Расчет сосудов из цветных металлов

ОКСТУ 3603

Дата введения 1985-01-01

РАЗРАБОТАН Министерством химического и нефтяного машиностроения

ИСПОЛНИТЕЛИ

А.А.Холодило, Б.С.Кротов, Р.В.Модестова, С.В.Степанов

ВНЕСЕН Министерством химического и нефтяного машиностроения

Член Коллегии А.М.Васильев

УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 18 апреля 1984 г. N 1337

1. Настоящий стандарт распространяется на сосуды и аппараты из алюминия, меди и их сплавов, предназначенные для работы в химической, нефтеперерабатывающей и смежных отраслях промышленности.

Стандарт устанавливает нормы и общие требования к методам расчета на прочность конструктивных элементов сосудов и аппаратов, работающих при статических нагрузках под внутренним избыточным давлением и под действием осевых и поперечных усилий и изгибающих моментов, а также устанавливает значения допускаемых напряжений, модулей продольной упругости материалов, коэффициентов прочности сварных и паяных швов.

Нормы рассчитаны на условия, устанавливаемые “Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением”, утвержденными 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 на сосуды и аппараты из алюминия, меди и их сплавов.

Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 4007-83.

2. Расчетную температуру определяют по ГОСТ 14249-80, разд.1.

3. Рабочее, расчетное и пробное давление определяют по ГОСТ 14249-80, разд.1.

4. За расчетные усилия и моменты принимают действующие в состоянии нагружения (например, при эксплуатации, испытании или монтаже) усилия и моменты, возникающие в результате действия собственного веса, присоединительных трубопроводов, снеговой и других временных нагрузок. Расчетные усилия и моменты от ветровой нагрузки и сейсмических воздействий определяют по ГОСТ 24756-81.

5. Допускаемые напряжения и коэффициенты запаса прочности

5.1. Допускаемые напряжения при расчете сосудов и аппаратов по предельным нагрузкам для алюминия, меди и их сплавов должны соответствовать приведенным в обязательном приложении 1.

5.2. Допускаемое напряжение [], МПа (кгс/см), для материалов, не приведенных в приложении 1, определяют по формуле

, (1)

где – минимальное значение временного сопротивления при расчетной температуре, МПа (кгс/см);

– коэффициент запаса прочности по временному сопротивлению при отсутствии данных о пределе длительной прочности.

5.3. При наличии данных о пределе длительной прочности при расчетной температуре допускаемое напряжение для цветных металлов, за исключением алюминиевых литейных сплавов, допускается определять по формуле

, (2)

где – минимальное значение условного предела текучести при 1%-ном остаточном удлинении при расчетной температуре, МПа (кгс/см);

– коэффициент запаса прочности по условному пределу текучести;

– коэффициент запаса прочности по временному сопротивлению при наличии данных о пределе длительной прочности;

– среднее значение предела длительной прочности за время часов при расчетной температуре, МПа (кгс/см);

– коэффициент запаса прочности по пределу длительной прочност

и.

5.4. При отсутствии данных об условном пределе текучести при 1%-ном остаточном удлинении используют значение условного предела текучести при 0,2%-ном остаточном удлинении.

5.5. Коэффициенты запаса прочности для различных материалов, используемые при расчетах в зависимости от условий нагружения, должны соответствовать приведенным в таблице.

5.6. Для сосудов и аппаратов, работающих при многократных нагрузках, а также для некоторых специальных элементов, например, фланцевых соединений, допускаемые напряжения необходимо определять по соответствующим техническим документам на сосуды и аппараты из алюминия, меди и их сплавов, утвержденным в установленном порядке.

5.7. Механические характеристики, необходимые для определения допускаемых напряжений при температуре 20 °С, для материалов, не приведенных в приложении 1, определяют в соответствии со стандартами или техническими условиями на цветные металлы.

5.8. При расчетных температурах ниже 20 °С допускаемые напряжения принимают такими же, как и при температуре 20 °С, если допускается применение материала при данной температуре.

5.9. Для расчета элементов сосудов и аппаратов в зоне теплового воздействия от сварки и пайки значения механических характеристик цветных металлов и их сплавов, упрочненных в холодном состоянии, следует принимать соответствующими их отожженному состоянию, поскольку нагрев при сварке и пайке, как правило, снимает упрочнение. Тепловое воздействие можно не учитывать, если установлено, что оно не влияет на механические характеристики материала.

5.10. Коэффициенты запаса прочности при расчете сосудов и аппаратов на устойчивость по нижним критическим напряжениям в пределах упругости принимают равными:

2,4 – для рабочих условий;

1,8 – для условий испытания и монтажа.

5.11. Расчетные значения модулей продольной упругости для алюминия, меди и их сплавов в зависимости от температуры должны соответствовать приведенным в обязательном приложении 2.

5.12. Толщины стенок или допускаемые нагрузки для конструктивных элементов определяют по соответствующим стандартам на стальные сосуды и аппараты (ГОСТ 14249-80, ГОСТ 24755-81) с допускаемыми напряжениями и коэффициентами запаса прочности по пп.5.1-5.11, с коэффициентами прочности сварных и паяных швов по п.6 и прибавками по п.7 настоящего стандарта.

6. Коэффициенты прочности сварных и паяных швов

6.1. При расчете на прочность сварных и паяных соединений в расчетную формулу вводят коэффициент прочности сварного или паяного шва . Числовые значения этих коэффициентов должны соответствовать приведенным в обязательном приложении 3.

6.2. Если значения механических характеристик наплавленного металла меньше значений механических характеристик основного металла, то в расчете на прочность в зоне шва применяют значения механических характеристик наплавленного металла с учетом коэффициента прочности сварного или паяного шва.

6.3. Для бесшовных элементов сосудов и аппаратов коэффициент прочности =1.

7. Прибавки к толщине стенки

7.1. При расчете сосудов и аппаратов необходимо учитывать прибавку , м (см), к толщинам стенок, определяемую по формуле

, (3)

где – прибавка для компенсации коррозии или эрозии, м (см);

– прибавка для компенсации минусового допуска, м (см);

– технологическая прибавка, м (см).

7.2. Исполнительную толщину стенки , м (см), определяют по формуле

, (4)

где – расчетная толщина стенки, м (см).

7.3. При поверочном расчете величину прибавки вычитают из номинального значения исполнительной толщины стенки сосуда. Если известна фактическая толщина стенки (случай расчета существующего аппарата), то при поверочном расчете вычитают только величину прибавки на коррозию или эрозию.

7.4. Технологическая прибавка учитывает уменьшение толщины стенки при таких технологических операциях, как глубокая вытяжка, прессование, гибка труб.

Технологическая прибавка не включает в себя округление расчетной толщины до стандартной толщины листа.

Прибавки и учитывают в тех случаях, когда их суммарная величина превышает 5% номинальной толщины листа.

7.5. Обоснование всех прибавок к расчетным толщинам должно быть приведено в технической документации на сосуды и аппараты.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 (обязательное). ДОПУСКАЕМЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ АЛЮМИНИЯ, МЕДИ И ИХ СПЛАВОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Обязательное

Таблица 1

Допускаемые напряжения для алюминия и его сплавов

Примечания:

1. Допускаемые напряжения приведены для толщин листов и плит алюминия марок А85М, А8М не более 0,03 м (3 см), остальных марок – не более 0,06 м (6 см).

2. Для промежуточных значений расчетных температур стенки допускаемые напряжения определяют линейной интерполяцией с округлением результатов до 0,1 МПа (1 кгс/см) в сторону меньшего значения.

Таблица 2

Допускаемые напряжения для меди и ее сплавов

Примечания.

1. Допускаемые напряжения приведены для толщин листов от 0,003 до 0,010 м (от 0,3 до 1,0 см).

2. Для промежуточных значений расчетных температур стенки допускаемые напряжения определяют линейной интерполяцией с округлением результатов до 0,1 МПа (1 кгс/см) в сторону меньшего значения.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 (обязательное). РАСЧЕТНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ МОДУЛЕЙ ПРОДОЛЬНОЙ УПРУГОСТИ ДЛЯ АЛЮМИНИЯ, МЕДИ И ИХ СПЛАВОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Обязательное

Таблица 1

Расчетные значения модулей продольной упругости для алюминия и его сплавов

Таблица 2

Расчетные значения модулей продольной упругости для меди и ее сплавов

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 (обязательное). КОЭФФИЦИЕНТЫ ПРОЧНОСТИ СВАРНЫХ И ПАЯНЫХ ШВОВ ДЛЯ АЛЮМИНИЯ, МЕДИ И ИХ СПЛАВОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Обязательное

Таблица 1

Коэффициенты прочности сварных швов для алюминия и его сплавов

Таблица 2

Коэффициенты прочности сварных и паяных швов для меди и ее сплавов

Текст документа сверен по:
официальное издание
М.: Издательство стандартов, 1984