Примеры расчетов на прочность сосудов

Расчет на прочность сосуда под давлением примеры

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

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. 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

Пример расчета на прочность сосуда работающего под давлением

Шаг 1: для начала расчета задайте давление

Расчетное давление р = МПа

Расчетная температура Т = ºС

Шаг 2: выберите тип днища

Тип днища (см. эскиз днища):

Коэффициент конструкции днища К =

Шаг 3: задайте диаметр и толщину днища

Толщина стенки днища s1 = мм

Толщина
цилиндрической части днища s = мм

Шаг 4: выберите материал днища

Допускаемое напряжение [σ] = МПа

Шаг 5: уточните прибавки к толщине стенки

Прибавка на коррозию c1 = мм

Компенсация минусового допуска c2 = мм

Технологическая прибавка c3 = мм

Шаг 6: уточните коэффициент сварного соединения

Шаг 7: если выбран тип дниша 1,2 или 6

Катет приварки днища a = мм

Шаг 8: если выбран тип дниша 9

Высота цилиндрической части
днища h1 = мм

Радиус закругления r = мм

Шаг 9: если выбран тип дниша 10

Толщина днища
в зоне кольцевой проточки s2 = мм

Радиус закругления r = мм

Шаг 10: если выбран тип дниша 11 или 12

Толщина днища
в зоне уплотнения s2 = мм

Наименьший наружный диаметр
утоненной части крышки D2 = мм

Шаг 11: задайте отверстия в днище

Диаметр отверстия 1 d1 = мм

Диаметр отверстия 2 d2 = мм

Диаметр отверстия 3 d3 = мм

Коэффициенты запаса прочности днища

Результаты расчета днища

При расчете обратите внимание на допускаемые напряжения сталей:

1. При расчетных температурах ниже 20°С допускаемые напряжения принимают такими же, как и при 20°С, при условии допустимого применения материала при данной температуре.

2. Для промежуточных расчетных температур стенки допускаемое напряжение определяют линейной интерполяцией с округлением результатов до 0,5 МПа в сторону меньшего значения.

3. Для стали марки 20 при Re20e20 / 220.

4. Для стали марки 10Г2 при Rр0,220р0,220 / 270.

5. Для стали марок 09Г2С, 16ГС классов прочности 265 и 296 по ГОСТ 19281 допускаемые напряжения независимо от толщины листа определяют для толщины свыше 32 мм.

6. При расчетных температурах ниже 200°С сталь марок 12МХ, 12ХМ, 15ХМ применять не рекомендуется.

7. Допускаемые напряжения для поковок из стали марки 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М3Т умножают на 0,83 при темепературах до 550°С.

8. Допускаемые напряжения для сортового проката из стали марки 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М3Т умножают на отношение Rр0,2 / 240 при темепературах до 550°С, где Rр0,2 – предел текучести материала сортового проката определен по ГОСТ 5949.

9. Допускаемые напряжения для поковок и сортового проката из стали марки 08Х18Н10Т умножают на 0,95 при темепературах до 550°С.

10. Допускаемые напряжения для поковок из стали марки 03Х17Н14М3 умножают на 0,9.

11. Допускаемые напряжения для поковок из стали марки 03Х18Н11 умножают на 0,9, для сортового проката допускаемые напряжения умножают на 0,8.

12. Допускаемые напряжения для труб из стали марки 03Х21Н21М4ГБ умножают на 0,88.

13. Допускаемые напряжения для поковок из стали марки 03Х21Н21М4ГБ умножают на на отношение Rр0,2 / 250, где Rр0,2 – предел текучести материала поковок определен по ГОСТ 25054 (по согласованию).

1. Расчет толщины стенки плоской крышки и днища проводится по методике ГОСТ-34233.2-2017.

2. Значения полей, выделенных цветом заполняются автоматически из внутренней базы данных, при желании можно вводить свои значения.

3. Допускаемые напряжения определены согласно ГОСТ-34233.1-2017.

4. Используя данный сервис Вы подтверждаете, что используете программу на свой страх и риск исключительно в ознакомительных целей. Администрация ресурса ответственности за результаты расчета не несет. Назначение программы – предварительные расчеты для последующего самостоятельного расчета но действующим Нормам расчетов прочности.

Методика расчета по ГОСТ 34233.2-2017:

7.2 Расчет плоских круглых днищ и крышек.

7.2.1 Толщину плоских круглых днищ и крышек сосудов и аппаратов, работающих под внутренним избыточным давлением, вычисляют по формулам

7.2.2 Коэффициент К в зависимости от конструкции днищ или крышек определят по таблице 4.

7.2.3 Ко для днищ и крышек, имеющих одно отверстие, вычисляют по формуле

7.2.4 Ко для днищ и крышек, имеющих несколько отверстий, вычисляют по формуле

Коэффициент Ко определяют для наиболее ослабленного сечения. Максимальную сумму для длин хорд отверстий в наиболее ослабленном диамтральном сечении днища или крышки определяют согласно рисунку 19 по формуле .

Основные расчетные размеры отверстий указаны на рисунках 16,17.

7.2.5 Ко для днищ и крышек без отверстий принимают равным 1.0.

7.2.6 Во всех случаях присоединения днища к обечайке минимальная толщина плоского круглого днища должна быть не менее толщины обечайки, вычисленной в соотвествии с 5.3.

7.2.7 Допускаемое давление на плоское днище или крышку вычисляют по формуле

7.2.8 Толщину s2 для типов соединения 10,11 и 12 (см. таблицу 4) вычисляют по формулам:

Количество посетителей, выполняющих расчеты On-line:

Возникли вопросы, пожелания? Оставьте свой отзыв!

необходим расчёт согласно ГОСТ 34233.2-2017 рис. 18

Спасибо за отзыв. Стали будут добавлены.

Babay Alex (17.04.2020)

Хотелось бы увидеть в применяемых сталях марки 40Х и 30ХГСА. Очень часто использую этот сервис, но теряю много времени на подгонку расчетов под эти марки сталей. А в целом удобный сервис. Спасибо!

Проверил, всё работает. ГОСТ исправим. Спасибо за отзыв.

Разбираться некогда, но для типа 11 именно у меня (мож глюк браузера, не знаю) при изменении исходных данных изменяются подставляемые значения в результатах расчета, но сам результат не меняется. Ввел ошибочно, исправил и вот случайно заметил. Проверьте. Ну и ГОСТ конечно новый 34233.2-2017

что означает в формулах точка с запятой?

Спасибо, очень полезно. Для типа 11 не понятно как учитываются болтовые отверстия. В поле “Шаг 11” предусмотрены только 3 отверстия в центральной части фланца. Хотелось бы побольше.

Спасибо. Добавьте, пожалуйста, расчет для типа 18. Бывает очень нужно по работе.

Спасибо, ребята. Можно ли добавить возможность распечатки результатов?

Александр (уФА конструктор) (20.03.2018)

Спасибо. Очень удобно. Спасибо.

В 95% случаев используется плоская крышка с дополнительным краевым моментом по рис 18 ГОСТ Р 52857.2-2007. Очень хотелось бы увидеть тут данный расчёт.

нет расчёта крышки с дополнительным краевым моментом по рис 18 ГОСТ Р 52857.2-2007

Источник