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

Аппараты колонного типа

(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»); 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. № 1997-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 34233.9-2017 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    Стандарт подготовлен на основе применения ГОСТ Р 51274-99¹

7    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

ГОСТ 34233.9-2017

5.5    Снеговые нагрузки

При расчете аппаратов колонного типа снеговые нагрузки не учитывают.

5.6    Температурные нагрузки

5.6.1    При наличии в элементах конструкции аппарата колонного типа, включая его опорные части, значительных температурных перепадов, неравномерного и нестабильного распределения температур, соединения материалов с различными коэффициентами линейного расширения, наружных колец жесткости, узлов ввода горячего продукта в холодный аппарат или холодного продукта — в горячий и т. д. следует дополнительно определять местные температурные напряжения.

Если рабочая температура корпуса аппарата в месте приварки опоры превышает 360 °С, следует выполнять оценку напряжений от стесненности температурных деформаций в зоне сопряжения корпуса аппарата с опорной обечайкой.

5.6.2    Температурные напряжения определяют специальными методами расчета.

Метод расчета температурных напряжений следует выбирать в соответствии с ГОСТ 34233.1 (пункт 5.7).

Оценку результатов расчета напряженно-деформированного состояния с учетом температурных напряжений проводят в соответствии с ГОСТ 34233.1 (пункт 8.10).

5.6.3    Для уменьшения температурных напряжений в месте соединения корпуса с опорной обечайкой применяют специальные конструктивные решения, например предусматривают конструктивную не изолированную изнутри воздушную полость — горячую камеру (см. рисунок 3) для интенсификации теплообмена излучением между корпусом аппарата и верхней частью опорной обечайки. Необходимые размеры элементов специальных конструктивных решений устанавливают на основе анализа температурных напряжений.

Обечайка корпуса

Рисунок 3 — Горячая камера в месте соединения корпуса аппарата с опорной обечайкой

5.7 Местные нагрузки

Расчет локальных напряжений в элементах аппарата от действия местных нагрузок, вызываемых присоединяемыми трубопроводами, площадками, кронштейнами и т. д. (см. рисунок 1, сечения А—А, Б—Б), проводят по ГОСТ 34233.3, ГОСТ 34233.4, ГОСТ 34233.5.

Если не выполняются условия применимости нормативных расчетных методик, то расчет проводят специальными методами.

При расчете мест крепления обслуживающих площадок следует учитывать максимально возможную нагрузку на них, включая нагрузку от массы обслуживающего персонала, определяемую в соответствии с требованиями строительных норм и правил².

5.8    Расчетная температура

Расчетную температуру для каждого элемента аппарата колонного типа устанавливают по ГОСТ 34233.1.

Расчетную температуру для условий испытания и монтажа аппарата колонного типа принимают равной 20 °С.

5.9    Сочетания нагрузок

5.9.1 Расчет аппарата колонного типа проводят для рабочих условий, условий испытаний и монтажа. Сочетания нагрузок для этих условий приведены в таблице 1.

Таблица 1—Сочетания нагрузок

Условие Расчетное давление р, МПа Расчетная осевая сжимающая сила F, Н Расчетная поперечная сила Q, Н Расчетный изгибающий момент М, Н-мм Рабочие условия P^ F, = G, Qi Ml=MGi+max{MVi;MVR}. Для сейсмических районов + max{MV:; MVR, MR^ J Условия испытаний Р2 f2 = g2 G?2 M2 = Mq + 0,6Л/Ц Условия монтажа 0 F3=G3 Q3 M3=MG3 +MV3 Для сейсмических районов M3=MG3+maX{MV3’MR3}

6 Корпус аппарата колонного типа

6.1    Проверка прочности

Стенки аппарата колонного типа, работающего под действием внутреннего избыточного или наружного давления, должны быть проверены на прочность при совместном действии давления, расчетных сил и расчетных изгибающих моментов от весовых, ветровых, сейсмических и других внешних нагрузок.

Проверку прочности стенки корпуса аппарата проводят во всех расчетных сечениях, перечисленных в 4.2.

Эквивалентные напряжения от совместного действия давления, расчетных сил и расчетных изгибающих моментов от весовых, ветровых, сейсмических и других внешних нагрузок рассчитывают с использованием критерия максимальных касательных напряжений.

Проверку прочности корпуса аппарата проводят для рабочих условий и условий испытаний.

Расчетное давление р, расчетную осевую силу F и расчетный изгибающий момент М для каждого расчетного сечения принимают по таблице 1.

6.1.1    Расчет напряжений от совместного действия нагрузок

6.1.1.1    Общие мембранные меридиональные напряжения о_х в цилиндрических обечайках колонного аппарата, включая опору, вычисляют по формулам:

-    в расчетном сечении аппарата на стороне, где изгибающий момент вызывает растяжение,

_p(D + s) F    4 М

^xi 4(s-c) tiD(s-c) nD²(s-c)’

-    в расчетном сечении аппарата на стороне, где изгибающий момент вызывает сжатие,

_p(D + s) F    ЛМ

^х2 4 (s - с) 7iD(s-c) u-D²(s-c)

Приложение А (справочное)

Допускаемые напряжения фундаментных болтов и бетона

А.1 Допускаемые напряжения фундаментных болтов

Допускаемые напряжения для фундаментных болтов принимают в зависимости от диаметра болта по таблице А.1 или вычисляют по формуле

>0,2/20

п

где RpQ 2120 — предел текучести материала при температуре 20 °С;

л_т = 1,65 —запас прочности фундаментного болта по пределу текучести.

Таблица А.1 —Допускаемые напряжения для фундаментных болтов

Номинальный диаметр болта, мм Допускаемое напряжение [с>]впри температуре 20 °С, МПа, для болтов из марки стали СтЗ 09Г2С 10Г2С1 12, 16, 20 148 197 203 24, 30 142 184 197 36 142 172 197 42, 48, 56 136 172 197 64, 72, 80 136 166 178 90, 100 136 160 178

Допускается принимать для фундаментных болтов значения допускаемых напряжений меньше рассчитанных по формуле (А.1) и приведенных в таблице А.1. При этом для вновь устанавливаемых аппаратов колонного типа следует указывать значение нагрузки на болты при затяжке или значение крутящего момента так, чтобы расчетные напряжения в фундаментных болтах при монтаже не превысили вновь принятых допускаемых напряжений.

А.2 Нижний предел применимости фундаментных болтов

В соответствии с требованиями ГОСТ 24379.0 для фундаментных болтов применяют материалы, представленные в таблице А.2, в зависимости от абсолютной минимальной зимней температуры воздуха в районе установки.

Таблица А.2 — Нижний предел применимости фундаментных болтов

Марка стали Номер стандарта Нижний температурный предел применения, °С СтЗпс2, СтЗсп2 ГОСТ 535 -20 СтЗпс4, СтЗсп4 ГОСТ 535 -30 09Г2С-4 ГОСТ 19281 -40 09Г2С-6 ГОСТ 19281 -70 10Г2С1-6 ГОСТ 19281 -70

ГОСТ 34233.9-2017

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

Содержание

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

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

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

4    Общие положения....................................................................5

5    Расчетные нагрузки...................................................................6

6    Корпус аппарата колонного типа........................................................8

7    Опорная обечайка....................................................................9

8    Элементы опорного узла..............................................................10

9    Фундаментные болты................................................................15

Приложение А (справочное) Допускаемые напряжения фундаментных болтов и бетона...........16

IV

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

Сосуды и аппараты

НОРМЫ И МЕТОДЫ РАСЧЕТА НА ПРОЧНОСТЬ

Аппараты колонного типа

Vessels and apparatus.

Norms and methods of strength calculation. Apparatus of column type

Дата введения — 2018—08—01

1    Область применения

Настоящий стандарт устанавливает нормы и методы расчета на прочность аппаратов колонного типа на цилиндрических или конических опорах, работающих под действием внутреннего избыточного или наружного давления, собственной массы и массы содержимого, усилий и изгибающих моментов от ветровых нагрузок или сейсмических воздействий, от эксцентрически приложенных весовых нагрузок, нагрузок, вызванных стесненностью температурных деформаций и других внешних нагрузок.

Настоящий стандарт применяют совместно с ГОСТ 34233.1 — ГОСТ 34233.4, ГОСТ 34233.6, ГОСТ 34233.10, ГОСТ 34233.12, ГОСТ 34283 и ГОСТ 34347.

2    Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 535-2005 Прокат сортовой и фасонный из стали углеродистой обыкновенного качества. Общие технические условия

ГОСТ 19281-2014 Прокат повышенной прочности. Общие технические условия ГОСТ 24379.0-2012 Болты фундаментные. Общие технические условия ГОСТ 31838-2012 Аппараты колонные. Технические требования

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 34233.4-2017 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет на прочность и герметичность фланцевых соединений

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

ГОСТ 34233.10-2017 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Сосуды и аппараты, работающие с сероводородными средами

ГОСТ 34233.11-2017 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Метод расчета на прочность обечаек и днищ с учетом смещения кромок сварных соединений, угловатости и некругло-сти обечаек

Издание официальное

ГОСТ 34233.12-2017 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Требования к форме представления расчетов на прочность, выполняемых на ЭВМ

ГОСТ 34283-2017 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность при ветровых, сейсмических и других внешних нагрузках

ГОСТ 34347-2017 Сосуды и аппараты стальные сварные. Общие технические условия

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.

3 Обозначения

В настоящем стандарте применены следующие обозначения:

А    —    площадь наиболее ослабленного поперечного сечения опорной обечайки, мм³;

А₆    —    площадь поперечного сечения фундаментного болта по внутреннему диаметру резьбы,    мм³;

а    —    катет сварного шва в месте приварки опорной обечайки к корпусу, мм;

а!    —    катет сварного шва по опорной обечайке в месте приварки к нижнему опорному кольцу, мм;

а₂    —    катет сварного шва по нижнему опорному кольцу в месте приварки опорной обечайки,    мм;

Ь₁    —    ширина нижнего опорного кольца, мм;

Ь₂    —    выступающая ширина нижнего опорного кольца, мм;

Ь₃    —    длина верхнего опорного элемента, мм;

Ь₄    —    выступающая ширина верхнего опорного элемента, мм;

Ь₅    —    минимальное расстояние между двумя смежными ребрами, мм;

Ь₆    —    максимальное расстояние между двумя смежными ребрами, мм;

Ь₇    —    ширина усиливающей пластины, привариваемой к верхнему опорному кольцу, мм;

с    —    сумма всех прибавок к расчетной толщине стенки, определяемая отдельно для каждого из

рассчитываемых элементов колонного аппарата и опоры в соответствии с ГОСТ 34233.1 (раздел 11), мм;

с_в — суммарная прибавка на коррозию к диаметру фундаментного болта, мм;

D — внутренний диаметр аппарата в расчетном сечении, мм;

D₀ — внутренний диаметр цилиндрической опорной обечайки или внутренний диаметр конической опорной обечайки в расчетном сечении, мм;

D₆ — диаметр окружности фундаментных болтов, мм;

d — диаметр окружности, вписанной в шестигранник гайки фундаментного болта, мм; с/_б — внутренний диаметр резьбы фундаментного болта, мм; е — расстояние от оси фундаментного болта до опорной обечайки, мм;

F — расчетная осевая сжимающая сила, действующая на полную площадь сечения обечайки в расчетном сечении (без учета нагрузки, возникающей от давления), Н;

F₁ — сила Fb рабочих условиях, Н;

F₂    — сила F в условиях испытания, Н;

F₃    — сила F в условиях монтажа, Н;

[F]    — допускаемая осевая сила, Н;

-    поперечное сечение опорной обечайки в месте присоединения к корпусу (см. рисунок 2, сечение Г—Г), а также для составной опорной обечайки — поперечное сечение в зоне соединения цилиндрической и конической обечаек;

-    поперечное сечение опорной обечайки в местах расположения отверстий (см. рисунок 2, сечение Д—Д);

-    поперечное сечение опорной обечайки в месте присоединения нижнего опорного кольца (см. рисунок 2, сечение Е—Е).

Для проверки элементов опорного узла (см. рисунок 5) и фундаментных болтов используют расчетные нагрузки сечения Е—Е (см. рисунок 2).

Оценку локальных напряжений от местных нагрузок проводят в расчетных узлах, где приложены эти нагрузки (см. рисунок 1, сечения А—А и Б—Б).

5 Расчетные нагрузки

5.1    Расчетные давления

Для каждого расчетного сечения аппарата устанавливают расчетные давления в рабочих условиях р₁ ив условиях испытания р₂ по ГОСТ 34233.1.

5.2    Расчетные осевые силы

При определении расчетной осевой силы Рдля каждого расчетного сечения аппарата учитывают весовые нагрузки G₁, G₂, G₃, а также другие внешние силы, действующие в вертикальном направлении на полную площадь сечения.

5.3 Расчетные поперечные силы

При определении расчетной поперечной силы Q для каждого расчетного сечения аппарата учитывают нагрузки Q₂, Q₃, а также другие внешние силы, действующие в горизонтальном направлении на полную площадь сечения.

5.4 Расчетные изгибающие моменты

При определении расчетного изгибающего момента Мдля каждого расчетного сечения аппарата

учитывают следующие изгибающие моменты: M_G , M_G , M_G , M_R , M_R , M_v, M_v , M_v , M_VR, другие внешние изгибающие моменты, действующие на полную площадь сечения.

1

Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 14 декабря 2017 г. № 1997-ст ГОСТ Р 51274-99 отменены с 1 августа 2018 г.

2

В Российской Федерации действует СП 20.13330.2016 «СНиП 2.01.07—85² Нагрузки и воздействия».

7

3