Нормы расчета на прочность стационарных котлов и трубопроводов пара и горячей воды (стр. 30 )

а - накопленное усталостное повреждение, предельное значение которого [аN]=1.

В общем случае

где a1 - повреждение от эксплуатационных циклов нагружения, на которые не наложены высокочастотные напряжения;

a2 - повреждения от высокочастотных напряжений при постоянных эксплуатационных напряжениях (стационарные режимы);

a3 - сумма повреждений от высокочастотных напряжений в течение циклов переменных напряжений на переходных эксплуатационных режимах  и при прохождении резонансных частот  в тех же циклах.

При расчете повреждения a2 в случае узкополостного спектра используются максимальная среднеквадратическая амплитуда высокочастотных местных напряжений и соответствующая ей частота.

При широкополосном спектре значение а2 определяется как сумма повреждений для тех амплитуд местных напряжений и соответствующих им частот, которые вызывают повреждения более 10% максимального повреждения на одном из сочетаний амплитуды - частоты из всего спектра. Асимметрия цикла определяется с учетом среднего напряжения, принимаемого равным постоянному местному напряжению от механических и тепловых нагрузок с включением остаточных напряжений растяжения.

Повреждение  определяется с учетом максимальных амплитуд высокочастотных напряжений без учета концентрации и соответствующих им частот для каждого типа цикла переменного напряжения на переходных режимах.

Повреждение  определяется с учетом максимальной амплитуды высокочастотного напряжения при прохождении резонанса. Число циклов определяется с учетом времени эксплуатации в условиях резонанса. Асимметрия цикла высокочастотного нагружения определяется местным напряжением от механических и тепловых нагрузок при эксплуатации с учетом остаточных напряжений растяжения для середины интервала времени, соответствующего резонансу.

12.3.2.3. Экспериментально-расчетные методы

Основной задачей этой проверки является получение точной оценки вибронапряжений в трубопроводной системе исходя из измеренного вибрационного поведения.

12.3.2.3.1. Метод ответа по формам

Этот метод требует, чтобы перемещения по формам и собственные частоты системы были определены из экспериментальных данных. Метод также требует, чтобы был выполнен расчет на собственные значения, результатами которого являются аналитически определенные собственные частоты и формы, а также вектор модальных напряжений (напряжения в каждой точке по каждой форме) или изгибающих моментов, соответствующих собственным векторам. Полученные аналитически и измеренные собственные частоты и формы трубопроводной системы сопоставляются, и затем с помощью вектора модальных напряжений определяются истинные напряжения в трубопроводе.

Для определения собственных частот и модальных перемещений система должна быть оснащена большим количеством датчиков, которые могут измерять скорость, перемещение или ускорение. Места установки датчиков должны выбираться как можно ближе к точкам, включенным в расчетную модель системы.

Запись измерений должна быть продолжительной.

Обработка данных при установившейся вибрации должна сводиться к получению амплитуды перемещений по каждой доминирующей форме системы.

Измеренные модальные перемещения и сопоставленные с ними аналитические должны использоваться для получения точной оценки вибронапряжений (или моментов) в трубопроводной системе. Полученные напряжения не должны превышать допускаемых значений [sa].

12.3.2.3.2. Метод измерения напряжений

Для прямого измерения напряжений при установившейся и неустановившейся вибрации можно использовать тензодатчики.

Трубопроводная система должна быть оснащена достаточно большим количеством тензодатчиков в районе точек, где появление максимальных напряжений наиболее вероятно. Тензодатчики должны располагаться как можно ближе к местам концентрации напряжений.

Экспериментально полученные напряжения не должны превышать допускаемых значений.

12.4. Мероприятия по устранению вибрации

Если вибрация трубопровода превышает уровень, при дальнейшей оценке рекомендуется выяснить, надо ли предпринять меры для снижения вибрации. Возможные корректирующие действия включают в себя идентификацию и снижение или устранение вызывающей вибрацию нагрузки, отстройку от резонансных частот посредством модификации, изменения в режиме эксплуатации для устранения причин вибрации или установку демпфирующих устройств.

После проведения мероприятий по снижению вибрации необходимы повторные измерения для определения эффективности проведенных мероприятий.

Если для снижения вибрации требуется введение дополнительных связей или модификация системы, то при необходимости расчет трубопроводной системы должен быть повторен с учетом этих изменений.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Рекомендуемое

ДЕТЕРМИНИРОВАННЫЕ ЧАСТОТЫ ВОЗМУЩЕНИЯ

В качестве детерминированных частот возмущения принимают:

1) основную частоту вращения вала насоса:

w=2pn/60,

где n - частота вращения вала, мин-1;

2) частоту электромагнитных сил, вызванную наличием пазов в статоре и роторе приводных электродвигателей насосов:

w=2pzpn/60,

где zp - число пазов ротора;

3) частоту гидродинамических сил, определяемую количеством лопаток z рабочего колеса насоса:

w=2pzn/60.

Федеральный горный и промышленный надзор России (Госгортехнадзор России)

ПОСТАНОВЛЕНИЕ

25 августа 1998 г. г. МОСКВА № 50

Об утверждении "Норм расчета на прочность стационарных котлов и трубопроводов пара и горячей воды"

Федеральный горный и промышленный надзор России

ПОСТАНОВЛЯЕТ:

утвердить "Нормы расчета на прочность стационарных котлов и трубопроводов пара и горячей воды"

Начальник Госгортехнадзора России 

СПРАВКА 
о проекте "Норм расчета на прочность стационарных котлов и трубопроводов пара и горячей воды"

Проект "Норм расчета на прочность стационарных котлов и трубопроводов пара и горячей воды" разработан Управлением по котлонадзору и надзору за подъемными сооружениями совместно с АООТ "НПО ЦКТИ" в соответствии с Постановлением Госгортехнадзора России от 02.09.97 № 25. Проект устанавливает единые требования и порядок расчета элементов, работающих под давлением. В нормах дается определение основных терминов, используемых в расчетах на прочность, и приводятся уточненные значения допускаемых напряжений для материалов, используемых при изготовлении объектов котлонадзора. Проект содержит уточненные методы расчетов толщины стенки основных элементов оборудования, а также устанавливает величины коэффициентов прочности сварных соединений и методы их определения. В нормах приводятся методика поверочного расчета элементов конструкции на усталостную прочность, а также методика расчета дополнительных нагрузок, возникающих в элементах конструкций. Нормы содержат раздел, посвященный методам расчета на прочность деталей газотурбинных котлов, относящихся к наиболее потенциально опасному оборудованию.

Управление по котлонадзору и надзору за подъемными сооружениями просит утвердить предлагаемый проект норм расчета на прочность.

Начальник управления B. C. Котельников

О НОРМАХ РАСЧЕТА НА ПРОЧНОСТЬ КОТЛОВ И ТРУБОПРОВОДОВ

В связи с развернувшимся в России созданием и эксплуатацией паровых машин и котлов, в том числе судовых и паровозных, в 1843 г. правительством было принято решение о включении в "Устав о промышленности фабричной и заводской" статьи о требованиях безопасности для котлов. Через 50 лет в 1893 г. были введены первые Правила котлонадзора, переизданные в 1911 г.

Советское котлостроение началось с производства котлов на ЛМЗ в 1гг., а первые советские "Правила устройства, содержания и освидетельствования паровых котлов" были приняты в 1920 г. и переизданы в 1923 г.

В период реализации плана электрификации страны ГОЭЛРО в 1927 г. был основан институт (впоследствии Центральный котлотурбинный институт им. ), задачей которого была разработка совместно с заводами котлов и турбин на базе научных исследований и опыта освоения оборудования в станционных промышленных условиях. В это время подготавливался переход на новую ступень давления - 35 атм.

В 1929 г. вышла новая редакция Правил котлонадзора с включением дополнительных требований к пароперегревателям, экономайзерам и котлам высокого давления. В 30-е годы началось интенсивное развитие промышленности и создание нового поколения отечественного оборудования, что потребовало разработки нормативных документов, определяющих технические требования к проектированию и оценке надежности оборудования, работающего под давлением. С 1934 г. энергетика оснащалась котлами только отечественного производства.

В 1937 г. был разработан проект первых Норм расчета на прочность ЦКТИ, которые в 1939 г. были утверждены Главкотлотурбопромом. Нормы расчета на прочность 1939 г. распространялись на оборудование с давлением до 60 кгс/см2.

В предвоенные годы проводились подготовительные работы по выпуску котлов на высокое давление. Совместно с ЛМЗ был выполнен проект первого мощного отечественного котла на давление 110 атм., разработаны Нормы теплового расчета.

В послевоенные годы в связи с восстановлением промышленности и созданием нового оборудования была разработана основополагающая нормативно-техническая документация: Нормы теплового расчета котлоагрегатов (1947 г.), Нормы гидравлического расчета (1950 г.), новая редакция "Норм расчета на прочность котельных агрегатов" (ЦКТИ, книга 17, 1950 г.).

В 1948 г. в эксплуатацию были введены первые котлы на давление в барабане 110 атм. В редакции Норм прочности 1950 г. отсутствовали ограничения по давлению пара и температуре перегрева. Единственное ограничение, принятое в этих Нормах, определялось величиной отношения наружного диаметра сосуда под внутренним давлением к его внутреннему диаметру. В Нормах прочности были введены требования по расчету на прочность, и выбору размеров основных элементов котельного агрегата, работающих под давлением (барабанов, сборных коллекторов, днищ, кипятильных труб, труб перегревателя, водяного экономайзера и трубопроводов, заклепочных швов, жаровых труб).

В основу расчета на прочность цилиндрических элементов, работающих под внутренним давлением, были положены следующие принципы:

- расчет производится исходя из усреднения напряжений в стенке;

- прочность при температурах стенки, практически не вызывающих явлений ползучести, определяется по критерию удельной энергии формоизменения (критерий Губера-Мизеса-Генки);

- прочность при высоких температурах в условиях ползучести определяется теорией течения, по которой скорость деформации ползучести зависит от интенсивности касательных напряжений.

Критерий конструктивной длительной прочности был установлен по результатам исследований длительной прочности труб под внутренним давлением, выполненных на стендах ЦКТИ.

Коэффициенты прочности сварных соединений были значительно повышены по сравнению со значениями, принятыми в Нормах 1939 г., так как были разработаны и внедрены более совершенные сварочные материалы и технологии сварки. На основании выполненных в 1940 г. в ЦКТИ экспериментальных исследований напряженного состояния днищ их запасы прочности были снижены по сравнению с Нормами 1939 г. За основу расчета прочности днищ была принята методика учета формы днища как фактора, связывающего толщину стенки с конструктивными особенностями днищ. В Нормах был введен метод расчета прямоугольных камер применительно к случаю шахматного расположения отверстий в стенках.

Методика определения диаметра неукрепленных отверстий, принятая в Нормах 1939 г., сохранена и в Нормах прочности 1950 г. Расчет укрепления отверстий основан на положении о компенсации вырезанного металла укреплением, надежно соединенным со стенкой сосуда.

Метод расчета жаровых труб, основанный на условии устойчивости при эксплуатации, был также сохранен, так как он был корректен для диаметров труб не более 1200 мм, поскольку в котлостроении жаровые трубы диаметром более 1200 мм не применялись.

В Нормы прочности был включен новый раздел по расчету плоских донышек цилиндрических сосудов.

Раздел расчета прочности заклепочных соединений не изменился. Следует отметить, что в то время заклепочные швы для вновь проектируемых котлов более не применялись.

В Нормы прочности ЦКТИ 1950 г. был введен новый раздел - "Металл котлостроения и его свойства", в котором были даны рекомендации по выбору полуфабрикатов (листовая сталь, бесшовные стальные трубы, поковки, стальное литье, стали для анкерных связей, шпилек, болтов и гаек), марок сталей с указанием ГОСТ или ТУ, указаны области применения с ограничением внутреннего давления и температуры для барабанов, сосудов, котлов и установок. Были даны основные характеристики применяемых сталей по величинам условных пределов текучести, ползучести и длительной прочности для углеродистых марок сталей (МСт 2, МСт 3, МСт 4, 10, 15, 15К, 20, 20К, 25, 25К, 30 и 35), а также для низколегированных теплоустойчивых сталей (15ХМ, 20ХМ и 12МХ).

Установленные Нормами значения дополнительных напряжений учитывали различные виды напряженного состояния, а также конструктивные особенности элементов и условия их работы.

В Нормах прочности 1950 года были приняты следующие запасы прочности:

по пределу прочности

для изолированных сварных и бесшовных барабанов и коллекторов без вальцовочных соединений, а также для необогреваемых труб 4,0;

для изолированных сварных и бесшовных барабанов и коллекторов с вальцовочными соединениями, а также для обогреваемых труб 4,25;

для неизолированных сварных и бесшовных барабанов и коллекторов 4,5;

по условному пределу текучести - соответственно 1,8; 1,9 и 2,0;

по условному пределу ползучести - во всех случаях 1,0.

При действии изгибных напряжений нормативные запасы прочности были понижены: по пределу прочности до 2,9, по пределу текучести труб от 1,4 до 1,2 и пределу ползучести до 0,9. Нижние пределы этих величин принимались в тех случаях, когда повышенные изгибные напряжения имели местный характер либо являлись релаксирующими, например в выпуклых днищах, в неукрепленных отверстиях, в самокомпенсирующихся трубах и т. п. В приложении к Нормам был дан нормативный расчет трубопроводов на самокомпенсацию при тепловом расширении. В некоторых разделах Норм прочности были даны требования к конструкции котлов.

В связи с интенсивным развитием отечественного энергомашиностроения и производства оборудования промышленной и тепловой энергетики с улучшенными технико-экономическими показателями в 50-х годах был выполнен широкий комплекс экспериментальных и теоретических работ, результаты которых были использованы при разработке нового поколения нормативно-технической документации по проектированию, изготовлению, монтажу и эксплуатации поднадзорного оборудования с учетом требований безопасности. В эти годы были созданы котлоагрегаты следующей ступени мощности и параметров пара. В 1953 г. в эксплуатацию вводится котел ТП-240, рассчитанный на давление в барабане 185 атм. В 1956 г. Госгортехнадзором утверждены разработанные ЦКТИ "Нормы расчета элементов паровых котлов на прочность", а в 1957 г. были введены новые "Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых котлов".

В Нормы прочности ЦКТИ 1956 г. были включены новые разделы по учету внешних нагрузок (изгибающий и крутящий моменты) и расчету толщин стенок в гибах труб. Величины запасов по пределам прочности и текучести были приняты соответственно 3,0 и 1,65. Расчетная величина предела длительной прочности устанавливалась по средним значениям, полученным из результатов испытания длительностью не менее 7000 ч на образцах, взятых из нескольких партий полуфабрикатов разных плавок. Запас по пределу длительной прочности принимался равным 1,65, если расчетный предел длительной прочности определялся по испытаниям образцов, отобранных не менее чем из трех разных плавок; 1,85 - если характеристика длительной прочности определена на двух плавках; 2,0 - если характеристика длительной прочности определена по одной плавке.

В Нормах прочности 1956 г. была приведена таблица номинальных допускаемых напряжений для углеродистых (Ст2, 10, Ст3, 15, 15К, Ст4, 20, 20К, 25, 25К, 22К) и теплостойких легированных сталей (16МХ, 12МХ, 15ХМ, 12МХФ, 12ХМФ, 12Х2МФБ, 1Х18Н12Т). Обоснование выбора расчетных формул и величин коэффициентов запаса прочности было выполнено на базе результатов экспериментальных стендовых исследований длительной прочности трубчатых образцов при сложном напряженном состоянии (внутреннее давление, внутреннее давление + изгиб, внутреннее давление + одноосное растяжение).

Головные образцы котлов на давление пара 140 атм. к энергоблокам мощностью 150 и 200 МВт были введены в эксплуатацию в 1959 г. и в 1960 г. соответственно.

Разработка и создание энергетического оборудования большой единичной мощности на повышенные параметры пара привели к разработке ЦКТИ новых "Норм расчета элементов паровых котлов на прочность", утвержденных Госгортехнадзором в 1965 г., и к выходу новых Правил по устройству и безопасной эксплуатации паровых котлов в 1966 г. Научный подход к проблемам экстраполяции результатов испытаний на длительную прочность и ползучесть теплоустойчивых сталей позволили внести корректирующие поправки к величинам допускаемых напряжений. В середине 60-х годов были снижены параметры энергооборудования с критическими и сверхкритическими параметрами пара.

Результаты теоретических и экспериментальных исследований ЦКТИ по проблемам прочности элементов, находящихся под давлением, позволили усовершенствовать расчет ряда котельных элементов с целью повышения надежности их эксплуатации.

В основу принятых в Нормах методов расчета котельных деталей положена оценка прочности по несущей способности (предельной нагрузке), а не по наибольшим местным напряжениям, что определяется достаточным ресурсом пластичности материалов котлов и трубопроводов. Кроме предельной нагрузки принималась во внимание и разрушающая нагрузка. При выводе теоретических формул для вычисления предельной нагрузки применены как условие пластичности Мизеса-Губера-Генки, по которому эквивалентное напряжение при многоосном напряженном состоянии принимается равным интенсивности касательных напряжений, так и условие Сен-Венана-Треска, по которому эквивалентное напряжение принимается равным наибольшему касательному напряжению.

Для обоснования расчета деталей, работающих при высокой температуре, вызывающей ползучесть металла, использовались результаты теоретических и экспериментальных исследований. Было показано, что расчет ползучести и длительной прочности деталей при многоосном напряженном состоянии по формулам для определения несущей способности с заменой в них предела текучести металла при одноосном растяжении соответствующими характеристиками ползучести или длительной прочности обеспечивает приемлемые для практического применения результаты.

В качестве основной нагрузки, по которой должна определяться толщина стенки котельных элементов, в Нормах принято давление рабочей среды (внутреннее или наружное), величина которого задается при проектировании котла. Дополнительные внешние нагрузки (осевые усилия, изгибающие и крутящие моменты), действующие постоянно на рассчитываемый элемент, регламентируются соответствующими предельными значениями. Эти предельные значения установлены исходя из некоторого снижения общего запаса прочности детали по сравнению с запасом, принятым при расчете ее по основной нагрузке - давлению среды. Нагрузки от температурных напряжений учтены в расчете трубопроводов, в котором регламентированы предельные значения дополнительных напряжений от самокомпенсации температурных расширений.

Характеристики прочности котельных сталей, на основе которых выбраны допускаемые напряжения, уточнены по результатам испытаний, проведенных после издания норм 1956 г. Включены данные по сталям новых марок, допущенных Госгортехнадзором к применению.

Были приняты следующие запасы прочности:

по пределу текучести и длительной прочности 1,5;

по временному сопротивлению 2,6.

В Нормах не регламентируется запас к условному пределу ползучести (деформация 1% за время 100000 ч), так как при соблюдении необходимого запаса по длительному разрушению котельных деталей не было оснований рассматривать деформацию ползучести в 1% как предельно допустимую по конструктивным соображениям, что имело место для высокотемпературных роторов, дисков и лопаток турбин. Сопротивляемость ползучести стали принимается во внимание при выборе допускаемых напряжений. Вместе с тем следует отметить, что значение деформационных характеристик в условиях ползучести может возрастать при сверхбольших сроках эксплуатации.

На основании результатов теоретических и экспериментальных исследований, выполненных в 1гг., ЦКТИ создан "Расчет трубных досок теплообменных аппаратов на прочность" ("Руководящие указания", вып. 12. Л., 1965). в основу которого положен принцип предельных нагрузок.

В 70-е - начале 80-х годов ЦКТИ разработал ряд нормативных документов по методам расчета на прочность (в том числе ГОСТы, ОСТы и РТМ по расчету на прочность жаротрубных котлов, по оценке долговечности колен трубопроводов и др.).

ЦКТИ был разработан ОСТ 108.031.02-75 «Котлы стационарные паровые и водогрейные и трубопроводы пара и горячей воды. Нормы расчета на прочность», согласованный с Госгортехнадзором в 1975 г. В Нормах введен новый раздел - «Поверочный расчет на дополнительные нагрузки», в котором приведена методика поверочного расчета элементов от действия внутреннего давления, осевой силы и изгибающего и крутящего моментов. Приведены критерии прочности для конструктивных элементов от действия внутреннего давления и весовых нагрузок, а также от действия внутреннего давления, весовых нагрузок и самокомпенсации тепловых расширений.

В Нормах введено рекомендуемое приложение «Поверочный расчет на усталость», в котором представлена методика поверочного расчета на усталость барабанов, сепараторов, коллекторов, трубопроводов и других деталей под действием переменных нагрузок. Приведена кривая допускаемой амплитуды переменных напряжений для углеродистой и легированной сталей при температуре 20°С, а также дана таблица (число циклов - амплитуда напряжений) для углеродистой стали при расчетной температуре стенки не более 400°С и для легированной стали при температуре не более 450°С.

Широкое применение цельносварных газоплотных экранов в котлах на сверхкритические параметры пара поставило перед отраслью задачу создания методики их расчета на прочность. На основании проведенных ЦКТИ натурных исследований напряженного состояния мембранных экранов прямоточного котла ТГМП-324 и барабанного котла БКЗ 420-140 НГМ был разработан РТМ 108.031.108-78 «Расчет на прочность цельносварных газоплотных экранов» (исполнители НПО ЦКТИ, ЗиО, ПО "Красный котельщик").

Опыт, накопленный ЦКТИ при разработке и применении методов теплового моделирования, аэродинамических и гидравлических расчетов котлов, норм расчета на прочность, был широко использован при реализации проектов создания атомного оружия и впоследствии при создании первой атомной электростанции. Решением руководства страны ЦКТИ был включен в число головных организаций по созданию проектов атомного оружия, а Нормы прочности ЦКТИ легли в основу Норм прочности оборудования АЭС. Это относится в первую очередь к расчетам на прочность и устойчивость различных конструктивных элементов, к расчетным характеристикам материалов и методам экстраполяции характеристик жаропрочности, к расчетам трубопроводов. Например, на основе НТД и Правил по трубопроводам ЦКТИ совместно с БЗЭМ был разработан сортамент трубопроводов и сборочных единиц для тепловой и атомной энергетики. При разработке Норм прочности оборудования АЭС был учтен опыт сотрудничества ЦКТИ с ИМАШ им. акад. РАН и с другими организациями страны. Можно упомянуть следующие нормативные документы, разработанные ЦКТИ применительно к трубопроводам, которые являются базовыми документами Правил по трубопроводам Госгортехнадзора России:

РТМ 24.038.11-72 «Расчет прочности трубопроводов энергоустановок для условий нестационарных температурных режимов»;

РТМ 24.038.08-72 «Расчет трубопроводов энергоустановок на прочность»;

РТМ 108.038.101-77 «Трубопроводы стационарных паровых и водогрейных котлов. Расчет на самокомпенсацию»;

ОСТы «Детали и сборочные единицы из углеродистых и кремнемарганцовистых сталей для трубопроводов пара и горячей воды с давлением р>4МПа тепловых электростанций» и ОСТы «Детали и сборочные единицы из хромомолибденованадиевых сталей для паропроводов тепловых электростанций» (исполнители НПО ЦКТИ и БЗЭМ, 1982 г.).

В 1985 г. НПО ЦКТИ по согласованию с Госгортехнадзором были разработаны ОСТ 108.031.08-85 - ОСТ 108.031.10-85 "Котлы стационарные паровые и водогрейные и трубопроводы пара и горячей воды. Нормы расчета на прочность". В этих Нормах введена новая методика расчета толщины стенки колен и змеевиков на внешней, внутренней и нейтральной сторонах. Было также переработано рекомендуемое приложение Норм прочности 1975 г. «Поверочный расчет на усталость» и приведены расчетные кривые малоцикловой усталости углеродистых сталей, низколегированных сталей и аустенитных хромоникеливых сталей. В Нормы прочности введены допускаемые напряжения (рекомендуемые) на 300 тыс. ч. и допускаемые напряжения для стали 10Х9МФБ.

Практическое значение Норм прочности связано в первую очередь с тем, что в них аккумулирован многолетний отечественный опыт разработки и эксплуатации объектов котлонадзора, интегрированы и взаимно согласованы методы расчетов на прочность и требования к материалам и полуфабрикатам, к технологиям изготовления, монтажа и ремонта, учтен опыт разработки и применения зарубежных нормативных документов (ASME Pressure Vessels and Boiler Codes, TRD и др.). Нормы прочности лежат в основе требований к техническому освидетельствованию и диагностированию, к сертификации безопасности отечественного и импортного оборудования тепловой промышленной и коммунальной энергетики, к продлению ресурса энергооборудования. Они должны дополняться и расширяться при разработке оборудования на новые параметры, например на суперсверхкритические параметры пара.

Наличие отечественной нормативно-технической базы оборудования теплоэнергоснабжения является одним из важнейших аспектов защиты отечественных интересов и обеспечения научно-технической, технологической и промышленной безопасности страны, поэтому разработанная НПО ЦКТИ новая редакция "Норм прочности котлов и трубопроводов пара" (РД Госгортехнадзора России) имеет исключительно важное значение для обеспечения безопасной эксплуатации оборудования с большими сроками наработки и экспертизы промышленной безопасности производимого в России и импортируемого оборудования. Решение вышеуказанных задач в современных условиях потребовало повышения статуса документа с уровня отраслевых стандартов до руководящего документа Госгортехнадзора России - Уполномоченного федерального органа по промышленной безопасности. Разработка Норм прочности 1998 г. согласуется с задачами по обеспечению выполнения требований федерального Закона о промышленной безопасности и с другими нормативными актами, связанными с введением этого закона в действие.

Канд. техн. наук B. C. Котельников Профессор

Госгортехнадзор России АООТ "НПО ЦКТИ им. "

Член-корреспондент РАН

профессор

ИМАШ им. акад. РАН

СОДЕРЖАНИЕ

1. Общие положения 1.1. Основные условные обозначения 1.2. Область применения 1.3. Расчетное давление 1.4. Расчетная температура 1.5. Толщина стенки и прибавки 2. Допускаемое напряжение 3. Методы определения толщины стенки элементов, работающих под внутренним давлением 3.1. Условные обозначения 3.2. Цилиндрические барабаны и коллекторы 3.3. Трубы поверхностей нагрева и трубопроводов 3.4. Конические переходы 3.5. Выпуклые днища 4. Определение коэффициентов прочности 4.1. Общие положения 4.2. Коэффициенты прочности сварных соединений 4.3. Коэффициенты прочности, учитывающие наличие отверстий 4.4. Учет влияния нерадиальных отверстий 5. Методика поверочного расчета на прочность 5.1. Расчет барабанов, коллекторов и труб поверхностей нагрева на дополнительные нагрузки и малоцикловую усталость 5.2. Расчет трубопроводов пара и горячей воды на дополнительные нагрузки и малоцикловую усталость 6. Расчет на прочность жаротрубных и дымогарных котлов 6.1. Общие положения 6.2. Условные обозначения 6.3. Расчетная температура 6.4. Выбор основных размеров трубной решетки, днищ, обечаек и труб 6.5. Выбор основных размеров анкерных и угловых связей 6.6. Поверочный расчет на усталость 6.7. Допустимое давление в котле при наличии отклонений от круглости жаровой трубы 6.8. Основные требования к конструкции 7. Расчет на прочность коллекторов от действия нагрузок в опорах и подвесках 7.1. Условные обозначения 7.2. Общие положения 7.3. Местные напряжения 7.4. Условия прочности 8. Расчет на прочность фланцев теплообменных аппаратов и трубопроводов 8.1. Условные обозначения 8.2. Общие положения 8.3. Расчетное давление 8.4. Расчетная температура 8.5. Допускаемые напряжения 8.6. Номинальные и фактические размеры деталей фланцевого соединения 8.7. Предварительный выбор размеров деталей фланцевого соединения 8.8. Обоснование выбранных размеров фланца 8.9.Проверка прочности шпилек на растяжение и изгиб 8.10. Выбор размеров и расчет мембраны 9. Методика расчета на прочность цельносварных газоплотных конструкций 9.1. Основные понятия и определения 9.2. Общие положения 9.3. Напряжения в мембранной конструкции 9.4. Выбор основных размеров 9.5. Требования к этапу 1 поверочного расчета на прочность 9.6. Требования к этапу 2 поверочного расчета на прочность Приложение 1 Расчет условно-упругих напряжений в оребренной трубе от силовых воздействий Приложение 2 Расчет условно-упругих напряжений в оребренной трубе мембранного экрана от весовых нагрузок Приложение 3 Расчет условно-упругих напряжений от действия избыточного давления (хлопка) в мембранных экранах топки (газохода) Приложение 4 Расчет условно-упругих напряжений в оребренной трубе от температурных воздействий 10. Расчет на прочность элементов подвесной системы котлов 10.1. Условные обозначения 10.2. Общие положения 10.3. Критерии прочности и допускаемое напряжение 10.4. Коэффициент прочности сварных соединений 10.5. Выбор основных размеров элементов и рекомендации по проектированию подвесок 10.6. Расчет на статическую прочность 11. Методика расчета на прочность при сейсмическом воздействии 11.1. Условные обозначения 11.2. Общие положения 11.3. Требования к расчету 11.4. Оценка сейсмостойкости 11.5. Общие принципы построения динамических моделей 11.6. Методы расчета на сейсмостойкость Приложение Термины и определения 12. Контроль вибропрочности трубопроводов и трубных элементов оборудования и котлов 12.1. Общие положения 12.2. Классификация оборудования при контроле вибропрочности 12.3. Основные методы контроля вибропрочности 12.4. Мероприятия по устранению вибрации Приложение Детерминированные частоты возмущения Справка о проекте "Норм расчета на прочность стационарных котлов и трубопроводов пара и горячей воды" О нормах расчета на прочность котлов и трубопроводов