Технологические трубопроводы (стр. 8 )

Н,	(8.2)
Н.	(8.3)

Здесь:

– расчетное давление, принимаемое не менее 0,5 МПа;

– длина набивки по оси сальникового компенсатора, мм;

– наружный диаметр патрубка сальникового компенсатора, мм;

– коэффициент трения набивки о металл, принимаемый равным 0,15;

m – число болтов компенсатора;

– площадь поперечного сечения набивки , мм2.

– внутренний диаметр корпуса сальникового компенсатора, мм.

При определении силы трения по формуле (8.2) величину , следует принимать не менее 1 МПа.

Рисунок 8.6. ‑ Схема приложения распорных усилий в осевом компенсаторе

8.5.6. При расчете трубопровода необходимо учитывать распорное усилие в компенсаторе (рисунок 8.6), определяемое по формуле

,

(8.4)

где ‑ эффективная площадь, принимаемая по стандартам на осевые компенсаторы или по данным заводов-изготовителей, мм2.

В случае отсутствия данных допускается принимать следующие значения:

−  для сальниковых компенсаторов:

;

(8.5)

−  для сильфонных и линзовых компенсаторов:

,

(8.6)

где и – соответственно наружный и внутренний диаметр гибкого элемента, мм.

В поворотных и сдвиговых компенсаторах распорное усилие воспринимается стяжками. У осевых неразгруженных компенсаторов распорное усилие действует на участки трубопровода, примыкающие к компенсатору. Это усилие передается на опоры трубопровода, что следует учитывать при их расчете.

Для осевых полностью разгруженных компенсаторов следует принимать .

8.5.7. Характеристика осевого компенсатора называется компенсирующей способностью на растяжение-сжатие (амплитудой осевого хода), а ‑ полной компенсирующей способностью.

В случае выполнения монтажной растяжки осевого компенсатора на величину , его компенсирующая способность на сжатие увеличивается до .

8.5.8. При выполнении поверочного расчета трубопровода должны выполняться следующие условия:

−  расчетное перемещение осевого компенсатора не должно превышать его компенсирующую способность на растяжение-сжатие (допустимый осевой ход):

;

(8.7)

−  угол поворота углового компенсатора не должен превышать допустимый угловой ход:

;

(8.8)

−  сдвиговое перемещение сдвигового компенсатора не должно превышать допустимый боковой ход

,

(8.9)

где , , ‑ расчетные перемещения и углы поворота компенсаторов определяются на основании расчета трубопровода в целом;

, , ‑ допускаемые величины перемещений компенсатора соответственно на растяжение-сжатие (компенсирующая способность), сдвиг (допустимый боковой ход) и изгиб (допустимый угловой ход), которые устанавливаются заводом-изготовителем по результатам испытаний компенсатора на выносливость при заданной наработке, соответствующей режиму эксплуатации трубопровода.

Для универсального компенсатора, испытывающего одновременно осевые, изгибные и сдвиговые деформации должно выполняться условие:

.

(8.10)

9  Поверочный расчет трубопроводов на прочность с давлением до 10 МПа

Условия статической и циклической прочности

9.1.1. Условия прочности всех этапов расчета приведены в таблице 9.1. Оценка прочности для среднетемпературных трубопроводов на этапах 2, 3, 6, 8, и для высокотемпературных трубопроводов на этапах 4, 8 не производится. Проверка циклической прочности производится согласно 9.6.

9.1.2. Если трубопровод состоит из среднетемпературных и высокотемпературных участков, то производят два расчета трубопровода. Первый как для среднетемпературного, второй как для высокотемпературного. Условия оценки прочности для среднетемпературных участков и соединительных деталей принимаются из первого расчета, а для высокотемпературных участков и соединительных деталей ‑ из второго расчета.

Таблица 9.1

Этап	Наименование этапа расчета	Условие прочности
Среднетемпературный	Высокотемпературный
Режим ПДН
1	Действие постоянных и длительных временных несамоуравновешенных нагрузок в рабочем состоянии
2	Совместное действие постоянных и всех длительных временных нагрузок и воздействий в рабочем состоянии	‑
3	Совместное действие всех нагружающих факторов в холодном (не рабочем) состоянии	‑
4	Расчет на циклические воздействия		‑
Режим ПДКОН
5	Действие постоянных, длительных временных, кратковременных и особых несамоуравновешенных нагрузок в рабочем состоянии
6	Совместное действие всех нагрузок и воздействий в рабочем состоянии	‑
Режим «сейсмика»
7	Действие постоянных, длительных временных, кратковременных несамоуравновешенных и сейсмических нагрузок в рабочем состоянии	Для категорий Is: IIs и IIIs:	Для категорий Is: IIs и IIIs:
8	Совместное действие всех нагрузок и воздействий в рабочем состоянии и сейсмических нагрузок	‑	‑

Расчетные напряжения в трубах и соединительных деталях

9.2.1. Среднее окружное напряжение от внутреннего давления при отсутствии колец жесткости определяется по формуле:

.

(9.1)

При расчете напряжений в трубах с кольцами жесткости значение вычисляется по формуле:

,

(9.2)

где знак «+» принимается при избыточном внутреннем давлении и знак «-» при наружном (вакуумный трубопровод).

‑ эффективное кольцевое напряжение в участке трубы между кольцами жесткости,

,	(9.3)
,	(9.4)

где ‑ расстояние между торцами колец жесткости (рисунок 14.1), ‑ расстояние между осями колец жесткости, ‑ площадь поперечного сечения кольца жесткости, ‑ допускаемое напряжение для кольца жесткости при расчетной температуре, ‑ коэффициент прочности сварных швов колец жесткости.

‑ эффективное кольцевое напряжение в трубе с учетом укрепления кольцами жесткости.

9.2.2. Максимальное изгибное напряжение от давления грунта при бесканальной прокладке допускается определять по приближенной формуле:

.

(9.5)

В этой формуле обозначения те же, что в (7.1).

9.2.3. Суммарное окружное напряжение рассчитывается по формуле

(9.6)

9.2.4. Суммарное среднее осевое напряжение от осевой силы и изгибающего момента равно

.

(9.7)

где ‑ напряжение от осевой силы

;

(9.8)

‑ осевое напряжение от изгибающего момента равно

,

(9.9)

где , ‑ моменты в рассчитываемом сечении, действующие соответственно в плоскости и перпендикулярно плоскости отвода (тройника или врезки).

‑ осевая сила, вычисленная по методам строительной механики с учетом распорных усилий от давления. При растяжении осевая сила положительная, при сжатии ‑ отрицательная;

‑ коэффициент перегрузки, принимаемый согласно 8.1.15.

9.2.5. Касательное напряжение от кручения

.

(9.10)

9.2.6. Характеристики сечения труб определяются по формулам:

.

(9.11)

9.2.7. При расчете напряжений в соединительных деталях трубопровода коэффициенты прочности сварного шва принимаются , и , а также .

9.2.8. При расчете напряжений в прямых трубах коэффициенты интенсификации принимаются .

9.2.9. При значениях коэффициентов , , , меньше единицы, при расчете они должны приниматься равными единице.

9.2.10. При выполнении расчетов на несамоуравновешенные нагрузки (по этапам 1, 5 и 7) вместо значений , , , следует принимать значения , , , , но не менее 1,0.

9.2.11. Коэффициенты интенсификации напряжений , , , определяются согласно настоящему стандарту. При этом, если значение не указано, то принимается . Для отводов, косых стыков и переходов принимается , для тройников . Коэффициенты применимы при соблюдении соотношения .

Коэффициенты интенсификации напряжений , , , допускается определять по данным экспериментов или численных методов расчета (методом конечных элементов) с учетом реальной геометрии изделия, характеристик материала и внутреннего давления. Для тройниковых соединений коэффициенты интенсификации имеют различные значения в сечениях магистрали (А-А, Б-Б) и ответвления (В-В, рисунок 9.3) ‑ , , , .

9.2.12. Эквивалентные напряжения для расчетного сечения трубопровода вычисляются по формуле

.

(9.12)

Расчетные параметры отводов и косых стыков

9.3.1. Напряжения в отводах определяются в соответствии с 9.2.1 – 9.2.12 для трех сечений А-А, Б-Б, В-В (рисунок 9.1, б).

Для каждого сечения должны выполняться условия статической прочности согласно 9.1.1 и условия циклической прочности согласно 9.6.8.

Рисунок 9.1. ‑ Расчетная схема отвода

а - схема нагружения в расчетном сечении; б - расчетные сечения

Коэффициенты интенсификации для отводов и вычисляются по формулам:

−  для гнутых, крутоизогнутых и штампосварных отводов

,	(9.13)
,

−  для секторных отводов с числом косых стыков (см. рис 7.1, б)

,

(9.14)

где ‑ коэффициент учета влияния внутреннего давления. На этапе 3 принимается , а на других этапах

;

(9.15)

‑ коэффициент гибкости отвода, принимается по формуле

.

(9.16)

Формула (9.14) справедлива для секторных отводов, у которых и (см. рисунок 7.1, б).

Коэффициент принимается:

−  для отводов, стыкуемых с трубами на сварке ;

−  для отводов, стыкуемых с трубами с одного конца на фланце и с другого конца на сварке ;

−  для отводов, стыкуемых с трубами на фланцах с обеих сторон .

Рисунок 9.2. ‑ Косой стык

9.3.2. Для косых стыков (рисунок 9.2) при допускается использовать формулу (9.14), при этом принимается и в формулы (9.16) и (9.15) подставляется эквивалентный радиус :

.

(9.17)

Если расстояние L между косыми стыками меньше величины

,

(9.18)

то такие косые стыки следует считать как один секторный отвод с радиусом