_________________________________________________________________________

 

_________________________________________________________________________

Рекомендовано к изданию решением секции конструкций, технологии и механизации монтажных работ научно-технического совета ВНИИмонтажспецстроя Минмонтажспецстроя СССР.

Устанавливает нормы и методы расчета на прочность технологических стальных трубопроводов, разработка которых осуществляется в соответствии с «Инструкцией по проектированию технологических стальных трубопроводов Р_у до 10 МПа» (СН 527-80).

Для инженерно-технических работников проектных и строительных организаций.

При пользовании Пособием следует учитывать утвержденные изменения строительных норм и правил и госдарственных стандартов, публикуемые в журнале «Бюллетень строительной техники», «Сборнике изменений к строительным нормам и правилам» Госстроя СССР и информационном указателе «Государственные стандарты СССР» Госстандарта.

СОДЕРЖАНИЕ

 

ПРЕДИСЛОВИЕ

Пособие предназначено для расчета на прочность трубопроводов, разрабатываемых в соответствии с «Инструкцией по проектированию технологических стальных трубопроводов Р_у до 10 МПа» (СН 527-80) и служащих для транспортирования жидких и газообразных веществ давлением до10 МПа и температурой от минус 70 до плюс 450 ℃.

Приведенные в Пособии методы и расчеты применяются при изготовлении, монтаже, контроле трубопроводов и их элементов в соответствии с ГОСТ 1737-83 по ГОСТ 17380-83, с ОСТ 36-19-77 по ОСТ 36-26-77, с ОСТ 36-41-81 по ОСТ 36-49-81, с ОСТ 36-123-85 и СНиП 3.05.05-84.

Пособие не распространяется на трубопроводы, прокладываемые в районах с сейсмичностью 8 баллов и более.

Основные буквенные обозначения величин и индексы к ним приведены в прил. 3 в соответствии с СТ СЭВ 1565-79.

Пособие разработано институтом ВНИИмонтажспецстрой Минмонтажспецстроя СССР (д-р техн. наук Б.В. Поповский, кандидаты техн. наук Р.И. Тавастшерна, А.И. Бесман, Г.М. Хажинский).

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

РАСЧЕТНАЯ ТЕМПЕРАТУРА

1.1. Физические и механические характеристики сталей следует определять по расчетной температуре.

1.2. Расчетную температуру стенки трубопровода следует принимать равной рабочей температуре транспортируемого вещества в соответствии с проектной документацией. При отрицательной рабочей температуре за расчетную температуру следует принимать 20 ℃ и при выборе материала учитывать допустимую для него минимальную температуру.

РАСЧЕТНЫЕ НАГРУЗКИ

1.3. Расчет на прочность элементов трубопроводов следует производить по расчетному давлению Р с последующей проверкой на действие дополнительных нагрузок, а также с проверкой на выносливость при выполнении условий п. 1.18.

1.4. Расчетное давление следует принимать равным рабочему давлению в соответствии с проектной документацией.

1.5. Расчетные дополнительные нагрузки и соответствующие им коэффициенты перегрузок следует принимать по СНиП 2.01.07-85. Для дополнительных нагрузок, не приведенных в СНиП 2.01.07-85, коэффициент перегрузки следует принимать равным 1,2. Коэффициент перегрузки для внутреннего давления следует принимать равным 1,0.

РАСЧЕТ ДОПУСКАЕМОГО НАПРЯЖЕНИЯ

1.6. Допускаемое напряжение [s] при расчете элементов и соединений трубопроводов на статическую прочность следует принимать по формуле

.                                                                    (1)

1.7. Коэффициенты запаса прочности по временному сопротивлению n_b, пределам текучести n_y и длительной прочности n_z  следует определять по формулам:

n_y = n_z = 1,30g;                                                                                  (2)

n_b = 2,1g.                                                                                              (3)

1.8. Коэффициент надежности g трубопровода следует принимать по табл. 1.

Таблица 2

1.9. Допускаемые напряжения для марок стали, указанных в ГОСТ 356-80, следует определять по формуле:

,                                                                                        (4)

где [s²⁰] - определяется в соответствии с п. 1.6 с учетом характеристик  и ;

       A_t - температурный коэффициент, определяемый по табл.2.

Таблица 2

Примечания: 1. Для промежуточных значений температур значение величины A_t - следует определять линейной интерполяцией.

2. Для углеродистой стали при температурах от 400 до 450 °C приняты средние значения на ресурс 2 × 10⁵ ч.

КОЭФФИЦИЕНТ ПРОЧНОСТИ

1.10. При расчетах элементов, имеющих отверстия или сварные швы, следует учитывать коэффициент прочности, принимаемый равным наименьшему из значений j_d и j_w:

j = min [j_d, j_w].                                                                                   (5)

1.11. При расчете бесшовных элементов отверстий без отверстий следует принимать j = 1.0.

1.12. Коэффициент прочности j_d элемента с отверстием следует определять в соответствии с пп. 5.3 - 5.9.

1.13. Коэффициент прочности сварного шва j_w следует принимать равным 1,0 при 100%-ном контроле сварных швов неразрушающими методами и 0,8 - во всех остальных случаях. Допускается принимать другие значения j_w с учетом эксплуатации и показателей качества элементов трубопроводов. В частности, для трубопроводов жидких веществ группы В категории V по усмотрению проектной организации допускается принимать j_w = 1,0 для всех случаев.

РАСЧЕТНАЯ И НОМИНАЛЬНАЛЬНАЯ ТОЛЩИНА СТЕНОК ЭЛЕМЕНТОВ

1.14. Расчетную толщину стенки t_R элемента трубопровода следует вычислять по формулам разд. 2 - 7.

1.15. Номинальную толщину стенки t элемента следует определять с учетом прибавки С исходя из условия

t ³  t_R + C                                                                                             (6)

с округлением до ближайшей большей толщины стенки элемента по стандартам и техническим условиям. Допускается округление в сторону меньшей толщины стенки, если разница не превышает 3 %.

1.16. Прибавку С следует определять по формуле

С = С₁ + С₂,                                                                                        (7)

где С₁ - прибавка на коррозию и износ, принимаемая по нормам проектирования или отраслевым нормативным документам;

С₂ - технологическая прибавка, принимаемая равной минусовому отклонению толщины стенки по стандартам и техническим условиям на элементы трубопроводов.

ПРОВЕРКА НА ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ НАГРУЗКИ

1.17. Проверку на дополнительные нагрузки ( с учетом всех расчетных нагрузок и воздействий) следует производить для всех трубопроводов после выбора их основных размеров.

ПРОВЕРКА НА ВЫНОСЛИВОСТЬ

1.18. Проверку на выносливость следует производить только при совместном выполнении двух условий:

при расчете на самокомпенсацию (второй этап расчета на дополнительные нагрузи)

s_eq ³ [s²⁰];                                                                                            (8)

при заданном числе полных циклов изменения давления в трубопроводе (N_ср)

.                                                                                             (9)

Величину [s_а] следует определять по формуле (8) или (9) прил. 2 при значении N_c = N_cp, вычисленном по формуле

,                                            (10)

где  s₀ = 168/g - для углеродистых и низколегированных сталей;

s₀ =240/g - для аустенитных сталей.

2. ТРУБЫ ПОД ВНУТРЕННИМ ДАВЛЕНИЕМ

РАСЧЕТ ТОЛЩИНЫ СТЕНКИ ТРУБЫ

2.1. Расчетную толщину стенки трубы следует определять по формуле

                                                                                     (11)

или

.                                                                             (12)

Если задано условное давление Р_у, толщину стенки допускается вычислять по формуле

.                                                                               (13)

ВЫЧИСЛЕНИЕ РАСЧЕТНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

2.2. Расчетное напряжение от внутреннего давления, приведенное к нормальной температуре, следует вычислять по формуле

                                                                               (14)

или

.                                                                             (15)

РАСЧЕТ ДОПУСТИМОГО ВНУТРЕННЕГО ДАВЛЕНИЯ

2.3. Допустимое внутреннее давление следует вычислять по формуле

.                                                                         (16)

3. ОТВОДЫ ПОД ВНУТРЕННИМ ДАВЛЕНИЕМ

РАСЧЕТ ТОЛЩИНЫ СТЕНОК ГНУТЫХ ОТВОДОВ

3.1. Для гнутых отводов (черт. 1, а) с R/(D_e - t) ³ 1,7, не подлежащих проверке на выносливость в соответствии с п. 1.19. на расчетную толщину стенок t_R1 следует определять в соответствии с п. 2.1.

Черт.1. Отводы

а - гнутый; б - секторный; в, г - штампосварные

3.2. В трубопроводах, подлежащих проверке на выносливость в соответствии с п. 1.18, расчетную толщину стенок t_R1 следует вычислять по формуле

t_R1 = k₁t_R,                                                                                            (17)

где k₁ - коэффициент, определяемый по табл. 3.

3.3. Расчетную относительную овальность а₀ = 6 % следует принимать для стесненной гибки (в ручье, с дорном и т.п.); а₀ = 0 - для свободной гибки и гибки с зональным нагревом токами высокой частоты.

Нормативную относительную овальность а следует принимать по стандартам и техническим условиям на конкретные отводы

.

Таблица 3

Примечание. Значение k₁ для промежуточных значений t_R/(D_e - t_R)  и a_R следует определять линейной интерполяцией.

3.4. При определении номинальной толщины стенки прибавка С₂ не должна учитывать утонение на внешней стороне гнутого отвода.

РАСЧЕТ БЕСШОВНЫХ ОТВОДОВ С ПОСТОЯННОЙ ТОЛЩИНОЙ СТЕНОК

3.5. Расчетную толщину стенки следует определять по формуле

t_R2 = k₂t_R,                                                                                            (19)

где коэффициент k₂ следует определять по табл. 4.

Таблица 4

Примечание. Значение k₂ для промежуточных значений R/(D_e - t_R) следует определять линейной интерполяцией.

РАСЧЕТ ТОЛЩИНЫ СТЕНОК СЕКТОРНЫХ ОТВОДОВ

3.6. Расчетную толщин стенок секторных отводов (черт. 1, б) следует определять по формуле

t_R3 = k₃t_R,                                                                                            (20)

где коэффициент k₃ отводов, состоящих из полусекторов и секторов с углом скоса q до 15°, определяемый по формуле

.                                                                             (21)

При углах скоса q > 15° коэффициент k₃ следует определять по формуле

.                                                                       (22)

3.7. Секторные отводы с углами скоса q > 15° следует применять в трубопроводах, работающих в статическом режиме и не требующих проверки на выносливость в соответствии с п. 1.18.

РАСЧЕТ ТОЛЩИНЫ СТЕНОК ШТАМПОСВАРНЫХ ОТВОДОВ

3.8. При расположении сварных швов в плоскости изгиба (черт. 1, в) толщину стенки следует вычислять по  формуле

.                                                                                         (23)

3.9. При расположении сварных швов на нейтрали (черт. 1, г) расчетную толщину стенки следует определять как наибольшее из двух значений, вычисленных по формулам:

;                                                                                            (24)

.                                                                                          (25)

3.10. Расчетную толщину стенки отводов с расположением швов под углом b черт. 1, г) следует определять как наибольшее из значений t_R3 [см. формулу (20)] и значения t_R12, вычисленного по формуле

.                                                                   (26)

Таблица 5

Примечание. Значение k₃ для штампосварных отводов следует вычислять по формуле (21).

Угол b следует определять для каждого сварного шва, отсчитывая его от нейтрали, как показано на черт. 1, г.

ВЫЧИСЛЕНИЕ РАСЧЕТНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

3.11. Расчетное напряжение в стенках отводов, приведенное к нормальной температуре, следует вычислять по формуле

                                                                             (27)

или

,                                                                          (28)

где значение k_i следует определять по табл. 5.

РАСЧЕТ ДОПУСТИМОГО ВНУТРЕННЕГО ДАВЛЕНИЯ

3.12. Допустимое внутреннее давление в отводах следует определять по формуле

,                                                                          (29)

где коэффициент k_i следует определять по табл. 5.

4. ПЕРЕХОДЫ ПОД ВНУТРЕННИМ ДАВЛЕНИЕМ

РАСЧЕТ ТОЛЩИНЫ СТЕНКИ

4.11. Расчетную толщину стенки конического перехода (черт. 2, а) следует определять по формуле

                                                                   (30)

или

,                                                                    (31)

где j_w - коэффициент прочности продольного сварного шва.

Формулы (30) и (31) применимы, если

a £ 15° и 0,003 £  £ 0,25

или

15° < a £ 45° и 0,003 £  £ 0,15

и

.

Черт. 2. Переходы

а - конический; б - эксцентрический

4.2. Угол наклона образующей a следует вычислять по формулам:

для конического перехода (см. черт. 2, а)

;                                                                                 (32)

для эксцентрического перехода (черт. 2, б)

.                                                                                (33)

4.3. Расчетную толщину стенки переходов, штампованных из труб, следует определять как для труб большего диаметра в соответствии с п. 2.1.

4.4. Расчетную толщину стенки переходов, штампованных из листовой стали, следует определять в соответствии с разд. 7.

ВЫЧИСЛЕНИЕ РАСЧЕТНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

4.5. Расчетное напряжение в стенке конического перехода, приведенное к нормальной температуре, следует вычислять по формуле

                                                                          (34)

или

.                                                                            (35)

РАСЧЕТ ДОПУСТИМОГО ВНУТРЕННЕГО ДАВЛЕНИЯ

4.6. Допустимое внутреннее давление в переходах следует вычислять по формуле

.                                                                (36)

5. ТРОЙНИКОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ПОД ВНУТРЕННИМ ДАВЛЕНИЕМ

РАСЧЕТ ТОЛЩИНЫ СТЕНКИ

5.1. Расчетную толщину стенки магистрали (черт. 3, а) следует определять по формуле

                                                                          (37)

или

                                                                            (38)

Черт. 3. Тройники

а - сварной; б - штампованный

5.2. Расчетную толщину стенки штуцера следует определять в соответствии с п. 2.1.

РАСЧЕТ КОЭФФИЦИЕНТА ПРОЧНОСТИ МАГИСТРАЛИ

5.3. Расчетный коэффициент прочности магистрали следует вычислять по формуле

,                         (39)

где t ³ t₇ + C.

При определении SА площадь наплавленного металла сварных швов допускается не учитывать.

5.4. Если номинальная толщина стенки штуцера или присоединенной трубы равна t_0b + С и отсутствуют накладки, следует принимать SА = 0. В этом случае диаметр отверстия должен быть не более вычисленного по формуле

.                                                            (40)

Коэффициент недогрузки магистрали или корпуса тройника следует определять по формуле

                                                                            (41)

или

                                                                          (41а)

5.5. Укрепляющую площадь штуцера (см. черт. 3, а) следует определять по формуле

.                                                    (42)

5.6. Для штуцеров, пропущенных внутрь магистрали на глубину h_b1 (черт. 4. б), укрепляющую площадь следует вычислять по формуле

А_b2 = А_b1 +А_b.                                                                                    (43)

Величину А_b следует определять по формуле (42), а А_b1 - как наименьшее из двух значений, вычисленных по формулам:

А_b1 = 2h_b1(t_b - C);                                                                               (44)

.                                                           (45)

 

Черт. 4. Типы сварных соединений тройников со штуцером

а - примыкающим к наружной поверхности магистрали; б - пропущенным внутрь магистрали

5.7. Укрепляющую площадь накладки А_n следует определять по формуле

А_n = 2b_nt_n.                                                                                          (46)

Ширину накладки b_n следует принимать по рабочему чертежу, но не более величины, вычисленной по формуле

.                                                                            (47)

5.8. Если допускаемое напряжение для укрепляющих деталей [s]_d меньше [s], то расчетные значения укрепляющих площадей умножаются на [s]_d/[s].

5.9. Сумма укрепляющих площадей накладки и штуцера должна удовлетворять условию

SА ³  (d - d₀) t₀.                                                                                  (48)

РАСЧЕТ СВАРНОГО ШВА

5.10. Минимальный расчетный размер сварного шва (см. черт. 4) следует принимать по формуле

 ,                                                            (49)

но не менее толщины штуцера t_b.

РАСЧЕТ ТОЛЩИНЫ СТЕНОК ТРОЙНИКОВ С ОТБОРТОВАННЫМИ ОТВЕРСТИЯМИ И ВРЕЗНЫМИ СЕДЛОВИНАМИ

5.11. Расчетную толщину стенки магистрали следует определять в соответствии с п. 5.1.

5.12. Коэффициент прочности j_d следует определять по формуле (39). При этом вместо d следует принимать величину d_eq (черт. 3. б), подсчитанную по формуле

d_eq = d + 0,5r.                                                                                    (50)

5.13. Укрепляющую площадь отбортованного участка необходимо определять по формуле (42), если h_b > . При меньших значениях h_b площадь укрепляющего сечения следует определять по формуле

А_b = 2h_b [(t_b  - C) - t_0b].                                                                       (51)

5.14. Расчетная толщина стенки магистрали с врезной седловиной должна быть не менее значения, определенного в соответствии с п. 2.1. при j =  j_w.

ВЫЧИСЛЕНИЕ РАСЧЕТНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

5.15. Расчетное напряжение от внутреннего давления в стенке магистрали, приведенное к нормальной температуре, следует вычислять по формуле

                                                                               (52)

или

                                                                             (53)

Расчетное напряжение штуцера следует определять по формулам (14) и (15).

РАСЧЕТ ДОПУСТИМОГО ВНУТРЕННЕГО ДАВЛЕНИЯ

5.16. Допустимое внутреннее давление в магистрали следует определять по формуле

.                                                                      (54)

6. ПЛОСКИЕ КРУГЛЫЕ ЗАГЛУШКИ ПОД ВНУТРЕННИМ ДАВЛЕНИЕМ

РАСЧЕТ ТОЛЩИНЫ ЗАГЛУШКИ

6.1. Расчетную толщину плоской круглой заглушки (черт. 5, а, б) следует определять по формуле

                                                                 (55)

или

,                                                                       (56)

где g₁ = 0,53 при r = 0 по черт. 5, а;

      g₁ = 0,45 по черт. 5, б.

Черт. 5. Круглые плоские заглушки

а - пропущенная внутрь трубы; б - приваренная к торцу трубы; в - фланцевая

6.2. Расчетную толщину плоской заглушки между двумя фланцами (черт. 5, в) следует определять по формуле

                                                                  (57)

или

.                                                                     (58)

Ширина уплотнительной прокладки b определяется по стандартам, техническим условиям или чертежу.

РАСЧЕТ ДОПУСТИМОГО ВНУТРЕННЕГО ДАВЛЕНИЯ

6.3. Допустимое внутреннее давление для плоской заглушки (см. черт. 5, а, б) следует определять по формуле

.                                                                          (59)

6.4. Допустимое внутреннее давление для плоской заглушки между двумя фланцами (см. черт. 5, в) следует определять по формуле

.                                                                            (60)

7. ЭЛЛИПТИЧЕСКИЕ ЗАГЛУШКИ ПОД ВНУТРЕННИМ ДАВЛЕНИЕМ

РАСЧЕТ ТОЛЩИНЫ БЕСШОВНОЙ ЗАГЛУШКИ

7.1. Расчетную толщину стенки бесшовной эллиптической заглушки (черт. 6) при 0,5 ³ h/D_e  ³ 0,2 следует вычислять по формуле

                                                                              (61)

или

.                                                                                   (62)

Если t_R10 получается менее t_R при j = 1,0 следует принимать = 1,0 следует принимать t_R10 = t_R.

Черт. 6. Эллиптическая заглушка

РАСЧЕТ ТОЛЩИНЫ ЗАГЛУШКИ С ОТВЕРСТИЕМ

7.2. Расчетная толщина заглушки с центральным отверстием при d/D_e - 2t £ 0,6 (черт. 7) определяется по формуле

                                                                             (63)

или

.                                                                               (64)

Черт. 7. Эллиптические заглушки со штуцером

а - с укрепляющей накладкой; б - пропущенным внутрь заглушки; в - с отбортованным отверстием

7.3. Коэффициенты прочности заглушек с отверстиями (черт. 7, а, б) следует определять в соответствии с пп. 5.3 - 5.9, принимая t₀ = t_R10 и t ³ t_R11 + C, а размеры штуцера - по трубе меньшего диаметра.

7.4. Коэффициенты прочности заглушек с отбортованными отверстиями (черт. 7, в) следует подсчитывать в соответствии с пп. 5.11 - 5.13. Значение h_b следует принимать равным L-l-h.

РАСЧЕТ СВАРНОГО ШВА

7.5. Минимальный расчетный размер сварного шва по периметру отверстия в заглушке следует определять в соответствии с п. 5.10.

ВЫЧИСЛЕНИЕ РАСЧЕТНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

7.6. Расчетное напряжение от внутреннего давления в стенке эллиптической заглушки, приведенное к нормальной температуре, определяется по формуле

                                                                                (65)

или

.                                                                                  (66)

РАСЧЕТ ДОПУСТИМОГО ВНУТРЕННЕГО ДАВЛЕНИЯ

7.7. Допустимое внутреннее давление для эллиптической заглушки определяется по формуле

.                                                              (67)

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЕ ПОВЕРОЧНОГО РАСЧЕТА ТРУБОПРОВОДА НА ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ НАГРУЗКИ

РАСЧЕТ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ НАГРУЗОК

1. Поверочный расчет трубопровода на дополнительные нагрузки следует выполнять с учетом всех расчетных нагрузок, воздействий и реакций опор после выбора основных размеров.

2. Расчет статической прочности трубопровода следует производить в два этапа: на действие несамоуравновешенных нагрузок (внутреннего давления, веса, ветровой и снеговой нагрузок и т.п.) - этап 1, а также с учетом температурных перемещений - этап 2. Расчетные нагрузки следует определять  в соответствии с пп. 1.3. - 1.5.

3. Внутренние силовые факторы в расчетных сечениях трубопровода следует определять методами строительной механики стержневых систем с учетом гибкости отводов. Арматура принимается абсолютно жесткой.

4. При определении усилий воздействия трубопровода на оборудование при расчете на этапе 2 необходимо учитывать монтажную растяжку.

РАСЧЕТ НАПРЯЖЕНИЙ

5. Окружные напряжения s от внутреннего давления следует принимать равными расчетным напряжениям, вычисленным по формулам разд. 2 - 7.

6. Напряжение от дополнительных нагрузок следует подсчитывать по номинальной толщине стенки. Выбранной при расчете на внутреннее давление.

7. Осевые и касательные напряжения от действия дополнительных нагрузок следует определять по формулам:

 ;                                                                  (1)

.                                                                                              (2)

8. Эквивалентные напряжения на этапе 1 расчета следует определять по формуле

.                                                             (3)

9. Эквивалентные напряжения на этапе 2 расчета следует вычислять по формуле

.                                                                   (4)

РАСЧЕТ ДОПУСТИМЫХ ЭКВИВАЛЕНТНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ

10. Величина приведенных к нормальной температуре эквивалентных напряжений не должна превышать:

при расчете на несамоуравновешенные нагрузки (этап1)

s_eq £ 1,1 [s²⁰];                                                                                      (5)

при расчете на несамоуравновешенные нагрузки и самокомпенсацию (этап 2)

s_eq £ 1,5 [s²⁰].                                                                                      (6)

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПОВЕРОЧНОГО РАСЧЕТА ТРУБОПРОВОДА НА ВЫНОСЛИВОСТЬ

ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К РАСЧЕТУ

1. Метод расчета на выносливость, установленный в настоящем Пособии, следует применять для трубопроводов из углеродистой и марганцовистой сталей при температуре стенки не более 400 °С, а для трубопроводов из сталей других марок, перечисленных в табл. 2, - при температуре стенки до 450 °С. При температуре стенки свыше 400 °С в трубопроводах из углеродистой и марганцовистой сталей расчет на выносливость следует выполнять по ОСТ 108.031.09-85.

2. Расчет на выносливость является поверочным, и его следует выполнять после выбора основных размеров элементов.

3. В расчете на выносливость необходимо учитывать изменения нагрузки за весь период эксплуатации трубопровода. Напряжения следует определять для полного цикла изменения внутреннего давления и температуры транспортируемого вещества от минимального до максимального значений.

4. Внутренние силовые факторы в сечениях трубопровода от расчетных нагрузок и воздействий следует определять в пределах упругости методами строительной механики с учетом повышенной гибкости отводов и условий нагружения опор. Арматуру следует считать абсолютно жесткой.

5. Коэффициент поперечной деформации принимается равным 0,3. Значения температурного коэффициента линейного расширения и модуля упругости стали следует определять по справочным данным.

РАСЧЕТ ПЕРЕМЕННЫХ НАПРЯЖЕНИЙ

6. Амплитуду эквивалентных напряжений в расчетных сечениях прямых труб и отводов с коэффициентом l ³ 1,0 следует определять по формуле

,                                                           (1)

где   s_zMN  и t вычисляются по формулам (1) и (2) прил. 1.

7. Амплитуду эквивалентного напряжения в отводе с коэффициентом l < 1,0 следует определять как максимальное значение из четырех, вычисленных по формулам:

               (2)

Здесь коэффициент x следует принимать равным 0,69 при М_х > 0 и  > 0,85, в остальных случаях - равным 1,0.

Коэффициенты g_m  и b_m находятся соответственно по черт. 1, а, б, а знаки М_х и М_у определяются указанным на черт. 2 положительным направлением.

Величину M_eq  следует вычислять по формуле

,                                                                               (3)

где a_R - определяются в соответствии с п. 3.3. При отсутствии данных о технологии изготовления отводов допускается принимать a_R = 1,6 а.

8. Амплитуды эквивалентных напряжений в сечениях А-А и Б-Б тройника (черт. 3, б) следует вычислять по формуле

,                                       (4)

где коэффициент x принимается равным 0,69 при s_zMN > 0 и s_zMN/s < 0,82, в остальных случаях - равным 1,0.

Величину s_zMN  следует вычислять по формуле

,                                                         (5)

где b - угол наклона оси штуцера к плоскости xz (см. черт. 3, а).

Положительные направления изгибающих моментов показаны на черт. 3, а. Значение t следует определять по формуле (2) прил. 1.

9. Для тройника с D_e/d_e £ 1,1 следует дополнительно определять в сечениях А-А, Б-Б и В-В (см. черт. 3, б) амплитуду эквивалентных напряжений по формуле

.                                         (6)

Величину g_m следует определять по черт. 1, а.

Черт. 1. К определению коэффициентов g_m (а) и  b_m (б)

при  и 

Черт. 2. Расчетная схема отвода

Черт. 3. Расчетная схема тройникового соединения

а - схема нагружения;

б - расчетные сечения

РАСЧЕТ ДОПУСКАЕМОЙ АМПЛИТУДЫ ЭКВИВАЛЕНТНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

10. Выносливость трубопровода следует считать обеспеченной, если выполняется условие

s_a,eq £  [s_а].                                                                                          (7)

11. Допускаемую амплитуду напряжений следует подсчитывать по формулам:

для трубопроводов из углеродистой и легированной неаустенитной сталей

;                                                              (8)

или трубопроводов из аустенитной стали

.                                                             (9)

12. Расчетное число полных циклов нагружения трубопровода следует определять по формуле

,                                                   (10)

где N_c0 - число полных циклов нагружения с амплитудами эквивалентных напряжений s_a,eq;

n_c - число ступеней амплитуд эквивалентных напряжений s_a,ei с числом циклов N_ci.

Предел выносливости s_а0 следует принимать равным 84/g для углеродистой, неаустенитной стали и 120/g - для аустенитной стали.

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

ОСНОВНЫЕ БУКВЕННЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ВЕЛИЧИН

_At - температурный коэффициент;

A_p - площадь поперечного сечения трубы, мм²;

A_n, A_b - укрепляющие площади накладки и штуцера, мм²;

а, а₀, а_R - относительная овальность соответственно нормативная, добавочная, расчетная, %;

b_n - ширина накладки, мм;

b - ширина уплотнительной прокладки, мм;

С, С₁, С₂ - прибавки к толщине стенки, мм;

D_i, D_e - внутренний и наружный диаметры трубы, мм;

d - диаметр отверстия "в свету", мм;

d₀ - допускаемый диаметр неукрепленного отверстия, мм;

d_eq - эквивалентный диаметр отверстия при наличии радиусного перехода, мм;

E_t - модуль упругости при расчетной температуре, МПа;

h_b, h_b1 - расчетная высота штуцера, мм;

h - высота выпуклой части заглушки, мм;

k_i - коэффициент увеличения напряжений в отводах;

L, l - расчетная длина элемента, мм;

М_x, М_y - изгибающие моменты в сечении, Н×мм;

M_eq - изгибающий момент от овальности, Н×мм;

N - осевое усилие от дополнительных нагрузок, Н;

N_c, N_cp - расчетное число полных циклов нагружения трубопровода соответственно внутреннего давления и дополнительных нагрузок, внутреннего давления от 0 до Р;

N_c0, N_cp0 - число полных циклов нагружения трубопровода соответственно внутреннего давления и дополнительных нагрузок, внутреннего давления от 0 до Р;

N_ci, N_cpi - число циклов нагружения трубопровода соответственно с амплитудой эквивалентного напряжения s_aei, с размахом колебания внутреннего давления  DР_i;

n_c - число уровней изменения нагрузок;

n_b, n_y, n_z - коэффициенты запаса соответственно по временному сопротивлению, по пределу текучести, по пределу длительной прочности;

Р, [Р], Р_у, DР_i - внутреннее давление соответственно расчетное, допустимое, условное; размах колебаний i-го уровня, МПа;

R - радиус кривизны осевой линии отвода, мм;

r - радиус скругления, мм;

R_b, R_0,2, , - временное сопротивление и условный предел текучести соответственно при расчетной температуре, при комнатной температуре, МПа;

R_z - предел длительной прочности при расчетной температуре, МПа;

Т - крутящий момент в сечении, Н×мм;

t - номинальная толщина в стенке элемента, мм;

t₀, t_0b - расчетные толщины стенок магистрали и штуцера при  j_w = 1,0, мм;

t_R, t_Ri - расчетные толщины стенок, мм;

t_d - расчетная температура, °С;

W- момент сопротивления поперечного сечения при изгибе, мм³;

a,b,q - расчетные углы, град;

b_m, g_m - коэффициенты интенсификации продольных и кольцевых напряжений в отводе;

g - коэффициент надежности;

g₁ - расчетный коэффициент для плоской заглушки;

D_min - минимальный расчетный размер сварного шва, мм;

l - коэффициент гибкости отвода;

x - коэффициент приведения;

SА - сумма укрепляющих площадей, мм²;

s - расчетное напряжение от внутреннего давления, приведенное к нормальной температуре, МПа;

s_a,eq, s_aei - амплитуда эквивалентного напряжения, приведенная к нормальной температуре, соответственно полного цикла нагружения, i-й ступени нагружения, МПа;

s_eq - эквивалентное напряжение, приведенное к нормальной температуре, МПа;

s₀=2s_а0 - предел выносливости при отнулевом цикле нагружения, МПа;

s_zMN - осевое напряжение от дополнительных нагрузок, приведенное к нормальной температуре, МПа;

[s], [s²⁰], [s]_d - допускаемое напряжение в элементах трубопровода соответственно при расчетной температуре, при нормальной температуре, при расчетной температуре для укрепляющих деталей, МПа;

t - касательное напряжение в стенке, МПа;

j, j_d, j_w - расчетные коэффициенты прочности соответственно элемента, элемента с отверстием, сварного шва;

j₀ - коэффициент недогрузки элемента;

w - параметр внутреннего давления.