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 8) (ред. от 13.07.2001)

8.7.1.1. Геометрические размеры изделия: толщина стенки s и внутренний диаметр D. Внутренний диаметр фланца следует принимать равным внутреннему диаметру изделия.

8.7.1.2. Расчетное давление фланцевого соединения p.

8.7.1.3. Допускаемые напряжения при расчетной температуре, при 20 °С и при условии гидравлического испытания для металла фланца и шпилек, принимаемые по заданной или выбранной марке стали, обозначаются

8.7.1.4.Толщина стенки цилиндрического участка фланца с коническим переходом s1, а также цилиндрическая часть плоского фланца

s1 = s + s

где s - плюсовое отклонение на толщину стенки. Во всех случаях s1 должно быть не менее 5 мм.

8.7.1.5. Высота цилиндрического участка фланца с коническим переходом h1 должна приниматься равной s1, но не менее 10 мм.

Допускается при s1 >= 20 мм принимать h1 >= 0,8s1 при условии, что уменьшение цилиндрического участка не будет препятствовать контролю сварного соединения фланца с изделием.

8.7.1.6. Диаметры шпилек и отверстий под шпильки принимаются по табл. 8.4. Таблица составлена на основе применения шпилек с крупным шагом по ГОСТ 24705. При использовании других резьб следует внести соответствующие изменения в табл. 8.4.

Таблица 8.4

Размеры шпилек, рекомендуемые для фланцевых соединений

8.7.1.7. Рекомендуемые значения диаметров шпилек в зависимости от условного давления p_y и условного диаметра D_y приведены в табл. 8.5.

Таблица 8.5

Рекомендуемые диаметры шпилек

При выполнении расчетов на ПЭВМ рекомендуется выбор диаметра шпилек начать с меньшего значения d_0s.

8.7.1.8. Тип, конструкция, материал и основные размеры прокладок, а также их характеристики принимаются по табл. 8.6, 8.7, 8.8 в соответствии с типом и конструкцией фланца.

Таблица 8.6

Значение пределов текучести o_0,2 для металлов плоских, профильных и зубчатых прокладок

Таблица 8.7

Размеры прокладок

Таблица 8.8

Эффективная ширина прокладок, удельное давление на прокладку и коэффициент m

Тип прокладки	Конструкция прокладки	Материал	b, мм	Рабочая среда
				Вода		Пар, пароводяная смесь
				m	q_0, МПа	m	q_0, МПа
1	2	3	4	5	6	7	8
Мягкая		Фторопласт	b_0	1,25	25	1,25	25
	Плоская	Паронит	b_0 при b_0 >= 10 при b_0 > 10	1,5		2,5
		Резина мягкая		1	10	1	10
		Резина твердая		1	20	1	21
	Спиральная	Перлитная сталь	b_0	1,5	27	2,5	50
		Алюминий, его сплавы	b_0	1,75	20	3,0	30
	Гофрированная лента	Медь, ее сплавы	b_0	1,9	20	3,25	35
Комбинированная		Перлитная сталь	b_0	2,0	22	3,5	40
	С наружной металлической оболочкой	Алюминий, его сплавы	b_0	1,9	27	3,25	50
		Медь, ее сплавы	b_0	2,0	32	3,5	60
		Перлитная сталь, армко-железо	b_0	2,25	38	3,75	70
		Алюминий		2,0		3,5
	Плоская	Перлитная сталь, армко-железо	b_0 при b_0 =< 10	3,0		5,0
		Медь	при b_0 > 10	2,5		4,5
		Аустенитная сталь		3,5	100	6,0	3o_0,2
Металлическая	Профильная (ромб, круг, овал, восьмигранная сталь)	Никель		2,5		4,5
		Алюминий	0,6_b_0	2,0	3K1o_0,2	3,5	3o_0,2
		Перлитная сталь		3,0		5,0
		Аустенитная сталь		3,5		6,0
	Зубчатая с числом зубцов Zn	Армко-железо
		Перлитная сталь		2,25	3K1o_0,2	3,45	3o_0,2
		Аустенитная сталь		2,5		4,25

Примечание. Напряжение o_0,2 принимается при температуре 20 °С; K1 = 0,8.

8.7.2.1. Расстояние от внутренней кромки фланца до внутреннего диаметра прокладки u принимается по табл.8.9.

Таблица 8.9

Прокладка	u, мм, не менее
Плоская:
резина	3
паронит	2
металл
Комбинированная и зубчатая
Профильная	3

Примечание. - толщина прокладки, высота зубца, диаметр прутка или наибольшая высота профильной прокладки, мм.

8.7.2.2. Наружный диаметр прокладки определяется по формуле

D_d = D + 2b_0 + 2u.

Для профильных прокладок b_0 - ширина профиля (наибольший размер).

Для плоских приварных фланцевых соединений

D_d = D + 2s1 + 2b_0 + 2u.

8.7.3.1. Относительная толщина конического перехода у основания фланцевого соединения K предварительно принимается согласно табл. 8.10.

Таблица 8.10

Примечание. K = s2 / s1.

8.7.3.2. Толщина конического перехода определяется по формуле s2 = Ks1.

При выполнении расчетов на ПЭВМ рекомендуется первоначально принимать s2 = 2s1.

8.7.3.3. Высота конического перехода предварительно принимается равной h2 = 3s1

8.7.4.1. Диаметр окружности шпилек и наружный диаметр фланца определяются по формулам:

с для фланцев с коническим переходом

для плоского фланца

для плоского приварного фланца

для нажимного кольца

для опорного бурта

D_f = Ds - d_0 - (2 + 8),

где геометрические размеры a, a1, e, d_0 (см. рис. 8.1) принимаются в зависимости от выбранного наружного диаметра шпильки (см. табл.8.4). Геометрический размер a принимается не менее радиуса перехода r от шейки фланца или от цилиндрического участка фланца к тарелке фланца.

Радиус перехода r рекомендуется принимать в пределах (0,6 - 0,8)s, но не менее 6 мм при D =< 600 мм; 10 мм при 600 < D < 1000 мм; 12 мм при D >= 1000 мм.

Примечание. Допускается уменьшение диаметра окружности шпилек и наружного диаметра фланца при условии обеспечения возможности сборки и затяга шпилек.

8.7.4.2. Значение шага шпилек должно находиться в пределах, указанных в табл. 8.11, и выбирается исходя из опыта эксплуатации аналогичных фланцевых соединений.

Таблица 8.11

Рекомендуемое значение шага шпилек из условия местного раскрытия фланцевого соединения принимается:

8.7.4.3. Число шпилек

Принимается значение числа шпилек z, округленное в большую сторону. Рекомендуется принимать число шпилек кратным четырем.

Допускается при z` > 8 принимать значения числа шпилек, округленные до ближайшего большего целого числа, при z` < 8 число шпилек должно быть кратно двум, но не менее четырех шпилек.

8.7.4.4. Уточненное значение шага шпилек

8.7.4.5. Расчетный диаметр прокладки определяется по формуле

Dm = D_d - D_0

8.7.4.6. Наружный диаметр мембраны определяется по формуле

D_0m < Ds - d_0s - 10.

8.7.5.1. Минимальное усилие, необходимое для обжатия прокладки

где b, b_0, q_0 принимаются согласно п. 8.7.1.8.

При уплотнении мембранного типа Fd = 0.

8.7.5.2. Минимальное усилие на прокладку, необходимое для сохранения плотности при рабочем давлении и давлении гидравлического испытания

где q = mxp - удельное давление на прокладку в рабочих условиях МПа;

q_h - удельное давление на прокладку при гидравлическом испытании, МПа;

q_h = 0,8mxp_h,

здесь произведение mx выбирается по табл.8.12.

Таблица 8.12

Для металлических прокладок коэффициент x принимается равным единице. Для остальных прокладок коэффициент x выбирается по табл. 8.13.

Таблица 8.13

При уплотнении мембранного типа F2 = 0, F_2h = 0.

8.7.5.3. Растягивающие усилия в шпильках от рабочего давления и давления гидравлического испытания определяются по формулам:

при уплотнении прокладочного типа

при уплотнении мембранного типа

8.7.5.4. Расчетные усилия, воспринимаемые шпильками, следующие:

при уплотнении прокладочного типа

F_0 = max{Fd, Ft} - усилие затяга,

F_oh = F_2h + F_h - усилие при гидравлическом испытании,

F_0 = F2 + Fp - усилие в рабочих условиях при расчетной температуре ниже 400 °С,

Ft = max{F2 + (1,0 + n) Fp, Fd - 0,5(n - 0,2) Fp} - усилия в рабочих условиях при расчетной температуре, равной или более 400 °С;

при уплотнении мембранного типа

F_0 = 0,3Fp - усилие затяга во фланцевом соединении, работающем при расчетной температуре ниже 400 °С,

F_0 = (0,3 + 0,5n) Fp - усилие затяга во фланцевом соединении, работающем при расчетной температуре, равной или более 400 °С,

F_0h = F_h - усилие при гидравлическом испытании,

Ft = 1,3Fp - усилие в рабочих условиях.

Коэффициент n, учитывающий влияние ползучести, следует принимать по табл.8.14.

Таблица 8.14

Допускается принимать меньшее значение коэффициента n, если это обосновано расчетом релаксации напряжений в шпильках и резьбе.

8.7.6.1. Напряжение растяжения в шпильках при затяге определяется по формуле

.

8.7.6.2. Напряжение растяжения в шпильках при гидравлическом испытании определяется по формуле

.

8.7.6.3. Напряжение в шпильках в рабочих условиях определяется по формуле

.

8.7.6.4. При невыполнении одного из условий прочности расчет следует повторить с п.8.7.4.3, последовательно увеличивая число шпилек z на величину z + 4 и проверяя условия по пп.8.7.6.1-8.7.6.3. Окончательное число шпилек z не должно превышать значение

z = zKэ,

где Kэ - коэффициент, определенный экономическим расчетом для конкретных условий производства. При отсутствии такого расчета Kэ =1,07-1,12. Если при числе шпилек z = zKэ условия прочности не выполняются, то расчет повторить с п. 8.7.1.6, приняв большее значение диаметра шпилек.

8.7.6.5. Изгибающий момент от внешних нагрузок допускается без дополнительных расчетов, если его значение удовлетворяет условию:

.

8.7.7.1. Предварительно толщина тарелки фланца выбирается исходя из опыта эксплуатации аналогичных фланцевых соединений.

8.7.7.2. Для оценки толщины тарелки фланца могут быть использованы следующие формулы. Для фланцев с коническим переходом:

если произведение pD =< 1100, то

h_f = s2;

если произведение pD > 1100, то при применении прокладочного уплотнения

;

если произведение pD > 1100, то при применении мембранного уплотнения

.

Примечание. Конструкции фланцевых соединений с h_f < s2 не рекомендуются к применению и не рассматриваются.

Для плоских фланцев, опорного бурта и нажимного кольца следует принять

,

где

= 0,25(p / 10 +1).