Сосуд под внешним давлением

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

СОСУДЫ И АППАРАТЫ

Нормы и методы расчета на прочность

Vessels and apparatus. Norms and methods of strength calculation

МКС 71.120.01

Дата введения 1990-01-01

_________________

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

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

; (1)

. (2)

______________

* 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

. (3)

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

. (4)

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

Таблица 1

Условие нагружения	Коэффициент запаса прочности

Рабочие условия	1,5	2,4	1,5	1,0
Условия испытания:
– гидравлические испытания	1,1	–	–	–
– пневматические испытания	1,2	–	–	–
Условия монтажа	1,1	–	–	–

Для сосудов и аппаратов группы 3, 4 по “Правилам устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением” Госгортехнадзора СССР коэффициент запаса прочности по временному сопротивлению допускается принимать равным 2,2.

В случае, если допускаемое напряжение для аустенитных сталей определяют по формуле (1), коэффициент запаса прочности по условному пределу текучести для рабочих условий принимается равным 1,3.

Расчет на прочность цилиндрических обечаек и конических элементов, выпуклых и плоских днищ для условий испытания проводить не требуется, если расчетное давление в условиях испытания будет меньше, чем расчетное давление в рабочих условиях, умноженное на 1,35 .

1.4.3. Поправочный коэффициент к допускаемым напряжениям () должен быть равен единице, за исключением стальных отливок, для которых коэффициент имеет следующие значения:

0,8 – для отливок, подвергающихся индивидуальному контролю неразрушающими методами;

0,7 – для остальных отливок.

1.4.4. Для сталей, широко используемых в химическом, нефтехимическом и нефтеперерабатывающем машиностроении, допускаемые напряжения для рабочих условий при 1 должны соответствовать приведенным в приложении 1.

1.4.5. Для стального листового проката, изготовляемого согласно техническим условиям по двум группам прочности, допускаемые напряжения для первой группы прочности принимают по табл.5 приложения 1. Для листового проката второй группы прочности (стали ВСт3пс, ВСт3сп, ВСт3Гпс и 09Г2С) допускаемое напряжение, принимаемое по табл.5 приложения 1, увеличивают на 6%, а для стали 09Г2 – на 7%. При применении сталей ВСт3пс, ВСт3сп и ВСт3Гпс второй группы прочности при температуре выше 250 °С, а сталей 09Г2С и 09ГС второй группы прочности при температуре свыше 300 °С допускаемые напряжения принимают такими же, как для стали первой группы.

1.4.6. Разрешается допускаемое напряжение при температуре 20 °С определять по п.1.4.1, принимая гарантированные значения механических характеристик в соответствии со стандартами или техническими условиями на стали с учетом толщины листового проката. При повышенных температурах допускаемые напряжения, принимаемые с учетом толщины проката и групп прочности стали, разрешается определять по нормативно-технической документации, утвержденной в установленном порядке.

1.4.7. Расчетные механические характеристики, необходимые для определения допускаемых напряжений при повышенных температурах для сталей, не приведенных в приложении 1, определяют после проведения испытаний представительного количества образцов, обеспечивающих гарантированные значения прочностных свойств.

Источник

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 4 сентября 2018; проверки требует 1 правка.

У этого термина существуют и другие значения, см. Сосуд.

Сосуд под давлением – закрытая ёмкость (стационарно установленная или передвижная), предназначенная для ведения химических, тепловых и других технологических процессов, а также для хранения и транспортировки газообразных, жидких и других веществ[1]. Границей сосуда являются входные и выходные штуцеры.

Использование[править | править код]

Сосуды под давлением широко используются как в промышленности, так и в быту, спорте и пр. Разнообразие размеров, технических характеристик и способов применения их чрезвычайно велико, начиная от ядерных реакторов и заканчивая домашними отопительными котлами и баллонами для дайвинга. Другими примерами использования сосудов под давлением являются паровые котлы, барокамеры, автоклавы, ресиверы, цистерны, газовые баллоны и бочки, предназначенные для транспортировки или хранения сжатых, сжиженных газов, жидкостей и сыпучих тел.

Требования к сосудам под давлением в РФ[править | править код]

Крышка реактора PWR – сосуда с очень высокими параметрами среды

В едином перечне продукции, в отношении которой устанавливаются обязательные требования в рамках Таможенного союза, присутствуют пункты: «оборудование, работающее под избыточным давлением» и «сосуды, работающие под давлением».[2] Соответствующие требования установлены ТР ТС 032/2013 «О безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением».[3]

Сосуды под давлением являются техническими устройствами, эксплуатация которых делают производственный объект опасным. С авариями сосудов под давлением связано большое количество несчастных случаев, поэтому на их проектирование, устройство, изготовление, реконструкцию, наладку, монтаж, ремонт, техническое диагностирование и эксплуатацию в большинстве стран мира накладывается ряд ограничений.

В России обязательны Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением», а также ряд других отраслевых документов, действие которых ограничено своей специфической областью (например «Правила устройства и безопасной эксплуатации оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок», «Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением, для объектов использования атомной энергии» и др.). Эти и другие[4] государственные документы устанавливают границы параметров содержащихся в сосуде веществ, превышение которых причисляет сосуд к опасным, в общем случае, как:

вода с температурой выше 115 °С или другие нетоксичные, невзрывопожароопасные жидкости при температуре, превышающей температуру кипения при давлении 0,07 МПа;
пар, газ или токсичные взрывопожароопасные жидкости с давлением свыше 0,07 МПа;
сжатых, сжиженных и растворенных газов под давлением свыше 0,07 МПа.

Требования к оснащению[править | править код]

Для управления работой и обеспечения безопасных условий эксплуатации сосуды в зависимости от назначения должны быть оснащены:

запорной или запорно-регулирующей арматурой;
приборами для измерения давления;
приборами для измерения температуры;
предохранительными устройствами;
указателями уровня жидкости.

Контроль сварных соединений[править | править код]

Организация-изготовитель (доизготовитель), монтажная или ремонтная организация обязаны применять такие виды и объёмы контроля своей продукции, которые гарантировали бы выявление недопустимых дефектов, её высокое качество и надежность в эксплуатации. Контроль качества сварки и сварных соединений должен включать:

проверку аттестации персонала;
проверку сборочно-сварочного, термического и контрольного оборудования, аппаратуры, приборов и инструментов;
контроль качества основных материалов;
контроль качества сварочных материалов и материалов для дефектоскопии;
операционный контроль технологии сварки;
неразрушающий контроль качества сварных соединений;
разрушающий контроль качества сварных соединений;
контроль исправления дефектов.

Государственный надзор[править | править код]

Сосуды, на которые распространяются российские государственные правила, до пуска их в работу должны быть зарегистрированы в органах Ростехнадзора России[5], кроме специально оговоренных случаев, на основании письменного заявления владельца сосуда; при перестановке сосуда на новое место или передаче сосуда другому владельцу, а также при внесении изменений в схему его включения сосуд до пуска в работу должен быть перерегистрирован в органах Ростехнадзора России.

Кроме того сосуды, на которые распространяется действие государственных правил, должны подвергаться техническому освидетельствованию после монтажа, до пуска в работу, периодически в процессе эксплуатации и в необходимых случаях – внеочередному освидетельствованию с участием специалиста организации, имеющей лицензию Ростехнадзора России (если сосуд зарегистрирован). Объём, методы и периодичность технических освидетельствований сосудов (за исключением баллонов) должны быть определены изготовителем и указаны в руководстве по эксплуатации. В случае отсутствия таких указаний техническое освидетельствование должно проводиться в соответствии с требованиями государственных правил.

См. также[править | править код]

Паровой котёл
Ресивер (сосуд)
Барокамера

Примечания[править | править код]

Эта статья или раздел описывает ситуацию применительно лишь к одному региону, возможно, нарушая при этом правило о взвешенности изложения.

Вы можете помочь Википедии, добавив информацию для других стран и регионов.

Источник

У этого термина существуют и другие значения, см. Сосуд.

Использование

Требования к сосудам под давлением в РФ

Крышка реактора PWR – сосуда с очень высокими параметрами среды

вода с температурой выше 115 °С или другие нетоксичные, невзрывопожароопасные жидкости при температуре, превышающей температуру кипения при давлении 0,07 МПа;
пар, газ или токсичные взрывопожароопасные жидкости с давлением свыше 0,07 МПа;
сжатых, сжиженных и растворенных газов под давлением свыше 0,07 МПа.

Требования к оснащению

запорной или запорно-регулирующей арматурой;
приборами для измерения давления;
приборами для измерения температуры;
предохранительными устройствами;
указателями уровня жидкости.

Контроль сварных соединений

проверку аттестации персонала;
проверку сборочно-сварочного, термического и контрольного оборудования, аппаратуры, приборов и инструментов;
контроль качества основных материалов;
контроль качества сварочных материалов и материалов для дефектоскопии;
операционный контроль технологии сварки;
неразрушающий контроль качества сварных соединений;
разрушающий контроль качества сварных соединений;
контроль исправления дефектов.

Государственный надзор

См. также

Паровой котёл
Ресивер (сосуд)
Барокамера

Примечания

Эта страница в последний раз была отредактирована 12 февраля 2019 в 13:16.

Источник