Как рассчитать сосуд работающий под давлением

Расчет сосудов и трубопроводов работающие под давлением

ГОСТ 14249-89

Группа Г02

Нормы и методы расчета на прочность

Vessels and apparatus. Norms and methods of strength calculation

МКС 71.120.01
ОКП 36 1510

Дата введения 1990-01-01

_________________
* См. примечания ФГУП «СТАНДАРТИНФОРМ»

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством химического и нефтяного машиностроения

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 18.05.89 N 1264

4. Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 596-86, СТ СЭВ 597-77, СТ СЭВ 1039-78, СТ СЭВ 1040-88, СТ СЭВ 1041-88

5. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

Обозначение НДТ, на который дана ссылка

Номер пункта, приложения

Приложение 1, приложение 2

6. ИЗДАНИЕ (апрель 2003 г.) с Поправкой (ИУС 2-97)

Переиздание (по состоянию на июнь 2008 г.)

Настоящий стандарт устанавливает нормы и методы расчета на прочность цилиндрических обечаек, конических элементов, днищ и крышек сосудов и аппаратов из углеродистых и легированных сталей, применяемых в химической, нефтеперерабатывающей и смежных отраслях промышленности, работающих в условиях однократных и многократных статических нагрузок под внутренним избыточным давлением, вакуумом или наружным избыточным давлением и под действием осевых и поперечных усилий и изгибающих моментов, а также устанавливает значения допускаемых напряжений, модуля продольной упругости и коэффициентов прочности сварных швов. Нормы и методы расчета на прочность применимы при соблюдении «Правил устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением», утвержденных Госгортехнадзором СССР, и при условии, что отклонения от геометрической формы и неточности изготовления рассчитываемых элементов сосудов и аппаратов не превышают допусков, установленных нормативно-технической документацией.

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1. Расчетная температура

1.1.1. Расчетную температуру используют для определения физико-механических характеристик материала и допускаемых напряжений.

1.1.2. Расчетную температуру определяют на основании теплотехнических расчетов или результатов испытаний.

За расчетную температуру стенки сосуда или аппарата принимают наибольшее значение температуры стенки. При температуре ниже 20 °С за расчетную температуру при определении допускаемых напряжений принимают температуру 20 °С.

1.1.3. Если невозможно провести тепловые расчеты или измерения и если во время эксплуатации температура стенки повышается до температуры среды, соприкасающейся со стенкой, то за расчетную температуру следует принимать наибольшую температуру среды, но не ниже 20 °С.

При обогреве открытым пламенем, отработанными газами или электронагревателями расчетную температуру принимают равной температуре среды, увеличенной на 20 °С при закрытом обогреве и на 50 °С при прямом обогреве, если нет более точных данных.

1.2. Рабочее, расчетное и пробное давление

1.2.1. Под рабочим давлением для сосуда и аппарата следует понимать максимальное внутреннее избыточное или наружное давление, возникающее при нормальном протекании рабочего процесса, без учета гидростатического давления среды и без учета допустимого кратковременного повышения давления во время действия предохранительного клапана или других предохранительных устройств.

1.2.2. Под расчетным давлением в рабочих условиях для элементов сосудов и аппаратов следует понимать давление, на которое проводится их расчет на прочность.

Расчетное давление для элементов сосуда или аппарата принимают, как правило, равным рабочему давлению или выше.

При повышении давления в сосуде или аппарате во время действия предохранительных устройств более чем на 10%, по сравнению с рабочим, элементы аппарата должны рассчитываться на давление, равное 90% давления при полном открытии клапана или предохранительного устройства.

Для элементов, разделяющих пространства с разными давлениями (например, в аппаратах с обогревающими рубашками), за расчетное давление следует принимать либо каждое давление в отдельности, либо давление, которое требует большей толщины стенки рассчитываемого элемента. Если обеспечивается одновременное действие давлений, то допускается проводить расчет на разность давлений. Разность давления принимается в качестве расчетного давления также для таких элементов, которые отделяют пространства с внутренним избыточным давлением от пространства с абсолютным давлением, меньшим чем атмосферное. Если отсутствуют точные данные о разности между абсолютным давлением и атмосферным, то абсолютное давление принимают равным нулю.

Если на элемент сосуда или аппарата действует гидростатическое давление, составляющее 5% и выше рабочего, то расчетное давление для этого элемента должно быть повышено на это же значение.

1.2.3. Под пробным давлением в сосуде или аппарате следует понимать давление, при котором проводится испытание сосуда или аппарата.

1.2.4. Под расчетным давлением в условиях испытаний для элементов сосудов или аппаратов следует понимать давление, которому они подвергаются во время пробного испытания, включая гидростатическое давление, если оно составляет 5% или более пробного давления.

1.3. Расчетные усилия и моменты

За расчетные усилия и моменты принимают действующие для соответствующего состояния нагружения (например, при эксплуатации, испытании или монтаже) усилия и моменты, возникающие в результате действия собственной массы присоединенных трубопроводов, ветровой, снеговой и других нагрузок.

Расчетные усилия и моменты от ветровой нагрузки и сейсмических воздействий определяют по ГОСТ 24756.

1.4. Допускаемое напряжение, коэффициенты запаса прочности и устойчивости

1.4.1. Допускаемое напряжение при расчете по предельным нагрузкам сосудов и аппаратов, работающих при статических однократных* нагрузках, определяют:

— для углеродистых и низколегированных сталей

— для аустенитных сталей

______________
* Если сосуды и аппараты работают при многократных статических нагрузках, но количество циклов нагружения от давления, стесненности температурных деформаций или других воздействий не превышает 10 , то такая нагрузка в расчетах на прочность условно считается однократной. При определении числа циклов нагружения не учитывают колебание нагрузки в пределах 15% расчетной.

Предел ползучести используют для определения допускаемого напряжения в тех случаях, когда отсутствуют данные по пределу длительной прочности или по условиям эксплуатации необходимо ограничить величину деформации (перемещения).

При отсутствии данных по условному пределу текучести при 1%-ном остаточном удлинении допускаемое напряжение для аустенитной стали определяют по формуле (1).

Для условий испытания допускаемое напряжение определяют по формуле

Для условий испытаний сосудов и аппаратов из аустенитных сталей допускаемое напряжение определяют по формуле

1.4.2. Коэффициенты запаса прочности должны соответствовать значениям, приведенным в табл.1.

Источник

Расчет сосудов давления

Сосуды, работающие под давлением, относятся к категории промышленно опасного оборудования, поэтому к ним предъявляются повышенные требования. Действует ряд стандартов на изготовление этих изделий, а также на сосуды распространяются требования ТР ТС 031-2013. Все эти нормативы устанавливают обязательные сопроводительные документы, которые должны быть у сосудов. Один из них – расчет прочности устройств.

Расчет прочности на сосуды под давлением – это официальный документ, который показывает, какой запас прочности имеется у конкретного сосуда с учетом допустимых напряжений. Сам подсчет проводится в специальной программе, которая учитывает малейшие условия и влияния на изделия с целью установить показатель прочности по предельной нагрузке.

В качестве основных параметров учета используются тип предмета, его геометрическое строение, материал стенок, расположение опор, их материал, величина допустимой нагрузки, виды используемых материалов. Сам расчет представляет собой полный отчет по всем элементам устройства и агрегату в целом с конечными данными и промежуточными выводами.

Как получить расчет?

Самостоятельно производитель провести подобный расчет не сможет, поэтому он обращается в специализированный экспертный центр. Для проведения процедуры нужно предоставить экспертам ряд исходных документов:

· сборочный чертеж, чертежи отдельных комплектующих;

· спецификации, перечни деталей, материалов, ТУ или ГОСТ на них;

· общие виды отдельных сложных элементов;

· виды в разрезе на фланцевых соединениях;

· дополнительно могут потребоваться технические описания, иные проектные материалы.

Расчет проводится быстро и имеет официальный статус. Впоследствии документ вместе с иными техническими и эксплуатационными данными передается на государственную проверку для прохождения сертификации производства.

Расчет – это норматив, который официально подтверждает качество и безопасность выпускаемых изделий. Он является гарантом соответствия, что помогает повысить доверие клиентов, увеличить продажи.

Источник

Калькулятор расчета категории оборудования по ТР ТС 032/2013

Всего выделяют четыре категории оборудования, работающего под избыточным давлением. Подобрать нужную категорию возможно с помощью калькулятора ТР ТС 032/2013. Для этого необходимо выбрать тип устройства (трубопроводы, котлы, сосуды), тип среды (газ/пар или жидкость) и принадлежность к группе опасности (1 или 2 группа).

Внимание!

В соответствии со статьей 7 Федерального закона «О промышленной безопасности» в случае если техническими регламентами в отношении оборудования не установлены требования к подтверждению соответствия, такое оборудование подлежит экспертизе промышленной безопасности. Перечень оборудования, работающего под избыточным давлением, на которое распространяются требования промышленной безопасности, определяется в соответствии с пунктами 2 и 3 Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением».

Внимание!

В соответствии с приложением 1 к ТР ТС 032/2013 категория оборудования, предназначенного для эксплуатации с расчетной температурой выше переходной температуры ползучести металла, увеличивается на 1 (кроме 4-й категории). Переходная температура ползучести составляет:

400 °C — для углеродистых и низколегированных кремнемарганцовистых сталей;
450 °C — для низколегированных хромомолибденовых и хромомолибденованадиевых сталей;
525 °C — для легированных высокохромистых мартенситного класса и аустенитных сталей;
575 °C — для сплавов на железоникелевой и никелевой основе.

В соответствии с ТР ТС 032/2013 (пункт 43, глава VI) обязательной сертификации подлежит оборудование 3-й и 4-й категорий, декларированию подлежит оборудование 1-й и 2-й категорий, а также оборудования любой категории, доизготовление которого с применением неразъемных соединений осуществляется по месту эксплуатации.

В соответствии с ТР ТС 032/2013 группы рабочих сред подразделяются на:

группу 1 , включающую рабочие среды, состоящие из воспламеняющихся, окисляющихся, горючих, взрывчатых, токсичных и высокотоксичных газов, жидкостей и паров в однофазном состоянии, а также их смесей;
группу 2 – включающую все прочие рабочие среды, которые не отнесены к группе 1;

ТР ТС 032/2013 распространяется на следующие виды оборудования:

Категории сосудов, предназначенных для газов и используемых для рабочих сред группы 2, приведены в таблице 1

Категория оборудования	Вместимость оборудования (м 3 )	Произведение значения максимального допустимого рабочего давления и значения вместимости (МПа — м 3 )	Масимально допустимое рабочее давление (МПа)
1-ая	свыше 0.001	свыше 0.0025 до 0.005 включенно	свыше 0.05
2-ая	свыше 0.001	свыше 0.005 до 0.02 включенно	свыше 0.05
3-ья	свыше 0.0001 до 0.001 включенно	не нормируется	свыше 20 до 100 включительно
3-ья	свыше 0.001	свыше 0.02 до 0.1 влючительно	свыше 0.05
4-ая	свыше 0.0001 до 0.001 включенно	не нормируется	свыше 100
4-ая	свыше 0.001	свыше 0.1	свыше 0.05

б)

Категории сосудов, предназначенных для газов и используемых для рабочих сред группы 2, приведены в таблице 2

Категория оборудования	Вместимость оборудования (м 3 )	Произведение значения максимального допустимого рабочего давления и значения вместимости (МПа — м 3 )	Масимально допустимое рабочее давление (МПа)
1-ая	свыше 0.001	свыше 0.005 до 0.02 включенно	свыше 0.05
2-ая	свыше 0.001	свыше 0.02 до 0.1 включенно	свыше 0.05
3-ья	свыше 0.0001 до 0.001 включенно	не нормируется	свыше 100 до 300 включительно
3-ья	свыше 0.001 до 1 включительно	свыше 0.1 до 0.3 влючительно	свыше 0.05
3-ья	свыше 1	не нормируется	свыше 0.05 до 0.4 включительно
4-ая	свыше 0.0001 до 0.001 включенно	не нормируется	свыше 300
4-ая	свыше 0.001 до 1 включительно	свыше 0.3	свыше 0.4
4-ая	свыше 1	не нормируется	свыше 0.4

в)

Категории сосудов, предназначенных для жидкостей и используемых для рабочих сред группы 1, приведены в таблице 3;

Категория оборудования	Вместимость оборудования (м 3 )	Произведение значения максимального допустимого рабочего давления и значения вместимости (МПа — м 3 )	Масимально допустимое рабочее давление (МПа)
1-ая	свыше 0.01	свыше 0.02	свыше 0.05 до 1 включительно
2-ая	свыше 0.001	свыше 0.02	свыше 1 до 50 включительно
2-ая	свыше 0.0001 до 0.001 включенно	не нормируется	свыше 50
3-ья	свыше 0.001	не нормируется	свыше 50

г)

Категории сосудов, предназначенных для жидкостей и используемых для рабочих сред группы 2, приведены в таблице 4;

Категория оборудования	Вместимость оборудования (м 3 )	Произведение значения максимального допустимого рабочего давления и значения вместимости (МПа — м 3 )	Масимально допустимое рабочее давление (МПа)
1-ая	свыше 0.01	свыше 1	свыше 1 до 50 включительно
2-ая	свыше 0.0001 до 0.01 включительно	не нормируется	свыше 100
2-ая	свыше 0.01	свыше 1	свыше 50

д)

Категории паровых, водогрейных котлов и сосудов с огневым обогревом приведены в таблице 5;

Категория оборудования	Вместимость оборудования (м 3 )	Произведение значения максимального допустимого рабочего давления и значения вместимости (МПа — м 3 )	Масимально допустимое рабочее давление (МПа)
1-ая	свыше 0.002 до 0.1 включительно	до 0.005 включительно	свыше 0.05
2-ая	свыше 0.002 до 0.4 включительно	свыше 0.005 до 0.02 включительно	свыше 0.05 до 3.2 включительно
3-ья	свыше 0.002 до 1 включительно	свыше 0.02 до 0.3 включительно	свыше 0.05 до 3.2 включительно
4-ая	свыше 0.002 до 0.01 включительно	не нормируется	свыше 3.2
4-ая	свыше 0.01 до 1 включительно	свыше 0.3	свыше 0.3
4-ая	свыше 1	не нормируется	свыше 0.5

е)

Категории трубопроводов, предназначенных для газов и паров и используемых для рабочих сред группы 1, приведены в таблице 6

Категория оборудования	Номинальный диаметр (мм)	Произведение значения максимального допустимого рабочего давления и значения вместимости (МПа — м 3 )	Масимально допустимое рабочее давление (МПа)
1-ая	свыше 25 до 100 включительно	не нормируется	свыше 0.05 до 1 включительно
1-ая	свыше 25 до 100 включительно	до 100 включительно	свыше 1 до 3.5 включительно
2-ая	свыше 100 до 350 включительно	не нормируется	свыше 0.05 до 1 включительно
2-ая	свыше 25 до 350 включительно	свыше 100 до 350 включительно	свыше 1 до 3.5 включительно
2-ая	свыше 25 до 100 включительно	не нормируется	свыше 3.5
3-ья	свыше 350	не нормируется	свыше 0.05 до 1 включительно
3-ья	свыше 100 до 350 включительно	свыше 350	свыше 1 до 3.5 включительно
3-ья	свыше 100	не нормируется	свыше 3.5

ж)

Категории трубопроводов, предназначенных для газов и паров и используемых для рабочих сред группы 2, приведены в таблице 7

Категория оборудования	Номинальный диаметр (мм)	Произведение значения максимального допустимого рабочего давления и значения вместимости (МПа — м 3 )	Масимально допустимое рабочее давление (МПа)
1-ая	свыше 32	свыше 100 до 350 включительно	свыше 0.05 до 3.2 включительно
1-ая	от 32 до 100 включительно	не нормируется	свыше 3.2
2-ая	свыше 100	свыше 350 до 500 включительно	свыше 0.05 до 3.2 включительно
2-ая	свыше 100 до 250 включительно	не нормируется	свыше 3.2
3-ья	свыше 250	не нормируется	свыше 3.2
3-ья	свыше 250	свыше 500	свыше 0.05 до 3.2 включительно

з)

Категории трубопроводов, предназначенных для жидкостей и используемых для рабочих сред группы 1, приведены в таблице 8

Категория оборудования	Номинальный диаметр (мм)	Произведение значения максимального допустимого рабочего давления и значения вместимости (МПа — м 3 )	Масимально допустимое рабочее давление (МПа)
1-ая	свыше 25	свыше 200	свыше 0.05 до 1 включительно
2-ая	свыше 25	свыше 200	свыше 1 до 8 включительно
2-ая	свыше 25	свыше 350	свыше 8 до 50 включительно
3-ья	свыше 25	не нормируется	свыше 50

и)

Категории трубопроводов, предназначенных для жидкостей и используемых для рабочих сред группы 2, приведены в таблице 9;

Источник

Основы расчета емкостей, работающих под давлением

Промысловые сосуды имеют следующие основные элементы, подлежащие расчету: сферическое днище, цилиндрическая часть, конусное днище, люк. Цилиндрическая часть может быть тонкостенной и толстостенной. Тонкостенными принимают цилиндры, у которых толщина стенки не превышает 10% внутреннего диаметра сосуда.

Окружное напряжение в стенке сосуда равно

где P — внутреннее избыточное давление;

Dср — средний диаметр цилиндра (d +s).

Осевое напряжение в цилиндре от внутреннего давления на днища

где s — полная толщина стенки цилиндра.

Для определения толщины стенки и наибольшего допустимого давления получим:

где R z — допустимое напряжение;

j — коэффициент сварного шва;

c — прибавка на коррозию (0,004м).

Днища сосудов, особенно верхние, чаще выполняют эллиптическими. Для определения толщины стенки эллиптических отбортованных днищ имеем.

где yэ — коэффициент перенапряжения днища, определяемый по графику в зависимости от h/D.

Из этих формул легко определяется напряжение Rz в эллиптическом днище, если известны остальные параметры.

Нижние днища часто выполняют коническими. Толщина стенки и допустимое давление конического днища определяются по формулам.

где Dвн — внутренний диаметр цилиндрического борта днища;

a — угол наклона направляющей конуса к вертикали.

Рис.7.1 Схема корпуса вертикальной емкости:

1-сферическое днище; 2-люк-лаз; 3-цилиндрическая часть; 4-конусное днище.

При устройстве в сосудах люков цилиндр или днище сосуда резко ослабляется и возникает необходимость упрочнения ослабленного места. Оно осуществляется приваркой накладок с толщиной равной толщине основного тела сосуда, а внешний диаметр упрочняющего кольца берется равным двум диаметрам отверстия.

Расчет сосудов под давлением должен проводится в соответствии с ГОСТ 14249-89 «Сосуды и аппараты». Нормы и методы расчета на прочность.

Источник

Расчет сосудов давления

Как получить расчет?

· сборочный чертеж, чертежи отдельных комплектующих;

· спецификации, перечни деталей, материалов, ТУ или ГОСТ на них;

· общие виды отдельных сложных элементов;

· виды в разрезе на фланцевых соединениях;

· дополнительно могут потребоваться технические описания, иные проектные материалы.

Источник

Расчет объема сосуда работающего под давлением

ГОСТ 14249-89

Группа Г02

Нормы и методы расчета на прочность

Vessels and apparatus. Norms and methods of strength calculation

МКС 71.120.01
ОКП 36 1510

Дата введения 1990-01-01

_________________
* См. примечания ФГУП «СТАНДАРТИНФОРМ»

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством химического и нефтяного машиностроения

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 18.05.89 N 1264

4. Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 596-86, СТ СЭВ 597-77, СТ СЭВ 1039-78, СТ СЭВ 1040-88, СТ СЭВ 1041-88

5. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

Обозначение НДТ, на который дана ссылка

Номер пункта, приложения

Приложение 1, приложение 2

6. ИЗДАНИЕ (апрель 2003 г.) с Поправкой (ИУС 2-97)

Переиздание (по состоянию на июнь 2008 г.)

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1. Расчетная температура

1.1.2. Расчетную температуру определяют на основании теплотехнических расчетов или результатов испытаний.

1.2. Рабочее, расчетное и пробное давление

1.3. Расчетные усилия и моменты

Расчетные усилия и моменты от ветровой нагрузки и сейсмических воздействий определяют по ГОСТ 24756.

1.4. Допускаемое напряжение, коэффициенты запаса прочности и устойчивости

— для углеродистых и низколегированных сталей

— для аустенитных сталей

Для условий испытания допускаемое напряжение определяют по формуле

1.4.2. Коэффициенты запаса прочности должны соответствовать значениям, приведенным в табл.1.

Источник