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)

Приложение 1
Рекомендуемое

1.1. Условные обозначения, принятые в формулах приложения, приведены в таблице.

Символ	Наименование	Единица измерения
f_at	Площадь поперечного сечения оребренной трубы	мм2
l_at	Момент инерции оребренной трубы относительно оси X	мм4
	Суммарная нагрузка, действующая на мембранный экран в расчетном сечении топки (газохода)	Н
m	Количество оребренных труб в экране	шт.
m1	Количество труб, воспринимающих локальную нагрузку	шт.

2.1. Средние осевые, окружные и радиальные напряжения в трубе определяются согласно разделу 5 Норм.

2.2. Напряжения от действия усилия Pz в расчетных сечениях 1-2, 3-4 и 5-6 на рис.9.2 оребренной трубы определяются по формулам:

2.3. Напряжения от действия момента Mzy определяются по формулам:

в расчетном сечении 1-2 оребренной трубы

в расчетном сечении 3-4 оребренной трубы

где

2.4. Напряжения от действия момента Mxy определяются по формулам:

в расчетном сечении 1-2 оребренной трубы

в расчетном сечении 3-4 оребренной трубы

в расчетном сечении 5-6 оребренной трубы

2.5. Напряжения от действия усилия Px(Py) определяются по формулам:

в расчетном сечении 1-2 оребренной трубы

в расчетном сечении 3-4 оребренной трубы

в расчетном сечении 5-6 оребренной трубы

2.6. Знаки в выражениях для мембранных составляющих напряжений соответствуют положительному направлению усилий и моментов, указанных на рис.9.2.

3.1. Напряжения, возникающие в расчетных точках прямой трубы при изменении внутреннего давления при пуске-останове котла, следует определять по формулам:

окружные в точках 1 и 3:

окружные в точках 2 и 4:

осевые в точках 1, 2, 3:

радиальные в точках 2 и 4: o_r = -p

радиальные в точках 1 и 3: o_r = 0

При учете колебания внутреннего давления в трубах при изменении эксплуатационных режимов напряжения в расчетных точках оребренной трубы определяются по тем же формулам с заменой p на p. В случае если колебания p не превосходят 10% номинального, расчет допускается не проводить.

3.2. Осевые напряжения в расчетных точках 1, 2, 3 и 5 оребренной трубы от усилия p_z определяются по формуле

3.3. Осевые и окружные напряжения в расчетных точках оребренной трубы от действия момента Mzy определяются по формулам:

в точке 1
в точке 2
в точке 3
в точке 4
в точке 5

3.4. Окружные и осевые напряжения в расчетных точках оребренной трубы от действия момента Mxy определяются по формулам:

в точке 1
в точке 2
в точке 3
в точке 4
в точке 5

3.5. Окружные и осевые напряжения в расчетных точках оребренной трубы от усилия Px определяются по формулам:

в точке 1
в точке 2
в точке 3
в точке 4
в точке 5

Коэффициенты вычисляются по формулам:

Приложение 2
Рекомендуемое

1.1. Условные обозначения, принятые в формулах приложения, приведены в таблице.

2.1. Для рассматриваемого сечения топки (газохода) должен быть определен суммарный вес экранов с водой, изоляцией, поясами жесткости, горелками, шлаком и т.д., а также нагрузка от действия избыточного давления на под топки Pz. Усилие Pz следует принимать равномерно распределенным по поперечному сечению труб экрана топки (газохода). В оребренных трубах от этой нагрузки возникают осевые растягивающие напряжения o_m, относящиеся к категории общих мембранных.

При расчете местных напряжений необходимо учитывать неравномерность распределения весовых нагрузок. От действия локальных нагрузок P_zL в отдельных оребренных трубах возникают осевые напряжения o_zL, относящиеся к категории местных мембранных напряжений.

2.2. Осевые напряжения в расчетных сечениях 1-2, 3-4 и 5-6 оребренных труб экрана определяются по формулам:

2.3. Осевые напряжения в расчетных сечениях 1-2, 3-4 и 5-6 оребренных труб в разъеме экранов определяются по формуле

где Kн принимается: 2 при двухступенчатой схеме разъема; 1,5 при трехступенчатой схеме разъема.

Напряжения среза в вертикальных несущих сварных швах определяются по формуле

где f_w = 0,7 kl_w - площадь сечения сварного шва, мм ;

здесь k - катет сварного шва, мм;

l_w - длина сварного шва, мм.

2.4. Осевые напряжения в зоне крепления подвесок должны определяться в зависимости от способа крепления подвесок к поверхностям нагрева.

В случае крепления за коллектор максимальные осевые напряжения возникают в месте стыковки гладкой трубы с коллектором. При этом напряжения в сечении 1-2 определяются по формуле

k - коэффициент, принимаемый по табл.2.

Таблица 2

Расстояние между подвесками должно быть

В случае крепления подвесок за экран осевые напряжения в расчетных сечениях 1-2, 3-4 и 5-6 оребренной трубы определяются по формуле

где k_n - коэффициент неравномерности, определяемый по табл. 3.

Таблица 3

Приложение 3
Рекомендуемое

1.1. Условные обозначения, принятые в формулах данного приложения, приведены в таблице.

Символ	Наименование
	Отношение толщины стенки в вершине ребра к толщине в корне
ch(x)	Гиперболический косинус
th(x)	Гиперболический тангенс

2.1. В мембранных экранах топки (газохода) от избыточного давления и разрежения возникают:

изгибающий момент Mzy, который приводит к изгибу оребренной трубы и возникновению осевых напряжений o_m, относящихся к категории общих мембранных;

изгибающий момент Mxy, приводящий к образованию в расчетных сечениях оребренной трубы общих напряжений o_m, o_b, наибольшие значения которых приходятся на ребра в углу топки;

поперечные растягивающие (или сжимающие) усилия Px, Py, которые приводят к возникновению в расчетных сечениях оребренной трубы напряжений, относящихся к категории общих.

2.2. Максимальные значения изгибающего момента Mxy в середине экрана определяются по формуле

.

Если

Здесь

Максимальный прогиб между поясами жесткости в середине экрана

При расчете от избыточного давления (хлопка) следует иметь в виду, что изгибающий момент Mxy будет отрицательным под поясом жесткости и положительным между поясами жесткости. При расчете от разрежения изгибающий момент будет иметь направление, обратное изгибающему моменту от избыточного давления.

2.3. Изгибающий момент Mxy в углу топки между поясами жесткости определяется по формуле

При

Если связь пояса жесткости с экраном осуществляется на отдельных его участках, равномерно распределенных по ширине экрана, то следует учесть дополнительный изгибающий момент Mxy.

При действии в топке (газоходе) избыточного давления (хлопка) максимальные изгибающие моменты на опорах под поясом жесткости, а также в углу будут иметь отрицательное значение. При действии разрежения знаки меняются на противоположные.

Приложение 4
Рекомендуемое

1.1. Условные обозначения, принятые в формулах данного приложения, приведены в таблице.

Символ	Наименование	Единица измерения
1	2	3
f_at	Площадь поперечного сечения оребренной трубы	мм2
f_t	Площадь поперечного сечения трубы	мм2
f_r	Площадь поперечного сечения ребра	мм2
Tat	Средняя интегральная температура оребренной трубы	°С
	Средняя температура по лобовой стороне трубы	°С
Tp	Средняя температура ребра в сечении 5-6	°С
T1, T2, T5	Температура в расчетных точках оребренной трубы	°С
v	Скорость изменения температуры среды	°С/с
	Отношение толщины ребра в вершине к толщине ребра в корне
	Коэффициент
_1	Коэффициент
_2	Коэффициент
_3	Коэффициент
_4	Коэффициент
_5	Коэффициент
_6	Коэффициент
_7	Коэффициент

2.1. Средние радиальные, окружные и осевые напряжения в расчетных сечениях оребренной трубы определяются по формулам:

сечение 1-2:

сечение 5-6:

2.2. Окружные и осевые напряжения в прямолинейной трубе от действия одностороннего теплового потока T(r, ) определяются по формулам:

точка 1:

точка 2:

точка 5:

2.3. Если по условиям закрепления экрана оребренные трубы имеют возможность деформироваться, то напряжения, определенные в п. 2.1, уменьшаются на величину, определяемую термоупругим моментом:

Напряжения от действия термоупругого момента Mxy в расчетных точках оребренной трубы определяются согласно приложению 1.

2.4. Термоупругий момент на вершинах ребер труб, сваренных в мембранный экран, определяется по формуле

,

где v - угол взаимного поворота вершин ребер от действия теплового потока; определяется по формуле

- угол взаимного поворота вершин ребер от действия единичного момента; определяется по формуле

, - определяются по рисунку.

Номограмма для определения коэффициентов ,

Напряжения от действия термоупругого момента Mxy на вершинах ребер в расчетных точках оребренной трубы находятся согласно приложению 1.

2.5. Осевые напряжения в оребренной трубе, возникающие от разности среднеинтегральных температур трубы Т*т и ребра Т*р, определяются по формуле

где

Знак "минус" принимается для ребра и знак "плюс" для трубы.

3.1. Максимальные осевые напряжения в расчетных точках 1, 2, 3 и 5 оребренной трубы определяются по формуле

где Т1m - температура среды в панели I, °С;

T2m - температура среды в панели II, °С (T2m > T1m).

Знак "минус" принимается для "горячей" панели с температурой среды T2m и знак "плюс" для "холодной", где температура среды T1m.

Если площадь поперечного сечения "горячих" и "холодных" панелей неодинакова, то вместо коэффициента 0,5 в формуле следует подставить отношение площадей поперечного сечения панелей оребренных труб:

f1 / (f1 + f2) - для "горячих" панелей, площадь поперечного сечения которых равна f2;

f1 / (f1 + f2) - для "холодных" панелей, площадь поперечного сечения которых равна f1.

При одинаковых типоразмерах оребренных труб площади поперечного сечения f1 и f2 могут быть соответственно заменены шириной панелей.

Максимальное усилие Px в зоне стыка панелей определяется по формуле

где

T = T2m - T1m.

Знак "плюс" принимается для "горячей" панели и знак "минус" для "холодной" панели. Расчет напряжений от усилия Px в расчетных точках оребренной трубы должен производиться согласно приложению 1.

4.1. Максимальные напряжения в расчетных точках 1, 2, 3 и 5 оребренной трубы определяются по формуле

,

где T*at1, T*at2 - средняя интегральная температура металла оребренной трубы в середине экрана и в углу топки, вычисленная по q_max и q_min соответственно.

Знак "плюс" принимается для напряжений в углу топки и знак "минус" - в середине экрана. Максимальное сжимающее усилие Px в середине экрана определяется по формуле

.

4.2. Напряжения в расчетных точках оребренной трубы от усилия Px определяются по формулам приложения 1.

5.1. В пылеугольных котлах с течением времени происходит шлакование экранов с последующим срывом шлака. В этом случае температура металла экранных труб колеблется во времени от температуры в расчетных точках T1, T3, T5 до температуры среды Tm, при этом возникают тепловые удары.

Осевые и окружные (поперечные) напряжения в оребренной трубе определяются по формуле

где

6.1. При включении и выключении горелок и поясов горелок, а также при повышении и снижении нагрузки котла в районе горелок возникают температурные напряжения. Осевые и окружные (поперечные) напряжения в расчетных точках оребренной трубы определяются по формуле

где

Здесь - разницы температур в расчетных точках; определяются по разности тепловых потоков , т.е. до и после изменения нагрузки.

7.1. Осевые и окружные (поперечные) напряжения в расчетных точках 1, 3, 5 оребренной трубы определяются по формуле

где t_max - максимальная разность температур по толщине стенки; при скорости горизонтальной развертки 0,42 рад/с принимается равной: 350 °С - для диаметра сопла 10-20 мм; 100 °С - для диаметра сопла 8 мм. При скорости горизонтальной развертки 0,84 рад/с максимальная разность температур уменьшается вдвое.