Изменение №4 для СА 03-003-07
Расчеты на прочность и вибрацию стальных технологических трубопроводов
15 страниц
Купить бумажный документ с голограммой и синими печатями. подробнее
Цена на этот документ пока неизвестна. Нажмите кнопку "Купить" и сделайте заказ, и мы пришлем вам цену.
Распространяем нормативную документацию с 1999 года. Пробиваем чеки, платим налоги, принимаем к оплате все законные формы платежей без дополнительных процентов. Наши клиенты защищены Законом. ООО "ЦНТИ Нормоконтроль"
Наши цены ниже, чем в других местах, потому что мы работаем напрямую с поставщиками документов.
Способы доставки
- Срочная курьерская доставка (1-3 дня)
- Курьерская доставка (7 дней)
- Самовывоз из московского офиса
- Почта РФ
| Дата введения | 01.01.2021 |
|---|---|
| Добавлен в базу | 01.09.2013 |
| Актуализация | 01.01.2021 |
| Дополняет: | СА 03-003-07 |
Чтобы бесплатно скачать этот документ в формате PDF, поддержите наш сайт и нажмите кнопку:
стр. 1
стр. 2
стр. 3
стр. 4
стр. 5
стр. 6
стр. 7
стр. 8
стр. 9
стр. 10
стр. 11
стр. 12
стр. 13
стр. 14
стр. 15
РОССИЙСКАЯ АССОЦИАЦИЯ ЭКСПЕРТНЫХ ОРГАНИЗАЦИЙ ТЕХНОГЕННЫХ ОБЪЕКТОВ ПОВЫШЕННОЙ ОПАСНОСТИ
РОСТЕХЭКСПЕРТИЗА
Серия 03
Нормативные документы межотраслевого применения по вопросам промышленной безопасности и охраны недр
РАСЧЕТЫ НА ПРОЧНОСТЬ И ВИБРАЦИЮ СТАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ТРУБОПРОВОДОВ
СТАНДАРТ АССОЦИАЦИИ
СА 03-003-07
Изменение № 4
МОСКВА
2011
С А 03-003-07 (СТП 09-07-03)
Настоящий нормативный документ представляет собой изменение №4 к СА 03-003-07. В систематизированном виде документ содержит все изменения и дополнения к СА, выпущенные ранее в 2008, 2009 г.г., а также сделанные в 2011 году. Благодаря последним изменениям и дополнениям расширена область применения СА, включающая технологические трубопроводы с расчетным давлением свыше 10 МПа, а также внесены необходимые уточнения в оценку длительной циклической прочности высокотемпературных трубопроводов.
В составлении настоящего документа принимали участие: В.Я. Магалиф, А.В. Матвеев (ООО «НТП «Трубопровод»), И.А. Данюшевский, О.Б. Киреев (АООТ «НПО ЦКТИ им. И.И. Ползунова»).
CA 03-003-07 (СТП 09-07-03)
A<V, = ^ ШМ' + 2W>. + (к.Л/0)/). + If a., f + (lkpM, f ь°., = - Д*;л/, + 2 M>„ + (k,A/„K + »vj + K-M,)1
д =-—-VK*^. +2W>. + 2W4,f +(2*,Af,)*
A*.., - - #,Mok+2fFCTJ+(2*,A/,)!
При Л/, > 0 и > i M, 4
*'4,
/»
принимается k'p = —,
в остальных случаях k'fi=kp.
В приведенных выше формулах:
<71Ч - вычисляется по формуле (5.7);
Я - вычисляется по формуле (5.20);
ут, рт - коэффициенты интенсификации напряжений;
Л/, - определяется по формуле
= -PW
2 RDa 100 (D-s)s’
(7.2.5)
а - начальная овальность поперечного сечения отвода.
Момент М, считается положительным, если направлен в сторону увеличения кривизны оси трубы.
7.2.2. Коэффициенты интенсификации напряжений уя, рт определяются по формулам:
Ут - 0.75Л £/f„(l-/2);
/-2.4...
A-u!^ + 1. 51^. ь I
где величина b вычисляется по следующим формулам:
(7.2.6)
а, = 1.010+ 1633Я2 + 99<а; а2 = 1.016 + 661Я2 +63<u-
0.2316
а, = 1.028 + 201Я2 + 35<у--
at = 1.062 + 37.5Я2+15й>-
0.1914
(7.2.7)
b = 1.125 + 1.5Я2 + 3<ы-
0.0977
(0 = 3.64
PR2 sED
О Ассоциация «Ростсхэкспертиза» 11
© Научно-техническое предприятие Трубопровод (ООО «НТП Трубопровод»)
CA 03-003-07 (СТП 09-07-03)
Коэффициенты Д2 вычисляются по формулам:
о.
(7.2.8)
7.2.3. В том случае, когда отсутствуют данные о фактической величине начальной эллиптичности сечений криволинейных труб, расчет напряжений в них по п. 7.2.1 производится при а = 0, так и при возможном наибольшем значении о, принимаемом по техническим условиям на изготовление или по согласованию с заводом-изготовитслсм.
Если величина начальной эллиптичности ай 3%, то в расчете напряжений эллиптичность не учитывается (принимается а = 0).
Для низкотемпературных трубопроводов значение начальной эллиптичности сечения а следует принимать с увеличением в 1.8 раза.
7.2.4. Напряжения для секторных отводов с числом секторов более двух можно определять по приведенным выше формулам для криволинейных труб.
Для каждого сечения в качестве расчетного эквивалентного напряжения принимается наибольшее из значений, вычисленных по формулам (7.2.1) и (5.13).
Для каждого сечения должны выполняться условия статической и циклической прочности согласно п. 5.4.1 и 5.6.1.
7.3 Расчетные напряжения в тройниках и врезках
7.3.1. Напряжения в тройниках определяются согласно пунктам 5.5.1 - 5.5.5 для сечений А-А, Б-Б и В-В (рисунок 5.2), при этом коэффициенты интенсификации принимаются /0 = /, = 1. Для каждого из сечений вычисляется эффективное напряжение по формуле:
при расчете по этапу 1:
(7.3.1)
при расчете но этапам 2:
*.mOm
(7.3.2)
при расчете по этапу 3:
(7.3.3)
при расчете по этапу 4:
СЛ 03-003-07 (СТП 09-07-03)
(7.3.4)
. J л/* + м\ + м]
= 2cr^+max(yn>,3.0)*,3_ /--
w
где
сг^ - вычисляется по формуле (5.7);
кр - коэффициент перегрузки, принимаемый согласно п. 7.3.2;
ут , П - коэффициенты интенсификации напряжений согласно и. 7.3.3.
7.3.2. Коэффициенты перегрузки кр принимаются: для низко- и среднетемпературных трубопроводов кр= 1, но при этом учитываются коэффициенты надежности по нагрузке у,;
для высокотемпературных трубопроводов: не учитываются коэффициенты надежности по нагрузке у, согласно п. 5.1.1. При выполнении расчета трубопровода без существенных упрощений (учтены все ответвления, опоры и т.д.) и при его монтаже по действующим инструкциям коэффициент перегрузки принимается равным кр=\А\ если
дополнительно к указанным условиям производится специальная корректировка затяжки пружин промежуточных опор для учета отклонений фактических значений весовой нагрузки, жесткости пружин опор и температурных перемещений от принятых в расчете значений, а также выполняется наладка трубопровода, может быть принято кр= 1.2.
7.3.3. Коэффициенты шггенсификации напряжений определяются в зависимости от расчетного сечения и типа тройникового соединения по формулам:
для сварных тройников с укрепляющими накладками и без укрепляющих накладок в сечении В-В
(7.3.5)
“■КМ'НаМ’й
3.0 при * 0.9
13.8 -12^^ при 0.9 < {—< 1.0 D-s \D-s)
18 ”р" (fcr)ж 10
для сварных тройников с укрепляющими накладками и без укрепляющих накладок в сечениях А-А и Б-Б
п = 0.9Г——— Л 2sb J
\0J
(7.3.6)
для штампованных и штампосварных тройников с г > 0.05(</e - J.) в сечении В-В
CA 03-003-07 (СТП 09-07-03)
для штампованных и штампосварных тройников с rt 0.05(4, - s,) в сечениях А-А
иБ-Б
(7.3.8)
Здесь принимается
(7.3.9)
{0.4 при s„/s < 1 1.0 при sb / j £ 1
Для сварных тройников с накладкой вместо толщины стенки корпуса s следует использовать эффективную толщину:
s« = 5 + 0.5*.. (7.3.10)
7.4 Расчет на циклическую прочность
7.4.1. Допускаемый размах эквивалентных напряжений вычисляется по формуле
[A<7j = min([A<7j;[A<rj), (7.4.1)
7.4.2. Допускаемый размах эквивалентных напряжений из условия циклической прочности [a<tv] и допускаемый размах эквивалентных напряжений из условия приспособляемости (Аст), определяется согласно таблице 7.4.1;
7.4.3. Расчетное число полных циклов при Ne й 105 вычисляется по формуле:
Nc = Nc, + Х:Мс.(> (7.4.2)
i=2
где
Я, - коэффициент, равный:
CA 03-003-07 (СТП 09-07-03)
для трубопроводов из углеродистой или легированной (нс аустенитной) стали для труб, отводов при расчете их по п.п. 5.5.1 - 5.5.5
Я, = 10°; П = 43.91 о(аст;104084-Дет;"4084); (7.4.3)
для трубопроводов из углеродистой или легированной (не аустенитной) стали для отводов, переходов, тройников и врезок
Я, =10°; n=48.746(A<Tf'"J956-A<T‘”3956) (7.4.4)
для трубопроводов из аустенитной стали для труб, отводов при расчете их по п.п. 5.5.1 -5.5.5
Я =10п; П = 58.778(д<т'[>44|7-Да“!)4417); (7.4.5)
для трубопроводов из аустенитной стали для отводов, переходов, тройников и
врезок
Я. =10п; О=79.261(до-;>10-4539-Д<т;®<539); (7.4.6)
|
Таблица 7.4.1 | |||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||
CA 03-003-07 (СТП 09-07-03)
Пункт 1.1.1 изложить в следующей редакции:
1.1.1. Настоящий стандарт содержит основные положения по расчетам на статическую и циклическую прочность, а также вибрацию стальных технологических трубопроводов с рабочей температурой от минус 70 до плюс 700°С, наружным давлением до 0.1 МПа (вакуумный трубопровод) и отношением толщины стенки к наружному диаметру (x-c)/D<0.2.
Добавить пункты 3.2.5 - 3.2.10:
3.2.5. Для всех видов отводов при Р > 10 МПа
к, = К,-Y,-, i = l,23.
(3.9)
где торовыс коэффициенты для внешней, внутренней и нейтральной сторон отвода определяются соответственно по формулам:
*,=
л R .
4— + 1
ft . .R
4— + 2 D.
K,=
4—-1
ft .
4*-2’
Д.
*.-l.
(З.Ю)
3.2.6. Для отводов из углеродистой, легированной и аустенитной сталей, температура стенки которых не превышает 350, 400, 450 °С соответственно, значения коэффициентов формы следует определять по формулам:
Yx = 0.1211 +Jl+0.4—f t Г, «Г,; К3 = 0.1211 +J1 + 0.4 —
а
а
(З.П)
где
sK Р - R 1
а = — =-; и -2а — + -;
ft. ад+я о. 2
а - овальность поперечного сечения отвода в %:
а _ 2 ft'M. Г ft**», юо.
D„_ + D____
(312)
(3.13)
3.2.7. Для отводов из углеродистой, легированной и аустенитной сталей, температура стенки которых выше 400,450, 525 °С соответственно по формулам:
(3.14)
У, = 0.411 +.1 + 0.015 —^ ; У2 = Г,; У, =0.4^ 1 +J1 + 0.015— .
3.2.S. Дзя отводов, расчетная температура которых более указанной в п. 3.2.6, но менее указанной в п. 3.2.7, коэффициенты Y{> У2, У, должны определяться линейным интерполированием в зависимости от значения температуры. При этом в качестве опорных величин должны приниматься значения коэффициентов, соответствующие указанным граничным температурам.
3.2.9. При выполнении расчетов по формулам п. 3.2.6 - 3.2.7, должны выполняться следующие условия:
- если значения коэффициентов У,, У2, У, получаются менее единицы, то их следует принимать равными единице;
- если вычисленное значение q превышает единицу, то следует принимать q - I;
О Ассоциация «Ростсхэкспсртиза»
О Научно-техническое предприятие Трубопровод (ООО «НТП Трубопровод»)
3
CA 03-003-07 (СТП 09-07-03)
- при «<0.03 значения коэффициентов формы Yt, Х2, Yy и поправочного коэффициента ч следует принимать равными их значению при а = 0.03.
3.2.10. При Р>\0МПа номинальную толщину стенки отвода следует принимать наибольшей из значений, полученных для трех сторон отвода с соответствующими каждой стороне суммарными прибавками с.
Для секторных отводов, изготавливаемых из бесшовных труб, номинальную толщину стенки следует выбирать по внутренней стороне отвода.
Пункт 5.5.5 изложить в следующей редакции:
5.5.5. Размах эквивалентных напряжений при расчете на циклическую прочность
Ааг = ^а2-<г<г2+ <Л + Зг 2 (514)
Пункт 5.5.8 изложить в редакции:
5.5.8 Напряжения в тройниках и врезках определяются согласно п. п. 5.5.1-5.5.5 для сечений А-А, Б-Б и В-В (рис. 5.2,6). Если врезки из различных материалов, то при расчете сечений А-А и Б-Б принимается допускаемое напряжение магистрали, а при расчете сечения В-В принимается допускаемое напряжение материала ответвления.
Формулу (5.22) заменить на следующую:
(5.22)
2(s+0.SsJ'\
s,n(D-s)
Формулу (5.24) заменить на следующую:
при г >0.125*/ и 5* > 1.5s
Я = 4.4—^—,
(5.24)
D-s
Я = 3.1
при г <0.125*/ или sfc<1.5s 2s
D-s
Формулы (5.25), (5.26) и (5.27) заменить на следующие:
se={s-c)sRfsRD+c> (5.25)
se (5.26)
ffosminfe,?,), (5.27)
Пункты 5.6.1, 5.6.2 изложить в следующей редакции:
5.6.1. Циклическая прочность трубопровода на этапе 3 считается обеспеченной, если выполняется условие
Д<Т,<ЛГ[Д<Т,], (5.32)
где коэффициент приведения к температуре 20°С АТ = [o]I[<j]V) ,
CA 03-003-07 (СТП 09-07-03)
5.6.2. Допускаемый размах напряжений при 20°С, МПа:
- для трубопроводов из углеродистой и низколегированной (не аустенитной) стали
[Дог,] = 80(1 + 1200-N;*533)0625, (5.33)
- для трубопроводов из аустенитной стали
[Да.] = 110(1 + 1000- Л^533)0625. (5.34)
Если расчетное число полных циклов Пс менее Nтт, то при проверке условия (5.32) в формулах (5.33) и (5.34) следует вместо Nc подставлять Птт.
Пmm - минимальное расчетное число полных циклов, вычисляется по формулам:
- для трубопроводов из углеродистой и низколегированной (не аустенитной) стали
\ 1.875
=
1200
1.5([<7] + [а]20)У6 ^
АТ -80 )
- для трубопроводов из аустенитной стали
\I.87S
(5.34.1)
1000
'l.S([g] + [g]2o)V ,
Л-по J
(5.34.2)
Пункт 5.7.1 изложить в следующей редакции:
5.7.1. Длительная циклическая прочность высокотемпературного трубопровода на этапе 4 считается обеспеченной, если выполняется условие Да, <0.6[<т], где а, -максимальное эквивалентное напряжение на 2 этапе расчета.
Пункт 5.7.2 изложить в следующей редакции:
5.7.2 Длительная циклическая прочность высокотемпературного трубопровода при а, > 0.6[а] считается обеспеченной, если выполняется следующее условие суммирования повреждений от усталости и ползучести при установившемся температурном режиме:
. 6 -И
- (5.37)
u-2hJ с
В этой формуле
cr, - максимальное эквивалентное напряжение на 2 этапе расиста, т - показатель степени в уравнении длительной прочности. При отсутствии справочных данных принимается равным т=8.
Примечание /. При <ум I АТо„ <> 1 первое слагаемое в уравнении (5.37) не учитывается
Примечание 2: Допускается проводить оценку длительной циклической прочности по формуле:
|
1-ВД |
<1
(5.38)
При О' /(1.2[<т]) < 0.5 второе слагаемое в уравнении (5.38) не учитывается.
Добавить пункт 5.7.4:
5.7.4. При числе циклов меньше 1000 следует принимать его равным 1000.
Пункт 5.8 изложить в следующей редакции:
5.8 Расчет местной устойчивости стенок вакуумного трубопровода
5.8.1. Критерий местной устойчивости стенок труб и фасонных деталей под совместным действием наружного давления, осевого сжимающего усилия, изг ибающих и крутящих моментов и поперечных усилий выглядит следующим образом:
К<, 1, (5.39)
где К - эффективный коэффициент устойчивости, должен быть меньше или равен единицы, вычисляется по формуле
где Ку - коэффициент устойчивости в предположении линейно-упругой работы материала, КП - коэффициент прочности.
Р , N , М’ + М,2 | М, (Vg+g Y [/>] [N] [М] [М,] [Q] )'
(5.41)
_ о.
1-ад’
(5.42)
где
[Р] - допускаемое наружное давление из условия устойчивости в пределах упругости,
[ЛП - допускаемое осевое усилия из условия устойчивости в пределах упругости,
© Ассоциация «Ростехэкспертиза»
О Научно-техническое предприятие Трубопровод (ООО «НТП Трубопровод»)
6
CA 03-003-07 (СТП 09-07-03)
[A/] - допустимый изгибающий момент из условия устойчивости в пределах упругости,
[А/,] - допустимый крутящий момент из условия устойчивости в пределах упругости,
[Q] - допустимая поперечная сила из условия устойчивости в пределах упругости,
сг( - эквивалентное напряжение в сечении трубы, вычисленное согласно п. 5.5.4 настоящего стандарта при <ру = 1 и <ра = 1.
5.8.2. При наличии колец жесткости (рис. 5.3а) эквивале1ггные напряжения рассчитываются по формуле
a = тах(<т,,<т2), (5.43)
где
<т, - эффективное кольцевое напряжение в участке трубы между кольцами жесткости,
<т2 - эффективное кольцевое напряжение в трубе с учетом укрепления кольцами жесткости.
P(D-s) Ds + b2 2s 2 Ds + b2'
(5.44)
P(D-s)-2^-[a)k<pt
2s
(5.45)
где
b - расстояние между кольцами жесткости в свету, t - расстояние между кольцами жесткости в осях,
Ак - площадь поперечного сечения кольца жесткости,
[<т]4 - допускаемое напряжение для кольца жесткости при расчетной температуре, (рк - коэффициент прочности сварных швов кольца жесткости.
5.8.3. Значения [Р)у [TV], [A/], (A/J, [Q] для участков труб без укрепления кольцами жесткости вычисляются по формулам:
[£] =
|
[A/J = |
| ||||||||||||
(5.46)
(5.47)
(5.48)
(5.49)
С Ассоциация «Ростехэкспертиза»
О Научно-техническое предприятие Трубопровод (ООО «НТП Трубопровод»)
7
ГА 03-003-07 (ГТП 09-07-01)
(4.50)
2.2Е( (j-c)Y
|
Рис. 5.3. Труба, 110дкрсплсн!]ая кольцами жесткости |
»Л A J '
|
5.8.4. Значения [/>], [ЛГ], [А/], [А/,], [0] для участков труб с укреплением кольцами жесткости вычисляются по формулам: | ||||||||||
|
где [Р], - допускаемое давление из условия устойчивости трубы между кольцами жесткости, [/>]2 - допускаемое давление из условия устойчивости всей трубы вместе с кольцами жесткости.
5.8.5. Допускаемое давление из условия устойчивости трубы между кольцами жесткости
1П-
(5.56)
В. = ттП.0;0.945—
Д
(5.57)
Ь \(s-c)
2.08£Д ((s-c)>2>
5.8.6. Допускаемое давление из условия устойчивости всей трубы вместе с кольцами жесткости
2.08£Д f*(s-c))
lPh=r^[—J •
ч23
Д Д
(5.59)
(5.58)
t yk(s-c)
где к - коэффициент жесткости трубы, подкрепленной кольцами жесткости.
к
В2 = ттП.0;0.945—
■т-
где / - эффективный момент инерции поперечного сечения кольца жесткости (рис. 5.36)
/ = /t + «£zf)l+e> **.<«-«> (561)
* 10.9 Ak+lt(s-c) V '
где 1к - момент инерции поперечного сечения кольца жесткости относительно оси, проходящей через центр тяжести, Ак - площадь поперечного сечения кольца жесткости, е - расстояние между центром тяжести поперечного сечения кольца жесткости и серединной поверхностью сечения трубы, (е - эффективная длина стенки трубы, учитываемая при определении эффективного момента инерции.
/, =min(*,/ + l.l 7Д(5-с)), (5.62)
где / - ширина поперечного сечения кольца жесткости в месте его приварки к трубе.
Добавить раздел 7:
7. Поверочный расчет трубопровода на прочность с давлением более 10 МПа
7.1 Общие положения
7.1.1. Проверочный расчет трубопроводов с давлением от 10 МПа в целом производится согласно разделу 5, при этом некоторые формулы и условия следует заменить на формулы и условия данного раздела. Формулы и условия, отсутствующие в данном разделе, принимаются согласно разделу 5.
7.1.2. Формулы данного раздела пригодны при соблюдении условия
— £0.25; (7.1.1)
D
ГА 03-003-07 (СТП 09-07-03)
7.1.3. Методика расчета, приведенная в данном разделе, аналогична методике РД 10-249-98 и апробирована на практике при давлениях до 38 МПа.
7.2 Расчетные напряжения в отводах
7.2.1. Напряжения в отводах определяются для трех сечений А-А, Б-Б, В-В (рисунок
5.2, б)
(7.2.1)
при расчете по этапу 1 напряжения в отводах определяются в соответствии с пунктами 5.5.1 - 5.5.5 при этом коэффициенты интенсификации принимаются /0 = /f = 1. Если коэффициент гибкости отвода Я <1.4, то дополнительно для каждого из сечений вычисляется эффективное напряжение но формуле:
1 - 0.0725Г -^1 - 0.251 \
ли; \м)
при расчете по этапу 2 напряжения в отводах определяются как наибольшее значение по формулам:
+ '■-2*-Л/,к + (0.6крА/>. *0.5№aJ +(к„М,)
(7.2.2)
= VK° 6*;л/. +12/М>„ +(о.6к,А/0 V. а. = ~'\Ь(‘Км. +I-2/W.V. +IVaJ +(крМ,У
°.=-Л°-бКмоУ. Акм.У
При М, > 0 и -jj- > — ^ + — принимается А* = —, в остальных случаях к\ = кр;
при расчете по этапу 3 напряжения в отводах определяются как наибольшее значение по формулам:
(7.2.3)
При M, < 0 и > ——
M. 1.45
^-0.7Л-Л/>. +(0.6к,А/0)®.Г О. >-JJ[(o.6*X -0.75 А/, К. +(o.6kpA/0Kf +MJ
принимается kp = —, в остальных случаях кр=кр.
*р
Здесь величина А/, определяется при рабочем давлении; при расчете по этапу 4 напряжения в отводах определяются как наибольшее значение по формулам: