ГОСТ 25859-83 Сосуды и аппараты стальные. Нормы и методы расчета на прочность при малоцикловых нагрузках.

ГОСТ 25859-83

(СТ СЭВ 3648-82)

Группа Г02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

СОСУДЫ И АППАРАТЫ СТАЛЬНЫЕ

Нормы и методы расчета на прочность при малоцикловых нагрузках

Steel vessels and apparatuses.

Norms and methods of fatigue strength

calculation under low-cyclic loads

ОКП 36 1510

Дата введения 1984-07-01

     РАЗРАБОТАН Министерством химического и нефтяного машиностроения

     ИСПОЛНИТЕЛИ

     В.И.Рачков, канд. техн. наук (руководитель темы); Н.М.Самсонов, канд. техн. наук; В.Д.Бабанский; С.М.Кутепов, канд. техн. наук; Т.С.Плешакова

     ВНЕСЕН Министерством химического и нефтяного машиностроения

     Член Коллегии А.М.Васильев

УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 11 июля 1983 г. N 3046

ВНЕСЕНО Изменение N 1, утвержденное и введенное в действие Постановлением Госстандарта СССР от 17.04.90 N 906 с 01.11.90 и опубликованное в ИУС N 7, 1990 год      

Настоящий стандарт распространяется на стальные сосуды и аппараты, применяемые в химической, нефтеперерабатывающей и смежных отраслях промышленности и отвечающие требованиям ГОСТ 24306-80, и устанавливает нормы и методы их расчета на прочность при количестве главных циклов нагружения от давления, стесненности температурных деформаций или других видов нагружений от 10

до 5·10

за весь срок эксплуатации сосуда.

Настоящий стандарт должен применяться совместно с ГОСТ 14249-80.

Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 3648-82.

 1. УСЛОВИЯ ПРИМЕНЕНИЯ РАСЧЕТНЫХ ФОРМУЛ

1.1. Расчетные формулы настоящего стандарта применимы при условии, что расчетные температуры не превышают значений, при которых учитывают ползучесть материалов, т.е. при таких температурах, когда допускаемое напряжение определяют по ГОСТ 14249-80 по пределу текучести или временному сопротивлению (пределу прочности).

Если нет точных данных, то формулы применимы при условии, что расчетная температура стенки из углеродистой стали не превышает 380 °С, из низколегированной стали 420 °С и из аустенитной стали 525 °С.

1.2. Расчетные формулы применимы для сосудов, отвечающих условиям прочности при статических нагрузках по нормативно-технической документации.

1.3. Расчетные формулы применимы для элементов сосудов и аппаратов, для которых в нормативно-технической документации не приведен расчет на малоцикловую усталость.

 2. ЦИКЛЫ НАГРУЖЕНИЯ

2.1. Под циклом нагружения понимают последовательность изменения нагрузки, которая заканчивается первоначальным состоянием и затем повторяется.

2.2. Под размахом колебания нагрузки следует понимать абсолютное значение разности между максимальным и минимальным ее значениями в течение одного цикла.

2.3. При расчете на малоцикловую усталость учитывают следующие циклы нагружения:

1) рабочие циклы, которые имеют место между пуском и остановом рассчитываемого сосуда и относятся к нормальной эксплуатации сосудов;

2) циклы нагружения при повторяющихся испытаниях давлением;

3) циклы дополнительных усилий от воздействия крепления элементов сосуда или аппарата и крепления трубопроводов;

4) циклы нагружения, вызванные стесненностью температурных деформаций при нормальной эксплуатации сосудов.

2.4. При расчете на малоцикловую усталость не учитывают циклы нагружения от:

а) ветровых и сейсмических нагрузок;

б) нагрузок, возникающих при транспортировании и монтаже;

в) нагрузок, у которых размах колебания не превышает 15% для углеродистых и низколегированных сталей, а также 25% для аустенитных сталей от допускаемого значения, установленного при расчете на статическую прочность. При совместном действии нагрузок по подпунктам а-в этим условиям должна удовлетворять сумма размахов нагрузок. При определении суммы размахов нагрузок от различных воздействий не учитывают вспомогательную нагрузку, которая составляет менее 10% от всех остальных нагрузок;

г) температурных нагрузок, при которых размах колебания разности температур в двух соседних точках менее 15 °С для углеродистых и низколегированных сталей и 20 °С для аустенитных сталей. Под соседними точками следует понимать две точки стенки сосуда, расстояние между которыми не превышает

, где

- диаметр сосуда,

- толщина стенки сосуда;

д) размахов колебаний температуры в месте соединения материалов с различными коэффициентами линейного расширения, которые не превышают 50 °С.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

2.5. Размах колебания главных нагрузок определяют на основе рабочих значений этих нагрузок.

2.6. Число циклов нагружения определяют по установленной в документации долговечности сосуда или аппарата. При отсутствии таких данных принимают долговечность 10 лет.

 3. УСЛОВИЯ ПРОВЕРКИ НА МАЛОЦИКЛОВУЮ УСТАЛОСТЬ

3.1. Расчет на малоцикловую усталость не проводят, если имеются положительные результаты эксплуатации аналогичного сосуда при тех же условиях работы и в течение времени не менее расчетной долговечности.

3.2. Расчет на малоцикловую усталость по разд.4 и 5 не проводят, если для всех элементов сосуда выполняются следующие условия:

1) все изменения нагрузок, кроме давления, удовлетворяют условиям п.2.4;

2) размах давления принимают постоянным в течение всего срока эксплуатации;

3) удовлетворяется условие

                                                (1)

для всех элементов сосуда. Допускаемое число циклов нагружения давлением

определяют по черт.1-3.

Допускаемое число циклов нагружения давлением для элементов сосудов и аппаратов

из углеродистых сталей

Черт.1

Примечание. Номограмма построена при значениях

=60·10

МПа,

=150 МПа,

=380 °С.

Допускаемое число циклов нагружения давлением для элементов сосудов и аппаратов

 из низколегированных сталей

Черт.2

Примечание. Номограмма построена при значениях

=45·10

МПа,

=230 МПа,

=420 °С.

Допускаемое число циклов нагружения давлением для элементов сосудов и аппаратов

 из аустенитных сталей

Черт.3

Примечание. Номограмма построена при значениях

=60·10

МПа,

=270 МПа,  

=525 °C.

Формулу (1) применяют на основании расчета отдельных узлов при соответствующих значениях

и

. Допускается проводить расчет аппарата в целом при наибольших значениях

и наименьшем

.

3.3. Если условие формулы (1) не выполняется, то проводят либо упрощенный, либо уточненный расчет на малоцикловую усталость по разд.4 или 5.

Допускается уточненный расчет не проводить, если упрощенный расчет дает положительные результаты.

 4. УПРОЩЕННЫЙ РАСЧЕТ НА МАЛОЦИКЛОВУЮ УСТАЛОСТЬ

4.1. Для всех нагруженных элементов сосуда должно выполняться условие

.                                                                    (2)

Значение допускаемого числа циклов нагружения

-го вида определяют по разд.6 в зависимости от амплитуды напряжения

-го вида.

4.2. Амплитуду напряжений при нагружении

-го вида определяют по формуле

,                      (3)

где

и

определяют по табл.1 и 2. При расчете гладкой обечайки, коэффициент

принимают только для продольных сварных швов.

Значения [

] и [

] определяют по ГОСТ 14249-80, ГОСТ 24757-81 и ГОСТ 25221-82.

 Таблица 1

Тип сварного шва или соединение элементов	Примеры сварных швов
Стыковые сварные швы с полным проваром и плавным переходом.     Тавровые сварные швы с полным проваром и плавным переходом.     Бесшовная обечайка		1,0
Сварные швы сосуда с подкладным листом по всей длине.     Стыковые и тавровые сварные швы с полным проваром без плавного перехода. Сварные швы штуцеров с укрепляющим кольцом с полным проваром		1,2
Односторонние сварные швы без подкладного листа с непроваром в корне шва.     Сварные швы штуцеров с конструктивным зазором.     Сварные швы подкладных листов.     Сварные швы плоских приварных фланцев с конструктивным зазором.     Сварные швы штуцеров с укрепляющим кольцом и конструктивным зазором		1,5

     Примечание. Значение

действительно только в том случае, когда площадь поперечного сечения и момент сопротивления сварного соединения не меньше соответствующих значений в наиболее слабом элементе узла.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

Таблица 2

Узел или элемент сосуда	Расчетный элемент	Эскиз узла
Гладкая оболочка     Сферическая часть выпуклых днищ без отверстий	Оболочка		1,5
Соединение оболочек разных толщин     Плоское днище или крышка без отверстий (отверстия для болтов не учитываются), центральная зона     Эллипсоидное днище     Шпильки     Обечайки с кольцом жесткости     Приварные встык фланцы с плавным переходом	Более тонкая оболочка            Плоское днище, крышка                              Эллипсоидное днище            Стержень            Обечайка                  Оболочка и фланец		2,0
Отбортованная часть торосферического и конического днища     Плоское днище или крышка с отверстием, трубная решетка	Переход                        Днище, крышка, трубная решетка		3,0
Отбортованные штуцеры и лазы	Оболочка в месте установки штуцера или лаза
Оболочка со штуцером без накладного кольца	Оболочка в месте установки штуцера
Соединение конической обечайки с цилиндрической обечайкой меньшего диаметра	Конический переход
Приварные плоские фланцы к оболочке	Оболочка и фланец
Болты и шпильки ( 540 МПа) 540 МПа)	Резьба
Оболочка со штуцером и укрепляющим кольцом	Оболочка в месте установки штуцера		4,0
Угловые соединения конической или сферической обечайки	Переход
Болты и шпильки ( > 540 МПа)	Резьба
Сферическая крышка с кольцом	Сферический сегмент		4,0
Соединение с обечайкой плоского днища с отбортовкой или выточкой	Цилиндрическая обечайка или плоское днище без отверстия (определяющим является элемент с более низким допускаемым давлением) в краевой зоне
Соединение с обечайкой приварных плоских днищ остальных типов	Цилиндрическая обечайка или плоское днище без отверстия (определяющим является элемент с более низким допускаемым давлением) в краевой зоне		5,0