МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ

(МГС)

INTERSTATE COUNCIL FOR STANDARDIZATION, METROLOGY AND CERTIFICATION

(ISC)

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ

СТАНДАРТ

КОТЛЫ СТАЦИОНАРНЫЕ ВОДОТРУБНЫЕ

Расчет по выбору основных размеров элементов. Коэффициенты прочности и укрепление отверстий

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 Техническим комитетом по стандартизации ТК 244 «Оборудование энергетическое стационарное», Открытым акционерным обществом «Таганрогский котлостроительный завод «Красный котельщик» (ОАО ТКЗ «Красный котельщик»)

2    ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии

3    ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 27 сентября 2016 г. № 91-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 Киргизия KG Кыргызстандарт Россия RU Росстандарт Таджикистан TJ Таджикстандарт

4    Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 14 марта 2017 г. № 128-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 33965-2016 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 июля 2018 г.

5    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе «Национальные стандарты» (по состоянию на 1 января текущего года), 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, 2017

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 33965—

52.2.2 Торовый коэффициент для внешней, внутренней и нейтральной сторон колена дот определяться соответственно по формулам:

Нейтральная сторона колена составляет участок колена, расположенный под углом 15° в оба направления от продольного среднего сечения колена.

5.2.2.3 Для колен из углеродистой, легированной и аустенитной сталей, температура стенки которых не превышает 350, 400, 450 °С соответственно, значения коэффициентов формы следует определять по формулам:

5.2.2.4 Для колен из углеродистой, легированной и аустенитной сталей, температура которых выше 400, 450, 525 °С соответственно, значения коэффициентов формы следует определять по формулам:

Значения а и q должны приниматься согласно 5.2.2.3 с учетом 52.2.6.

5.2.2.5    Для колен, расчетная температура которых более указанной в 5.22.3, но менее указанной в 5.2.2.4, коэффициенты Y₁, У₂, Y₃ должны определяться линейным интерполированием в зависимости от значения температуры. При этом в качестве опорных величин должны приниматься значения коэффициентов, соответствующие указанным граничным температурам.

5.2.2.6    При выполнении расчетов по формулам, приведенным в 5.22.3 и 52.2.4, должны выполняться следующие условия:

-    если значения коэффициентов У' (/ = 1, 2, 3) получаются по расчету менее единицы, то следует принимать Yj= 1;

-    если вычисленное значение q превышает единицу, то следует принимать q= 1;

-    при а < 0,03 значения коэффициентов формы У• и поправочного коэффициента q следует принимать равными их значению при a = 0,03;

-    допускается принимать Y_f= 1 для труб поверхностей нагрева, если D_a < 76 мм и а< 10%;

-    если в указанном случае D_a < 51 мм, то допускается принимать У' = 0,95.

5.2.2.7    Номинальную толщину стенки колена следует принимать наибольшей из значений, полученных для указанных трех участков колена, согласно условию s_t >s_R + с(/= 1, 2, 3).

Значение расчетной толщины стенки s_R/ следует принимать по 5.2.2.1—S.2.2.6.

Для секторных колен, изготовленных из бесшовных труб, номинальную толщину стенки следует выбирать по внутренней стороне колена, где 5 > s_R2 + с.

Если секторное колено изготавливается из сварных труб и коэффициент прочности сварного шва cp_w < 1, то следует проверить значение номинальной толщины стенки по участку расположения сварного шва.

5.2.2.8    Значение прибавки с следует определять согласно п. 5.2.1.2, а прибавку с₁₂ для каждой из указанных в 5.2.2.2 трех сторон следует принимать по техническим условиям (ТУ) на изделие, согласованным со специализированными научно-исследовательскими организациями.

В случае отсутствия в ТУ на изготовление колен данных по технологическому утонению стенки колен при определении прибавки с₁₂ для колен, изготавливаемых указанными широко известными способами, необходимо учесть следующее:

-    для гибов из труб, изготавливаемых на трубогибочном оборудовании методом наматывания на сектор, прибавка с₁₂ к s_R1 должна быть не менее определенной по формулам:

для необогреваемых труб

9

С\2 ~ ^S

-для штампованных колен, изготавливаемых в закрытых штампах, или для гибов, изготавливаемых на станках с нагревом токами высокой частоты и осевым поджатием, прибавка с₁₂ к s_R1 должна приниматься в пределах от 0,05s до 0,1s; в этих двух случаях (для гибов из труб, изготавливаемых на трубогибочном оборудовании методом наматывания на сектор, и для штампованных колен) прибавка с₁₂ к ^SR3 Р^авна нулю, а расчет по внутренней стороне гиба не производится;

-для колен, изготавливаемых на рогообразном сердечнике, прибавка с равна нулю;

-для секторных колен прибавка с₁₂ равна нулю;

-для штампосварных колен с расположением двух продольных сварных швов по внутренней и внешней стороне колена прибавка с₁₂ к sдолжна приниматься в пределах от 0,05s до 0,1s с учетом cp_w, если его значение менее единицы;

-для штампосварных колен с расположением поперечного сварного шва в середине длины колена прибавка с₁₂ к s_R3 равна нулю, а прибавка с₁₂ к s_R1 должна приниматься в пределах от 0,05s до 0,1s, в этом случае расчет по внутренней стороне колена не производится, так как на этой стороне колено имеет утолщение стенки более значительное, чем величина коэффициента К₂.

Если определение прибавки с₁₂ производится, когда окончательно не выбрана номинальная толщина стенки колена, то следует задаться ее значением, например, равным значению номинальной толщины стенки прямой трубы согласно 5.2.1.1—5.2.1.3, с последующей проверкой по окончательно выбранному значению номинальной толщины стенки колена.

5.2.2.9 Допустимая толщина стенки [s] должна быть не менее определенной по формулам:

для колен [s] = s_Rj + с₂,

для прямых труб [s] = s_R + с₂.

При определении [s] в условиях эксплуатации значение прибавки с₂, определяемое согласно ГОСТ 33962, допускается уменьшить пропорционально планируемому ресурсу эксплуатации до замены детали или до очередного контроля толщины стенки.

Для тонкостенных колен паропроводов, трубопроводов и наружных перепускных труб диаметром более 200 мм при а < 0,03 прибавку с₂ следует принимать в пределах от 1 до 3 мм в зависимости от опыта эксплуатации. Применение прибавки менее 3 мм для труб наружным диаметром 500 мм и более должно быть согласовано со специализированными научно-исследовательскими организациями.

5.2.3 Допустимое давление

5.2.3.1 Допустимое рабочее давление в коленах труб котлов и в прямых трубах трубопроводов следует определять по формуле

Г₀1 ₌    s    —    c

I " '    Q    _    П    IS    V

При выполнении контрольных расчетов по данным измерений толщины стенки вместо s-c следует применять s_f- с₂.

Коэффициент прочности q>_w следует принимать согласно ГОСТ 33962.

Коэффициенты К₍ и У₍ следует определять согласно 5.2.2.2—5.2.2.6.

Расчет по приведенным формулам следует производить для всех характерных участков колена (/ = 1, 2, 3). Значение прибавки с следует принимать согласно 5.1.1.4 и 5.2.2.8. При этом прибавка должна определяться по номинальной толщине стенки.

В качестве допустимого давления должно приниматься минимальное из вычисленных значений. Для прямых труб Kj = Yj = 1.

ГОСТ 33965-2016

5.2.3.2    При выполнении контрольных расчетов фактическая толщина стенки для прямых труб должна определяться согласно 5.1.2.2; для колен следует выявить наименьшее значение толщины стенки в каждом характерном участке колена, т. е. на внешней, внутренней стороне и по нейтральной линии. Измерения следует производить не менее чем в трех поперечных сечениях колена, одно из кото-рыхдолжно делить колено на две равные части; на каждом из участков следует производить измерения не менее чем в четырех точках.

5.2.3.3    Величина пробного давления при гидравлическом испытании колен и прямых труб котлов и трубопроводов не должна превышать значения, полученного согласно 5.3.3.1 при замене допускаемого напряжения [о] на [о]/?.

5.2.3.4    Величина допустимого рабочего или пробного давления в трубе или трубопроводе должна приниматься равной минимальному значению соответственно рабочего или пробного давления, полученного для прямого участка трубы или рассматриваемых участков каждого из имеющихся колен.

5.2.4    Расчетная температура стенки

5.2.4.1    Расчетная температура стенки труб поверхностей нагрева котлов всех систем должна определяться по нормативным методам теплового и гидравлического расчетов котлов. При этом должны быть рассмотрены различные участки пакета, имеющие как наивысшую температуру пара, так и наибольшую тепловую нагрузку, а также участки, конструктивные особенности которых могут обусловить наиболее высокую температуру стенки. При установке за пакетом, для которого определяется температура стенки, пароохладителя следует ввести прибавку к расчетной температуре среды, учитывающую возможное повышение фактического тепловосприятия пакета над расчетным. Величина прибавки должна выбираться конструкторской организацией в пределах от 0 до 10 °С.

5.2.4.2    Допускается определение расчетной температуры стенки труб поверхностей нагрева по упрощенным формулам:

-для вертикальных и слабонаклонных (до 30° от вертикали) котельных труб котлов с естественной и принудительной циркуляцией при рабочем давлении не более 16 МПа и при максимальных удельных тепловосприятиях поверхности нагрева по наружной поверхности труб qr_max < 407 кВг/м² (350-10³ ккал/(м² ч))

t=t_m + 60 °С;

- для труб конвективных перегревателей котлов с рабочим давлением не более 2,5 МПа и температурой пара не выше 425 °С при максимальных удельных значениях тепловосприятия <7_тах<70 кВт/м² (60-10³ ккал/(м² ч))

t=t_m+ 70 °С;

-для труб участков первичных перегревателей, расположенных в зоне температур газов менее 650 °С, независимо от рабочего давления котлов (если коэффициент гидравлической разверки не менее 0,95)

t=t_m+ 50 °С;

-    для экономайзеров некипящего типа котлов с естественной и принудительной циркуляцией

t=t_m+ 30 °С;

-    для конвективных экономайзеров прямоточных котлов

t=t_m + 40 °С.

Температуру среды следует принимать равной определенной из теплового расчета температуре на выходе из пакета при номинальной производительности котла.

5.2.4.3    Для необогреваемых труб расчетную температуру стенки следует принимать равной температуре среды на входе в трубу.

Для необогреваемых параллельно включенных труб (количество труб две и более) учитываемую разверку температур на входе следует принимать так же, как для коллекторов (см. 5.1.4.2).

5.2.4.4    Расчетную температуру стенки труб поверхностей нагрева пароводяных теплообменников (пароохладителей и др.) следует принимать:

-для охладителей, расположенных в коллекторах насыщенного пара, равной температуре насыщения;

11

и

5.3.1.2    Коэффициент прочности продольного сварного соединения должен приниматься согласно разделу 6.

5.3.1.3    Величина прибавки с должна определяться согласно 5.1.1.4. Производственная прибавка о, должна приниматься равной:

-для бесшовных конических переходов — значению, установленному соответствующими техническими условиями для принятой технологии изготовления конических переходов;

- для конических переходов с продольным сварным швом, изготовленных из листа — наибольшему минусовому отклонению по толщине листа.

5.3.1.4    Расчеты по приведенной методике применимы для кососимметричных конических переходов, у которых углы наклона образующей к диаметральной оси симметрии в различных плоскостях различны (в том числе один из них может быть равен нулю).

В расчетных формулах следует использовать наибольшее значение угла конусности.

5.3.2 Допустимое давление

5.3.2.1 Допустимое рабочее давление при контрольных расчетах изготовленных конических переходов должно определяться по следующей формуле

Для бесшовных переходов <p_w= 1.

Значение прибавки с должно приниматься согласно 5.3.1.3.

5.3.2.2    Величина пробного давления при гидравлическом испытании не должна превышать значения, полученного согласно 5.3.2.1 при замене допускаемого напряжения [о] на [o]_ft.

5.3.2.3    Величина принятого рабочего или пробного давления в трубопроводе не должна превышать наименьшего допустимого значения для каждой из деталей трубопровода и, в частности, для конических переходов.

5.3.3    Приведенное напряжение

Приведенное напряжение от внутреннего давления в коническом переходе должно определяться по следующей формуле

p[D + (s-c)]

2(s-c)q>_w cosa'

Значение коэффициента прочности q>_w должно приниматься согласно 5.3.1.2.

5.3.4    Расчетная температура стенки

Расчетная температура стенки конического перехода должна приниматься равной наибольшей расчетной температуре стенки прямой трубы, к которой переход приваривается.

5.3.5    Требования к конструкции

5.3.5.1 При угле конусности а> 15° по концам конического перехода, приваренным к трубопроводу 1-й категории, рекомендуется обеспечить цилиндрические участки длиной не менее двукратной толщины стенки перехода.

13

ГОСТ 33965-2016

нением Л₁₂ и утонением А, равным 5% номинальной толщины листа. Соответственно формулы для определения прибавки с₁₂ имеют вид:

^А12 - ^А( ₁ ^А12 100 I 100

если номинальная толщина листа неизвестна, и

^А12~^А 100 ’

если номинальная толщина листа известна или предварительно принята.

При расчетах максимальное утонение следует учитывать в средней части выпуклого днища (независимо от его формы) на площади, определяемой по внутренней поверхности величиной ^D_m(s-c)

от кромки пазового отверстия или от центральной точки глухого днища, а также на участке перехода от цилиндрической части к выпуклой для эллиптических и торосферических днищ. Участок перехода должен рассматриваться по внутренней поверхности днища на длине не менее определяемой по формуле

/ = 0,55 кг,

где r= 0,0950 для днищ эллиптической и торосферической формы.

Допускается участок перехода рассматривать по наружной поверхности выпуклого днища. В этом случае формула имеет вид

/_а = 0,55 пг_д,

где r_g = г + s (или r_g = г + s_f).

Если по принятой технологии изготовления днища возможна потеря на окалину, то ее следует учесть при выборе толщины листа при толщине окалины более 0,5 мм.

5.4.1.4    Номинальная толщина стенки днища должна приниматься не менее номинальной толщины стенки цилиндрического борта, определенной по расчетной толщине при <р= 1.

Номинальная толщина стенки днища должна быть не менее 6 мм.

Для днищ с внутренним диаметром менее 500 мм допускается толщина стенки не менее 3 мм.

5.4.1.5    Днища с переменной толщиной стенки из углеродистой стали (рисунок 3.3.) должны рассчитываться согласно 5.4.1.1, при этом расчетная толщина стенки должна приниматься равной среднеарифметическому значению из наименьшей и наибольшей толщины:

s = 0,5(s₁ +s₂).

Формула применима при s₂ > s₁, при этом s₂ < 2s₁.

При наличии в днище подреза для уплотнения пазового затвора остающаяся в месте подреза толщина стенки s₃ должна быть не менее s.

5.4.1.6    Для днищ с постоянной толщиной стенки минимальная толщина стенки в месте подреза для уплотнения пазового затвора s₃ (см. рисунок 3) должна быть не менее расчетной толщины стенки днища, определенной согласно 5.4.1.1 при ф= 1.

Для днищ с постоянной и переменной толщиной стенки указанное значение толщины стенки s₃ допускается уменьшить, если это подтверждено поверочным расчетом на прочность с обоснованием ресурса эксплуатации.

15

ГОСТ 33965-2016

если номинальным является наружный диаметр.

Значения коэффициента прочности ф и величины прибавки с должны определяться согласно

5.4.1.2 и 5.4.1.3.

5.4.5    Расчетная температура стенки

5.4.5.1    Расчетная температура стенки необогреваемого днища должна приниматься равной температуре стенки детали, к которой днище приваривается.

5.4.5.2    Для обогреваемого днища температура стенки должна приниматься согласно 5.1.4.1 и 5.1.4.2, но не должна быть менее температуры стенки детали, к которой днище приваривается.

5.4.6    Требование к конструкции

5.4.6.1    Наибольший диаметр отверстия в выпуклых днищах должен удовлетворять условию d/D < 0,61, если номинальным является внутренний диаметр днища, и условию dlD_g < 0,6, если номинальным является наружный диаметр.

5.4.6.2    Для выпуклых днищ толщина стенки цилиндрического борта должна быть не менее расчетной толщины стенки обечайки, рассчитанной в соответствии с 5.1.1.1 или 5.2.2.1 при ф = 1.

Если длина цилиндрической отбортованной части днища удовлетворяет условию

/>0.8 Л(5-с) — для эллиптического и торосферического днища или условию

/ > 0,3yjD_m (s - с) — для полусферического днища, то толщина цилиндрического борта должна быть не

менее толщины стенки обечайки, рассчитанной в соответствии с 5.1.1.1 или 5.2.1.1 при ф = 1.

Если длина цилиндрического борта равна указанным величинам или менее их, то допускается толщина стенки цилиндрического борта, принятая согласно 5.4.1 и 5.4.2.

5.4.6.3    Допускается применение полусферических днищ без цилиндрического борта, т.е. при / = 0.

5.5 Плоские днища

5.5.1    Расчет толщины круглых плоских днищ

5.5.1.1    Номинальная толщина круглого днища должна быть не менее определенной по формуле

^S1 " ^S1R ^{+ С}’

KD I р ^ко у[°]Фи/ '

Для днищ с отбортованной цилиндрической частью, которые соответствуют рисунку 4,е, вместо D в формулу следует подставлять величину (D - г).

Коэффициент К следует принимать равным:

- для днищ, конструкция которых приведена на рисунке 4, а, при / > <jD_ms К = 0,42/С,, но не менее

0,35;

- для днищ той же конструкции, но при /<Л& а также для днищ конструкций, приведенных на

рисунках 4, б, в, К= 0,45/С,, но не менее 0,35;

-для днищ, конструкция которых приведена на рисунке 4, г, при полном проваре толщины днища односторонним швом К = 0,55 /С, и двусторонним швом К = 0,45/С,.

-    для днищ, конструкция которых приведена на рисунке 4, д, к = 0,53;

-    для днищ, конструкция которых приведена на рисунке 4, е, К =0,35.

17

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

КОТЛЫ СТАЦИОНАРНЫЕ ВОДОТРУБНЫЕ

Расчет по выбору основных размеров элементов. Коэффициенты прочности

и укрепление отверстий

Stationary water-tube boilers.

Calculation for the component basic dimensions selection. Strength factors and hole reinforcement

Дата введения — 2018—07—01

1    Область применения

Настоящий стандарт устанавливает требования к расчету на прочность стационарных котлов и трубопроводов пара и горячей воды, распространяется на паровые котлы и паропроводы с рабочим давлением более 0,07 МПа и на водогрейные котлы и трубопроводы горячей воды с температурой свыше 115 °С:

-    на котлы стопкой, котлы-утилизаторы, энерготехнологические котлы и др.;

-    встроенные и автономные пароперегреватели и экономайзеры;

-    трубопроводы пара и горячей воды в пределах котла, включая опускные трубы, соединительные трубы и стояки;

-трубопроводы пара и горячей воды любого назначения;

-    сосуды, подключенные к тракту котла (пароохладители, сепараторы и др.).

2    Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 2601-84 Сварка металлов. Термины и определения основных понятий

ГОСТ 14249-89 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность

ГОСТ 23172-78 Котлы стационарные. Термины и определения

ГОСТ 33962-2016 Котлы стационарные водотрубные. Общие положения. Материалы и допустимые напряжения для деталей котлов, работающих под давлением

ГОСТ 33964-2016 Котлы стационарные водотрубные. Поверочный расчет. Расчет на статическую прочность. Расчет на циклическую прочность. Расчет на сопротивление хрупкому разрушению

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, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 23172.

Издание официальное

4 Обозначения

Таблица 1 — Условные обозначения

Символ Название Единица измерения Dm Средний диаметр детали мм d Диаметр отверстия мм di Диаметр гнезда под штуцер или крышку лючка в детали мм f, t, Расстояние между центрами соседних отверстий в продольном (для выпуклых днищ в любом направлении) и поперечном направлениях, принимаемое по средней окружности мм h Глубина гнезда под штуцер или крышку лючка мм lw Расстояние от кромки отверстий до центра сварного шва мм Ф Расчетный коэффициент прочности детали Фи/ Коэффициент прочности сварных соединений при aw= 0 Ф<* Коэффициент прочности деталей, ослабленных неукрепленными отверстиями Фс Коэффициент прочности деталей, ослабленных отверстиями с учетом укрепления Ф(И’ ФОс Коэффициенты прочности одиночного неукрепленного и укрепленного отверстия соответственно Z Коэффициент, определяющий отношение диаметра отверстия к зоне его влияния If Сумма компенсирующих площадей укрепляющих деталей мм2 1 Протяженность зоны влияния отверстия по сечению расчетной детали, учитываемая в укреплении мм 's Протяженность зоны влияния отверстия по сечению штуцера, учитываемая в укреплении мм Фггпп’ Фтах Минимальный и максимальный коэффициенты прочности при разных расстояниях между отверстиями ряда Da Наружный диаметр расчетной детали мм D Внутренний диаметр расчетной детали мм s Номинальная толщина стенки мм sf Фактическая толщина стенки мм c Суммарная прибавка к толщине стенки мм C2 Эксплуатационная прибавка к толщине стенки мм [o] Номинальное допускаемое напряжение МПа P Расчетное давление МПа da Наружный диаметр штуцера или трубы (ответвления) ММ ds Внутренний диаметр штуцера или трубы (ответвления) мм dy Условный диаметр отверстия, используемый в расчетах при различных диаметрах расточки отверстия по толщине стенки мм de Эквивалентный диаметр отверстия, используемый в расчетах при отбортованных кромках отверстия внутрь или наружу расчетной детали мм s0 Минимальная толщина стенки без учета прибавок и ослаблении отверстиями или сварными соединениями мм Угол между направлением сварного шва и расчетным направлением, т.е. продольным направлением для цилиндрических деталей при расчете на внутреннее давление и поперечным направлением при расчете на осевое усилие (0 <«^<90) градус

Продолжение таблицы 1

Символ Название Единица измерения ad Угол между расчетным (продольным) направлением и направлением между центрами рассматриваемых соседних отверстий (0 < ad< 90) градус F0 Площадь металла между кромками отверстий мм2 Полная площадь между центрами отверстий мм2 А Предельное минусовое отклонение по толщине стенки детали % [Р] Допустимое рабочее давление МПа L Температура рабочей среды (для насыщенного пара принимается при расчетном давлении) °С At Превышение температуры рабочей среды, поступающей в коллектор из отдельных змеевиков, над средней ее температурой; это превышение связано с режимными и гидродинамическими условиями работы котла °С R Радиус кривизны оси криволинейного коллектора мм о Приведенное напряжение от внутреннего давления МПа sR/(/ = 1,2, 3) Расчетная толщина стенки колена на внешней, внутренней и нейтральной стороне соответственно мм max’ min Максимальный и минимальный наружный диаметр сечения колена соответственно ММ Л Овальность поперечного сечения колена: а _ о max — Цх min ^ qq Цх max + Цх min % К,- (/ = 1, 2, 3) Торовый коэффициент колена — СО СчГ м Коэффициент формы колена — н Высота выпуклой части эллиптического или полусферического (полушарового) днища при номинальном внутреннем диаметре мм ha Высота выпуклой части полусферического днища при номинальном наружном диаметре мм L Длина цилиндрического борта выпуклого днища или расстояние от оси сварного шва до плоского днища мм S1 Номинальная толщина плоского днища или крышки (заглушки) в плоской части мм S1R Расчетная толщина плоского днища или крышки в плоской части мм s2 Толщина плоского днища в месте кольцевой выточки у перехода к цилиндрической части мм S3 Толщина крышки по участку действия усилия от болтов (шпилек) мм Dk Расчетный диаметр крышки мм Db Диаметр окружности центров болтов крышки мм Du Средний диаметр прокладки уплотнения крышки мм R Внутренний радиус закругления мм N Длина в свету большего диаметра овальной плоской крышки или большей стороны в свету прямоугольного днища или крышки мм M Длина в свету меньшего диаметра овальной плоской крышки или меньшей стороны в свету прямоугольного днища или крышки мм Y Коэффициент, учитывающий отношение сторон овальной или прямоугольной крышки — Km Коэффициент, характеризующий тип крышки — К Коэффициент, характеризующий тип днища —

3

Окончание таблицы 1

Символ Название Единица измерения Ко Коэффициент, учитывающий ослабление днища отверстиями — Щ Сумма диаметров отверстий или их хорд в диаметральном сечении круглого плоского днища мм Примечания 1    В случае необходимости приведенные обозначения следует дополнить индексами s, п и Ь, относящимися соответственно к штуцерам, накладкам и воротникам, а также к вытянутым горловинам. 2    Все значения используемых в расчетах величин следует принимать номинальными без учета допускаемых отклонений.

5 Методы определения толщины стенки элементов, работающих под внутренним давлением

5.1    Цилиндрические барабаны и коллекторы

5.1.1    Расчет толщины стенки

5.1.1.1    Номинальная толщина стенки обечаек барабана (корпуса котла) или цилиндрической части коллектора должна быть не менее определенной по формуле

s = s_R + с,

pD

где s_R = _г —, если расчет выполняется по наружному диаметру, и 2<p|oJ + p

pD

So =    —,    если расчет выполняется по внутреннему диаметру.

2<p|oJ-p

Формулы пригодны при соблюдении следующих условий:

-для барабанов и коллекторов, содержащих воду, пароводяную смесь или насыщенный пар:

— <0,2 или—<0,3; а    D

-для коллекторов, содержащих перегретый пар:

s-c

~d7

R _г

Для криволинейных и торовых коллекторов при — <5 расчет толщины стенки должен провоза

диться с учетом 5.2.2.

5.1.1.2    Расчетные коэффициенты прочности ф обечаек барабанов и цилиндрической части коллекторов с отверстиями и (или) со сварными соединениями следует определять согласно разделу 6.

5.1.1.3    Для барабанов, изготавливаемых из листов разной толщины и соединяемых продольными швами при стыковке листов по совпадению средних диаметров, расчет толщины стенки должен производиться для каждого листа с учетом имеющихся в нем ослаблений.

При стыковке листов разной толщины по внутреннему диаметру требуется дополнительно проверить местные напряжения в месте стыка листов по методике расчета на прочность, согласованной со специализированными научно-исследовательскими организациями.

5.1.1.4    Суммарная прибавка с должна приниматься согласно ГОСТ 33962.

Для обечаек барабанов и коллекторов, свариваемых из листа, а также кованых с последующей механической обработкой при номинальной толщине стенки более 20 мм допускается принимать с_п = 0. Если наибольшее минусовое отклонение по толщине листа превышает 3%, то в прибавке следует учесть это превышение.

4

ГОСТ 33965-2016

Для коллекторов, изготавливаемых из труб, прибавка должна определяться по формуле

°^и юо(¹⁺ioo)^Sr’

если неизвестна номинальная толщина стенки, и по формуле

А

Слл — -S,

¹¹ юо

если номинальная толщина стенки известна или предварительно принята.

Для обечаек барабанов и прямолинейных коллекторов с₁₂ = 0.

Для криволинейных коллекторов при — < 5 значение прибавки с₁₂ должно приниматься так же,

‘-'а

как для колен.

Для обечаек барабанов из стали повышенной прочности при о_в> 550 МПа и рабочем давлении более 8 МПа прибавка с₂₁ должна предусматривать возможность удаления коррозионно-усталостных дефектов без заварки; она принимается в зависимости от условий и опыта эксплуатации котла данного типа, что должно согласовываться со специализированными научно-исследовательскими организациями; значение прибавки должно быть не менее 5 мм. Прибавка менее 5 мм должна согласовываться со специализированными научно-исследовательскими организациями.

5.1.1.5 При выборе номинальной толщины стенки необходимо учитывать следующее:

-    номинальная толщина стенки барабана или коллектора, изготавливаемых из листа, должна быть не менее 6 мм; допускается для котлов паропроизводительностью менее 1 т/ч при рабочем давлении не более 0,5 МПа принимать номинальную толщину стенки не менее 4 мм;

-    номинальная толщина стенки коллектора при изготовлении и фактическая толщина стенки коллектора при эксплуатации должны быть не менее значений, указанных в таблице 2, но не менее значений, полученных в результате расчетов на прочность;

-    толщину стенок барабанов и коллекторов, к которым присоединяются трубы при помощи развальцовки, рекомендуется принимать не менее 16 мм; применение стенок толщиной менее 13 мм не допускается;

-    толщина стенок обогреваемых барабанов и коллекторов без изоляции должна быть не более следующей:

а)    22 мм — для барабанов и 10 мм для коллекторов, расположенных в топке;

б)    30 мм — для барабанов и 13 мм для коллекторов, расположенных в газоходах при температуре газов не выше 900 °С;

в)    50 мм — для барабанов и 20 мм для коллекторов, расположенных в газоходах при температуре газов не выше 600 °С.

Таблица 2 — Толщины стенок коллекторов

S, мм Da, мм < 51 <70 <90 <108 > 108 При изготовлении 2,5 3,0 4,0 4,5 5,0 При эксплуатации 2,0 2,4 3,2 3,6 4,0

Указанные толщины могут быть увеличены, если это будет обосновано соответствующими расчетами, согласованными со специализированными научно-исследовательскими организациями, с учетом местных температурных напряжений на внутренней и наружной поверхности.

5.1.1.6 Для коллекторов, изготавливаемых из одной или нескольких бесшовных труб, на концах прямых участков, растачиваемых под стыковую сварку, допускается утонение стенки до минимальной расчетной толщины стенки прямой трубы, определяемой по формуле

s ^pD

⁰    2ф[о]    +    р’

5

Расстояние между выходом расточки (обточки) под сварку и кромкой ближайшего отверстия по продольной оси коллектора должно быть не менее ^D_m (s - с). Если это условие не соблюдается (но выполняются требования Правил Госгортехнадзора по расположению отверстий), то вместо s₀ следует принять s_R. Коэффициент прочности (p_d в этом случае допускается определять согласно 6.3.3.10, где полная площадь должна приниматься на длине, равной расстоянию между центрами отверстий при двух отверстиях с расположением сварного соединения между ними, или на длине, равной

л]D_m (s-c) + 0,5d от оси отверстия по направлению к оси сварного шва при расположении вблизи сварного соединения одного отверстия.

5.1.2 Допустимое давление

5.1.2.1 Допустимое рабочее давление в барабанах и коллекторах при контрольных расчетахдолж-но быть не более значений, полученных по одной из следующих формул:

2(s-c)<p[c D_e-(s-c) ’

если расчет выполняется по наружному диаметру;

2(s-c)(p[c]

D_a+(s-c)

если расчет выполняется по внутреннему диаметру.

Примечания

1    Коэффициент прочности ср следует принимать в соответствии с 5.1.1.2.

2    Значение прибавки с следует принимать в соответствии с 5.1.1.4, при этом с₁ = (Д/100)э.

5.1.2.2    При выполнении контрольных расчетов поданным измерений толщины стенки вместо s-c следует применять s_f- с₂. Величина s_f должна приниматься равной наименьшему значению из четырех измерений толщины по концам двух взаимно перпендикулярных диаметров в одном сечении при числе проверяемых сечений не менее одного на каждые два метра длины барабана (коллектора), но не менее чем в трех сечениях для всего барабана (коллектора).

5.1.2.3    Величина пробного давления при гидравлическом испытании не должна превышать значения, полученного согласно 5.1.2.1 и 5.1.2.2 при замене допускаемого напряжения [а] на [c]_h.

5.1.2.4    Величина допускаемого рабочего или пробного давления в барабане или коллекторе не должна превышать соответственно рабочего или пробного давления, допускаемого по условиям прочности для остальных деталей данного барабана или коллектора, в частности для днищ.

5.1.3    Приведенное напряжение

5.1.3.1    Приведенное напряжение в барабанах и коллекторах должно определяться по одной из следующих формул:

p[D_a-(s-c)]

2<p(s-c)

если расчет выполняется по наружному диаметру;

p[D_a+(s-cj]

2ф (s-c)

если расчет выполняется по внутреннему диаметру.

При выполнении контрольных расчетов по данным измерений толщины стенки вместо s-c следует применять Sf — с₂ согласно 5.1.2.2.

Значения коэффициентов прочности ф и прибавки с следует принимать согласно 5.1.1.2 и 5.1.1.4 соответственно.

5.1.4    Расчетная температура стенки

5.1.4.1    Расчетную температуру стенки барабанов и охлаждающих топку слоевого сжигания панелей из углеродистой или теплоустойчивой стали, содержащих воду, пароводяную смесь или насыщенный пар, допускается определять без теплотехнических расчетов по упрощенным формулам для средней температуры стенки:

-для барабанов, вынесенных из газохода, надежно изолированных или защищенных другим надежным способом от обогрева извне:

ГОСТ 33965-2016

t = t_m;

-для неизолированных барабанов, расположенных в конвективных газоходах:

а)    при температуре газов не выше 600 °С

t = t_m+ 1,2s+ 10 °С,

б)    при температуре газов более 600 °С, но не выше 900 °С

t = t_m + 2,5s + 20 °С;

-для неизолированных барабанов и охлаждающих панелей, подверженных лучеиспусканию факела или горящего слоя топлива:

t = t_m + 4s + 30 °С.

5.1.4.2    Расчетную температуру стенки коллекторов экранов, экономайзеров и перегревателей допускается определять по упрощенным формулам:

-    для необогреваемых (вынесенных из газохода или надежно изолированных) коллекторов экономайзеров и экранов и коллекторов насыщенного пара котлов с естественной и принудительной циркуляцией, а также входных коллекторов экономайзеров прямоточных котлов

^t=tm;

-    для необогреваемых коллекторов (за исключением входных) экономайзеров прямоточных котлов и коллекторов перегревателей (кроме насыщенного пара) котлов всех типов

t=t_m + xAt'

-для обогреваемых коллекторов из углеродистой и теплоустойчивой стали, содержащих воду, пароводяную смесь или насыщенный пар:

а)    при температуре в газоходе не выше 600 °С

t = t_m+ s + xAt +10 °C,

б)    при температуре в газоходе от 600 до 900 °С

t = t_m + 2s + xAt + 20 °C,

в)    при температуре в газоходе выше 900 °С

t = t_m + 3s + xAt + 30 °C.

Величина t не должна приниматься выше расчетной температуры газов в сечении газохода, в котором расположен коллектор.

Температуру среды t_m при определении расчетной температуры стенки для коллекторов экономайзеров (кроме входных), экранов котлов с естественной и принудительной циркуляцией и коллекторов насыщенного пара следует принимать равной температуре насыщенного пара при расчетном давлении в данном коллекторе. Для входных коллекторов экономайзеров котлов с естественной и принудительной циркуляцией температура среды должна приниматься равной температуре воды на входе в экономайзер (с учетом подогрева в пароохладителе в случае возврата воды после пароохладителя на вход в экономайзер и смешения при рециркуляции воды). Для коллекторов экономайзеров и переходных зон прямоточных котлов, а также для коллекторов перегревателей котлов всех типов она должна, приниматься равной температуре среды.

Величина разверки температур во включенном в коллектор пучке At должна приниматься по тепловому расчету или по данным испытаний, но не менее 10 °С. Коэффициент х, учитывающий перемешивание среды до входа в коллектор или в нем, должен приниматься равным 0,5, за исключением случаев, когда среда подводится к торцу коллектора; в этих случаях допускается принимать х = 0.

5.1.4.3    Для обогреваемых коллекторов из аустенитной стали расчетная температура стенки должна приниматься средней из значений температур на внутренней и наружной поверхностях.

5.1.5 Требования к конструкции

5.1.5.1 Барабаны и коллекторы, имеющие отверстия, должны удовлетворять соответствующим требованиям к конструкции, изложенным в разделе 6.

7

5.1.5.2    В барабанах, изготовленных из листов стали разной толщины, средние линии обечаек должны совпадать.

Допускается совмещать обечайки по внутреннему диаметру, если выполняется условие 5.1.1.3.

5.2    Трубы поверхностей нагрева и трубопроводов

5.2.1    Расчет толщины стенки прямых труб

5.2.1.1    Номинальная толщина стенки прямой трубы поверхности нагрева или трубопровода должна быть не менее определенной по формуле

= s_R + c,

РР_а ² 4V [°] +

Формула пригодна при соблюдении условия (s - с)Ю_а < 0,25.

Коэффициент прочности продольного или спирального сварного соединения <p_w должен приниматься в соответствии с разделом 6. Для бесшовных труб коэффициент прочности <p_w= 1,0. Коэффициент прочности поперечных сварных соединений в расчете на внутреннее давление учитывать не

следует.

5.2.1.2    Величина прибавки с должна приниматься в соответствии с 5.1.1.4.

5.2.1.3    Номинальная толщина стенки труб при изготовлении и фактическая толщина стенки труб при эксплуатации должны быть не менее значений, указанных в таблице 3, но не менее значений, полученных в результате расчетов на прочность.

Таблица 3 — Толщины стенок труб

S, мм Da, мм > 38 <51 <70 <90 <108 > 108 При изготовлении 1,80 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 При эксплуатации 1,45 1,60 2,00 2,40 2,80 3,20

Номинальная толщина стенок труб, обогреваемых газами с температурой выше 900°С, должна быть не более 8 мм, а при непосредственном воздействии лучистого тепла топки — не более 6,5 мм.

Допускается применение обогреваемых труб с большей толщиной стенки, если это будет обосновано соответствующими расчетами, согласованными со специализированными научно-исследовательскими организациями, с учетом местных температурных напряжений на внутренней и наружной поверхности.

5.2.1.4 На концах прямых участков бесшовных труб, растачиваемых под стыковую сварку, допускается утонение стенки до минимальной расчетной толщины прямой трубы, определяемой по формуле

Допускается уменьшение толщины стенки в месте расточки прямых труб под сварку до 0,95 s₀ при условии, что суммарная длина расточенного участка по продольной оси трубы после сварки не будет превышать меньшую из величин: 5s или 0,5D_a.

5.2.2 Расчет толщины стенки колен и змеевиков

5.2.2.1 Расчетная толщина стенки на внешней, внутренней и нейтральной сторонах (участках) колена и змеевика должна быть не менее определенной по формуле

^sRi = ^sRKjYj, (/ = 1, 2, 3).

Расчетная толщина стенки прямой трубы s_R должна определяться согласно 5.2.1.1. Для участка колена, где продольный сварной шов отсутствует, коэффициент прочности сварного шва <p_w= 1,0.

Расчеты на прочность колен по приведенной ниже методике являются обязательными при учете изменения направления от прямолинейного более чем на 15°.