Нормы расчета на прочность стационарных котлов и трубопроводов пара и горячей воды (стр. 16 )

7.2.2. Используемые материалы и полуфабрикаты, а также технология изготовления и контроль коллекторов, штуцеров и деталей опор и подвесок должны соответствовать требованиям Правил Госгортехнадзора России.

7.2.3. Отношение наружного диаметра коллектора к толщине стенки должно удовлетворять условиюDa/s=9¸35.

Для коллекторов с отношением Da/s<9 расчет на прочность от действия весовой нагрузки должен проводиться в соответствии с подразделом 5.1 Норм.

7.2.4. Настоящие Нормы рассматривают коллекторы с вертикальным подвесом экранов (см. рисунки 7.1, 7.2).

7.2.5. Схемы расположения подвесок или опор и нагружения коллектора указаны на рисунках 7.1, 7.2.

7.2.6. Для подвесных конструкций коллекторов направление действия усилия G, а также распределенной нагрузки q, приложенной к коллектору, совпадает с направлениями, указанными на рисунках 7.1, 7.2, 7.3. Для опорных конструкций направление усилия G и распределенной нагрузки q противоположно направлениям, указанным на рисунках 7.1, 7.2, 7.3.

7.3. Местные напряжения

7.3.1. Усилие G, действующее на подвеску или опору (см. рисунки 7.1, 7.2, 7.3). определяется как суммарный вес коллектора, его содержимого и присоединенного оборудования, приходящийся на одну подвеску или опору.

7.3.2. Для коллекторов цельносварных газоплотных экранов реактивная нагрузка q, действующая со стороны экрана на коллектор (см. рисунок 7.3), определяется по номограммам в зависимости от диаметра коллектора. Реактивная нагрузка, действующая на газоплотный экран со стороны коллектора, по величине равна q и противоположна по направлению.

7.3.3. Ширина участка h, на котором действует распределенная реактивная нагрузка q, при расчете напряжений в коллекторе принимается равной h=0,85d.

Длина участка 2l воздействия нагрузки для коллектора и газоплотного экрана определяется по кривым, приведенным на рисунке 7.3.

7.3.4. По размерам подвесок или опор a и b вычисляются коэффициенты

 

7.3.5. Для подвесных конструкций расчет максимальных усилий Nz, Nj и моментов Mz, Mj в коллекторе, вызванных действием весовых нагрузок, ведется по кривым, приведенным на рисунках 7.4 - 7.11.

Для опорных конструкций значения усилий Nz, Nj и моментов Mz, Mj в коллекторе, найденные по кривым рисунков 7.4 - 7.11., берутся со знаком минус.

7.3.6. Для подвесок или опор, удовлетворяющих условию a>b, значения Nz, Nj, Mz, Mj в коллекторе определяются по кривым, приведенным на рисунках 7.4 - 7.7. с использованием параметров k1 и q.

Рисунок 7.1. Общий вид коллектора газоплотного экрана

Рисунок 7.2. Расчетная схема коллектора

Рисунок 7.3. Распределенная нагрузка, действующая на коллектор со стороны экрана

7.3.7. Для подвесок или опор, удовлетворяющих условию b>а, значения усилий и моментов Nz, Nj, Mz, Mj, действующих в стенках коллектора, определяются по кривым, приведенным на рисунках 7.8 - 7.11., с использованием коэффициентов k1 и k2.

7.3.8. В случае подвеса коллектора за штуцер при определении максимальных усилий и моментов в коллекторе по подразделам 7.3.4 - 7.3.7 принимается а=b=0,85ds.

7.3.9. Наибольшие местные напряжения возникают в коллекторе (у краев подвесок или опор) в точках А илиА¢ при а>b и в точках В или В¢ при b>а (см. рисунки 7.1, 7.2).

7.3.10. Значения максимальных местных окружных sj и осевых sz напряжений в стенках коллектора определяются по формуле:

Знак минус относится к внутренней поверхности (точки А¢ или В¢), знак плюс - к наружной (точки А или В).

7.3.11. Напряжения от внутреннего давления вычисляются по формулам:

7.4. Условия прочности

7.4.1. Для рассматриваемой точки коллектора (точки А или А¢, В или В¢) вычисляются три главных нормальных напряжения, которые представляют собой алгебраическую сумму действующих в одном направлении напряжений, вызванных весовыми нагрузками и внутренним давлением. Главные напряжения определяются по формулам:

7.4.2. Эквивалентное напряжение для рассматриваемой точки коллектора принимается равным

7.4.3. Величина эквивалентного напряжения в коллекторе от действия весовых нагрузок и внутреннего давления должна удовлетворять условию

Величина номинального допускаемого напряжения принимается в соответствии с разделом 2 Норм.

Рисунок 7.4. Номограммы для вычисления усилий Nz, Nj в коллекторе при Da/s=9¸13 и а>b

Рисунок 7.5. Номограммы для вычисления моментов Mz, Mj в коллекторе при Da/s=9¸13 и а>b

Рисунок 7.6. Номограммы для вычисления усилий Nz, Nj в коллекторе при Da/s=14¸35 и а>b

Рисунок 7.7. Номограммы для вычисления моментов Mz, Mj в коллекторе при Da/s=14¸35 и а>b

Рисунок 7.8. Номограммы для вычисления усилий Nz, Nj в коллекторе при Da/s=9¸13 и а<b

Рисунок 7.9. Номограммы для вычисления моментов Mz, Mj в коллекторе при Da/s=9¸13 и а<b

Рисунок 7.10. Номограммы для вычисления усилий Nz, Nj в коллекторе при Da/s=14¸35 и а<b

Рисунок 7.11. Номограммы для вычисления моментов Mz, Mj в коллекторе при Da/s=14¸35 и а<b

8. РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ ФЛАНЦЕВ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ И ТРУБОПРОВОДОВ

8.1. Условные обозначения

8.1.1. В разделе приняты следующие условные обозначения, представленные в таблице 8.1.

Таблица 8.1

Символ	Название	Единица измерения
p	Расчетное давление	МПа
ph	Пробное давление	МПа
t	Расчетная температура стенки	°С
pу	Условное давление	МПа
Dy	Условный диаметр изделия	мм
D	Номинальный внутренний диаметр изделия (корпуса сосуда, трубы трубопровода и др.)	мм
s	Толщина стенки изделия	мм
s1	Толщина стенки цилиндрического участка фланца	мм
s2	Толщина стенки конического перехода у основания	мм
h1	Высота цилиндрического участка фланца	мм
h2	Высота конического перехода	мм
hf	Высота тарелки фланца и опорного бурта	мм
hf1	Высота нажимного кольца	мм
hf2	Высота тарелки фланца, определяемая методом предельных нагрузок	мм
h3	Высота выступа	мм
D3	Диаметр выступа фланца	мм
Df	Наружный диаметр фланца и бурта свободного фланца	мм
D1	Внутренний диаметр нажимного кольца	мм
D2	Наружный диаметр нажимного кольца	мм
Ds	Диаметр окружности шпилек (болтов)	мм
D0m	Наибольший наружный диаметр мембраны (исходное состояние)	мм
Dd	Наружный диаметр прокладки	мм
Dm	Расчетный диаметр прокладки	мм
d0s	Номинальный диаметр шпилек, равный наружному диаметру резьбы	мм
ds	Расчетный (минимальный) диаметр шпилек	мм
d0	Диаметр отверстия под шпильки	мм
d0R	Редуцированное значение диаметра отверстия под шпильки	мм
e	Максимальный размер гайки	мм
ls	Шаг шпилек	мм
z	Число шпилек	мм
b0	Ширина прокладки	мм
b	Эффективная ширина прокладки	мм
d	Толщина прокладки	мм
q0	Удельное давление на прокладку при затяге шпилек	МПа
s4	Толщина стенки мембраны	мм
b4	Ширина мембраны	мм
Fd	Усилие обжатия прокладки	Н
F2h	Усилие, обеспечивающее герметичность при гидравлическом испытании	Н
Fh	Равнодействующие силы в шпильках от давления гидравлического испытания	Н
Fp	Равнодействующие силы в шпильках от рабочего давления	Н
F0	Расчетное усилие затяга шпилек	Н
Ft	Расчетное усилие в шпильках при рабочих условиях	Н
F0h	Расчетное усилие при гидравлическом испытании	Н
F1	Усилие в цилиндрическом участке фланца от действия внутреннего давления	Н
F2	Усилие, обеспечивающее герметичность при рабочем давлении	Н
F3, F4	Усилия от действия давления среды	Н
Mi	Изгибающий момент	Н×мм
lj	Плечи действия сил	мм
WA , WB, WC	Моменты сопротивления расчетных сечений фланца	мм3
y	Ордината центра тяжести поперечного сечения фланца	мм
s	Напряжение в расчетных сечениях фланца	МПа
s0m	Напряжение в мембране	МПа
ss	Напряжение в шпильках	МПа
Ef	Модуль упругости металла фланца	МПа
Es	Модуль упругости металла шпилек	МПа
[sf]	Допускаемое напряжение металла фланца	МПа
[ss]	Допускаемое напряжение металла шпилек	МПа
[s0m]	Допускаемое напряжение металла мембраны	МПа
r	Радиус галтели	мм
a	Угол поворота фланца	градус
a1	Угол скоса фланца	градус
N	Количество циклов нагружения сосуда

Обозначения геометрических размеров фланцевых соединений приведены на рисунках 8.1 и 8.2.