ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
СОСУДЫ И АППАРАТЫ
НОРМЫ И МЕТОДЫ РАСЧЕТА НА ПРОЧНОСТЬ УКРЕПЛЕНИЯ ОТВЕРСТИЙ
Издание официальное
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ Москва
РАЗРАБОТАН Министерством химического и нефтяного машиностроения
ИСПОЛНИТЕЛИ
В. А. Фрейтаг, канд. техн. наук; В. И. Рачков, канд. техн. наук (руководители темы); Н. М. Самсонов, канд. техн. наук; В. Д. Бабанский; А. Р. Ващенко; А. В. Горностаев; Н. Г. Машель; А. С. Миляев, канд. техн. наук.
ВНЕСЕН Министерством химического и нефтяного машиностроения
Член Коллегии А. М. Васильев
УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 15 мая 1981 г. № 2409
УДК 66.023—47.001.24:006.354 Группа Г02
ГОСТ 24755-81 (CT СЭВ 1639-79)
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
СОСУДЫ И АППАРАТЫ Нормы и методы расчета на прочность укрепления отверстий
Vessels and apparatuses. Norms and methods of strenght calculation for openings reinforcement
ОКП 36 1610
Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 15 мая 1981 г. № 2409 срок введения установлен
с 01.07 1981 г.
Несоблюдение стандарта преследуется по закону
Настоящий стандарт устанавливает нормы и методы расчета на прочность укрепления отверстий в обечайках, переходах и днищах сосудов и аппаратов, применяемых в химической, нефтеперерабатывающей и смежных отраслях промышленности, работающих под действием внутреннего или наружного давления и отвечающих требованиям ГОСТ 24306-80.
Нормы и методы расчета применимы для определения размеров укрепляющих элементов, а также допускаемых давлений цилиндрических и конических обечаек, выпуклых и конических днищ с круглыми и овальными отверстиями.
Стандарт действителен при условии выбора толщин стенок обечаек, переходов и днищ в соответствии с ГОСТ 14249-80.
Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 1639—79.
1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
1.1. Условия применения расчетных формул настоящего стандарта приведены в табл. 1
Перепечатка воспрещена
© Издательство стандартов, 1981
|
Стр. 2 ГОСТ 24755-81
Таблица 1 |
|
Наименования параметров |
Цилиндрические
обечайки |
Комические обечайки (переходы и днища) |
Эллиптические днища |
Сферические и торосферические днища |
|
Отношение диаметров |
|
£<>■« |
£<°.5 |
|
|
Отношение толщины стенки обечайки или днища к диаметру |
Л
о |
j_ jyj Dk ** cos я |
-£-<0,1 |
— <0,1 |
|
1.2. При установке наклонных штуцеров с круговым поперечным сечением расчетные формулы настоящего стандарта применимы, если угол 7 (см. черт. 9, б справочного приложения) не превышает 45°, а отношение осей овального отверстия d\ и d% (ом. черт. 9, а справочного приложения) удовлетворяет условию
£-N<1+2 . (1)
аг
Эти ограничения не распространяются на тангенциальные штуцера (см. черт. 9, в справочного приложения), на наклонные штуцера, ось которых лежит в плоскости поперечного сечения обечайки (см. черт. 9, г справочного приложения). Для смещенных (нецентральных) штуцеров на эллиптических днищах угол 7 (см. черт. 10 справочного приложения) не должен превышать 60°.
1.3. Отверстия в краевой зоне обечаек и выпуклых днищ (кроме эллиптических), как правило, не допускаются. При этом:
расстояние от оси штуцера до края цилиндрической или конической обечайки, измеряемое по образующей, должно быть не менее
0,5(L0+d);
расстояние от оси штуцера до края сферического и торосферического днища, измеряемое по проекции образующей на плоскость основания днища, должно быть не менее
max(0,10(D+2$); 0,09D+$)+0,5d.
В краевой зоне эллиптических днищ допускается размещение отверстий без ограничений.
Отверстия в краевой зоне выпуклых днищ допустимы без специальных расчетных или экспериментальных обоснований, если выполняется условие
dfl<max((s—с); 0,2)/ DR(s—c) j.
ГОСТ 24755-81 Стр. 3
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ РАСЧЕТНЫХ РАЗМЕРОВ И КОЭФФИЦИЕНТОВ.
2.1. Расчетные диаметры
2.1.1. Расчетные диаметры укрепляемых элементов определяют по формулам:
для цилиндрической обечайки
Dr=D-, (3)
для конической обечайки (перехода или днища)
=_Р»_ .
COS а 1
для эллиптических днищ
(О1-*"*) л» 4 pi х
для эллиптических днищ при И = 0,25£>
Dr=2dY !-$(+■)* ;
для сферических днищ, а также торосферических днищ вне зоны отбортовки
Dr=2R, (7)
где R для торосферических днищ определяют по ГОСТ 14249-80.
2.1.2. Расчетный диаметр отверстия в стенке обечайки, перехода или днища при наличии штуцера с круговым поперечным сечением, ось которого совпадает с нормалью к поверхности в центре отверстия, а также расчетный диаметр отверстия для штуцера, ось которого лежит в плоскости поперечного сечения цилиндрической или конической обечайки (см. черт. 9, в, г справочного приложения) или кругового отверстия без штуцера равен
dR=d+2cs. (8)
Расчетный диаметр отверстия смещенного штуцера на эллиптическом днище (см. черт. 10 справочного приложения) равен
dR =
При наличии наклонного штуцера с круговым поперечным сечением, когда большая ось овального отверстия составляет угол ад с образующей обечайки (см. черт. 9, а справочного приложения), расчетный диаметр отверстия равен
dR =(d+2cs)(l-f tgYcosM- (Ю)
Для цилиндрических и конических обечаек, когда ось штуцера лежит в плоскости продольного сечения обечайки ( ш =0), и для
всех отверстий в сферических и торосферическнх ный диаметр определяют по формуле
d+2c.
COS*7
Расчетный диаметр овального отверстия определяют по формуле
(1к=№г+2с,)\ sln2(0+ ()* -cos’m ] . (12)
Для выпуклых днищ принимают «) = 0.
Расчетный диаметр отверстия для штуцера с круговым поперечным сечением, ось которого совпадает с нормалью к поверхности в центре отверстия, при наличии отбортовки или торообразной вставки равен
dR —d+1,5(/"—Sfl)4-2cf. (13)
2.2. Если ось сварного соединения удалена от наружной поверхности штуцера на расстояние более чем три толщины укрепляемого элемента (3s), то коэффициент прочности этого сварного соединения при расчете укреплений отверстий следует принимать = 1. Когда сварной шов пересекает отверстие или удален от наружной поверхности штуцера на расстояние менее 3s, принимают <р«1 в зависимости от вида и качества сварного шва.
Если плоскость, проходящая через продольный шов и ось штуцера, образует угол не более 30° с плоскостью поперечного сечения цилиндрической или конической обечайки, то принимают tp,= 1. В остальных случаях принимают <р, «1 в зависимости от вида и качества сварного шва.
2.3. Расчетные толщины стенок
2.3.1. Расчетные толщины стенок укрепляемых элементов определяют в соответствии с ГОСТ 14249-80. Для эллиптических днищ, работающих под внутренним давлением, расчетную толщину определяют по формуле
с — p'Dr
*— 4 ? И-р •
2.3.2. Расчетную толщину стенки штуцера, нагруженного как внутренним, так и наружным давлением, определяют по формуле
p(d+2cs)
R~ '
2.4. Расчетные длины внешней и внутренней частей штуцера, участвующие в укреплении отверстия и учитываемые при расчете (см. черт. 4 справочного приложения), определяются по формулам
ГОСТ 24755-81 Стр. 5
/,*=mln(/i; 1,25/ (d+2c,)(s,-Cj) }; (16)
/3«=min{/3; 0,5 V (d+2c,)(s,-2c3)). (17)
В случае проходящего штуцера (см- черт. 5 справочного приложения) принимают s3=st.
2.5. Расчетная ширина
2.5.1. Ширина зоны укрепления в обечайках, переходах и днищах
VDr(s-c) . (18)
2.5.2. Расчетную ширину зоны укрепления в стенке обечайки, перехода или днища в окрестности штуцера определяют по формуле
/R = min(/;/D*.(s-c) |. (19)
2.5.3. Расчетную ширину накладного кольца определяют по формуле
/2R=min(/,;/£>R(s,+s—с)|. (20)
2.6. Отношения допускаемых напряжений:
х, — mln{ 1ДЙ1-}—Д-тя внешней части штуцера; (21)
х, = ш!п{ 1,0;|^Ь}—для накладного кольца; (22)
x3 = min{ 1,0;Ы*}—для внутренней части штуцера. (23)
2.7. Расчетный диаметр отверстия, не требующего укрепления при отсутствии избыточной толщины стенки сосуда
do*=0,4)/ D'r(s-c). (24) 2
^=2(—-°.8)l/'D«(s-c) . (26)
Если расчетный диаметр одиночного отверстия удовлетворяет условию
dR^Cdot (27)
то дальнейших расчетов укрепления отверстий не требуется.
3.3. Условия укрепления отверстий
3.3.1. При укреплении отверстия утолщением стенки сосуда
шш штуцера накладным кольцом или торообразной вставкой -или
отбортовкой должно выполняться условие укрепления
l\R' (S!—s\r~^2rS^2-{-Izr(S3—2cs)*y\-lr• (s Sr c
>0,5(d/* — doR)sR. (28)
Допускается укреплять отверстие без использования накладного кольца. В этом случае расчет укрепления производят по формуле (28), в которой принимают S2=0. При этом длину внешней части штуцера 1\ отсчитывают от наружной поверхности аппарата.
При отсутствии штуцера *и укреплении отверстия накладным кольцом и утолщением стенки сосуда при расчете <в условии укрепления принимают /1я=/зл=0. При этом исполнительную ширину накладного кольца /2 отсчитывают от края отверстия.
3.3.2. Для отверстий, удаленных от других конструктивных элементов на расстояние Lk<Lo (см, например, черт. 6 справочного приложения), расчетную ширину lR определяют следующим образом:
для зоны соединения обечайки с кольцом жесткости, плоским днищем, трубной решеткой — по разд. 2;
для зоны соединения конической обечайки с другой обечайкой и обечайки с коническим или выпуклым днищами, а также седловой опорой сосуда, нагруженного внутренним избыточным давлением, по формулам
Ir =* Lk\ /2л—min{/t; (29)
для зоны соединения обечайки с фланцем или седловой опорой сосуда, нагруженного наружным давлением, по формулам
Ir =0; 12r =min{/2; Lk\. (30)
3.3.3. При укреплении отверстия штуцером произвольной формы (см. черт. 11 справочного приложения) условие укрепления выражают в общем виде
Ах+АзУ/А = 0,5 (dR—doR)sR. (31)
Площади А\ и >43 определяют без учета прибавок с, cs и расчетных толщин стенок штуцера siR и сосуда s R.
В этом случае расчетные длины штуцера, учитываемые при расчете по формуле (31), определяют следующим образом:
1\r —по формуле (16), a Izr — по формуле (17).
3.3.4. Расчет укрепления отверстия при помощи накладного кольца производят по формуле (32), определяющей площадь поперечного сечения накладного кольца
^-(0,5(d«— s*-c)— /i*-(si—^Sir—i—
—/зя*(5з 2c5)*8), (32)
где i4a=/2/?*s2.
Если s2>2s, to накладные кольца допускается устанавливать снаружи и изнутри сосуда или аппарата, причем толщину наружного кольца принимают 0,5s2, внутреннего (0,5 s2 + c).
3.4. Расчет укрепления отверстия без использования накладного кольца 'и без внутренней части штуцера производят по табл. 2 и номограммам черт. 1—3:
при известной толщине стенки штуцера по формуле
s>^r +с< (33)
при известной толщине стенки обечайки, перехода или днища по формуле
s,>-^-+c„ (34)
где V и Vi определяют по табл. 2. и номограммам черт. 1—3. При расчете по номограммам должны быть выполнены условия
/,> 1,25|/(«4 + 2с,)(в,-сж); /*>V Dr(s—c). (35)
3.5. Допускаемое внутреннее избыточное давление определяют по формуле
2JCt(s—c)vM IP]= Dr + s-c -V,
_ И — для цилиндрических и конических обечаек; "" (2—для выпуклых днищ
1\r(si~ cs)xi~H2R5a*»4~ ^з/?(5з—2с^)хэ
1,0;
4. РАСЧЕТ УКРЕПЛЕНИЯ ВЗАИМНОВЛИЯЮЩИХ ОТВЕРСТИЙ
4.1. Если не выполнено условие формулы (25), то расчет таких взанмновлияющих отверстий (ом. черт. 12 и 13 справочного приложения) выполняют следующим образом: вначале рассчитывают
|
Вариант ук-репагм|.« |
Рассчитываемый элемент |
Исходные геометрические данные |
|
|
Толщина стенки сосуда |
dR' DR • sl> *!/?• е* |
|
Укрепление отверс- |
|
|
|
тия штуцером и стен-окй сосуда |
Толщина стенки штуцера |
d> dR, D, DK, S. SpC,Ct |
|
Укрепление отверстия бел штуцера |
Толщина стенки сосуда |
dR• DR‘
c. |
К»-1.0
Примечание. Для сферических обечаек и выпуклых днищ /С|—2; /Ст-1,68; для цилиндрических я конических обечаек К| = I; Кг = I.
1
Зак. 1562
2
РАСЧЕТ УКРЕПЛЕНИЯ ОДИНОЧНЫХ ОТВЕРСТИЙ
3.1. Отверстие считают одиночным, если ближайшее к нему отверстие не оказывает на него влияния, что имеет место, когда расстояние между наружными поверхностями соответствующих штуцеров (см. черт. 12 и 13 справочного приложения) удовлетворяет условию.
b>VDR(s2+s—c)-\ /D^+s-с). (25)
3.2. Расчетный диаметр одиночного отверстия, не требующего дополнительного укрепления, при наличии избыточной толщины стенки сосуда, вычисляют по формуле
