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 5) (ред. от 13.07.2001)

5.2.6.1. Напряжения определяются в концевых и промежуточных сечениях трубопровода. Внутренние силовые факторы (изгибающие моменты M_x, M_y крутящий момент M_z и осевая сила N_z), принимаемые для расчета напряжений, определяются расчетом трубопровода по соответствующему этапу.

5.2.6.2. Определение напряжений на этапе I полного расчета

5.2.6.2.1. На этапе I полного расчета трубопровода определяются эффективные напряжения в его поперечных сечениях. Формулы, служащие для вычисления этих напряжений, получены по методу предельного состояния и характеризуют напряженное состояние поперечного сечения в целом.

5.2.6.2.2. Для поперечных сечений прямолинейных и криволинейных труб эффективное напряжение определяется по формуле

(см. также п. 5.2.6.2.3).

Приведенное напряжение от внутреннего давления вычисляется по формуле

(3)

Значение допуска на утонение стенки c1 принимается по техническим условиям на поставку труб, идущих на изготовление трубопровода.

Величина коэффициента прочности при ослаблении сварными соединениями _w принимается в соответствии с данными раздела 4.2 Норм.

Продольное напряжение от изгибающего момента и осевой силы и напряжение кручения вычисляются по формулам:

(4)

Момент сопротивления W и площадь поперечного сечения F определяются по формулам:

Коэффициент прочности поперечного сварного стыка при изгибе _bw принимается в соответствии с разделом 4.2 Норм.

Коэффициент перегрузки k_п принимается по п. 5.2.6.2.4.

5.2.6.2.3. Для криволинейных труб, геометрический параметр которых удовлетворяет условию =< 1,4, дополнительно к расчету по п. 5.2.6.2.2 вычисляется эффективное напряжение по формуле

Значения величин и принимаются по графикам на рис. 5.10 и 5.11. Значение o_пр определяется по формуле (3), а значение [o] - по данным раздела 2 Норм. При >= 0,05 значение можно определять также по формуле

Рис. 5.10. Коэффициент

Рис. 5.11. Коэффициент

Коэффициент перегрузки k_п принимается согласно п.5.2.6.2.4.

5.2.6.2.4. При выполнении расчета трубопровода без существенных упрощений (учтены все ответвления и опоры и т.д.) и при его монтаже по действующим инструкциям коэффициент перегрузки k_п принимается равным 1,4.

Если дополнительно к указанным условиям производится специальная корректировка затяжки пружин промежуточных опор для учета отклонений фактических значений весовой нагрузки, жесткости пружин опор и температурных перемещений от принятых в расчете значений, а также выполняется наладка трубопровода, может быть принято k_п = 1,2.

Для несложных малогабаритных трубопроводов, когда не применяются промежуточные опоры, а напряжения от весовой нагрузки малы (не более 10 МПа), также можно принимать k_п =1,2.

5.2.6.2.5. Для равнопроходного или почти равнопроходного тройникового узла (отношение наружного диаметра к меньшему не более 1,3) вычисляется эффективное напряжение по формуле п.5.2.6.2.3, причем геометрический коэффициент трубы в данном случае определяется как отношение толщины стенки к среднему радиусу поперечного сечения ( = s / r).

Расчет по настоящему пункту выполняется для сечений всех трубопроводных участков, сходящихся в данном тройниковом узле (рис. 5.12).

Рис. 5.12. Расчетные сечения тройникового узла

5.2.6.3. Определение напряжений на этапе II полного расчета

5.2.6.3.1. На этапе II полного расчета определяются эквивалентные напряжения, соответствующие наиболее напряженным точкам поперечных сечений трубопровода.

5.2.6.3.2. Для прямолинейных труб и криволинейных труб с >= 1,0 используется формула

Напряжение o_пр и т вычисляются соответственно по формулам (3) и (4), а напряжение o_zMN - по формуле

(5)

Коэффициент перегрузки k_п принимается по п. 5.2.6.2.4, а коэффициент прочности сварного соединения при изгибе _bw - по данным раздела 4.2 Норм.

5.2.6.3.3. Для криволинейных труб (при любом значении ) вычисления производятся по следующим четырем формулам:

(6)

Для оценки прочности берется большее из четырех значений.

Величина Мз определяется по формуле

где a - начальная эллиптичность (овальность) поперечного сечения, %; значение ее принимается согласно п. 5.2.6.8.

Изгибающий момент Mx действует в плоскости оси криволинейной трубы, а момент My - в плоскости, перпендикулярной к плоскости оси трубы (рис. 5.13). Момент Mx считается положительным, если направлен в сторону увеличения кривизны оси трубы.

Рис. 5.13. Изгибающие моменты в сечении криволинейной трубы

Коэффициент x_з используется для учета уменьшения напряжений, обусловленных начальной эллиптичностью сечения, вследствие ползучести. Его можно определять по формуле

x_з = 0,6x,

причем x принимается по рис. 5.5.

Коэффициент k_п принимается согласно п. 5.2.6.2.4, а коэффициент k*_п при Mx > 0 и принимается в остальных случаях k*_п = k_п.

Коэффициенты _m и B_m определяются по п. 5.2.6.6. Напряжение o_пр подсчитывается по формуле (3).

5.2.6.3.4. Для равнопроходного или почти равнопроходного тройникового узла (отношение большего наружного диаметра к меньшему не более 1,3) вычисляется эквивалентное напряжение по формуле

(7)

причем коэффициент _m находится по п.5.2.6.6 в зависимости от геометрического параметра определяемого в данном случае как отношение толщины стенки к среднему радиусу поперечного сечения (), и параметра , определяемого по формуле

Расчет по формуле (7) выполняется для сечений всех трех трубопроводных участков, сходящихся в данном тройниковом узле (эти сечения обозначены на рис. 5.12).

Входящее в формулу (7) значение напряжения o_пр определяется по формуле (3).

Подсчет o_пр, W, F производится по геометрическим размерам, соответствующим расчетным сечениям. Значения силовых факторов принимаются в соответствии с рис. 5.14.

Рис. 5.14. Силовые факторы в поперечном сечении тройникового узла

5.2.6.4. Определение напряжений на этапе III полного расчета

5.2.6.4.1. На этапе III полного расчета определяются эквивалентные максимальные условные напряжения цикла (размахи эквивалентных напряжений, соответствующие переходу трубопровода из холодного состояния в рабочее и обратно).

5.2.6.4.2. Для прямолинейных труб и криволинейных труб с >= 1,0 применяется формула

(8)

Напряжения вычисляются соответственно по формулам (3), (4), (5).

5.2.6.4.3. Для криволинейных труб (при любом значении ) вычисления производятся по следующим формулам:

(8а)

Для оценки прочности принимается наибольшее из значений, получаемых по этим формулам.

При Mx > 0 (см.п. 5.2.6.3.3) и в остальных случаях k*_п = k_п.

Величины определяются так же, как при расчете по формулам (6).

5.2.6.4.4. Для равнопроходного или почти равнопроходного тройникового узла (отношение большего наружного диаметра к меньшему не более 1,3) также производится расчет для сечений всех трех участков, сходящихся в тройниковом узле (рис. 5.12), по формуле

(9)

Определение входящих сюда величин выполняется так же, как при вычислении их по формуле (7).

5.2.6.5. Определение напряжений на этапе IV полного расчета

5.2.6.5.1. На этапе IV полного расчета определяются эквивалентные напряжения, соответствующие наиболее напряженным точкам сечений трубопровода.

5.2.6.5.2. Для прямолинейных труб и криволинейных труб с >= 1,0 используется формула

(10)

Значения т и o_zMN определяются по формулам (4) и (5).

5.2.6.5.3. Для криволинейных труб (при любом значении ) вычисления производятся по формулам:

(10а)

Для оценки прочности берется большее из получаемых по этим формулам значений.

Коэффициент x_э1 определяется по формуле

где - коэффициент, принимаемый по рис.5.6.

В случае когда Mx < 0 и , принимается ; в противном случае k*_п = k_п.

Величины, входящие в приведенные формулы, определяются так же, как при расчете по формулам (6). Величина Mэ определяется при рабочем давлении.

5.2.6.5.4. Для равнопроходного или почти равнопроходного тройникового узла (отношение большего наружного диаметра к меньшему не более 1,3) определяются также эквивалентные напряжения для сечений всех трех участков, сходящихся в тройниковом узле (см. рис. 5.12), по формуле

(11)

Определение входящих сюда величин выполняется так же, как при вычислении их по формуле (7); см. также п. 5.2.6.7.

5.2.6.6. Коэффициенты интенсификации напряжений _m и Bm определяются по формулам:

Коэффициенты Ai2 вычисляются по следующим формулам:

Величины k_p, a1, a2, a3, a4, b определяются по формулам (1) и (2).

5.2.6.7. Для расчета трубопровода по этапу IV коэффициенты _m и Bm должны определяться при p = 0.

5.2.6.8. В том случае, когда отсутствуют данные о фактической величине начальной эллиптичности сечений криволинейных труб, расчет напряжений в них по пп. 5.2.6.3.3, 5.2.6.4.3, 5.2.6.5.3 производится как при a = 0, так и при возможном наибольшем значении a, принимаемом по техническим условиям на изготовление или по согласованию с заводом-изготовителем.

Если величина начальной эллиптичности a =< 3%, то в расчете напряжений эллиптичность не учитывается (в расчетных формулах применяется a = 0).

Для низкотемпературных трубопроводов значение начальной эллиптичности сечения a следует принимать с увеличением в 1,8 раза.

5.2.6.9. Напряжения в секторных коленах с числом секторов более двух можно определять по приведенным формулам для криволинейных труб. При определении значения геометрического параметра для секторного колена величина радиуса R вычисляется по п. 5.2.5.8.