Header.gif
ОГЛАВЛЕНИЕ
    ТОМ3
  • Пружины
  • Уплотнительные устройства

  • Наши партнеры:



    "СамТехГарант" выполнит прокладку трубопроводов, ремонт и монтаж труб, обращайтесь - stg-samara.ru.


Пособие по расчету на прочность технологических стальных трубопроводов на Ру до 10 Мпа

След. Главная

Рекомендовано к изданию решением секции конструкций, технологии и механизации монтажных работ научно-технического совета ВНИИмонтажспецстроя Минмонтажспецстроя СССР.

Устанавливает нормы и методы расчета на прочность технологических стальных трубопроводов, разработка которых осуществляется в соответствии с “Инструкцией по проектированию технологических стальных трубопроводов Ру до 10Мпа” (СН527-80).

Для инженерно-технических работников проектных и строительных организаций.

При пользовании Пособием следует учитывать утвержденные изменения строительных норм и правил и госдарственных стандартов, публикуемые в журнале “Бюллетень строительной техники”, “Сборнике изменений к строительным нормам и правилам” Госстроя СССР и информационном указателе “Государственные стандарты СССР” Госстандарта.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Пособие предназначено для расчета на прочность трубопроводов, разрабатываемых в соответствии с “Инструкцией по проектированию технологических стальных трубопроводов Ру до 10 Мпа” (СН527-80) и служащих для транспортирования жидких и газообразных веществ давлением до10 Мпа и температурой от минус 70 до плюс 450 ° С.

Приведенные в Пособии методы и расчеты применяются при изготовлении, монтаже, контроле трубопроводов и их элементов в соответствии с ГОСТ 1737-83 по Гост 17380-83, с ОСТ 36-19-77 по ОСТ 36-26-77, с ОСТ 36-41-81 по ОСТ 36-49-81, с ОСТ 36-123-85 и СНиП 3.05.05.-84.

Пособие не распространяется на трубопроводы, прокладываемые в районах с сейсмичностью 8 баллов и более.

Основные буквенные обозначения величин и индексы к ним приведены в прил. 3 в соответствии с СТ СЭВ 1565-79.

Пособие разработано институтом ВНИИмонтажспецстрой Минмонтажспецстроя СССР (д-р техн. наук Б.В. Поповский, кандидаты техн. наук Р.И. Тавастшерна, А.И. Бесман, Г.М. Хажинский).

 

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

РАСЧЕТНАЯ ТЕМПЕРАТУРА

1.1. Физические и механические характеристики сталей следует определять по расчетной температуре.

1.2. Расчетную температуру стенки трубопровода следует принимать равной рабочей температуре транспортируемого вещества в соответствии с проектной документацией. При отрицательной рабочей температуре за расчетную температуру следует принимать 20° С и при выборе материала учитывать допустимую для него минимальную температуру.

РАСЧЕТНЫЕ НАГРУЗКИ

1.3. Расчет на прочность элементов трубопроводов следует производить по расчетному давлению Р с последующей проверкой на действие дополнительных нагрузок, а также с проверкой на выносливость при выполнении условий п. 1.18.

1.4. Расчетное давление следует принимать равным рабочему давлению в соответствии с проектной документацией.

1.5. Расчетные дополнительные нагрузки и соответствующие им коэффициенты перегрузок следует принимать по СНиП 2.01.07-85. Для дополнительных нагрузок, не приведенных в СНиП 2.01.07-85, коэффициент перегрузки следует принимать равным 1,2. Коэффициент перегрузки для внутреннего давления следует принимать равным 1,0.

РАСЧЕТ ДОПУСКАЕМОГО НАПРЯЖЕНИЯ

1.6. Допускаемое напряжение [ s ] при расчете элементов и соединений трубопроводов на статическую прочность следует принимать по формуле

. (1)

1.7. Коэффициенты запаса прочности по временному сопротивлению nb, пределам текучести ny и длительной прочности nz следует определять по формулам:

ny = nz = 1,30g ; (2)

nb = 2,1g . (3)

1.8. Коэффициент надежности g трубопровода следует принимать по табл. 1.

Транспортируемые вещества

Коэффициенты надежности g для трубопроводов категорий

 

I, II

III,IV

V

Газы всех групп, сжиженные газы, вещества группы А

1,25

1,15

1,10

Вещества групп Б и В, кроме газов

1,15

1,05

1,00

1.9. Допускаемые напряжения для марок стали, указанных в ГОСТ 356-80, следует определять по формуле:

, (4)

где [s 20] - определяется в соответствии с п.1.6 с учетом характеристик и ;

At - температурный коэффициент, определяемый по табл.2.

Таблица 2

Марка стали

Расчетная температура td, ° C

Температурный коэффициент At

Ст3 - по ГОСТ 380-71; 10; 20; 25 - по

До 200

1,00

ГОСТ 1050-74; 09Г2С, 10Г2С1, 15ГС,

250

0,90

16ГС, 17ГС, 17Г1С - по ГОСТ 19282-73

300

0,75

(всех групп, категорий поставки и

350

0,66

степеней раскисления)

400

0,52

 

420

0,45

 

430

0,38

 

440

0,33

 

450

0,28

 

 

 

15Х5М - по ГОСТ 20072-74

До 200

1,00

 

325

0,90

 

390

0,75

 

430

0,66

 

450

0,52

 

 

 

08Х18Н10Т, 08Х22Н6Т, 12Х18Н10Т,

До 200

1,00

45Х14Н14В2М, 10Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М3Т

300

0,90

08Х17Н1М3Т - по ГОСТ 5632-72; 15ХМ - по

400

0,75

ГОСТ 4543- 71; 12МХ - по ГОСТ 20072-74

450

0,69

 

 

 

12Х1МФ, 15Х1МФ - по ГОСТ 20072-74

До 200

1,00

 

320

0,90

 

450

0,72

 

 

 

20Х3МВФ - по ГОСТ 20072-74

До 200

1,00

 

350

0,90

 

450

0,72

Примечания: 1. Для промежуточных значений температур значение величины At - следует определять линейной интерполяцией.

2. Для углеродистой стали при температурах от 400 до 450 ° C приняты средние значения на ресурс 2× 105 ч.

КОЭФФИЦИЕНТ ПРОЧНОСТИ

1.10. При расчетах элементов, имеющих отверстия или сварные швы, следует учитывать коэффициент прочности, принимаемый равным наименьшему из значений j d и j w:

j = min[j d, j w]. (5)

1.11. При расчете бесшовных элементов отверстий без отверстий следует принимать j = 1.0.

1.12. Коэффициент прочности j d элемента с отверстием следует определять в соответствии с пп.5.3-5.9.

1.13. Коэффициент прочности сварного шва j w следует принимать равным 1,0 при 100%-ном контроле сварных швов неразрушающими методами и 0,8 - во всех остальных случаях. Допускается принимать другие значения j w с учетом эксплуатации и показателей качества элементов трубопроводов. В частности, для трубопроводов жидких веществ группы В категории V по усмотрению проектной организации допускается принимать j w = 1,0 для всех случаев.

РАСЧЕТНАЯ И НОМИНАЛЬНАЛЬНАЯ ТОЛЩИНА

СТЕНОК ЭЛЕМЕНТОВ

1.14. Расчетную толщину стенки tR элемента трубопровода следует вычислять по формулам разд. 2-7.

1.15. Номинальную толщину стенки t элемента следует определять с учетом прибавки С исходя из условия

t ³ tR + C (6)

с округлением до ближайшей большей толщины стенки элемента по стандартам и техническим условиям. Допускается округление в сторону меньшей толщины стенки, если разница не превышает 3 %.

1.16. Прибавку С следует определять по формуле

С=С12, (7)

где С1 - прибавка на коррозию и износ, принимаемая по нормам проектирования или отраслевым нормативным документам;

С2 - технологическая прибавка, принимаемая равной минусовому отклонению толщины стенки по стандартам и техническим условиям на элементы трубопроводов.

ПРОВЕРКА НА ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ НАГРУЗКИ

1.17. Проверку на дополнительные нагрузки ( с учетом всех расчетных нагрузок и воздействий) следует производить для всех трубопроводов после выбора их основных размеров.

ПРОВЕРКА НА ВЫНОСЛИВОСТЬ

1.18. Проверку на выносливость следует производить только при совместном выполнении двух условий:

при расчете на самокомпенсацию (второй этап расчета на дополнительные нагрузи)

s eq³ [ s 2 0 ] ; (8)

при заданном числе полных циклов изменения давления в трубопроводе (Nср)

. (9)

Величину [ s а] следует определять по формуле (8) или (9) прил. 2 при значении Nc = Ncp, вычисленном по формуле

, (10)

где s 0 = 168/g - для углеродистых и низколегированных сталей;

s 0 =240/g - для аустенитных сталей.

2. ТРУБЫ ПОД ВНУТРЕННИМ ДАВЛЕНИЕМ

РАСЧЕТ ТОЛЩИНЫ СТЕНКИ ТРУБЫ

2.1. Расчетную толщину стенки трубы следует определять по формуле

(11)

или

. (12)

Если задано условное давление Ру, толщину стенки допускается вычислять по формуле

. (13)

ВЫЧИСЛЕНИЕ РАСЧЕТНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

2.2. Расчетное напряжение от внутреннего давления, приведенное к нормальной температуре, следует вычислять по формуле

(14)

или

. (15)

РАСЧЕТ ДОПУСТИМОГО ВНУТРЕННЕГО ДАВЛЕНИЯ

2.3. Допустимое внутреннее давление следует вычислять по формуле

. (16)

 

3. ОТВОДЫ ПОД ВНУТРЕННИМ ДАВЛЕНИЕМ

РАСЧЕТ ТОЛЩИНЫ СТЕНОК ГНУТЫХ ОТВОДОВ

3.1. Для гнутых отводов (черт. 1, а) с R/(De-t)³ 1,7, не подлежащих проверке на выносливость в соответствии с п.1.19. на расчетную толщину стенок tR1 следует определять в соответствии с п.2.1.

Черт.1. Отводы

а - гнутый; б - секторный; в, г - штампосварные

3.2. В трубопроводах, подлежащих проверке на выносливость в соответствии с п.1.18, расчетную толщину стенок tR1 следует вычислять по формуле

tR1 = k1tR, (17)

где k1 - коэффициент, определяемый по табл. 3.

3.3. Расчетную относительную овальность а0 = 6% следует принимать для стесненной гибки (в ручье, с дорном и т.п.); а0 = 0 - для свободной гибки и гибки с зональным нагревом токами высокой частоты.

Нормативную относительную овальность а следует принимать по стандартам и техническим условиям на конкретные отводы

.

 

Таблица 3

Значение k1 для аR , равной

 

20

18

16

14

12

10

8

6

4 и менее

0,02

2,05

1,90

1,75

1,60

1,45

1,30

1,20

1,10

1,00

0,03

1,85

1,75

1,60

1,50

1,35

1,20

1,10

1,00

1,00

0,04

1,70

1,55

1,45

1,35

1,25

1,15

1,05

1,00

1,00

0,05

1,55

1,45

1,40

1,30

1,20

1,10

1,00

1,00

1,00

0,06

1,45

1,35

1,30

1,20

1,15

1,05

1,00

1,00

1,00

0,07

1,35

1,30

1,25

1,15

1,10

1,00

1,00

1,00

1,00

0,08

1,30

1,25

1,15

1,10

1,05

1,00

1,00

1,00

1,00

0,09

1,25

1,20

1,10

1,05

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

0,10

1,20

1,15

1,10

1,05

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

0,11

1,15

1,10

1,05

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

0,12

1,15

1,10

1,05

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

0,13

1,10

1,05

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

0,14

1,10

1,05

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

0,15

1,05

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

0,16

1,05

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

0,17

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

Примечание. Значение k1 для промежуточных значений tR/(De - tR) и aR следует определять линейной интерполяцией.

3.4. При определении номинальной толщины стенки прибавка С2 не должна учитывать утонение на внешней стороне гнутого отвода.

РАСЧЕТ БЕСШОВНЫХ ОТВОДОВ С ПОСТОЯННОЙ ТОЛЩИНОЙ СТЕНОК

3.5. Расчетную толщину стенки следует определять по формуле

tR2 = k2tR, (19)

где коэффициент k2 следует определять по табл. 4.

Таблица 4

Св. 2,0

1,5

1,0

k2

1,00

1,15

1,30

Примечание. Значение k2 для промежуточных значений R/(De-tR) следует определять линейной интерполяцией.

РАСЧЕТ ТОЛЩИНЫ СТЕНОК СЕКТОРНЫХ ОТВОДОВ

3.6. Расчетную толщин стенок секторных отводов (черт. 1,б) следует определять по формуле

tR3 = k3tR, (20)

где коэффициент k3 отводов, состоящих из полусекторов и секторов с углом скоса q до 15° , определяемый по формуле

. (21)

При углах скоса q > 15° коэффициент k3 следует определять по формуле

. (22)

3.7. Секторные отводы с углами скоса q > 15° следует применять в трубопроводах, работающих в статическом режиме и не требующих проверки на выносливость в соответствии с п. 1.18.

 

РАСЧЕТ ТОЛЩИНЫ СТЕНОК

ШТАМПОСВАРНЫХ ОТВОДОВ

3.8. При расположении сварных швов в плоскости изгиба (черт.1,в) толщину стенки следует вычислять по формуле

. (23)

3.9. При расположении сварных швов на нейтрали (черт. 1,г) расчетную толщину стенки следует определять как наибольшее из двух значений, вычисленных по формулам:

; (24)

. (25)

3.10. Расчетную толщину стенки отводов с расположением швов под углом b (черт. 1,г) следует определять как наибольшее из значений tR3 [ см. формулу (20)] и значения tR12, вычисленного по формуле

. (26)

Таблица 5

Гнутые отводы,

Протяжные и штампованные отводы

Секторные отводы

Штампосварные отводы

 

 

 

по черт. 1,в

по черт. 1,г шов на нейтрали

при расположении швов под углом к нейтрали

k1 - в соответствии с табл. 3

k2 - по табл. 4

k3 - по формуле (21) или (22)

Примечание. Значение k3 для штампосварных отводов следует вычислять по формуле (21).

Угол b следует определять для каждого сварного шва, отсчитывая его от нейтрали, как показано на черт. 1,г.

ВЫЧИСЛЕНИЕ РАСЧЕТНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

3.11. Расчетное напряжение в стенках отводов, приведенное к нормальной температуре, следует вычислять по формуле

(27)

или

, (28)

где значение ki следует определять по табл. 5.

РАСЧЕТ ДОПУСТИМОГО ВНУТРЕННЕГО ДАВЛЕНИЯ

3.12. Допустимое внутреннее давление в отводах следует определять по формуле

, (29)

где коэффициент ki следует определять по табл. 5.

4. ПЕРЕХОДЫ ПОД ВНУТРЕННИМ ДАВЛЕНИЕМ

РАСЧЕТ ТОЛЩИНЫ СТЕНКИ

4.11. Расчетную толщину стенки конического перехода (черт. 2,а) следует определять по формуле

(30)

или

, (31)

где j w - коэффициент прочности продольного сварного шва.

Формулы (30) и (31) применимы, если

a £ 15° и 0,003£ £ 0,25

или

15° < a £ 45° и 0,003£ £ 0,15

и

.

Черт. 2. Переходы

а - конический; б - эксцентрический

4.2. Угол наклона образующей a следует вычислять по формулам:

для конического перехода (см. черт. 2,а)

; (32)

для эксцентрического перехода (черт.2,б)

. (33)

4.3. Расчетную толщину стенки переходов, штампованных из труб, следует определять как для труб большего диаметра в соответствии с п.2.1.

4.4. Расчетную толщину стенки переходов, штампованных из листовой стали, следует определять в соответствии с разд.7.

ВЫЧИСЛЕНИЕ РАСЧЕТНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

4.5. Расчетное напряжение в стенке конического перехода, приведенное к нормальной температуре, следует вычислять по формуле

(34)

или

. (35)

РАСЧЕТ ДОПУСТИМОГО ВНУТРЕННЕГО ДАВЛЕНИЯ

4.6. Допустимое внутреннее давление в переходах следует вычислять по формуле

. (36)

 



Справочник конструктора - Все что нужно любому конструктору! ©2008-2013