РУКОВОДЯЩИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ

Расчет на прочность элементов аппаратов воздушного охлаждения высокого давления

РТМ 26-02-65-83

Настоящий РТМ устанавливает нормы и методы расчета на прочность коллекторов продукта и коллекторов секций (рис. 1, 2) аппаратов воздушного охлаждения, работающих в условиях однократных или многократных статических нагрузок под давлением от 16 МПа до 40 МПа.

РТМ применим при соблюдении требований к материалам, конструкции, изготовлению и контролю, содержащихся в нормативно-технической документации, утвержденной в установленном порядке.

Допускается использовать РТМ для расчета аналогичных конструкций, работающих под внутренним давлением меньше 16 МПа.

Расчет продуктовых и теплообменных труб (поз. 9, 4 рис. 1, 2), колен (поз. 8, рис. 1) и заглушек (поз. 6, 10 рис. 1, 2) должен выполняться по РД РТМ 26-01-44-78 «Детали трубопроводов на давления свыше 100 до 1000 кгс/см² (свыше 9,81 до 98,10 МПа). Нормы и методы расчета на прочность».

Элемента аппарата воздушного охлаждения высокого давления

Рис. 1.

1, 2 - коллекторы продукта, 3, 5 - коллекторы секций, 4 - теплообменные трубы,
6 - заглушки, 7 - штуцера, 8 - колена, 9 - продуктовые трубы.

 

Коллектор секции

Рис. 2

1 - коллектор секции, 2, 3 - гребенки, 4 - теплообменные трубы,
5 - штуцера, 6 - заглушки.

1. Условные обозначения

С - сумма прибавок к расчетной толщине стенки, мм (см)

D_н - наружный диаметр коллектора, мм (см)

d_н - наружный диаметр штуцера, мм (см)

d_i - диаметр i-го участка ступенчатого отверстия, мм (см)

d_R - расчетный диаметр отверстия, мм (см)

 - расчетные диаметры двух рядом расположенных отверстий, мм (см)

Σf - сумма компенсирующих площадей укрепляющих деталей, мм² (см²)

f_св. - компенсирующая площадь сварного шва, мм² (см²)

f_ш - компенсирующая площадь штуцера, мм² (см²)

Σf₁, Σf₂ - суммы компенсирующих площадей укрепляющих деталей двух рядом расположенных штуцеров, мм² (см²)

h_ш - высота компенсирующей зоны штуцера, мм (см)

l₁ - высота штуцера, мм (см)

l_1R - расчетная высота штуцера, мм (см)

m - коэффициент

Р - расчетное давление, МПа (кгс/см²)

S - толщина стенки коллектора, мм (см)

S_гр - ширина гребенки, мм (см)

S_α - глубина i-го участка ступенчатого отверстия, мм (см)

S_R - расчетная толщина стенки коллектора, мм (см)

S_R0 - расчетная толщина стенки коллектора без учета ослабления, мм (см)

S₁ - толщина стенки штуцера, мм (см)

S_1R - расчетная толщина стенки штуцера, мм (см)

t₁, t₂ - шаги размещения отверстий в продольном и поперечном направлениях, соответственно, мм (см)

У - безразмерный коэффициент

Δ - минимальный размер сечения сварного шва, мм (см)

[σ] - допускаемое напряжение для материала коллектора при расчетной температуре, МПа (кгс/см²)

[σ]₁ - допускаемое напряжение для материала штуцера при расчетной температуре, МПа (кгс/см²)

η - коэффициент прочности коллектора

η' - коэффициент прочности неукрепленного коллектора, ослабленного одиночным отверстием

η'', η''_р - коэффициенты прочности неукрепленного коллектора, ослабленного рядом (группой) отверстий

à - безразмерный коэффициент

Величины С, Р, [σ] и [σ]₁ определяются по ГОСТ 14249-80.

2. Условия применения расчетных формул

Расчетные формулы применены при отношении толщины стенки к наружному диаметру

3. Толщина стенки коллектора

Толщина стенки коллектора должна отвечать условию

S ≥ S_R + С

Коэффициент прочности коллекторов, ослабленных отверстиями η определяется по п. 4.3. - для одиночных отверстий и по п. 5.1. - для группы (ряда) отверстий. В расчет принимается наименьшее из полученных значений η.

4. Укрепление одиночного отверстия в стенке коллектора

4.1. Одиночным считается отверстие, кромка которого удалена от кромки ближайшего отверстия на расстояние не менее

4.2. Расчетный диаметр отверстия определяется по формулам

Рис. 3

- для гладких отверстий

d_R = d_н - 2S₁ + 2С

- для ступенчатых отверстий (рис. 3)

4.3. Коэффициент прочности коллектора, ослабленного одиночным отверстием, определяется по формуле

где

Σf = f_ш + f_св.

f_ш = 2h_ш(S₁ - S_1R - C)

h_ш = min{l₁; l_1R}

5. Укрепление группы (ряда) отверстий в стенке коллектора

5.1. Коэффициент прочности коллектора, ослабленного рядом отверстий, определяется по формуле

где

η" - определяется по пп. 5.2., 5.3.

S_R0 - определяется по п. 3 при η = 1 и С = 0

d_R - определяется по п. 4.2.

Для двух радом расположенных отверстий различных диаметров

d_R = 0,5 · (d_R1 + d_R2)

d_R1 и d_R2 - определяются по п. 4.2.

 - определяется по п. 4.3.

Σf - для штуцеров, приваренных непосредственно к стенке коллектора определяется по п. 4.3.

Для двух рядом расположенных штуцеров различных диаметров

Σf = 0,5 · (Σf₁ + Σf₂)

Σf₁ и Σf₂ - определяются по п. 4.3.

Для штуцеров, приваренных к гребенке, при определении коэффициента прочности продольного ряда отверстий, Σf принимается равной площади сечения гребенки между отверстиями.

При определении коэффициента прочности для поперечного или косого ряда отверстий, укрепленных гребенками, идущими в продольном направлении, Σf определяется по п. 4.3. При этом, S₁ принимается равным;

S_i = 0,5 · (S_гр - d_R)

5.2. Коэффициент прочности коллектора, ослабленного рядом из более чем 2-х неукрепленных отверстий

5.2.1. В случае продольного ряда:

5.2.2. В случае поперечного ряда:

5.2.3. В случае косого ряда

где

5.2.4. При шахматном расположении отверстий принимают меньшее из значений η", определенных по п.п. 5.2.1, 5.2.2, 5.2.3.

5.3. Коэффициент прочности коллектора, ослабленного двумя неукрепленными отверстиями диаметром d₁ и d₂, определяется по формуле

где η" - определяется по п. 5.2., как для ряда отверстий

d_R - определяется как в п. 5.1.

б. Минимальный размер сечения сварного шва, приварки штуцера к коллектору (рис. 4) должен удовлетворять условию:

Рис. 4

7. Проверка на усталостную прочность

7.1. Для аппаратов, работающих при многократных нагрузках с количеством циклов нагружения более 10³ за весь срок эксплуатации, кроме расчета по настоящему РТМ, следует выполнять проверку на усталостную прочность.

7.2. Если колебания нагрузки не превышают 15 % от расчетной, то проверки на усталостную прочность выполнять не следует.

Замдиректора ВНИИНефтемаша                                                     Г.В. Мамонтов

Зав. отделом № 41                                                                             Э.Г. Стамбулян

Зав. отделом № 19                                                                             А.И. Шапиро

Зав. лабораторией № 19Л1                                                               С.И. Зусмановская

Гл. конструктор проекта                                                                   И.Е. Зейде

Мл. научный сотрудник                                                                   Б.С. Вольфсон