ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

СОСУДЫ И АППАРАТЫ

НОРМЫ И МЕТОДЫ РАСЧЕТА НА ПРОЧНОСТЬ

ГОСТ 14249-го

(СТ СЭВ 596—77, СТ СЭВ 597—77,

СТ СЭВ 1039-78— СТ СЭВ 1041-78)

Издание официальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ Моски

РАЗРАБОТАН Министерством химического и нефтяного машиностроения

ИСПОЛНИТЕЛИ

В. И. Рачков, канд. техм. наук, С. И. Зусмановская, канд. техн. наук (руководители темы); Н. М. Самсонов, канд. техн. наук Н. П. Уманчик, канд. техн. наук; В. Д. Бабанский, М. В. Данилов, В. Ф. Курылев, канд. техн. наук,. Л. С. Притыкина, И. Е. Зейде, А. К. Кузнецова

ВНЕСЕН Министерством химического и нефтяного машиностроения

Член Коллегии А. М. Васильев

УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 7 мая 1980 г. № 2037

ГОСТ 14249-80 Стр. 9

2.3.1.3. При изготовлении обечайки из листов разной толщины, соединенных продольными швами, расчет толщины обечайки проводят для каждого листа с учетом имеющихся в них ослаблений.

Примечание. Производить расчет на прочность для условий испытания не требуется, если расчетное давление в условиях испытания будет меньше, чем

..    .    ...    i°\to

расчетное давление в рабочих условиях, умноженное на Ыэ —

2.3.2. Обечайки, нагруженные наружным дан \ гнием

2.3.2.1. Толщина стенки.

Толщину стенки приближенно определяю! по формулам (9) и (10) с последующей проверкой по формуле (11)

5_Л=шах{К₁О10-^г;    ,    (9)

(10)

Коэффициент К2 следует определять по номограмме, приведенной на черт. 5. Примеры использования номограммы для расчета приведены на черт. 6.

2.3.2.2. Допускаемое наружное давление следует определять по формуле

Мр    ,_11Ч

(/>)=—■ — — ■ (^п>

где допускаемое давление из условия прочности определяется формуле

(12)

а допускаемое давление из условия устойчивости в пределах упругости определяется по формуле

(13)

(14)

. ₁    I810“⁶£    D    [100(5—0)1-1-2,    /    100(3—    с)

⁼~^НГГ Tl    5—]    V —р—

где В, = min jl,0; 8,15^Kioofh7)l *

При определении расчетной длины обечайки / или L длину примыкающего элемента h следует определять по формулам:

/₃= --для выпуклых днищ;

/₃ =    ^ —для конических обечаек (днищ) без отбор

товки;

/₃=. max(rsina; $^,_а)    —    для    конических    обечаек    (днищ)    с    отбор

товкой.

Стр. 10 гост 14249—80

Номограмма для расчета на устойчивость в пределах упругости цилиндрических обечаек, работающих под наружным давлением

Черт. 5

Коэффициент К\ определяют по но-мограмме, приведенной на черт. 5.

Если полученное значение коэффициента К\ лежит ниже соответствующей штрихи у и кт ирной линии (см. черт. 5), то величину [р] в предварительном расчете допускается определять по формуле

_[р]=2А^ .    (15)

Лу

2.3.3. Обечайки, нагруженные осевым растягивающим усилием

ГОСТ 14249-80 Стр. П

(Примеры использования номограммы (см. черт. 5)

/-определение расчетной толщины стенки; /У—определение допускаемого наружного давления: ///—определение допускаемой расчетной длины; О —начало отсчета; @ промежуточные точки; х~конечный результат

Черт. 0

2.З.З.1. Толщину стенки следует рассчитывать по формулам:

F-ю Р5л/>Р² .

nD[oJ<p_T S>Sr + C,

(1 )

(17)

где v — расчетное внутреннее избыточное давление.

2.3.3.2. Допускаемое осевое растягивающее усилие следует рассчитывать по формуле

[F] _=TC(D+s—c)(s—с)|о|ф_т.    (18)

2.3.4. Обечайки, нагруженные осевым сжимающим усилием 2.3.4.1. Допускаемое осевое сжимающее усилие следует рассчитывать по формуле

где допускаемое осевое сжимающее усилие >из условия прочности

(F]_p=:ic(D+s—с)(з—с)(о],

(20)

0

Приведенная расчетная длина /Пр

2,00/ 1,713/ 1,47/ 1,23/ 1,06/ 1,00/

0.2

0,4

0,6

0.8

0	2,00/
0,2	1,70/
0,4	1,40/
0,6	1,11/
0,8	0,8)5/
1,0	0,70/

Черт. 7

1,0

а допускаемое осевое сжимающее усилие в пределах упругости из условия устойчивости

[^я-шшЦ/Пя.; №пш].    <²¹>

В формуле (21) допускаемое осевое сжимающее усилие [F]jE_t определяется из условия местной устойчивости в пределах упругости по формуле

ГОСТ 14249-80 Стр. 13

m,.-    ,    (22,

а допускаемое ооевое сжимающее усилие [F] _Ел — из условия общей устойчивости в пределах упругости по формуле

[F]*.= ^Я(Р+'~^Су⁾⁽⁵~^С)£(х)² •    (23)

Гибкость X определяют по формуле (24)

2,83/_Пр

D+-S—C ‘

Приведенную расчетную длину /_пр принимают по черт. 7. Примечание. В случае, если ~£-<10, формула (21) принимает вид

mE=[F\_El.

2.3.4.2. Для рабочих условий (л_у=2,4) допускаемое сжимающее усилие можно определять по формуле (25).

[F] = n(D-Fs-c)(s—£)(<j]min(<p,; <р₂).    (25)

Коэффициенты ф i и срг следует определять по черт. 8 и 9. 2.3.5. Обечайки, нагруженные изгибающим моментом

2.3.5.1. Допускаемый изгибающий момент следует рассчитывать по формуле

где допускаемый изгибающий момент из условия прочности рассчитывается по формуле

\М\р=—Д£> +s - c)(s - с)Н =4 р-    <²⁷)

а допускаемый изгибающий момент из условия устойчивости в пределах упругости — по формуле

,28,

2.3.5.2. Для рабочих условий (л_у=2,4) допускаемый изгибающий момент можно определять по формуле

\M\=-$-D(D+s-c)(s-c)\<,\_Фз.    (2у)

Коэффициент фз следует определять по черт. И).

УДК 66.023:539.4:006.354 Группа Г02 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР ГОСТ СОСУДЫ И АППАРАТЫ 14249-80 Нормы и методы расчета на прочность Vessels and apparatuses. Norms ал-d methods of stength calculation ICT СЭВ 596—77, СТ СЭВ 597—77, СТ СЭВ 1039—78— ОКП 36 1610 СТ СЭВ 1041—78) Взамен ГОСТ 14249-73

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 7 мая (980 г. № 2037 срок введения установлен с 01.07 1980 г.

Несоблюдение стандарта преследуется по закону

Настоящий стандарт устам а вливает нор.мы и методы расчета ма 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 лод 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.

Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 596—77, СТ СЭВ 597—77, СТ СЭВ 1039—78—СТ СЭВ 1041—78.

Перепечатка воспрещена © Издательство стандартов, 1980

Стр. 2 ГОСТ 14249-80

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1.    Р а с ч eTiH а я температура

1.1.1.    Расчетная темдература используется для определения физико-механических характеристик материала и допускаемых напряжении.

1.1.2.    Расчетная темдература определяется на основании тепловых расчетов или результатов испытаний.

При положительных температурах за расчетную температуру стенки элемента сосуда или аппарата следует принимать наибольшее значение температуры стенки.

При отрицательной температуре стенки элемента сосуда или аппарата за расчетную температуру при определении допускаемых напряжений следует принимать температуру 20°С.

1.1.3.    Если невозможно произвести тепловые расчеты или измерения и в тех случаях, когда -во время эксплуатации температура стенки повышается до температуры среды, соприкасающейся со стенкой, за расчетную температуру следует принимать наибольшую температуру среды, но не ниже 20 °С.

1.2. Рабочее, р а с ч е т н о е 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 пред охранительных устройств.

1.2.2.    Под расчетным давлением в рабочих условиях для элементов сосудов л аппаратов следует понимать да-вление, на которое производится 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 производить расчет на разность давлений.

Если на элемент сосуда или аппарата действует гидростатическое давление, составляющее 5% и. -выше от рабочего,, то рас-

Таблица I

Условия нагружения Коэффициенты зила са прочности ят яв "Д "п Рабочие условия 1,5 2.4 1,5 1,0 Условия иопытания: гидравлические испытания 1,1 пневматические иопытания 1,2 — - —

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

0,7 —для остальных отливок.

1.3.4.    Для сталей, широко используемых в химическом, нефтехимическом и 'нефтеперерабатывающем машиностроении, допускаемые напряжения для ра«бочих условий, определенные в соответствии с формулой (1) при ii = l, должны соответствовать приведенным в обязательных «приложениях 1—3.

1.3.5.    Для сосудов и -аппаратов, работающих при многократных нагрузках, а также для «некоторых специальных элементов, например фланцевых соединений, допускаемые напряжения должны определяться по соответствующим нормативно-техническим документам.

1.3.6.    Расчетные характеристики прочности, необходимые для определения- допускаемых напряжений при температуре 20 °С, определяются в соответствии со стандартами или техническими условиями на стали. При повышенных температурах расчетные механические характеристики для сталей, не приведенных в обязательных приложениях 1—3, определяются после проведения испытаний представительного количества образцов, обеспечивающего гарантированные значения прочностных свойств, и согласовываются со специализированной организацией отрасли.

1.3.7.    Коэффициент запаса устойчивости (п_у) при расчете сосудов и аппаратов на устойчивость по нижним критическим напряжениям в пределах упругости следует принимать:

2,4 — для р а бочи х ус лови й;

1,8 — для условий испытания и монтажа.

1.4.    Расчетные значения модуля продольной у п р у го ст и

1.4.1. Расчетные значения модуля продольной упругости Е для углеродистых и легированных сталей в зависимости от температуры должны соответствовать приведенным в обязательном приложении 4.

1.5.    Коэффициенты прочности сварных швов

ГОСТ 14249-80 Стр. 5

При расчете на прочность сварных элементов сосудов и аппаратов в -расчетные формулы следует вводить коэффициент прочности св-арных соединений:

Ф_Р —продольного шва цилиндрической или конической обечаек;

ф_т — кольцевого шва цилиндрической ила! конической обечаек;

ф_к — сварных швов кольца жесткости;

Ф_а — поперечного сварного шва для укрепляющего кольца; Ф, Фа, ф_в — сварных швов выпуклых и плоских днищ и крышек (в зависимости от р-аоположения).

Числовые значения этих коэффициентов должны соответствовать приведенным в обязательном приложении 5.

Для беошовных элементов сосудов и аппаратов ф= 1.

1.6.    Прибавки к расчетные толщинам конструктивных элементов

1.6.1.    При расчете сосудов и аппаратов необходимо учитывать прибавку с к расчетным толщинам элементов сосудов и аппаратов.

Исполнительная толщина стенки элемента сосуда и аппарата должна определяться по следующей формуле

s>s_R +<г.    (4)

Величина прибавки к расчетным толщинам должна определяться по формуле

d ~С\-\-(?ъ    (5)

1.6.2.    Обоснование всех прибавок к расчетным толщинам должно быть приведено в технической документации.

При двухстороннем контакте с -коррозионной и (или) эрозионной средой прибавка С\ для компенсации коррозии и (или) эрозии должна соответственно увеличиваться.

Технологическая прибавка с₃ предусматривает компенсацию утонения стенки элемента сосуда или аппарата при технологических -операциях — вытяжке, штамповке, гибке труб и т. д. В зависимости от принятой технологии эту прибавку следует учитывать предприятиям-изготовителям при разработке рабочих чертежей.

Прибавки Сч и сз учитывают в тех случаях, когда их суммарная величина превышает 5 % номинальной толщины листа.

Технологическая прибавка с₃ не включает в себя округление расчетной толщины до стандартной толщины листа.

1.7.    Проверка на усталостную прочность

1.7.1. Для сосудов и аппаратов, работающих при -многократных нагрузках с количеством циклов нагружения от давления, стесненности температурных деформаций или других возденет-

Стр. 6 ГОСТ 14249-80

вий более 10³ за весь срок эксплуатации, кроме расчета по настоящему стандарту, следует выполнять проверку -на усталостную прочность.

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

2. ОБЕЧАЙКИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ

2.1.    Расчетные схемы

2.1.1.    Расчетные схемы цилиндрических обечаек приведены на черт. 1—4.

Гладкие цилиндрические обечайки

_ А / / ' / г ! ♦ |_.Н____ . [ 1 к- L

а

а—обечайка <- флавцем или с плоским днищем, б—обечайка с жесткими перегородками

Черт, t]

Примечание Черт. 1—4 не определяют конструкцию и приведены только для указания расчетных размеров.

Черт. 2

ГОСТ 14249-80 Стр. 7

Гладкие обечайки с рубашкой

Черт. 3

Цилиндрическая обечайка, подкрепленная кольцами жесткости

2.2. Условия применен ия расчетных фор.мул

2.2.1. Расчетные формулы применимы при отношении толщины стейки к диаметру £_£

—р—<0,1 для обечаек и труб при 200 мм:

~~Р <0,3 для труб при /><200 мм.