{0};[\sigma]_{1}}}} ;(42)

a = h_{0}.(43)

6.4 Компенсаторы

Если по результатам расчета на малоцикловую прочность необходимо встроить в рубашку компенсатор (см. 6.6.3), то допускаемое избыточное давление [p_{2}] в рубашке вычисляют для сопряжений с помощью конуса по формуле (13) и для сопряжений с помощью кольца по формуле (29). При этом коэффициент осевого усилия A вычисляют по формуле

A = (\frac{D_{K} + D_{2}}{2D_{2}})^{2} - \frac{D_{1}}{D_{2}} .(44)

F_{K} = - \frac{\pi}{4} p_{2}D_{2}^{2}A.

6.5 Нагрузка от собственной массы сосуда или рубашки

Проверку несущей способности при нагружении конических или кольцевых сопряжений собственной массой сосуда или рубашки проводят по формуле

|F| \leq \frac{\pi}{4} D_{2}^{2}[p_{2}]A,(45)

где [p_{2}] — допускаемое избыточное давление по формуле (13) для сопряжения с помощью конуса и по формуле (29) для сопряжения с помощью кольца.

При наличии компенсатора на рубашке формула (45) применима при условии, если опорные элементы сосуда не расположены на рубашке.

6.6 Проверка на малоцикловую прочность

6.6.1 Сопряжение рубашки с корпусом сосуда с помощью конуса (см. рисунок А.1, Приложение А)

\epsilon_{p} = \frac{|\epsilon_{T}|}{1 + \frac{D_{4}s_{2}}{D_{3}s_{1}} + \frac{D_{4}}{L} K_{0}} ,(46)

K_{0} = \sqrt{\frac{D_{4}}{s_{2}}} \frac{0,5tg^{2}\alpha(1 + 0,6 \frac{s_{2}}{s_{1}})}{\sqrt{1 + [\frac{0,5tg^{2}\alpha(1 + 0,6 \frac{s_{2}}{s_{1}}}{\epsilon(\epsilon + 0,32(\frac{s_{2}}{s_{1}})2} \_\_\_\_)]2}} ,(47)

Относительное продольное удлинение рубашки должно удовлетворять условию

\epsilon_{p} \leq [\epsilon_{p}] = \frac{[\sigma]_{2}}{E_{2}} \phi_{p3} \frac{D_{3}}{D_{4}} .(48)

где \phi_{1} — коэффициент снижения допускаемых напряжений при расчете на устойчивость по ГОСТ Р 52857.2, определенный для рубашки.

Размах напряжений в сварном шве между сосудом и конусом вычисляют по формуле

где \beta_{K1},\gamma_{K} — см. таблицу 1;

где

Размах напряжений в сварном шве между рубашкой и конусом, приведенный на рисунке А.1а, б, Приложение А, вычисляют по формулам:

Проверку на малоцикловую прочность проводят по формуле (55), а для конусов — по рисункам А.1а, б, Приложение А, — дополнительно по формуле (56)

\triangle\sigma_{1} \leq [\tilde{\sigma}]_{1}\text{или }N \leq [N]_{1},(55)

\triangle\sigma_{2} \leq [\tilde{\sigma}]_{2}\text{или }N \leq [N]_{2}.(56)

Допускаемые размахи напряжений [\tilde{\sigma}]_{1} и [\tilde{\sigma}]_{2} или допускаемое число рабочих циклов [N]_{1} и [N]_{2} определяют согласно 2.6.3. Индекс 1 относится к сварному шву между корпусом сосуда и сопряжением с помощью конуса, а индекс 2 к сварному шву между рубашкой и сопряжением с помощью конуса.

6.6.2 Сопряжение рубашки с корпусом сосуда с помощью кольца (см. рисунок А.2, Приложение А)

\epsilon_{p} = \frac{|\epsilon_{T}|}{1 + \frac{D_{4}s_{2}}{D_{3}s_{1}} + \frac{D_{4}}{L} (\frac{3b_{0}}{3h_{0} + \sqrt{D_{3}s_{1}}})(\frac{\epsilon_{0}s_{2}}{s_{1}^{2} + 0,5s_{2}^{2}})} ,(57)

где \epsilon_{T} — см. 5.6.3.

Относительное продольное удлинение рубашки должно удовлетворять условию

\epsilon_{p} \leq [\epsilon_{p}] = 1,5 \frac{[\sigma]_{2}}{E_{2}} \phi_{p4}.(58)

где \phi_{1} — коэффициент снижения допускаемых напряжений при расчете на устойчивость по ГОСТ Р 52857.2, определенный для рубашки;

Таблица 2

Размах напряжений в сварном шве между сосудом и кольцом вычисляют по формуле

\triangle\sigma_{1} = \epsilon_{p}E_{1}\beta_{K1} \frac{2e_{0}s_{2}}{W_{1}[2 + (\frac{s_{2}}{s_{1}})2]} \frac{D_{4}}{D_{3}} + \frac{p_{2}D_{1}}{(s_{1} - c)} .(60)

Размах напряжений в сварном шве между рубашкой и кольцом вычисляют по формуле

\triangle\sigma_{2} = \epsilon_{p}E_{2}\beta_{K2} \frac{e_{0}s_{2}}{W_{2}[1 + 2(\frac{s_{1}}{s_{2}})2]} \frac{3h_{0} + \sqrt{D_{4}s_{2}}}{3h_{0} + \sqrt{D_{3}s_{1}}} + \frac{p_{2}D_{2}}{2(s_{2} - c)} \gamma_{K}.(61)

Проверку на малоцикловую прочность проводят по формулам (55) и (56), при этом допускаемые размахи напряжений [\tilde{\sigma}]_{1} и [\tilde{\sigma}]_{2} или допускаемое число рабочих циклов [N]_{1} и [N]_{2} определяют согласно 5.6.3. Индекс 1 относится к сварному шву между корпусом сосуда и кольцом, а индекс 2 к сварному шву между рубашкой и кольцом.

6.6.3. Если не удовлетворяются требования малоцикловой прочности по 6.6.1 или 6.6.2, необходимо произвести конструктивные изменения, например предусмотреть компенсатор.

В этом случае он должен воспринимать температурное удлинение, равное L\epsilon_{T} при рабочем числе циклов. Дальнейший расчет следует выполнять по 6.4.

6.6.4. Допускается определять уточненное значение размаха напряжений, а также допускаемую амплитуду или допускаемое число циклов в соответствии с ГОСТ Р 52857.6.

7. СОСУДЫ, ЧАСТИЧНО ОХВАЧЕННЫЕ РУБАШКАМИ, СОПРЯЖЕННЫМИ С КОРПУСОМ АНКЕРНЫМИ ТРУБАМИ ИЛИ ОТБОРТОВКАМИ (СМ. РИСУНОК А.8, ПРИЛОЖЕНИЕ А)

7.1 Цилиндрическая обечайка

7.1.1. Цилиндрическую обечайку сосуда рассчитывают по ГОСТ Р 52857.2 на внутреннее избыточное давление с расчетным давлением p_{1} , если p_{1}>0 .

7.1.2. Если p_{1}<0 , то цилиндрическую обечайку сосуда рассчитывают по ГОСТ Р 52857.2 на наружное давление с расчетным давлением |p_{1}| .

7.1.3. Части цилиндрической обечайки сосуда, охваченные рубашкой, и цилиндрические части рубашки при нагружении давлением p_{2} рассчитывают по 7.4.3, как плоские участки.

Если p_{1}<0 , следует дополнительно выполнять условие по формуле (62) и требование 7.3.1, чтобы исключить появление вмятин на цилиндрической обечайке сосуда

\frac{s_{1} - c}{D_{1}} \geq \sqrt[3]{4,5 \frac{p_{1}}{E_{1}} (\frac{\delta_{T}}{360^{\circ}})2} .(62)

7.2 Днища

7.2.1. Выпуклые днища рассчитывают по ГОСТ Р 52857.2 на внутреннее избыточное давление с расчетным давлением p_{1} , если p_{1}>0 , и на наружное давление с расчетным давлением |p_{1}| , если p_{1}<0 .

7.2.2. Части днища сосуда, охваченные рубашкой, и части рубашки в зоне днища при нагружении давлением p_{2} рассчитывают по 7.3, как плоские участки. При этом в формулы вместо толщины стенки цилиндрической обечайки s_{1} подставляют толщину днища сосуда s_{3} и вместо толщины стенки цилиндрической обечайки s_{2} толщину днища рубашки s_{4} .

7.3 Плоские участки

7.3.1 Допускаемое избыточное давление в рубашке вычисляют по формуле

• для стенки сосуда:

[p_{2}] = [\sigma]_{1} \frac{(s_{1} - c)^{2}}{t_{p}t_{T}} f_{5}[1 - (\frac{p_{1}D_{p}}{2[\sigma]_{1}(s_{1} - c)})^{2}],(63)

[p_{2}] = [\sigma]_{2} \frac{(s_{1} - c)^{2}}{t_{p}t_{T}} f_{6}.(64)

Коэффициенты прочности f_{5} и f_{6} определяют в зависимости от отношения d_{0}/t_{0} и от относительного реактивного момента m, вычисленного по формулам (66),

7.3.2 Расчет размеров плоских участков

t_{1} = (s_{1} - c) \sqrt{\frac{[\sigma]_{1}}{p_{2}} f_{5}[1 - (\frac{p_{1}D_{p}}{2[\sigma]_{1}(s_{1} - c)})2]} ;(67)

t_{2} = (s_{2} - c) \sqrt{\frac{[\sigma]_{2}}{p_{2}} f_{6}} ;(68)

{}_{t_{0} \geq min}{_{t_{1};t_{2}}}_{.(69)}

Для заданного отношения d_{0}/t_{0} и m определяют коэффициенты прочности f_{5} и f_{6} . Если задаться диаметром d_{0} , то t_{1} и t_{2} можно получить методом итерации. При определении t_{p} и t_{T} по формулам (69) и (65) необходимо учитывать требование 4.3.2.

s_{1p} = t_{0} \sqrt{\frac{p_{2}}{[\sigma]_{1}f_{5}} + (\frac{p_{1}D_{p}}{2[\sigma]_{1}t_{0}})2} ,(70)

s_{1} \geq s_{1p} + c,(71)

s_{2p} = t_{0} \sqrt{\frac{p_{2}}{[\sigma]_{2}f_{6}}} ,(72)

s_{2} \geq s_{2p} + c.(73)

Для сосудов с рубашками на анкерных трубах значение s_{2} определяют методом последовательных приближений с учетом зависимости s_{2} от m.

7.3.3 Краевые зоны рубашек, сопряженных с корпусом анкерными трубами или отбортовками

Размеры сопряжений с помощью конуса определяют по 6.2 и размеры сопряжений с помощью кольца — по 6.3.

Расстояния от края рубашки до первого ряда анкерных труб или отбортовок должны удовлетворять условиям:

t_{L} \leq t_{p}min(1;0,5 + \sqrt{\frac{t_{T}}{t_{p}f_{6}}}),(74)

t_{K} \leq t_{T}min(1;0,5 + \sqrt{\frac{t_{p}}{t_{T}f_{6}}}),(75)

где f_{6} вычисляют по формуле (66).

7.4 Определение толщины отбортовок (см. рисунок А.4, Приложение А)

Толщину отбортовок вычисляют по формуле

s_{2p} = \frac{p_{2}t_{p}t_{T}\eta}{{}_{02}^{0,7\pi(d - s)min}{_{12}^{[\sigma];[\sigma]}}} ,(76)

\eta = 1 - \frac{\pi}{4} (\frac{d_{0}}{t_{0}})^{2}.(78)

t_{0} вычисляют по формуле (65).

7.5 Определение толщины анкерных труб (см. рисунок А.4, Приложение А)

Толщину анкерных труб вычисляют по формуле

s_{0p} = \frac{p_{2}t_{p}t_{T}\eta}{{}_{\pi(d_{0} - 2s_{0})min}{_{[\sigma]_{0};[\sigma]_{1};[\sigma]_{2}}}} ,(79)

где \eta вычисляют по формуле (78).

Размер сварного шва должен удовлетворять условию:

Определяемые по формулам (80) и (81) размеры угловых швов и анкерных труб должны отвечать требованию 4.3.4.

7.6 Проверка на малоцикловую прочность

7.6.1 Размах напряжений в сварных швах вычисляют по формулам:

а) сопряжение отбортовкой

\triangle\sigma_{3} = \frac{t_{p}t_{T}}{\pi d_{0}s_{p}} \beta_{K1}(\frac{E_{2}|\epsilon_{T}|}{K_{3} + K_{4}} + p_{2});(82)

\triangle\sigma_{3} = \frac{t_{p}t_{T}}{\pi d_{0}0,7a} \beta_{K1}(\frac{E_{2}|\epsilon_{T}|}{K_{3} + K_{4}} + \frac{d_{0}p_{2}}{aK_{5}}),(83)

• для рубашки на цилиндрической обечайке:

K_{4} = \frac{D_{4}}{2s_{2}} ,(85)

• для рубашки на выпуклом днище:

K_{4} = \frac{R_{2}}{2s_{4}} ,(87)

• для сопряжений анкерными трубами:

x = \frac{d}{t_{0}} \sqrt[0]{\frac{\pi}{4}} ;y = 1,1(\frac{s_{p}}{s_{0}}) \sqrt[3]{\frac{s_{0}}{d_{0}}} ,

K_{5} = 1,9 \frac{1 - x^{2} + y(0,7 + 1,3x^{2})}{x^{2}(4 - x^{2}) - 4lnx - 3} .

7.6.2 Размах напряжений в плоских участках вычисляют по формуле

\triangle\sigma_{4} = \frac{E|\epsilon_{T}|}{K_{7}} + \frac{t_{p}t_{T}}{K_{6}s_{p}^{2}} p_{2},(88)

где K_{6} = 4,2 \frac{1 - x^{2} + y(0,7 + 1,3x^{2})}{1 - x^{4} + y(0,7 + 3,3x^{4}) - 4x^{2}(y + (1,3y - 1)lnx)} ;

7.6.3 Проверку на малоцикловую прочность проводят по формулам:

\triangle\sigma_{3} \leq [\tilde{\sigma}]_{3}\text{или }N \leq [N]_{3},(90)

\triangle\sigma_{4} \leq [\tilde{\sigma}]_{4}\text{или }N \leq [N]_{4}.(91)

Допускаемые размахи напряжений [\tilde{\sigma}]_{3} или [\tilde{\sigma}]_{4} или допускаемое число рабочих циклов [N]_{3} и [N]_{4} определяют согласно 5.6.3. Индекс 3 относится к сварному шву между корпусом сосуда и сопряжением отбортовкой или к сварному шву между рубашкой и анкерной трубой, индекс 4 относится к рубашке.

7.7. Допускается применение методики, указанной в разделе 7, для приближенного расчета сосудов, полностью охваченных рубашками.

8. СОСУДЫ СО ЗМЕЕВИКОВЫМИ ИЛИ РЕГИСТРОВЫМИ КАНАЛАМИ

8.1 Цилиндрическая обечайка

8.1.1. Цилиндрическую обечайку сосуда рассчитывают по ГОСТ Р 52857.2 на внутреннее избыточное давление с расчетным давлением p_{1} , если p_{1}>0 .

8.1.2. Если p_{1}<0 , то цилиндрическую обечайку сосуда рассчитывают по ГОСТ Р 52857.2 на наружное давление с расчетным давлением |p_{1}| .

8.1.3. В сосудах со змеевиковым каналом (рисунок А.9, Приложение А) его можно рассматривать как кольцо жесткости и цилиндрическую обечайку рассчитывать, как укрепленную кольцами жесткости по ГОСТ Р 52857.2, при условии, что учитываются следующие особенности:

а) шаг змеевикового канала t_{s} должен быть не более 0,3D_{1} . Если n_{2} \leq n_{3} + 1 , то цилиндрическую обечайку рассчитывают, как гладкую обечайку;

б) расчетную длину l_{2} при расчете по ГОСТ Р 52857.2 определяют, как осевое расстояние от начала или конца расчетной длины (см. рисунок А.9а, Приложение А) до места окончания первого витка змеевикового канала, охватывающего всю окружность рубашки;

в) расчетные значения b,l_{1} и l_{e} при расчете по ГОСТ Р 52857.2 вычисляют по формулам:

{}_{b = max}{_{t_{s} - b_{2};l_{2} - 0,5b_{2};b_{2}}}_{,(92)}

l_{1} = \frac{L}{n_{2} - n_{3} - 1} ,(93)

г) используемые в ГОСТ Р 52857.2 величины e,I_{K} и A_{K} вычисляют по формулам:

e = e_{2} = \frac{s_{1} - c}{2} + 0,65h_{2};(95)

I_{K} = r_{3}h_{2}^{2}(s_{2} - c)0,3 \frac{\gamma}{90^{\circ}} ;(96)

8.1.4. Цилиндрическую обечайку сосуда при нагружении давлением p_{2} в каналах вычисляют, как полосу обечайки шириной b_{2} по 8.3.

8.2 Днища

8.2.1. Выпуклые днища рассчитывают по ГОСТ Р 52857.2 на внутреннее избыточное давление с расчетным давлением p_{1} , если p_{1}>0 , и на наружное давление с расчетным давлением p_{1} , если p_{1}<0 .

8.2.2. Выпуклые днища при нагружении давлением p_{2} в каналах вычисляют, как полосу обечайки шириной b_{2} по 8.3.2.

8.3 Полоса обечайки под каналами

8.3.1 Каналы по окружности цилиндрической обечайки должны отвечать условию:

p_{2} \leq [p_{2}] = \frac{4[\sigma]_{1}(s_{1} - c)^{2}}{b_{2}^{2} + 4r_{3}(s_{1} - c)cos\gamma} (1 + \frac{b_{2}^{2}}{2D_{1}(s_{1} - c)}).(98)

\frac{p_{2}}{[p_{2}]} \leq 1 - [\frac{|p_{1}|D_{1}}{4[\sigma]_{1}(s_{1} - c)}][\frac{D_{1}(s_{1} - c) + b_{2}^{2}}{D_{1}(s_{1} - c) + 0,5b_{2}^{2}}].(99)

\frac{p_{2} - p_{1}}{[p_{2}]} \leq 1 - (\frac{p_{1}D_{1}}{4[\sigma]_{1}(s_{1} - c)}).(100)

8.3.2 Каналы вдоль оси цилиндрической обечайки и каналы на днище вычисляют по формуле

[p_{2}] = \frac{4[\sigma]_{1}(s_{1} - c)^{2}}{b_{2}^{2}} [1 - (\frac{p_{1}D_{p} - 2p_{2}r_{3}cos\gamma}{2[\sigma]_{1}(s_{1} - c)})^{2}].(101)

8.4 Каналы

8.4.1 Вспомогательные параметры

Коэффициент понижения прочности V в зоне сопряжения штуцера с каналом рассчитывают по ГОСТ Р 52857.3. Если канал и штуцер выполнены из трубы одинаковых размеров и материала, то коэффициент V вычисляют по формуле

V = \frac{1}{0,9 + \sqrt{\frac{r_{3}}{8(s_{2} - c)}}} .(102)

Коэффициент прочности сварного шва:

\phi_{p5} = \phi_{p6} = \phi_{T2},(103)

• для углового шва (см. рисунок А.9б, Приложение А);

\phi_{p6} = 0,4.(105)

Коэффициенты понижения прочности каналов \phi_{3} и \phi_{4} вычисляют по формулам:

{}_{3}^{\phi = min}{_{p5}^{V;\phi}}^{;(106)}

{}_{4}^{\phi = min}{_{p6}^{V;\phi}}^{.(107)}

8.4.2 Допускаемое избыточное давление в канале вычисляют по формуле

[p_{2}] = \frac{[\sigma]_{2}(s_{2} - c)}{r_{3}} \phi_{3}.(108)

8.4.3 Толщину стенки канала вычисляют по формулам:

s_{2p} = \frac{2r_{2}p_{2}}{2[\sigma]_{2}\phi_{4} + p_{2}} ,(109)

s_{2} \geq s_{2p} + c,(110)

при этом размер сварного шва для угловых швов

a \geq 0,6s_{2p}.(111)

8.5. Распределительные каналы в сосудах с регистровыми каналами (см. рисунок А.9б, Приложение А).

Расчет проводят в соответствии с 8.4, причем следует использовать величины V,\phi_{3},\phi_{4} по формулам:

V = 1 - \frac{b_{2}}{t_{s}} ,(112)

\phi_{3} = V\phi_{p5},(113)

\phi_{4} = V\phi_{p6}.(114)

8.6 Проверка на усталостную прочность

8.6.1 Размах напряжений в сварных швах между сосудом и каналом вычисляют по формуле

\triangle\sigma_{5} = \beta_{K1}[p_{2} \frac{r_{3}}{s_{2}} (K_{9} + K_{10}) + E_{2}|\epsilon_{T}|K_{9}]K_{11},(115)

8.6.2 Размах напряжений в поперечном сечении канала вычисляют по формуле

\triangle\sigma_{6} = \frac{p_{1} \frac{D_{p}}{2s_{1}} + E_{2}|\epsilon_{T}|}{1 + \frac{r_{3}s_{2}}{t_{s}s_{t}} \frac{\pi\gamma}{90^{\circ}}} .(119)

8.6.3 Проверку на малоцикловую прочность проводят из условий:

\triangle\sigma_{5} \leq [\tilde{\sigma}]_{5}\text{или }N \leq [N]_{5},(120)

\triangle\sigma_{6} \leq [\tilde{\sigma}]_{6}\text{или }N \leq [N]_{6}.(121)

Допускаемые размахи напряжений [\tilde{\sigma}]_{5} и [\tilde{\sigma}]_{6} или допускаемое число рабочих циклов [N]_{5} и [N]_{6} определяют согласно 5.6.3. Индекс 5 относится к сварному шву между корпусом сосуда и каналом, а индекс 6 — к каналам.

(справочное)

Рисунок А.11. Каналы