Сосуды высокого давления методы расчета на прочность

ОКП 36 1510

Дата введения 1985-07-01

РАЗРАБОТАН Министерством химического и нефтяного машиностроения

ИСПОЛНИТЕЛИ

В.И.Лившиц, канд. техн. наук (руководитель темы); В.К.Погодин, канд. техн. наук; А.К.Древин, канд. техн. наук; А.В.Тасевич

ВНЕСЕН Министерством химического и нефтяного машиностроения

Член Коллегии А.М.Васильев

УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 19 октября 1984 г. N 3616

ВНЕСЕНО Изменение N 1, утвержденное и введенное в действие Постановлением Государственного комитета СССР по управлению качеством продукции и стандартам от 17.04.90 N 905 с 01.11.90

Изменение N 1 внесено юридическим бюро “Кодекс” по тексту ИУС N 7, 1990 год

Настоящий стандарт распространяется на шпильки сосудов и аппаратов, работающих под действием внутреннего избыточного давления свыше 10 до 100 МПа в химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности, и устанавливает методы расчета прочности, а также усилий, действующих на шпильки, в неподвижных уплотнительных узлах с плоской металлической прокладкой и металлическими кольцами двухконусного и треугольного сечений.

Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 4350-83.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Расчетная температура, рабочее и расчетное избыточные давления – по ГОСТ 14249-89.

1.2. Значения пробного избыточного давления – по ГОСТ 25215-82.

1.3. Границы применения уплотнений в зависимости от диаметра, давления, температуры, в соответствии с приложением 1.

1.4. Условные обозначения величин в соответствии с приложением 3.

Раздел 1. (Измененная редакция, Изм. N 1).

2. РАСЧЕТ УСИЛИЙ, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА ШПИЛЬКИ

2.1. На черт.1-4 приведены расчетные модели уплотнений и шпильки. Черт.1-4 приведены для указания необходимых расчетных размеров.

2.2. Расчетное усилие, действующее на шпильки,

. (1)

(Измененная редакция, Изм. N 1).

2.3. Осевая нагрузка от действия давления среды на крышку

. (2)

2.4. Уплотнение с двухконусным кольцом

2.4.1. Осевая реакция уплотнительного кольца

, (3)

где

{; 40 МПа}.

2.4.2. Расчетный диаметр уплотнительной поверхности

. (4)

2.4.3. Высота кольца по средней линии уплотнительной поверхности

. (5)

Геометрические размеры уплотнительного кольца , , , приведены на черт.1 и в справочном приложении 2.

Черт.1. Расчетная модель уплотнения с двухконусным кольцом

Расчетная модель уплотнения с двухконусным кольцом

Черт.1

2.5. Уплотнение с кольцом треугольного сечения

2.5.1. Осевая реакция уплотнительного кольца

. (6)

Геометрические размеры уплотнительного кольца , , приведены на черт.2 и в справочном приложении 2.

Черт.2. Расчетная модель уплотнения с кольцом треугольного сечения

Расчетная модель уплотнения с кольцом треугольного сечения

2.6. Уплотнение с плоской прокладкой

2.6.1. Осевая реакция прокладки

, (7)

где

.

2.6.2. Ширина прокладки должна удовлетворять условию

, (8)

где внутренний диаметр уплотнения принимают по конструктивным соображениям; расчетные размеры , , приведены на черт.3.

Черт.3. Расчетная модель уплотнения с плоской прокладкой

Расчетная модель уплотнения с плоской прокладкой

Черт.3

2.6.3. За допускаемое контактное напряжение на уплотнительных поверхностях принимают меньшее значение предела текучести материалов уплотнительных поверхностей корпуса или крышки

+180 МПа. (9)

Для пробного давления вместо подставляют .

2.6.4. Герметизирующее напряжение смятия прокладки для расчетного давления принимают:

=70 МПа – для алюминия;

=100 МПа – для меди;

=180 МПа – для стали с 230 МПа.

При пробном давлении принимают равным половине герметизирующего напряжения смятия прокладки для расчетного давления.

2.7. Осевую нагрузку от неравномерности нагрева элементов уплотнения и разности значений коэффициентов линейного расширения сопрягаемых деталей, действующих на шпильки, определяют по специальным методикам и не учитывают, если расчетная температура не превышает:

100 °С – для всех типов уплотнений с любым сочетанием сталей элементов уплотнений и скоростями подъема температуры стенки сосуда или аппарата не более 30 °С/ч;

200 °С – для уплотнения с плоской прокладкой и 300 °С для других типов уплотнений, элементы которых изготовлены из сталей, имеющих разность коэффициентов линейного расширения меньше значения 2,5·10 1/°С и скорость подъема температуры стенки сосуда или аппарата при выводе на режим или во время технологического процесса не более 30 °С/ч.

(Введен дополнительно, Изм. N 1).

3. РАСЧЕТ ПРОЧНОСТИ ШПИЛЕК

3.1. Расчет диаметра стержня шпильки (черт.4).

Черт.4. Расчетная модель крепежной шпильки

Расчетная модель крепежной шпильки

Черт.4

3.1.1. Расчетный диаметр стержня шпильки

. (10)

Диаметр резьбы шпильки принимают конструктивно, исходя из диаметра .

Исполнительный диаметр стержня принимают из условия

.

3.1.2. Коэффициент принимают равным 1, за исключением случаев затяжки шпилек уплотнения с плоской прокладкой приложением крутящего момента, когда =1,1.

3.1.3. Коэффициент , учитывающий неравномерность распределения нагрузки между шпильками, принимается равным:

1,1 – при обеспечении равномерной затяжки всех шпилек (в пределах ±10% номинального значения нагрузки), контроля удлинений и усилий непосредственно в шпильках после затяжки;

1,3 – при затяжке шпилек по отработанным режимам, обеспечивающим герметичность разъемного соединения в рабочих условиях, с контролем усилий и удлинений, создаваемых специальными приспособлениями в процессе затяжки;

1,5 – в остальных случаях.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

3.1.4. Допускаемое напряжение для материала шпильки

, (11)

где =1,5.

3.2. Расчет длины свинчивания резьбы

3.2.1. Расчет применим для резьбовых соединений при соблюдении следующих условий

для 6 мм;

для =6 мм.

3.2.2. Расчетную длину свинчивания резьбы определяют исходя из соотношения механических характеристик резьбовой пары шпилька – гнездо корпуса:

при ; (12)

при . (13)

3.2.3. Исполнительная длина свинчивания резьбовой пары должна быть не менее расчетной .

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 (справочное). ОРИЕНТИРОВОЧНЫЕ ДАННЫЕ ОБ УСЛОВИЯХ ПРИМЕНЕНИЯ УПЛОТНЕНИЙ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ДИАМЕТРА, ДАВЛЕНИЯ И ТЕМПЕРАТУРЫ

Примечания: 1. Ограничительные линии проведены:

для уплотнения с двухконусным уплотнительным кольцом;

для уплотнения с уплотнительным кольцом треугольного сечения;

для уплотнения с плоской прокладкой.

2. Уплотнения применимы во всем диапазоне температур от минус 40 °С и до верхнего предела.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 (справочное). ОРИЕНТИРОВОЧНЫЕ РАЗМЕРЫ УПЛОТНИТЕЛЬНЫХ КОЛЕЦ

ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Справочное

Таблица 1

Размеры уплотнений с двухконусным уплотнительным кольцом, выполненным
из материала с пределом текучести300 МПа

Размеры в мм

Таблица 2

Размеры уплотнений с кольцом треугольного сечения, выполненным из материалов
с пределом текучести200 МПа

Размеры в мм

(Измененная редакция, Изм. N 1).

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 (справочное). УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Справочное