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) (разделы 1 - 3) (ред. от 13.07.2001)

3.3.1. В Нормах приняты условные обозначения, представленные в табл. 3.1.

Таблица 3.1

Символ	Название	Единица измерения
1	2	3
D	Внутренний диаметр расчетной детали	мм
D_a	Наружный диаметр расчетной детали	мм
D_m	Средний диаметр расчетной детали	мм
	Расчетный коэффициент прочности	-
_d	Коэффициент прочности при ослаблении отверстиями	-
_c	Коэффициент прочности при ослаблении отверстиями с учетом укрепления	-
_w	Коэффициент прочности при ослаблении сварными соединениями	-
S_o	Минимальная расчетная толщина стенки без прибавок при = 1,0	мм
	Предельное минусовое отклонение по толщине стенки детали	%
d	Диаметр отверстия в расчетной детали	мм
[p]	Допустимое рабочее давление	МПа
t_m	Температура рабочей среды (для насыщенного пара принимается при расчетном давлении)	°С
_t	Превышение температуры рабочей среды, поступающей в коллектор из отдельных змеевиков, над средней ее температурой; это превышение связано с режимными и гидродинамическими условиями работы котла	°С
R	Радиус кривизны оси криволинейного коллектора	мм
o	Приведенное напряжение от внутреннего давления	МПа
s_Ri (i = 1, 2, 3)	Расчетная толщина стенки колена на внешней, внутренней и нейтральной стороне соответственно	мм
D_a max - D_a min	Максимальный и минимальный наружный диаметр сечения колена соответственно	мм
a	Овальность поперечного сечения колена:	%
K_i (i = 1, 2, 3)	Торовый коэффициент колена	-
Y_i (i = 1, 2, 3)	Коэффициент формы колена	-
h	Высота выпуклой части эллиптического или полусферического (полушарового) днища при номинальном внутреннем диаметре	мм
h_a	Высота выпуклой части полусферического днища при номинальном наружном диаметре	мм
l	Длина цилиндрического борта выпуклого днища или расстояние от оси сварного шва до плоского днища	мм
S_l	Номинальная толщина плоского днища или крышки (заглушки) в плоской части	мм
S_lR	Расчетная толщина плоского днища или крышки в плоской части	мм
S_2	Толщина плоского днища в месте кольцевой выточки у перехода к цилиндрической части	мм
S_3	Толщина крышки по участку действия усилия от болтов (шпилек)	мм
D_k	Расчетный диаметр крышки	мм
D_b	Диаметр окружности центров болтов крышки	мм
D_u	Средний диаметр прокладки уплотнения крышки	мм
r	Внутренний радиус закругления	мм
n	Длина в свету большего диаметра овальной плоской крышки или большей стороны в свету прямоугольного днища или крышки	мм
m	Длина в свету меньшего диаметра овальной плоской крышки или меньшей стороны в свету прямоугольного днища или крышки	мм
Y	Коэффициент, учитывающий отношение сторон овальной или прямоугольной крышки	-
K_m	Коэффициент, характеризующий тип крышки	-
K	Коэффициент, характеризующий тип днища	-
K_o	Коэффициент, учитывающий ослабление днища отверстиями	-
	Сумма диаметров отверстий или их хорд в диаметральном сечении круглого плоского днища	мм

3.2.1.1. Номинальная толщина стенки обечаек барабана (корпуса котла) или цилиндрической части коллектора должна быть не менее определенной по формуле

где если расчет выполняется по наружному диаметру, и

если расчет выполняется по внутреннему диаметру.

Формулы пригодны при соблюдении следующих условий:

для барабанов и коллекторов, содержащих воду, пароводяную смесь или насыщенный пар:

для коллекторов, содержащих перегретый пар:

учетом п. 3.3.2.

3.2.1.2. Расчетные коэффициенты прочности обечаек барабанов и цилиндрической части коллекторов с отверстиями и (или) со сварными соединениями следует определять согласно разделу 4.

3.2.1.3. Для барабанов, изготовляемых из листов разной толщины и соединяемых продольными швами при стыковке листов по совпадению средних диаметров, расчет толщины стенки должен производиться для каждого листа с учетом имеющихся в нем ослаблений.

При стыковке листов разной толщины по внутреннему диаметру требуется дополнительно проверить местные напряжения в месте стыка листов по методике расчета на прочность, согласованной со специализированными научно-исследовательскими организациями.

3.2.1.4. Суммарная прибавка c должна приниматься согласно разделу 1.

Для обечаек барабанов и коллекторов, свариваемых из листа, а также кованых с последующей механической обработкой при номинальной толщине стенки более 20 мм допускается принимать c_11 = 0. Если наибольшее минусовое отклонение по толщине листа превышает 3%, то в прибавке c_11 следует учесть это превышение.

Для коллекторов, изготовляемых из труб, прибавка c_11 должна определяться по формуле

если неизвестна номинальная толщина стенки, и по формуле

если номинальная толщина стенки известна или предварительно принята.

Для обечаек барабанов и прямолинейных коллекторов c_12 = 0.

Для криволинейных коллекторов при R/Da <= 5 значение прибавки c_12 должно приниматься так же, как для колен.

Для обечаек барабанов из стали повышенной прочности при oB >= 550 МПа и рабочем давлении более 8 МПа прибавка c_21 должна предусматривать возможность удаления коррозионно-усталостных дефектов без заварки; она принимается в зависимости от условий и опыта эксплуатации котла данного типа, что должно согласовываться со специализированными научно-исследовательскими организациями; значение прибавки должно быть не менее 5 мм. Прибавка менее 5 мм должна согласовываться со специализированными научно-исследовательскими организациями.

3.2.1.5. При выборе номинальной толщины стенки необходимо учитывать следующее:

номинальная толщина стенки барабана или коллектора, изготовляемых из листа, должна быть не менее 6 мм; допускается для котлов паропроизводительностью менее 1 т/ч при рабочем давлении не более 0,5 МПа принимать номинальную толщину стенки не менее 4 мм;

номинальная толщина стенки коллектора при изготовлении и фактическая толщина стенки коллектора при эксплуатации должны быть не менее значений, указанных в табл. 3.2, но не менее значений, полученных в результате расчетов на прочность;

Таблица 3.2

толщину стенок барабанов и коллекторов, к которым присоединяются трубы при помощи развальцовки, рекомендуется принимать не менее 16 мм; применение стенок толщиной менее 13 мм не допускается;

толщина стенок обогреваемых барабанов и коллекторов без изоляции должна быть не более следующей:

22 мм для барабанов и 10 мм для коллекторов, расположенных в топке;

30 мм для барабанов и 13 мм для коллекторов, расположенных в газоходах при температуре газов не выше 900 °С;

50 мм для барабанов и 20 мм для коллекторов, расположенных в газоходах при температуре газов не выше 600 °С.

Указанные толщины могут быть увеличены, если это будет обосновано соответствующими расчетами, согласованными со специализированными научно-исследовательскими организациями, с учетом местных температурных напряжений на внутренней и наружной поверхности.

3.2.1.6. Для коллекторов, изготовляемых из одной или нескольких бесшовных труб, на концах прямых участков, растачиваемых под стыковую сварку, допускается утонение стенки до минимальной расчетной толщины стенки прямой трубы, определяемой по формуле

Расстояние между выходом расточки (обточки) под сварку и кромкой ближайшего отверстия по продольной оси коллектора должно быть не менее . Если это условие не соблюдается (но выполняются требования Правил госгортехнадзора по расположению отверстий), то вместо S_o следует принять S_R. Коэффициент прочности _d в этом случае допускается определять согласно п. 4.3.3.10, где полная площадь должна приниматься на длине, равной расстоянию между центрами отверстий при двух отверстиях с расположением сварного соединения между ними, или на длине, равной + 0,5d от оси отверстия по направлению к оси сварного шва при расположении вблизи сварного соединения одного отверстия.

3.2.2.1. Допустимое рабочее давление в барабанах и коллекторах при контрольных расчетах должно быть не более значений, полученных по одной из следующих формул:

если расчет выполняется по наружному диаметру;

если расчет выполняется по внутреннему диаметру.

Примечания: 1. Коэффициент прочности следует принимать в соответствии с п. 3.2.1.2.

2. Значение прибавки c следует принимать в соответствии с п. 3.2.1.4, при этом c1 = (/100)s.

3.2.2.2. При выполнении контрольных расчетов по данным измерений толщины стенки вместо s - c следует применять s_f - c_2. Величина s_f должна приниматься равной наименьшему значению из четырех измерений толщины по концам двух взаимно перпендикулярных диаметров в одном сечении при числе проверяемых сечений не менее одного на каждые два метра длины барабана (коллектора), но не менее чем в трех сечениях для всего барабана (коллектора).

3.2.2.3. Величина пробного давления при гидравлическом испытании не должна превышать значения, полученного согласно пп. 3.2.2.1 и 3.2.2.2 при замене допускаемого напряжения [o] на [o]_h .

3.2.2.4. Величина допускаемого рабочего или пробного давления в барабане или коллекторе не должна превышать соответственно рабочего или пробного давления, допускаемого по условиям прочности для остальных деталей данного барабана или коллектора, в частности для днищ.

3.2.3.1. Приведенное напряжение в барабанах и коллекторах должно определяться по одной из следующих формул:

если расчет выполняется по наружному диаметру;

если расчет выполняется по внутреннему диаметру.

При выполнении контрольных расчетов по данным измерений толщины стенки вместо s - c следует применять s_f - c_2 согласно п. 3.2.2.2.

Значения коэффициентов прочности и прибавки c следует принимать согласно пп. 3.2.1.2 и 3.2.1.4 соответственно.

3.2.4.1. Расчетную температуру стенки барабанов и охлаждающих топку слоевого сжигания панелей из углеродистой или теплоустойчивой стали, содержащих воду, пароводяную смесь или насыщенный пар, допускается определять без теплотехнических расчетов по упрощенным формулам для средней температуры стенки:

для барабанов, вынесенных из газохода, надежно изолированных или защищенных другим надежным способом от обогрева извне:

t = t_m;

для неизолированных барабанов, расположенных в конвективных газоходах:

при температуре газов не выше 600 °С

t = t_m + 1,2s + 10 °С;

при температуре газов более 600 °С, но не выше 900 °С

t = t_m + 2,5s + 20 °С;

для неизолированных барабанов и охлаждающих панелей, подверженных лучеиспусканию факела или горящего слоя топлива:

t = t_m + 4s + 30 °С.

3.2.4.2. Расчетную температуру стенки коллекторов экранов, экономайзеров и перегревателей допускается определять по упрощенным формулам:

для необогреваемых (вынесенных из газохода или надежно изолированных) коллекторов экономайзеров и экранов и коллекторов насыщенного пара котлов с естественной и принудительной циркуляцией, а также входных коллекторов экономайзеров прямоточных котлов

t = t_m;

для необогреваемых коллекторов (за исключением входных) экономайзеров прямоточных котлов и коллекторов перегревателей (кроме насыщенного пара) котлов всех типов

t = t_m + xt;

для обогреваемых коллекторов из углеродистой и теплоустойчивой стали, содержащих воду, пароводяную смесь или насыщенный пар:

при температуре в газоходе не выше 600 °С

t = t_m + s + xt + 10 °С;

при температуре в газоходе от 600 до 900 °С

t = t_m +2s + xt + 20 °С;

при температуре в газоходе выше 900 °С

t = t_m +3s + xt + 30 °С;

Величина t не должна приниматься выше расчетной температуры газов в сечении газохода, в котором расположен коллектор.

Температуру среды t_m при определении расчетной температуры стенки для коллекторов экономайзеров (кроме входных), экранов котлов с естественной и принудительной циркуляцией и коллекторов насыщенного пара следует принимать равной температуре насыщенного пара при расчетном давлении в данном коллекторе. Для входных коллекторов экономайзеров котлов с естественной и принудительной циркуляцией температура среды должна приниматься равной температуре воды на входе в экономайзер (с учетом подогрева в пароохладителе в случае возврата воды после пароохладителя на вход в экономайзер и смешения при рециркуляции воды). Для коллекторов экономайзеров и переходных зон прямоточных котлов, а также для коллекторов перегревателей котлов всех типов она должна приниматься равной температуре среды.

Величина разверки температур во включенном в коллектор пучке t должна приниматься по тепловому расчету или по данным испытаний, но не менее 10 °С. Коэффициент x, учитывающий перемешивание среды до входа в коллектор или в нем, должен приниматься равным 0,5, за исключением случаев, когда среда подводится к торцу коллектора; в этих случаях допускается принимать x = 0.

3.2.4.3. Для обогреваемых коллекторов из аустенитной стали расчетная температура стенки должна приниматься средней из значений температур на внутренней и наружной поверхностях.

3.2.5.1. Барабаны и коллекторы, имеющие отверстия, должны удовлетворять соответствующим требованиям к конструкции, изложенным в разделе 4.

3.2.5.2. В барабанах, изготовленных из листов стали разной толщины, средние линии обечаек должны совпадать.

Допускается совмещать обечайки по внутреннему диаметру, если выполняется условие п. 3.2.1.3.

3.3.1.1. Номинальная толщина стенки прямой трубы поверхности нагрева или трубопровода должна быть не менее определенной по формуле

S = S_R + c,

где

Формула пригодна при соблюдении условия (s - c)/D_a <= 0,25.

Коэффициент прочности продольного или спирального сварного соединения _w должен приниматься в соответствии с разделом 4. Для бесшовных труб коэффициент прочности _w = 1,0. Коэффициент прочности поперечных сварных соединений в расчете на внутреннее давление учитывать не следует.

3.3.1.2. Величина прибавки c должна приниматься в соответствии с п. 3.2.1.4.

3.3.1.3. Номинальная толщина стенки труб при изготовлении и фактическая толщина стенки труб при эксплуатации должны быть не менее значений, указанных в табл. 3.3, но не менее значений, полученных в результате расчетов на прочность.

Таблица 3.3

Номинальная толщина стенок труб, обогреваемых газами с температурой выше 900 °С, должна быть не более 8 мм, а при непосредственном воздействии лучистого тепла топки - не более 6,5 мм.

Допускается применение обогреваемых труб с большей толщиной стенки, если это будет обосновано соответствующими расчетами, согласованными со специализированными научно-исследовательскими организациями, с учетом местных температурных напряжений на внутренней и наружной поверхности.

3.3.1.4. На концах прямых участков бесшовных труб, растачиваемых под стыковую сварку, допускается утонение стенки до минимальной расчетной толщины прямой трубы, определяемой по формуле

Допускается уменьшение толщины стенки в месте расточки прямых труб под сварку до 0,95S_o при условии, что суммарная длина расточенного участка по продольной оси трубы после сварки не будет превышать меньшую из величин: 5s или 0,5D_a.

3.3.2.1. Расчетная толщина стенки на внешней, внутренней и нейтральной сторонах (участках) колена и змеевика должна быть не менее определенной по формуле

Расчетная толщина стенки прямой трубы S_R должна определяться согласно п. 3.3.1.1. Для участка колена, где продольный сварной шов отсутствует, коэффициент прочности сварного шва 11_w = 1,0.

Расчеты на прочность колен по приведенной ниже методике являются обязательными при учете изменения направления от прямолинейного более чем на 15°.

3.3.2.2. Торовый коэффициент для внешней, внутренней и нейтральной сторон колена должен определяться соответственно по формулам:

Нейтральная сторона колена составляет участок колена, расположенный под углом 15° в оба направления от продольного среднего сечения колена.

3.3.2.3. Для колен из углеродистой, легированной и аустенитной сталей, температура стенки которых не превышает 350, 400, 450 °С соответственно, значения коэффициентов формы следует определять по формулам:

где

3.3.2.4. Для колен из углеродистой, легированной и аустенитной сталей, температура которых выше 400, 450, 525 °С соответственно, значения коэффициентов формы следует определять по формулам:

Значения a и q должны приниматься согласно п. 3.3.2.3 с учетом п. 3.3.2.6.

3.3.2.5. Для колен, расчетная температура которых более указанной в п. 3.3.2.3, но менее указанной в п. 3.3.2.4, коэффициенты Y1, Y2, Y3 должны определяться линейным интерполированием в зависимости от значения температуры. При этом в качестве опорных величин должны приниматься значения коэффициентов, соответствующие указанным граничным температурам.

3.3.2.6. При выполнении расчетов по формулам, приведенным в пп. 3.3.2.3 и 3.3.2.4, должны выполняться следующие условия:

если значения коэффициентов Yi (i = 1, 2, 3) получаются по расчету менее единицы, то следует принимать Yi = 1;

если вычисленное значение q превышает единицу, то следует принимать q =1;

при a < 0,03 значения коэффициентов формы Yi и поправочного коэффициента q следует принимать равными их значению при a = 0,03 ;

допускается принимать Yi = 1 для труб поверхностей нагрева, если D_a <=76 мм и a <=10%; если в указанном случае D_a <=51 мм, то допускается принимать Yi = 0,95.

3.3.2.7. Номинальную толщину стенки колена следует принимать наибольшей из значений, полученных для указанных трех участков колена, согласно условию s_i >=s_Ri + c (i = 1, 2, 3).

Значение расчетной толщины стенки s_Ri следует принимать по пп. 3.3.2.1-3.3.2.6.

Для секторных колен, изготовленных из бесшовных труб, номинальную толщину стенки следует выбирать по внутренней стороне колена, где s >=s_R2 + c

Если секторное колено изготовляется из сварных труб и коэффициент прочности сварного шва _w <1, то следует проверить значение номинальной толщины стенки по участку расположения сварного шва.

3.3.2.8. Значение прибавки c следует определять согласно п. 3.3.1.2, а прибавку c_12 для каждой из указанных в п. 3.3.2.2 трех сторон следует принимать по техническим условиям (ТУ) на изделие, согласованным со специализированными научно-исследовательскими организациями.

В случае отсутствия в ТУ на изготовление колен данных по технологическому утонению стенки колен при определении прибавки c_12 для колен, изготовляемых указанными широко известными способами, необходимо учесть следующее:

для гибов из труб, изготовляемых на трубогибочном оборудовании методом наматывания на сектор, прибавка c_12 к s_R1 должна быть не менее определенной по формулам:

для необогреваемых труб

для труб поверхностей нагрева

для штампованных колен, изготовляемых в закрытых штампах, или для гибов, изготовляемых на станках с нагревом токами высокой частоты и осевым поджатием, прибавка c_12 к s_R1 должна приниматься в пределах от 0,05(s) до 0,1(s); в этих двух случаях (для гибов из труб, изготовляемых на трубогибочном оборудовании методом наматывания на сектор, и для штампованных колен) прибавка c_12 к s_R3 равна нулю, а расчет по внутренней стороне гиба не производится;

для колен, изготовляемых на рогообразном сердечнике, прибавка c_12 равна нулю;

для секторных колен прибавка c_12 равна нулю;

для штампосварных колен с расположением двух продольных сварных швов по внутренней и внешней стороне колена прибавка c_12 к s_R2 должна приниматься в пределах от 0,05s до 0,1s с учетом _w, если его значение менее единицы;

для штампосварных колен с расположением поперечного сварного шва в середине длины колена прибавка c_12 к s_R3 равна нулю, а прибавка c_12 к s_R1 должна приниматься в пределах от 0,05s до 0,1s; в этом случае расчет по внутренней стороне колена не производится, так как на этой стороне колено имеет утолщение стенки более значительное, чем величина коэффициента K2

Если определение прибавки c_12 производится, когда окончательно не выбрана номинальная толщина стенки колена, то следует задаться ее значением, например, равным значению номинальной толщины стенки прямой трубы согласно пп. 3.3.1.1-3.3.1.3, с последующей проверкой по окончательно выбранному значению номинальной толщины стенки колена.

3.3.2.9. Допустимая толщина стенки [s] должна быть не менее определенной по формулам:

для колен [s] = s_Ri + c2,

для прямых труб [s] = s_R + c2.

При определении [s] в условиях эксплуатации значение прибавки c_2, определяемое согласно разделу 1, допускается уменьшить пропорционально планируемому ресурсу эксплуатации до замены детали или до очередного контроля толщины стенки.

Для тонкостенных колен паропроводов, трубопроводов и наружных перепускных труб диаметром более 200 мм при a <=0,03 прибавку c_2 следует принимать в пределах от 1 до 3 мм в зависимости от опыта эксплуатации. Применение прибавки менее 3 мм для труб наружным диаметром 500 мм и более должно быть согласовано со специализированными научно-исследовательскими организациями.

3.3.3.1. Допустимое рабочее давление в коленах труб котлов и в прямых трубах трубопроводов следует определять по формуле

При выполнении контрольных расчетов по данным измерений толщины стенки вместо c - s следует применять s_f - c_2.

Коэффициент прочности _w следует принимать согласно разделу 1.

Коэффициенты K_i и Y_i следует определять согласно пп. 3.3.2.2-3.3.2.6.

Расчет по приведенным формулам следует производить для всех характерных участков колена (i = 1, 2, 3). Значение прибавки c следует принимать согласно пп. 3.2.1.4 и 3.3.2.8. При этом прибавка c_1 должна определяться по номинальной толщине стенки.

В качестве допустимого давления должно приниматься минимальное из вычисленных значений. Для прямых труб Ki = Yi = 1.

3.3.3.2. При выполнении контрольных расчетов фактическая толщина стенки для прямых труб должна определяться согласно п. 3.2.2.2; для колен следует выявить наименьшее значение толщины стенки в каждом характерном участке колена, т.е. на внешней, внутренней стороне и по нейтральной линии. Измерения следует производить не менее чем в трех поперечных сечениях колена, одно из которых должно делить колено на две равные части; на каждом из участков следует производить измерения не менее чем в четырех точках.

3.3.3.3. Величина пробного давления при гидравлическом испытании колен и прямых труб котлов и трубопроводов не должна превышать значения, полученного согласно п. 3.3.3.1 при замене допускаемого напряжения [o] на [o]_h .

3.3.3.4. Величина допустимого рабочего или пробного давления в трубе или трубопроводе должна приниматься равной минимальному значению соответственно рабочего и пробного давления, полученного для прямого участка трубы или рассматриваемых участков каждого из имеющихся колен.

3.3.4.1. Расчетная температура стенки труб поверхностей нагрева котлов всех систем должна определяться по нормативным методам теплового и гидравлического расчетов котлов. При этом должны быть рассмотрены различные участки пакета, имеющие как наивысшую температуру пара, так и наибольшую тепловую нагрузку, а также участки, конструктивные особенности которых могут обусловить наиболее высокую температуру стенки. При установке за пакетом, для которого определяется температура стенки, пароохладителя следует ввести прибавку к расчетной температуре среды, учитывающую возможное повышение фактического тепловосприятия пакета над расчетным. Величина прибавки должна выбираться конструкторской организацией в пределах от 0 до 10 °С.

3.3.4.2. Допускается определение расчетной температуры стенки труб поверхностей нагрева по упрощенным формулам:

для вертикальных и слабонаклонных (до 30° от вертикали) котельных труб котлов с естественной и принудительной циркуляцией при рабочем давлении не более 16 МПа и при максимальных удельных тепловосприятиях поверхности нагрева по наружной поверхности труб q_max < 407 кВт/м2 (350·x 10(3) ккал/(м(2) ч))

t = t_m + 60 °С;

для труб конвективных перегревателей котлов с рабочим давлением не более 2,5 МПа и температурой пара не выше 425 °С при максимальных удельных значениях тепловосприятия q_max <=70 кВт/м2 (60·x 10(3) ккал/м(2)·ч))

t = t_m + 70 °С;

для труб участков первичных перегревателей, расположенных в зоне температур газов менее 650 °С, независимо от рабочего давления котлов (если коэффициент гидравлической разверки не менее 0,95)

t = t_m + 50 °С;

для экономайзеров некипящего типа котлов с естественной и принудительной циркуляцией

t = t_m + 30 °С;

для конвективных экономайзеров прямоточных котлов

t = t_m + 40 °С;

Температуру среды следует принимать равной определенной из теплового расчета температуре на выходе из пакета при номинальной производительности котла.

3.3.4.3. Для необогреваемых труб расчетную температуру стенки следует принимать равной температуре среды на входе в трубу.

Для необогреваемых параллельно включенных труб (количество труб две и более) учитываемую разверку температур на входе следует принимать так же, как для коллекторов (см. п. 3.2.4.2).

3.3.4.4. Расчетную температуру стенки труб поверхностей нагрева пароводяных теплообменников (пароохладителей и др.) следует принимать:

для охладителей, расположенных в коллекторах насыщенного пара, равной температуре насыщения;

для охладителей, размещенных в коллекторах перегретого пара, равной температуре перегретого пара в данном коллекторе;

для охладителей, расположенных в водяном пространстве барабана котла, а также для теплообменников двухконтурных котлов равной температуре более горячей среды, определенной по тепловому расчету.

3.3.4.5. Расчетную температуру стенки труб поверхностей нагрева пароводяных и газопаровых теплообменников следует определять по общей методике теплового расчета.

3.5.1. Приведенное напряжение от действия внутреннего давления в коленах труб и в прямых трубах котлов и трубопроводов следует определять по одной из следующих формул:

по номинальной толщине стенки

по фактической толщине стенки

Для колен следует принимать наибольшее из полученных трех значений o.

Значения величин _w, Ki, Yi и c следует принимать согласно п. 3.3.3.1.

3.3.6.1. Трубопроводы, имеющие неукрепленные и (или) укрепленные отверстия (тройниковые соединения и т.п.), должны удовлетворять соответствующим требованиям к конструкции, изложенным в разделе 4.

3.3.7.1. Дополнительные напряжения от действия внешних нагрузок (осевой силы, изгибающих и крутящих моментов) и самокомпенсаций теплового расширения должны определяться и ограничиваться в соответствии с п. 5.1.

3.3.8.1. Поверочный расчет на малоцикловую усталость следует производить согласно п. 5.1.5.

3.4.1.1. Номинальная толщина стенки конического перехода должна быть не менее определенной по одной из следующих формул:

для бесшовных (точеных, штампованных, обсаженных из труб, кованых и др.) конических переходов

для конических переходов с продольным сварным швом

где D - внутренний диаметр большего основания конического перехода, мм;

a - угол конусности, равный половине угла у вершины конического перехода, град (рис. 3.1).

Формулы пригодны при соблюдении следующих условий:

для a <=15°

для 15° < a <=45°

где Do - внутренний диаметр меньшего основания конического перехода, мм.

Рис. 3.1. Схема конического переходного участка

3.4.1.2. Коэффициент прочности _w продольного сварного соединения должен приниматься согласно разделу 4.

3.4.1.3. Величина прибавки c должна определяться согласно п. 3.2.1.4. Производственная прибавка c_1 должна приниматься равной:

для бесшовных конических переходов - значению, установленному соответствующими техническими условиями для принятой технологии изготовления конических переходов;

для конических переходов с продольным сварным швом, изготовленных из листа, - наибольшему минусовому отклонению по толщине листа.

3.4.1.4. Расчеты по приведенной методике применимы для кососимметричных конических переходов, у которых углы наклона образующей к диаметральной оси симметрии в различных плоскостях различны (в том числе один из них может быть равен нулю).

В расчетных формулах следует использовать наибольшее значение угла конусности.

3.4.2.1. Допустимое рабочее давление при контрольных расчетах изготовленных конических переходов должно определяться по следующей формуле:

Для бесшовных переходов _w = 1.

Значение прибавки c должно приниматься согласно п. 3.4.1.3.

3.4.2.2. Величина пробного давления при гидравлическом испытании не должна превышать значения, полученного согласно п. 3.4.2.1 при замене допускаемого напряжения [o] на [o]_h.

3.4.2.3. Величина принятого рабочего или пробного давления в трубопроводе не должна превышать наименьшего допустимого значения для каждой из деталей трубопровода, в частности для конических переходов.

3.4.3.1. Приведенное напряжение от внутреннего давления в коническом переходе должно определяться по следующей формуле:

Значение коэффициента прочности _w должно приниматься согласно п. 3.4.1.2.

3.4.4.1. Расчетная температура стенки конического перехода должна приниматься равной наибольшей расчетной температуре стенки прямой трубы, к которой переход приваривается.

3.4.5.1. При угле конусности a >=15° по концам конического перехода, приваренным к трубопроводу 1-й категории, рекомендуется обеспечить цилиндрические участки длиной не менее двукратной толщины стенки перехода.

3.4.5.2. Сопряжения конической и цилиндрической частей по внутренней и наружной поверхностям конического перехода, выполняемые механической обработкой, должны быть плавными (по радиусу не менее 3 мм), за исключением переходов от конической к меньшей цилиндрической части по внутренней поверхности и от конической к большей цилиндрической части по наружной поверхности.

3.4.6.1. Поверочный расчет на малоцикловую усталость следует производить согласно п. 5.1.5.

Рис. 3.2. Выпуклые днища:
a - глухое эллиптическое днище; б - глухое полусферическое днище;
в - эллиптическое днище с лазовым отверстием

3.5.1.1. Номинальная толщина стенки днищ эллиптической или полусферической формы в соответствии с рис. 3.2 должна быть не менее определенной по формуле

s = s_R + c,

где при расчете по внутреннему диаметру

при расчете по наружному диаметру

Формулы пригодны при соблюдении следующих условий:

0,5 >= h / D >= 0,2; 0,5 >= h_a / D_a >= 0,2; 0,1 >= (s - c) / D >= 0,0025.

3.5.1.2. Коэффициент прочности 11 должен определяться согласно разделу 4.

3.5.1.3. Значение прибавки c должно определяться согласно п. 3.2.1.4.

Технологическая прибавка c_12, компенсирующая утонение листа при штамповке выпуклого днища, должна приниматься по данным НТД на изготовление днища.

Если номинальная толщина листа неизвестна, то для предварительной оценки прибавки c_12 допускается определять по формуле

Если номинальная толщина листа известна или предварительно принята, то прибавка c_12 должна определяться по формуле

где _12 - утонение выпуклого днища при штамповке, принимаемое по НТД на изделие.

Допускается не учитывать утонение днища, если оно не превышает 5% номинальной толщины листа. Если утонение больше 5%, то при определении прибавки c_12 учитывается разность между утонением _12 и утонением , равным 5% номинальной толщины листа.

Соответственно формулы для определения прибавки c_12 имеют вид:

если номинальная толщина листа неизвестна, и

если номинальная толщина листа известна или предварительно принята.

При расчетах максимальное утонение следует учитывать в средней части выпуклого днища (независимо от его формы) на площади, определяемой по внутренней поверхности величиной от кромки лазового отверстия или от центральной точки глухого днища, а также на участке перехода от цилиндрической части к выпуклой для эллиптических и торосферических днищ. Участок перехода должен рассматриваться по внутренней поверхности днища на длине не менее определяемой по формуле

,

где r = 0,095D для днищ эллиптической и торосферической формы.

Допускается участок перехода рассматривать по наружной поверхности выпуклого днища. В этом случае формула имеет вид

где r_a = r + s (или r_a = r + s_f ).

Если по принятой технологии изготовления днища возможна потеря на окалину, то ее следует учесть при выборе толщины листа при толщине окалины более 0,5 мм.

3.5.1.4. Номинальная толщина стенки днища должна приниматься не менее номинальной толщины стенки цилиндрического борта, определенной по расчетной толщине при = 1.

Номинальная толщина стенки днища должна быть не менее 6 мм.

Для днищ с внутренним диаметром менее 500 мм допускается толщина стенки не менее 3 мм.

3.5.1.5. Днища с переменной толщиной стенки из углеродистой стали (рис. 3.3.) должны рассчитываться согласно п. 3.5.1.1, при этом расчетная толщина стенки должна приниматься равной среднеарифметическому значению из наименьшей и наибольшей толщины: s = 0,5(s1 + s2).

Формула применима при s2 > s1, при этом s2 < 2s1.

Рис. 3.3. Лазовое отверстие в выпуклом днище переменной толщины

При наличии в днище подреза для уплотнения лазового затвора остающаяся в месте подреза толщина стенки s3 должна быть не менее s.

3.5.1.6. Для днищ с постоянной толщиной стенки минимальная толщина стенки в месте подреза для уплотнения лазового затвора s3 (см. рис. 3.3) должна быть не менее расчетной толщины стенки днища, определенной согласно п. 3.5.1.1, при = 1.

Для днищ с постоянной и переменной толщиной стенки указанное значение толщины стенки s3 допускается уменьшить, если это подтверждено поверочным расчетом на прочность с обоснованием ресурса эксплуатации.

3.5.2.1. Толщина стенки торосферического днища выполняется по формулам для эллиптических днищ настоящих Норм.

Допускается расчет на прочность торосферического днища производить по формулам ГОСТ 14249.

3.5.2.2. Коэффициент прочности днища должен определяться согласно разделу 4.

3.5.2.3. Величина прибавки днища c должна определяться согласно п. 3.2.1.4.

3.5.3.1. Допустимое рабочее давление при контрольных расчетах изготовленных эллиптических, полусферических и торосферических днищ должно быть не менее определенного по формулам:

если номинальным является внутренний диаметр,

если номинальным является наружный диаметр.

Значение коэффициента прочности и значение прибавки c должны определяться согласно пп. 3.5.1.2 и 3.5.1.3.

3.5.3.2. Допустимое рабочее давление для торосферических днищ может определяться согласно ГОСТ 14249.

3.5.3.3. Величина пробного давления при гидравлическом испытании не должна превышать значения, полученного согласно пп. 3.5.3.1. и 3.5.3.2 при замене в расчетных формулах допускаемого напряжения [o] на [o]h .

3.5.4.1. Приведенное напряжение от внутреннего давления эллиптических, полусферических и торосферических днищ должно определяться по формулам:

если номинальным является внутренний диаметр,

если номинальным является наружный диаметр.

Значения коэффициента прочности и величины прибавки c должны определяться согласно пп. 3.5.1.2 и 3.5.1.3.

3.5.5.1. Расчетная температура стенки необогреваемого днища должна приниматься равной температуре стенки детали, к которой днище приваривается.

3.5.5.2. Для обогреваемого днища температура стенки должна приниматься согласно пп. 3.2.4.1 и 3.2.4.2, но не должна быть менее температуры стенки детали, к которой днище приваривается.

3.5.6.1. Наибольший диаметр отверстия в выпуклых днищах должен удовлетворять условию d/D =< 0,61, если номинальным является внутренний диаметр днища, и условию d/D =< 0,6, если номинальным является наружный диаметр.

3.5.6.2. Для выпуклых днищ толщина стенки цилиндрического борта должна быть не менее расчетной толщины стенки обечайки, рассчитанной в соответствии с пп. 3.2.1.1 или 3.3.2.1 при = 1.

Если длина цилиндрической отбортованной части днища удовлетворяет условию: l > 0,8 - для эллиптического и торосферического днища или условию l > 0,3 - для полусферического днища, то толщина цилиндрического борта должна быть не менее толщины стенки обечайки, рассчитанной в соответствии с пп. 3.2.1.1 или 3.3.1.1 при = 1.

Если длина цилиндрического борта равна указанным величинам или менее их, то допускается толщина стенки цилиндрического борта, принятая согласно пп. 3.5.1 и 3.5.2.

3.5.6.3. Допускается применение полусферических днищ без цилиндрического борта, т.е. при l= 0.

3.6.1.1. Номинальная толщина круглого днища должна быть не менее определенной по формуле

s_1 = s_1R + c

где

Для днищ с отбортованной цилиндрической частью, которые соответствуют рис. 3.4,e, вместо D в формулу следует подставлять величину (D - r).

Коэффициент K следует принимать равным:

для днищ, конструкция которых дана на рис.3.4,a, при , но не менее 0,35;

для днищ той же конструкции, но при , а также для днищ конструкции, данной на рис.3.4,б, в, K = 0,45K1, но не менее 0,35;

для днищ, конструкция которых дана на рис.3.4,г, при полном проваре толщины днища односторонним швом K = 0,55K1 и двусторонним швом K = 0,45K1;

для днищ, конструкция которых дана на рис.3.4,д, K = 0,53;

для днищ, конструкция которых дана на рис.3.4,е, K = 0,35.

Рис. 3.4. Типы плоских днищ

Коэффициент K1 следует определять по формуле

где - номинальное допускаемое напряжение для металла цилиндрической детали, МПа.

Допускается коэффициент K1 определять по номограмме (рис.3.5), если = [o].

Рис. 3.5. Номограмма для определения коэффициента K1 при расчете круглых плоских днищ

Значение коэффициента K1 должно быть не менее 0,76.

При отрицательном значении подкоренного выражения следует принять K1 = 0,76.

Минимальная толщина стенки s_o должна определяться по формуле

Толщина стенки цилиндрической детали в месте присоединения плоского днища или цилиндрической части плоского днища должна быть не менее s_o.

Коэффициент K_o следует принимать равным следующим значениям:

для днища без отверстия K_o = 1,0;

для днищ с отверстием

для днища с двумя и более отверстиями

Величина должна приниматься как максимальная сумма диаметров отверстий или их хорд в наиболее ослабленном диаметральном сечении днища (рис. 3.6):

Рис. 3.6. Выбор максимальной суммы диаметров отверстий и их хорд в диаметральном сечении днища

Прибавка c должна приниматься согласно разделу 1.

3.6.1.2. Для днищ, сваренных из двух частей, коэффициент прочности сварного соединения _w следует определять согласно разделу 4.

3.6.1.3. Толщина плоского днища должна быть не менее толщин стенки цилиндрической части, определенной согласно п. 3.3.1.1.

3.6.1.4. Для днищ, конструкция которых изображена на рис. 3.4, б и в, толщина днища в месте кольцевой выточки должна удовлетворять условию

Указания по выбору величины r приведены на рис.3.4,б.

3.6.2.1. Номинальная толщина круглой крышки должна быть не менее определенной по формуле

s_1 = s_1R + c,

где

Для крышек, конструкция которых соответствует рис. 3.7, расчетный диаметр D_k и коэффициент K_m следует принимать согласно табл. 3.4.

Рис. 3.7. Круглые плоские крышки (заглушки)

Прибавка c должна приниматься согласно разделу 1.

Таблица 3.4

3.6.2.2. Толщина крышки по кольцевому участку действия усилия от болтов должна удовлетворять условию

3.6.2.3. Конструкция крышки, показанная на рис.3.7,г, при D_u >500 мм к применению не рекомендуется.

3.6.2.4. Для крышек, конструкция которых соответствует рис. 3.7, д, усилие затяга болтов не должно превышать двукратного усилия от внутреннего давления.

3.6.3.1. Номинальная толщина овальной или прямоугольной крышки (рис. 3.8) должна быть не менее определенной по формуле

s_1 = s_1R + c,

где

Рис. 3.8. Овальная (прямоугольная) плоская крышка

Коэффициент K_m следует принимать согласно п. 3.6.2.1.

Коэффициент Y следует определять по формуле

Прибавка c должна приниматься согласно разделу 1.

3.6.3.2. Для овальных и прямоугольных крышек должны выполняться условия пп. 3.6.2.2-3.6.2.4, при этом в п. 3.6.2.3 вместо среднего диаметра прокладки D_u следует принимать n + b, где b - ширина прокладки.

3.6.4.1. Допустимое рабочее давление изготовленных днищ и крышек при контрольных расчетах следует определять по одной из следующих формул:

для круглых днищ

для круглых крышек

для овальных и прямоугольных крышек

При выполнении контрольных расчетов по данным измерений толщины стенки вместо s_1 - c следует применять s_1f - c_2

3.6.4.2. Величина пробного давления при гидравлическом испытании не должна превышать значения, полученного согласно п.3.6.4.1 при замене [o] на [o]h.

3.6.4.3. Величина принятого рабочего или пробного давления в расчетном элементе (например, коллекторе) не должна превышать наименьшего допустимого значения для плоских днищ, крышек и цилиндрической части расчетного элемента.

3.6.5.1. Расчетная температура стенки плоского днища или крышки должна приниматься так же, как для выпуклых днищ, согласно п. 3.5.5.

3.6.6.1. Радиусы закругления, глубина выточки, сечение сварных швов и другие величины для круглых плоских днищ должны удовлетворять требованиям, указанным на рис. 3.4.

3.6.6.2. Расстояние между кромками соседних отверстий в плоском днище должно быть не менее полусуммы диаметров этих отверстий; расстояние от кромки отверстия до внутренней поверхности цилиндрической части днища должно быть не менее 2r для днищ конструкции по рис. 3.4,е, 3r - для днищ конструкции по рис. 3.4, б и 0,1D для остальных конструкций днищ.

3.6.6.3. Применение круглых плоских днищ из аустенитной стали допускается только при выполнении их по типу, изображенному на рис. 3.4, a и б, с соблюдением условия .

3.6.6.4. Разделка кромок штуцера под сварку должна обеспечить соединение его с плоским днищем по всей толщине штуцера. Приварка штуцера односторонним угловым швом без разделки кромок допускается только при толщине стенки штуцера не более 10 мм; минимальное сечение сварного шва приварки штуцера к днищу должно быть не менее толщины стенки штуцера.

3.6.6.5. Толщину стенок днищ, к которым присоединяются трубы при помощи развальцовки, следует принимать не менее 13 мм.

3.6.6.6. Для днищ, конструкция которых соответствует рис. 3.4, е, радиус закругления должен приниматься в соответствии с табл. 3.5, но не менее r >= s/3.

Таблица 3.5