Законодательная база Российской Федерации

"НОРМЫ РАСЧЕТА НА ПРОЧНОСТЬ СТАЦИОНАРНЫХ КОТЛОВ И ТРУБОПРОВОДОВ ПАРА И ГОРЯЧЕЙ ВОДЫ. РД 10-249-98" (утв. Постановлением Госгортехнадзора РФ от 25.08.1998 N 50) (раздел 9) (ред. от 13.07.2001)

9.4.2.1. Пояса жесткости воспринимают изгибную нагрузку, возникающую в мембранном экране от действия избыточного давления или разрежения в топке (газоходе).

9.4.2.2. Расстояние между поясами жесткости 2L при их расположении перпендикулярно направлению экранных труб должно приниматься по наименьшему из двух значений:

в середине экрана для расчетного сечения 1-2 оребренной трубы

в углу топки (газохода) для расчетного сечения 5-6 оребренной трубы

где - коэффициенты, определяемые по рис. 9.4 и 9.5;

- среднее окружное напряжение от внутреннего давления в трубе, МПа.

Рис.9.4

Рис. 9.5

Профиль и размеры балок поясов жесткости определяются из условия прочности допустимого прогиба.

9.4.2.3. Максимальные изгибные напряжения o_b в балке жесткости мембранного экрана определяются по формуле

,

где - максимальный изгибающий момент в балке при шарнирных связях в углу топки, Н·мм;

- максимальный изгибающий момент в бандаже (в жестко связанных между собой балках жесткости), Н·мм;

- коэффициент;

l_A, l_B - момент инерции балок жесткости по ширине экрана A и B, мм4.

По условиям прочности изгибные напряжения должны быть:

при нормальных условиях эксплуатации o_b =< 1,7[o];

при хлопке и аварийном разрежении o_b =< 2,2[o].

9.4.2.4. Касательные напряжения в балке жесткости определяются по формуле

,

где b - ширина сечения балки, мм.

Для двутавровых балок жесткости максимальные касательные напряжения в стенке определяются по формуле

,

где - поперечная сила, Н;

b - ширина полки, мм;

h1 - высота балки, мм;

h2 - высота стенки, мм;

t2 - толщина стенки, мм.

Условие прочности по касательным напряжениям:

при нормальных условиях эксплуатации т =< 0,7[o];

при хлопке и аварийном разрежении т =< [o].

Если балка жесткости находится под изоляцией, то температура стенки принимается равной температуре среды t_m, а если вынесена за изоляцию, то температура стенки принимается равной 20 °С.

9.4.2.5. Максимальный относительный прогиб w_b / 2x балки жесткости при шарнирных связях в углу топки не должен превышать:

где

В случае использования бандажей проверка величины относительного прогиба может не производиться. При применении бандажей необходимо выполнение конструктивных решений, позволяющих компенсировать разницу температурных расширений балки и мембранного экрана.

9.4.2.6. Устойчивость плоской формы изгиба двутавровых балок жестко обеспечивается при выполнении условия

,

где - критическое усилие, Н;

- геометрический фактор жесткости при чистом кручении, мм;

b - ширина полки, мм;

t1 - средняя толщина полки, мм;

h2 - высота стенки, мм;

t2 - толщина стенки, мм.

Для котлов сверхкритического давления допускается использование ферм в качестве поясов жесткости. В этом случае относительные прогибы поясов жесткости и максимальные напряжения в элементах определяются расчетными методами; кроме того, производится проверка устойчивости сжатых элементов.

Располагать поперечные сварные соединения труб под поясом жесткости не допускается. Расстояние между сварным стыком панелей и средним сечением пояса жесткости рекомендуется принимать не менее 1 м. Расстояние от потолочного экрана или пода до ближайшего пояса жесткости должно быть не больше расстояния между поясами жесткости, вычисленного по приведенным формулам.

9.4.2.7. Растягивающая погонная нагрузка от избыточного давления (хлопка), а также сжимающая от разрежения передаются на экраны, при этом должно выполняться условие

Px = xp_T =< [p_x] = 1,5ys[o],

где y коэффициент, определяемый из уравнения

Приведенное трансцедентное уравнение решается методом последовательного приближения заданием величины [p_x]i с погрешностью

s = [p_x]i - 1,5y_is[o] =< 0,05,

где y_i - минимальное значение положительного корня квадратного уравнения при [p_x]i

Первым приближением [p_x]_i = 1 может служить значение [p_x], соответствующее решению квадратного уравнения без учета внутреннего давления (p = 0)

Если указанное условие не выполняется, то погонная нагрузка должна передаваться на стягивающую полосу, необходимое сечение которой определяется по формуле

где [o_p] - номинальное допускаемое напряжение для стали полосы, МПа; принимается согласно табл.9.4 при расчетной температуре стенки, равной максимальной температуре среды в экране.

9.4.2.8. В прямоточных котлах имеют место разверки температур, вызванные многоходовым движением среды. Разность температур среды в соседних трубах в любом из расчетных сечений мембранной конструкции регламентируется расчетом суммарных напряжений, определяемых по этапу 2 поверочного расчета.

При выборе основных размеров принимается, что указанная разность не должна превышать 70 °С при номинальной теплопроизводительности котла и 90 °С при теплопроизводительности от 70% и ниже. Разности температур, превышающие приведенные значения, должны быть обоснованы расчетом на циклическую прочность, выполняемым на этапе технического проектирования.