Арматура трубопроводная.    РД    24.207.04-90

КОРПУСА И КРЫШ

Методические указания по расчету

допускаемых напряжений и

методам оценки прочности

Дата введения 01.07.91

Настоящий рукводящий документ устанавливает способы нормирования прочности при выполнении расчетов на прочность корпуоов и крышек трубопроводной арматуры, а также сильфонных крышек, корпусов я крышек приводных устройств, стоек и др. подобных деталей.

Руководящий документ распространяется на трубопроводную арматуру, проектирование, изготовление, монтаж и эксплуатация которой производится в соответствии о требованиями Госпроматомнадзора СССР.

C.I0 РД 24.207.04-90

CtiJ - допускаемое время нагружения, соответствующее температур⁰    и приведенному напряжению (p)ni ^в £ “°^м

режиме, умноженному на множитель I, Щ (определяется по кривым длительной прочности или по ПНАЭ Г-7-002-86 приложение 6-7);

L    -    число режимов, отличающихся температурой Тс

приведешшм напряжением (&Ы •

1.3.4. При расчете корпуса (крышки) на циклическую прочность и длительную циклическую прочность оценка прочности проводится по накопленному усталостному повреждению. Для всех нагруженных элементов корпуса (крышки) должно выполняться условие:

-    число режимов эксплуатации;

-    число циклов нагружения, определяется количеством пусков и остановок или изменениями режима эксплуатации;

-    допускаемое число циклов нагружения, соответствующее

расчетному значению амплитуды условных упругих напряжений в расчетном режиме (определяйся по кривым усталости, приведенным в ПНАЭ Г-7-002-86. При расчетной температуре менее    -    по п.5.6, при расчетной

температуре более 7^    -    по приложению 7).

РД 24.207.04-90 С.И

2. ДОПУСКАЕМЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ И МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ПРОЧНОСТИ ДНЯ КОРПУСОВ И КРЫШЕК АРМАТУРЫ ОБЩЕПРОМЫШЛЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ

2.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

2.I.I. Допускаемые напряжения и методы оценки прочности для корпусов и крышек из стальных материалов, цветных материалов и чугуна прияя *Ы по ЮСТ 14249-89, ГОСТ 26158-84, ГОСТ 26159-84 и ГОСТ.25859-83.

2.1.2..Определение допускаемых напряжений проводится на этапе выбора основных размеров и в разделах расчетов на статическую и цикличео кую прочность.

2.1.3.    Допускаемые напряжения определяются по значениям механических характеристик материала при расчетной температуре, соответствующей расчетному случаю. При расчетных температурах ниже 20°С допускаемые

. напряжения принимаются такими же как при температуре 20 °С.

2.1.4.    Значения механических характеристик материалов принимаются по данным Государственных стандартов (ГОСТ) иля технических условий (ТУ). При отсутствия в этих документах необходимых данных следует руко водствоваться значениями, приведенными в приложении 3 (справочном), табл.4. В расчетах значения механических характеристик принимаются по конструкторской документации (КД).

2.1.5.    Для объектов, на которые не распространяются ПНАЭ Г-7-008-89, должны применяться материалы, рекомендованные "Правилами устройства и безопасной эксплуатации сооудов, работающих под давлением", издание 1989 г., и "Правилами устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды.Материалы и полуфабрикаты", издание 1987 г.

Цзм ОШ tfaf/a

’TTiZ.A/lTrT^

?Д 24.207.04-90

2Л.6. Расчетная температура корпусов и крышек определяется на основании тепловых раочетов идя результатов испытаний, За расчетную температуру допускается принимать максимальную температуру среды,

2.2. ДОПУСКА ШЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ И МЕТОДУ ОЦЕНКИ ПРОЧНОСТИ

2.2.1. Корпуса и крышки из стальных материалов.

2.2.1 Л. Температура Tj. » при провышошш которой необходимо учитывать механические характеристики длительной прочности и ползучести материала, принимается равной 380 °С для углеродистых сталей, 420 °С для низколегированных сталей л 525 °С для аустенитных сталей ,

2.2.1.2. Если расчетная гемпоратура не превышает указанную в я.2.2.1.1, то допускаемые напряжения рассчитываются по пределу текучести и пределу прочности:

(19)

R-m ~ ^2>4'

П_т - 3 для сред содержащих сероводород, вызывающих сульфидное коррозионное растрескивание (приняты по РГМ 26-02-62-83).

^    -    поправочный    коэффициент, равный единице, за исключени

ем стальных отливок, для которых принимается =0,7 и ^ = 0,8, если отливки подвергаются индивидуальному контролю неразрушащими методами.

При гидравлических испытаниях и в условиях монтажа принимается fLp₀^ 1,1, при пневматических испытаниях Пряр, ~ ^*2*

2.2.1.3. Если расчетная температура превышает указанную в п.2.2.1.1, го    допускаемые напряжения рассчитываются по

РД 24.207.04-90

пределу текучести, пределу прочности, пределу длительной прочности и пределу ползучести;

(20)

где

yj^- среднее значение предела длительной прочности за 10⁵ ч при расчетной температуре, МПа;

Act - средний I^-ный предел ползучести за 10^ ч при расчетной температуре, МПа.

Предел ползучести используют для определения допускаемого напряжения в тех случаях, когда отсутствуют данные по пределу длительной прочности или по условиям эксплуатации необходимо ограничить величину деформации.

2.2.1.4. Для корпуса (крышки), работающих в условиях ползучести при разных за весь период эксплуатации расчетных температурах в качестве номинального допускаемого напряжения разрешается принимать эквивалентное допускаемое напряжение

ип_$=

где &Ы&],;    [&]_а - допускаемое напряжение

для расчетного срока эксплуатации при температурах 7д (    — I, 2 ...), МПа;

-    длительность этапов эксплуатации элементов с температу-_а рой стенки соответственно ( I « X, 2....), ч ;

-    общий расчетный срок эксплуатации, ч ;

tTt~ показатель степени в уравнениях длительной прочности

стали (для легированных жаропрочных сталей рекомендуется принимать ttt = 8).

C.I4 РД 24.207.04-90

Этапы эксплуатации при разной температуре стенки рекомендуется принимать по ступеням температуры в 5 и 10 °С,

2.2.2.    Корпуса и крышки из алюминиевых литейных сплавов.

2.2.2.1.    Допускаемые напряжения рассчитываются по пределу прочности

[&] -    7    (22)

Где tint^V.O*

^2.2.2.2. Допускаемые напряжения при гидравлических испытаниях определяются по п.2.2.2.1 с коэффициентом запаса прочности /2^ = 3,5,

2.2.3.    Корпуса и крышки из алюминия, меди и их сплавов.

2.2.3.1.    Допускаемые напряжения определяются по п.2.2.2.1 о коэффициентом запаса прочности (1щ «3,5.

2.2.3.2.    При наличии данных о пределе длительной прочности при расчетной температуре допускаемые напряжения принимаются равными:

(23)

гае Л/^г= 1.5;    Л/а=г,4;    1,5.

2.2.3.3. Допускаемые напряжения в условиях испытания рассчитываются по пределу текучести:

(24)

где /Ipqgs 1,1 при гидравлических испытаниях; tlpoOt* 1.2 при пневматических испытаниях.

2.2.4. Корпуса и крышки из чугуна.

2.2.4.1. Допускаемые напряжения при расчете по предельным нагрузкам для чуду на с пластинчатым графитом и для ковкого чугуна:

РД 24.207.04-90

Продолжение табл Л

Условия расчета Коэффициент Элементы, испытывающие преимущественно мембранные напряжения (цилиндрические обечайки, выпуклые днища при расчете в центральных зонах) Ка . 1,0

2.2.4.2. Допускаемые напряжения при расчете на основе теории упругости для чугуяов с пластинчатым графитом при условии равенства    Кр    - 1,0 (по табл.1), для ковкого чугуна и чугуна о шаро

видным графитом.

Для мембранных напряжений т,:

Я,

п

Где П-т ³ 3,5 в рабочих условиях;

2.2    в условиях испытания и монтажа.

Для суммарных напряжений мембранных и изгибных напряжений (&)^

ад - -fe.    <*>

Где tlfn = 2,2 в рабочих условиях;

1.3    в условиях испытания и монтажа.

Для размаха суммарных напряжений мембранных я изгибных напряжений    \

св»]«^[ва,    (29)

где = 3,0.

2.2.5. Расчет корпусов и крышек на циклическую прочность.

2.2.5.1. При расчете на циклическую прочность оценка долговечности проводится по накопленному усталостному повреждению при

РД 24.207.04-90

ПРИЛОЖЕНИЕ I Обязательное

I. Условные обозначения* не имеющие пояснения в тексте РД, приведены в табл.2,

Таблица 2

Условные обозначения

РД 24.207.04-90 С.19

Продолжение табл.2

Наименование величины Условное обозначение Единица измерения Коэффициент запаса прочности по пределу текучести R-pc,Z Коэффициент запаса прочности по пределу прочности Пт Коэффициент запаса прочности д© пределу длительной прочности П-mt Коэффициент запаса прочности по пределу ползучести flct Коэффициент приведения напряжений к мембранным напряжениям Ч Коэффициент приведения напряжений (6")а к мембранным напряжениям K't Максимальное расчетное землетрясение т Проектное землетрясение пз

2. Классификация категорий напряжений. вт. - общие мембранные напряжения, вызываемые действием механических нагрузок, нормальные к рассматриваемому сечению, распределенные по всему сечению я равные среднему значению напряжений в j д'анном сечении.

~ местные мембранные напряжения, вызываемые действием механических нагрузок. Мембранные напряжения относят к категории местных, если размеры зоны, в пределах которой напряжения превосходят 1,1 [e-j , не превышают 0,7 \l3>(S-cf и эта зона расположена не ближе чем на 1,7 Mi(s-c) к другой области, где напряжения превышают [&].

- общие изгибяые напряжения, вызываемые действием механических нагрузок, меняющиеся от максимального положительного значе-

С.2    РД 24.207.04-90

I. ДОПУСКАЕМЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ КОРПУСОВ И КРЫШЕК АРМАТУРЫ АЭУ И МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ПРОЧНОСТИ

1.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1.1.    Допускаемые напряжения и методы оценки прочности для корпусов и крышек арматуры для АЭУ приняты по "Нормам раочета на прочяооть оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок

(ПНАЭ Г-7-002-86)".

1.1.2.    Нормы ПНАЭ Г-7-002-86 предусматривают определение номинальных допускаемых напряжений на этапе выбора основных размеров и допускаемых напряжений в разделах поверочного расчета на статическую, сейсмическую и длительную статическую прочность.

1.1.3.    Допускаемые напряжения определяются по значениям механических характеристик материала при расчетной температуре, соответствующей расчетному случаю (нормальные условия эксплуатации (НУЭ), нарушение нормальных условий эксплуатации (ННУЭ), аварийная ситуация (АС) и

с

£ гидро- или пневмоиспытания).

s    I.I.4. Значения механических характеристик материалов принимаются

по данным Государственных стандартов (ГОСТ) или технических условий(ТУ] При отсутствии в этих документах необходимых данных допускается принимать значения, приведенные в приложении 2 (справочном). Соответствующие им допускаемые напряжения даны там же.В расчетах значения механических характеристик принимаются по конструкторской документации (КД).

1.1.5.    Для объектов подведомственных Госпромагомнадзору СССР должны применяться материалы, рекомендованные "Правилами устройства и безопасной эксплуатации оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок (ПНАЭ Г-7-008-89)" и общими техническими требованиями "Арматура для оборудования и трубопроводов АЭС (ОТТ-87)".

1.1.6.    Расчетная температура корцусов я крышек определяется на основании тепловых расчетов или результатов испытаний. За расчет-

С.20    РД 24.207.04-90

ния до минимального отрицательного значения по всему сечению и приводящие к изгибу корпуса (крышки) в целом.

б'в^ “ местные изгибные напряжения, вызываемые действием краевых сил и моментов от механических нагрузок.

6р ~ общие температурные напряжения, возникающие от неравномерного распределения температур по объему элемента или из-за различия коэффициентов линейного расширения материалов, приводящие в предельном случае к недопустимым остаточным изменениям формы и размеров конструкции.

- местные температурные напряжения, возникающие от неравномерного распределения температур по объему элемента или из-за различия коэффициентов линейного расширения материалов, которые не могут вызывать недопустимых остаточных изменений формы и размеров конструкции.

РД 24.207.04-90    С.З

ную температуру допускается принимать максимальную температуру среды.

X.I.7. Условные обозначения и классификация категорий напряжений приведены в приложении I (обязательном).

1.2. НОМИНАЛЬНЫЕ ДОПУСКАЕМЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ

1.2Л. Температура 7^ , при превышении которой необходимо учитывать механические характеристики длительной прочности и ползучести материала, принимается равной 350°С для углеродистых, легированных, кремнемарганцовистых и высокохромистых сталей, 450 °С для коррозионностойких оталей аустенитного класса, харопрочных, хромомолибденовых сталей и железоникелевых сплавов, 20 °С для алюминиевых и титановых сплавов.

1.2.2.    Если расчетная температура корпуса (крышки) не превышает указанные в пЛ.2Л.

<»

где при нагружении внутренним давлением - (Ipcfi *1.5;    /2/л*

при нагружении наружным давлением, превышающим внутреннее,-

⁼ 2;    /1/л    -    2,6.

Для стальных отливок, для которых отсутствуют данные по механическим характеристикам материала, значения Hpo_tz ^и    ПР^Й“

нимаюгся равными: 85% значения, приведенного в табл.З приложения 2 для одноименной марки катаной или кованой стали, если отливки подвергаются ЮО^-ному ультразвуковому или радиографическому контролю; 15% указанных выше значений - для остальных отливок.

1.2.3.    Если расчетная температура корпуса (крышки) превышает указанные в п.1.2.1

РД 24.207.04-90

С.4

где при нагружения внутренним давлением - tlmi *    5;

при нагружении наружным давлением, превышающем внутренне2.

При заданном ограничении деформации ползучести номинальные допускаемые напряжения принимаются равными:

сед--if-    «>

Где /1_С£ * I.

В случае отсутствия данных по пределам ползучести допускается ях определение по изохронным кривым, приведенным для ряда материалов в ПНАЭ Г-7-002-86, приложение 6.

1.2.4. Для страховочных и защитных корпусов (крышек) номинальные допускаемые напряжения принимаются равными:

где flpO'% * 1»07;    **85.

1.2.5. При контакте корпуса (крышки) о натрием реакторной чистоты используются расчетные значения механических характеристик, определяемые умножением значений Крон* Ищ»    на

поправочный коэффициент ^    , зависящий от материала, температу

ры и длительности эксплуатации.

U    »    (5)

где h_c - толщина поверхностного слоя стали, обезуглероженного на 30#, мм. Значение h_c определяется по данным ТУ.

£/t ~ расчетная толщина стенки корпуса (крышки), мм

РД 24.207.04-90

С.5

Если толщина стенки корпуса (крышки) более I мм, а время эксплуатации не более 2 I0⁸ ч., принимается:

для коррозионно-стойких сталей аустенитного класса с содержанием никеля до 15^ при Т £    550 °С ^ ж I и при

550 °С *Т± 700 °С 2$ * 0,9:

для железоникелевых сплавов при Т 4 600 °С ^ * 0,9 и при 600 °С г. Та 700 °С ^ ^ж °»⁸-

1.2,6. При расчете корпуса (крышки) по выбору основных размеров при расчетной температуре, превышающей указанные в п.1.2.1 оценка прочности проводится по накопленному длительному статическому повреждению, если ресурс эксплуатации включает два или более режима нагружения, отличающихся по расчетной температуре 7^ или приведенному напряжению (&)ii I

t

и.

±1,

(6)

ы fc]

цде ti - продолжительность работы в С -ом режиме при температуре Ti и приведенном напряжении (6за веоь ресурс эксплуатации (учитывается только время нагружения при температурах выще ), ч;

[tl] - допускаемое время нагружения, соответствующее пределу длительной прочности ft-mt ~fanvb (& )и (принимается по ПНАЭ Г-7-002-86, приложение I), ч,

- приведенное напряжение I -го режима, МПа;

- чиоло режимов, отличающихся температурой Ti приведенным напряжение :    .

или

РД 24.207.04-90

С.6

1.3. ДОПУСШШЕ НАПРЯЖЕНИЯ В ПОВЕРОЧНОМ РАСЧЕТЕ

1.3.1.    При расчете корпуса (крышка) на статическую прочность допускаемые напряжения принимают следующие значения:

L6’iJ~[6’h]

ШнаСб'н]

[б'.зчнед

1.3.1.1.    Для общих мембранных напряжений от механачеоких нагрузок

-    в режимах НУЭ;

-    в режимах ННУЭ;

-    в режимах АС ;    (7)

-    в режимах гидравлических (пневматических) испытаний.

Для страховочного и защитного корпуса (крышки)

1.3.1.2.    Для общих мембранных или местных мембранных напряжений и общих изгябных напряжений от механячеоких нагрузок [б'яызсед - в режимах НУЭ;

-    в режимах ННУЭ;

-    в режимах АС;    (8)

-    в режимах гидравлических (пневматических) испытаний.

Для страховочного и защитного корпуса (крышки)

1.3.1.3.    Для размаха общих или местных мембранных, общих или местных изгябных, общих температурных напряжений от механических нагрузок и температурных воздействий

[&ц]~т.Ся[(я,5'- ~£%r')fLpo_lZ' 2R/>qz}~ в режимах НУЭ (9)

При этом, минимальные л максимальные абсолютные значения приведенных напряжений, входящие в определение размаха приведенных; напряжений, не должны превышать величины Я/п.

РД 24.207.04-90

С.7

1.3.2. При расчете корпуса (крышки) на сейомическую прочность допуокаемые напряжения принимают следующие значения:

1.3.2.1. Для общих мембранных напряжений от механических нагрузок и сейсмических воздействий: для арматуры I и П класса

- в режимах НУЭ + MP3

(Ю)

[S’st] ~/,Z[6h]    -    в    режимах    НУЭ    +    ПЗ

для арматуры Ш класса

- в режимах НУЭ + ПЗ

1.3.2.2. Для общих мембранных или местных мембранных напряжений и общих изгибяых напряжений от механических нагрузок и сейсмических воздействий

для арматуры I и П класса

Гб$а7“<Я[6н]    -    в    режимах    НУЭ    +    MP3

(И)

гад=№_н] - в режимах НУЭ + ПЗ

для арматуры Ш класса [Ski = 1,9 [6н]    -    в    режимах НУЭ + ПЗ

1.3.3. При расчетной температуре, превышающей указанные в п.1.2.1, расчет корпуса (крышки) проводится на длительную статическую прочность и допускаемые напряжения принимают следующие значения: 1.3.3Л. Для группы категорий напряжений

(IS)

циент запаса R~tnt * предел длительной прочности Я/п£ выбирается для

РД 24*207.04-90

С.8

суммарной длительности нагружения рассматриваемыми напряжениями при расчетной температуре (значения    за    время 2*10^ приведены

в приложений 2, табл.З).

Если ресурс эксплуатации включает два или более режима нагружения, отличающихся по расчетной температуре Тс или приведенному напряжению    *    должно    выполняться    условие    по    накопленно

му длительному статическому повреждению

*1.

(13)

14

ли

[ и]

где    -    продолжительность    работы    в I -ом режиме при температуре Тс ^и приведенном напряжении    за    весь    ре

сурс эксплуатации (учитывается только время нагружения при температурах выше Tf ):

- допускаемое время нагружения, соответствующее температуре Тс и приведенному напряжению (&)fl в L -ом режиме (определяется по кривым длительной прочности или по ПНАЭ Г-7-002-86, приложение 6-7);

L - число режимов, отличающихся температурой Tl или приведенным напряжением

1.3.3.2. Для группы категорий напряжений

№J-**£65Jt *    ⁽¹⁴⁾

где К+ =.    -0.ЯУ    ^та

№нЗ_ь

Если ресурс эксплуатации включает два или более режима нагружения, отличающихся по расчетной температуре Тс или приведенному напряжению    »    должно    выполняться условие по накопленному