ГОСТ 34233.8-2017
Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Сосуды и аппараты с рубашками

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ

(МГС)

INTERSTATE COUNCIL FOR STANDARDIZATION, METROLOGY AND CERTIFICATION

(ISC)

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ

СТАНДАРТ

Сосуды и аппараты

НОРМЫ И МЕТОДЫ РАСЧЕТА НА ПРОЧНОСТЬ

Сосуды и аппараты с рубашками

(ISO 16528-1:2007, NEQ)

(ISO 16528-2:2007, NEQ)

Издание официальное

Предисловие

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены в ГОСТ 1.0-2015 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2-2015 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены»

Сведения о стандарте

1    РАЗРАБОТАН Межгосударственным техническим комитетом по стандартизации МТК 523 «Техника и технологии добычи и переработки нефти и газа»; Закрытым акционерным обществом «ПЕТРОХИМ ИНЖИНИРИНГ» (ЗАО «ПХИ»); Акционерным обществом «Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт нефтяного машиностроения» (АО «ВНИИНЕФТЕМАШ»); Обществом с ограниченной ответственностью «Научно-техническое предприятие ЦЕНТРХИММАШ» (ООО «НТП ЦЕНТРХИММАШ»); Акционерным обществом «Научно-исследовательский и конструкторский институт химического машиностроения» (АО «НИИХИММАШ»)

2    ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии

3    ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 14 июля 2017 г. № 101-П)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004—97	Код страны по МК (ИСО 3166) 004—97	Сокращенное наименование национального органа по стандартизации
Армения	AM	Минэкономики Республики Армения
Беларусь	BY	Госстандарт Республики Беларусь
Казахстан	KZ	Госстандарт Республики Казахстан
Киргизия	KG	Кыргызстандарт
Россия	RU	Росстандарт
Узбекистан	UZ	Узстандарт
Украина	UA	Минэкономразвития Украины

4    Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 14 декабря 2017 г. № 1996-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 34233.8-2017 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 августа 2018 г.

5    В настоящем стандарте учтены основные нормативные положения следующих международных стандартов:

-    ISO 16528-1:2007 «Котлы и сосуды, работающие под давлением. Часть 1. Требования к рабочим характеристикам» («Boilers and pressure vessels — Part 1: Performance requirements», NEQ);

-    ISO 16528-2:2007 «Котлы и сосуды, работающие под давлением. Часть 2. Процедуры выполнения требований ISO 16528-1» («Boilers and pressure vessels — Part 2: Procedures for fulfilling the requirements of ISO 16528-1», NEQ)

6    Подготовлен на основе применения ГОСТ Р 52857.8-2007¹

7    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

4.2.2    Формулы для сопряжений с помощью конуса применимы для углов а = 30°, а = 45° и радиуса отбортовки

e_n -0,5s,

г₀ <-5-К

1 - cos а

4.2.3    Формулы для сопряжений с помощью конуса применимы при условии полностью проваренных сварных швов, а для числа циклов нагружения N > 10³ — при условии двустороннего сварного шва между конусом и рубашкой [см. рисунок А.1 (приложение А)].

4.2.4    Формулы для сопряжения с помощью кольца применимы при толщине кольца

/?₀ > 1,5 s₂ — для U-образной рубашки,

0,5^D₁s₁ > h_Q> s₂ — для цилиндрической рубашки.

4.2.5    Формулы для сопряжений с помощью кольца применимы при условии полностью проваренных сварных швов между кольцом и рубашкой [см. рисунок А.2 (приложение А)].

4.2.6    Диаметр окружности сопряжения рубашки с днищем сосуда должен удовлетворять условию d.| < 0,4D₂.

Расчет сопряжения рубашки с днищем сосуда не проводят, если оно соответствует рисунку А.З (приложение А).

4.3 Условия применения формул для сосудов с рубашками, сопряженными анкерными

трубами или отбортовками

4.3.1    Угол шага 8_Т сопряжения анкерными трубами или отбортовками должен удовлетворять условию

4.3.2    Формулы по 7.3—7.5 применимы при соотношении шагов

0,8    1,25.

4.3.3    Формула для сопряжения отбортовкой применима при углах отбортовки 30° и 45° [см. рисунок А.4 (приложение А)] и при сварных швах с полным проплавлением.

4.3.4    Формулы для анкерных труб применимы при размере сварного шва

а > 0,7min{s₀; s₂}.

4.3.5    Расчет на усталость по 7.6 применим при соотношении толщин стенок

s,

^-<1,0.

^si

4.4 Условия применения формул для сосудов с каналами

4.4.1    Расчетные формулы по разделу 8 применимы:

-    при ширине канала с/₂ - 0,1 D₁,

-    при высоте канала h₂ ^ s₂;

-    при половине центрального угла канала 20° < у < 90°.

4.4.2    Формулы для каналов применимы при V-образных сварных швах с полным проплавлением, а для каналов полукруглого сечения также и при угловых швах.

4.4.3    Расчет на малоцикловую прочность по 8.6 применим при соотношении толщин стенок s₂/s₁ не более 0,5.

5 Сосуды с U-образной рубашкой

5.1    Цилиндрические обечайки

5.1.1    Расчет цилиндрических обечаек на внутреннее избыточное давление проводят по ГОСТ 34233.2. Расчетное давление для рубашки равно р₂ и расчетное давление для сосуда равно р₁, если р₁ > 0.

6

Окончание таблицы 1

Тип сосуда Номер рисунка Pki Рк2 Yk Сосуды с U-образной рубашкой по рисунку А.5 (приложение А) Рисунок А.2а (приложение А) — — 3,5 Рисунок А.26 (приложение А) — — 3,5 Рисунок А.2в (приложение А) — — 3,0 Рисунок А.2г (приложение А) — — 5,5 Сосуды с цилиндрической рубашкой по рисунку А. 7 (приложение А) Рисунок А. 1 а (приложение А) 2,5 Рисунок А. 1 б (приложение А) 2,0 1,6 2,5 Рисунок А. 1 в (приложение А) 2,0 Рисунок А. 1 г (приложение А) 2,0 Рисунок А.2а (приложение А) 2,0 1,6 2,5 Рисунок А.26 (приложение А) 1,6 1,6 2,5 Рисунок А.2в (приложение А) 2,0 1,2 2,0 Рисунок А.2г (приложение А) 2,0 2,0 3,5 Сосуды с рубашкой, сопряженной ан-керными трубами или отбортовкой по рисунку А.8 (приложение А) Рисунок А.4 (приложение А) 2,0 — — Рисунок А. 10 (приложение А) 2,0 — — Сосуды с каналами по рисунку А.9а, б (приложение А) Рисунок А.11 (приложение А) 2,0 — —

5.6.3 Проверку на малоцикловую прочность проводят из условий

Да₀ < [а]„ или N < [Л/]₀.    (36)

Допускаемый размах напряжений [а]₀ вычисляют по формуле

И₀=2[о_а].    (37)

Допускаемую амплитуду напряжения определяют по ГОСТ 34233.6. Допускаемое число рабочих циклов [N]о определяют по ГОСТ 34233.6 для соответствующей амплитуды напряжений

6 Сосуды с цилиндрическими рубашками

6.1    Цилиндрические обечайки

Цилиндрические обечайки рассчитывают в соответствии с 5.1.1—5.1.3.

6.2    Сопряжение с помощью конуса

Конические сопряжения [см. рисунок А.1 (приложение А)] удовлетворяют требованиям прочности, если они выполнены с толщиной стенки, равной толщине стенки цилиндрической обечайки рубашки, и если они соответствуют требованиям 4.2.2 и условиям формулы

^е0 - 1.8^/d₂ (s₂ - с).

ГОСТ 34233.8-2017

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

© Стандартинформ, 2018

В Российской Федерации настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

ГОСТ 34233.8-2017

Содержание

1    Область применения..................................................................1

2    Нормативные ссылки..................................................................1

3    Обозначения ........................................................................ 2

4    Условия применения расчетных формул.................................................5

5    Сосуды с U-образной рубашкой.........................................................6

6    Сосуды с цилиндрическими рубашками.................................................12

7    Сосуды, частично охваченные рубашками, сопряженными с корпусом анкерными трубами

или отбортовками...................................................................16

8    Сосуды со змеевиковыми или регистровыми каналами....................................19

Приложение А (справочное) Рисунки, поясняющие текст стандарта и расчетные размеры.........23

IV

МКС 71.120 75.200

Поправка к ГОСТ 34233.8-2017 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Сосуды и аппараты с рубашками

В каком месте	Напечатано	Должно быть
Предисловие. Пункт 7	ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ	ВЗАМЕН ГОСТ 25867-83
	(ИУС №5 2018 г.)

12

ГОСТ 34233.8-2017

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

Сосуды и аппараты

НОРМЫ И МЕТОДЫ РАСЧЕТА НА ПРОЧНОСТЬ

Сосуды и аппараты с рубашками

Vessels and apparatus.

Norms and methods of strength calculation. Jacketed vessels and apparatus

Дата введения — 2018—08—01

1    Область применения

Настоящий стандарт распространяется на сосуды с U-образной или цилиндрической рубашкой, с рубашкой, сопряженной анкерными трубами или отбортовкой, а также с рубашкой в виде змеевиковых или регистровых каналов для обогрева или охлаждения сосуда, нагруженные избыточным давлением в сосуде и/или в рубашке, собственной массой и стесненностью температурных деформаций.

Настоящий стандарт применяется совместно с ГОСТ 34233.1.

2    Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 34233.1-2017 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Общие требования

ГОСТ 34233.2-2017 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет цилиндрических и конических обечаек, выпуклых и плоских днищ и крышек

ГОСТ 34233.3-2017 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Укрепление отверстий в обечайках и днищах при внутреннем и внешнем давлениях. Расчет на прочность обечаек и днищ при внешних статических нагрузках на штуцер

ГОСТ 34233.6-2017 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет на прочность при малоцикловых нагрузках

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

Издание официальное

3 Обозначения

В настоящем стандарте применены следующие обозначения:

А    — коэффициент осевого усилия;

А_к    —    площадь поперечного сечения канала, мм²;

а    — размер сварного шва, мм;

В    —    коэффициент сопряжения с помощью конуса;

b    —    наибольший свободный интервал между двумя жесткими элементами для цилиндриче

ской обечайки с кольцами жесткости, мм;

b_Q    —    ширина кольца, мм;

Ь₁    —    толщина ленты направляющей спирали, мм;

Ь₂    —    ширина канала, мм;

с    —    сумма всех прибавок к расчетным толщинам стенок, мм;

D₁    —    внутренний диаметр    сосуда, мм;

D₂    —    внутренний диаметр рубашки, мм;

D₃    —    средний диаметр сосуда (D₃ = D₁ + s-,), мм;

D₄    —    средний диаметр рубашки (D₄ = D₂ + s₂), мм;

D_K    —    наибольший внутренний диаметр компенсатора, мм;

D_p    —    расчетный диаметр, мм:

для цилиндрической обечайки D_p = для днища D_p = D₁;

с/₀    —    наружный диаметр отбортовки или анкерной трубы, мм;

с/₁    —    диаметр окружности сопряжения рубашки с днищем сосуда, мм; если рубашка присо

единена не к днищу, то с/₁ принимают равным нулю;

Е₁    —    модуль упругости материала сосуда при расчетной температуре, МПа;

Е₂    —    модуль упругости материала рубашки или канала при расчетной температуре, МПа;

е₀    —    расстояние от середины стенки рубашки до наружной стороны стенки    сосуда, мм;

е₂    —    расстояние от центра тяжести поперечного сечения стенки канала до    середины    стенки

сосуда, мм;

F    —    осевое усилие от собственного веса, Н;

Е_к    —    осевое усилие на компенсатор, Н;

f-\, ^2’ Ч’ Ч — коэффициенты прочности сопряжений при помощи конуса;

f₅, f₆    —    коэффициенты прочности сопряжений анкерными трубами и отбортовками;

G₁    —    собственный вес сосуда и его содержимого, Н;

G₂    —    собственный вес рубашки и ее содержимого, Н;

Н    —    относительный размер кольца;

h₀    —    исполнительная толщина кольца, мм;

/?0р    —    расчетная толщина кольца, мм;

/?₁    —    ширина ленты направляющей спирали, мм;

h₂    —    высота канала [h₂ = r₃ (1 - cosy)], мм;

/_к    —    момент инерции поперечного сечения канала относительно оси, проходящей через

центр его тяжести параллельно стенке сосуда, мм⁴;

К₀, К.,, К₂ — коэффициенты для расчета напряжений в зоне сопряжения с помощью конуса;

К₃, К₄, К₅, К₆, К₇, К₈ — коэффициенты для расчета напряжений в сопряжении анкерными трубами или отбортовкой;

ГОСТ 34233.8-2017

К₉, К₁₀, К_и — коэффициенты для расчета напряжений в каналах;

L    —    расчетная длина рубашки, мм;

/₁, /₂    — расчетные длины цилиндрических обечаек с кольцами жесткости, мм;

/₃    — длина примыкающего элемента, учитываемая при определении расчетной длины, мм;

определяют по ГОСТ 34233.2;

/_е    — эффективная длина стенки обечайки, учитываемая при определении эффективного мо

мента инерции кольца или канала, мм;

l_R    — исполнительная длина укрепления стенки рубашки в месте сопряжения с помощью ко

нуса или расстояние от первого кольцевого шва до отбортовки, мм;

М₀    —    относительный момент нагружения;

М₂, М₃ —    относительные реактивные моменты;

m    — относительный реактивный момент в месте сопряжения анкерными трубами или от

бортовками;

N    —число рабочих циклов;

[N\j    — допускаемое число рабочих циклов рассматриваемого материала при расчетной тем

пературе и размахе напряжений Дет,- (/ = 0, 1,2, ..., 6);

л₁    —    число витков направляющей спирали;

п₂    —    число витков змеевикового канала;

л₃    —    число замыканий змеевикового канала;

Р    —    относительное давление, МПа;

р₁    — расчетное давление в сосуде при эксплуатации или испытании, МПа. Если абсолютное

давление больше атмосферного (избыточное давление), то р₁ > 0; если абсолютное давление меньше атмосферного (вакуум), то р₁ < 0;

р₂    — расчетное давление в рубашке или в канале в состоянии эксплуатации или испытания,

МПа;

[р₂]    — допускаемое внутреннее избыточное давление в рубашке или в канале, МПа;

Q    —    геометрический параметр кольца;

R.|    —    радиус кривизны в вершине днища сосуда по внутренней поверхности,    мм;

R₂    —    радиус кривизны в вершине днища рубашки по внутренней поверхности,    мм;

г₀    —    внутренний радиус кривизны отбортовки для    конических сопряжений, мм;

г.|    —    внутренний радиус кривизны отбортовки для    сопряжений с отбортовкой, мм;

г₂    —    наружный радиус канала, мм;

г₃    — средний радиус канала (r₃ = r₂ - 0,5s₂), мм;

s₀    — исполнительная толщина стенки анкерной трубы, мм;

s_0p    — расчетная толщина стенки анкерной трубы, мм;

s₁    — исполнительная толщина стенки цилиндрической обечайки сосуда, мм;

s_1p    — расчетная толщина стенки цилиндрической обечайки сосуда, мм;

s₂    — исполнительная толщина стенки цилиндрической обечайки рубашки и конуса или кана

ла, мм;

s_2p    — расчетная толщина стенки цилиндрической обечайки рубашки и конуса или канала, мм;

s₃    —    исполнительная толщина стенки днища сосуда, мм;

s₄    —    исполнительная толщина стенки днища рубашки, мм;

s_p    —    расчетная толщина стенки рубашки, мм:

на цилиндрической обечайке s_p = s₂, на выпуклом днище s_p = s₄;

3

шаг направляющей спирали или змеевикового канала [см. рисунки А.6, А.9а, А.11 (приложение А)], мм;

коэффициент понижения прочности при наличии отверстий в канале в зоне штуцеров;

момент сопротивления сварного шва на единицу его длины между корпусом сосуда и кольцом, мм²;

момент сопротивления сварного шва на единицу его длины между кольцом и рубашкой, мм²;

вспомогательные величины; угол конического сопряжения, град;

коэффициент температурного удлинения материала сосуда, 1/°С; коэффициент температурного удлинения материала рубашки или канала, 1/°С; эффективные коэффициенты концентрации; общий эффективный коэффициент концентрации; половина центрального угла канала, град;

угол шага анкерных труб или отбортовок на цилиндрической обечайке по окружности, град;

угол шага анкерных труб или отбортовок на днище, град;

угол по окружности от края рубашки до первого ряда анкерных труб или отбортовок, град;

размахи напряжений (/ = 0, 1,2, ..., 6), МПа;

относительное продольное удлинение в рубашке;

допускаемое относительное продольное удлинение в рубашке;

разность температурных относительных удлинений;

коэффициент, учитывающий расстояние между корпусом сосуда и рубашкой;

коэффициент нагружения;

коэффициент длины сопряжения;

относительная эффективная несущая длина конуса;

коэффициент радиуса отбортовки;

ГОСТ 34233.8-2017

а_а    —    амплитуда напряжений, МПа;

[ст]₀    —    допускаемое напряжение для кольца сопряжения или анкерной трубы при расчетной

температуре, МПа;

[а]₁    —    допускаемое напряжение для стенки сосуда при    расчетной температуре,    МПа;

[ст]₂    —    допускаемое напряжение для стенки рубашки    или канала    при    расчетной    температуре,

МПа;

[ст_а]    —    допускаемая амплитуда напряжения рассматриваемого материала при расчетной тем

пературе и при числе рабочих циклов Л/, МПа;

[о],    — допускаемый размах напряжений (/ = 0,1,2, ..., 6), МПа;

Ф₀    — расчетный коэффициент прочности сварного шва на направляющей спирали;

Ф₁    —    коэффициент снижения допускаемых напряжений при расчете на устойчивость;

Ф₂    —    коэффициент прочности сварного шва;

Ф₃, ф₄    —    коэффициенты понижения прочности канала;

Ф_р1, ф_р2, ф_р3, ф_р4, ф_р5, ф_р6 — расчетные коэффициенты прочности сварных швов;

Ф_п0    —    коэффициент прочности сварного    радиального шва в кольце сопряжения;

Ф_п1    —    коэффициент прочности сварного    продольного шва сосуда;

Ф_п2    —    коэффициент прочности сварного    продольного шва рубашки;

Ф_Т1    —    коэффициент прочности сварного    кольцевого шва сосуда;

Ф_Т2    —    коэффициент прочности сварного    кольцевого шва рубашки;

X    —    коэффициент отношения прочности корпуса сосуда и рубашки;

\|/    —    половина угла обхвата рубашки с сопряжением анкерными трубами или отбортовкой, град.

4 Условия применения расчетных формул

4.1    Общие условия применения расчетных формул

4.1.1    Формулы применимы, если в рубашке действует только избыточное внутреннее давление

(р₂ > 0).

4.1.2    Формулы для проверок малоцикловой прочности применимы, если рабочие температуры не превышают значений, при которых следует учитывать ползучесть материалов.

Если нет точных данных по этим температурам, то формулы применимы при расчетных температурах, которые не превышают 380 °С для углеродистых сталей, 420 °С — для низколегированных и легированных сталей, 525 °С — для аустенитных сталей, 150 °С — для алюминия и его сплавов, 250 °С — для меди и ее сплавов, 300 °С — для титана и его сплавов.

4.1.3    Формула для определения допускаемого размаха напряжений [а] действительна, если радиусы кривизны, полученные методом холодной деформации (г₀, г,, г₂), больше четырехкратной толщины стенки.

4.1.4    Проверка на малоцикловую прочность приведена только для мест сопряжения сосуда с рубашкой или каналом. Для всех других элементов, испытывающих циклическую нагрузку, расчет следует проводить по ГОСТ 34233.6.

4.1.5    Проверка на малоцикловую прочность приведена для напряжений, вызываемых изменениями средних температур стенок. Если возникающая разница температур между соседними точками составляет больше 15 °С, то расчет на малоцикловую прочность проводят по ГОСТ 34233.6.

4.2 Условия применения формул для сосудов с U-образной и цилиндрической рубашкой

4.2.1 Формулы применимы:    _D

-    при соотношении диаметров — < 1,2;    ^    _Л

Q|    s₁

-    при соотношении толщины стенки и диаметров 0,001 < — < 0,5

S    ^    ^

-    при соотношении толщин стенок — < 1,2.

5

1

Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 14 декабря 2017 г. № 1996-ст ГОСТ Р 52857.8-2007 отменен с 1 августа 2018 г.