Версия для печати

ГОСТ 25215-82 Сосуды и аппараты высокого давления. Обечайки и днища. Нормы и методы расчета на прочность (с Изменением №1)

Дата введения 1983-07-01

Предислов​ие

РАЗРАБОТАН Министерством химического и нефтяного машиностроения

ИСПОЛНИТЕЛИ

В.И.Лившиц, канд. техн. наук (руководитель темы); В.Г.Татаринов, канд. техн. наук; П.Г.Пимштейн, канд. техн. наук; Р.М.Романова

ВНЕСЕН Министерством химического и нефтяного машиностроения

Член коллегии А.М.Васильев

УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 16 апреля 1982 г. N 1551

ВНЕСЕНО Изменение N 1, утвержденное и введенное в действие Постановлением Государственного комитета СССР по управлению качеством продукции и стандартам от 17.04.90 N 907 с 01.11.90 и опубликованное в ИУС N 7, 1990 г.

Изменение № 1 внесено юридическим бюро "Кодекс" по тексту ИУС N 7, 1990 г.

Настоящий стандарт распространяется на однослойные обечайки, плоские и выпуклые днища сосудов и аппаратов кованых, ковано-сварных стальных, а также однослойных сосудов и аппаратов, изготовленных из стального листового проката, работающих при статических нагрузках под действием внутреннего избыточного давления свыше 10 до 100 МПа в химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности, и устанавливает нормы и методы расчета на прочность однослойных обечаек, плоских и выпуклых днищ.

Требования настоящего стандарта действительны при условии, что расчетная температура не превышает значений, при которых в расчетах на прочность учитывается ползучесть материалов. В случае отсутствия точных данных о температуре, настоящий стандарт применим при расчетной температуре, не превышающей 380 °С для углеродистой стали, 420 °С для низколегированной и среднелегированной сталей и 525 °С для аустенитной стали.

Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 3027-81.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Расчетная температура, рабочее и расчетное избыточные давления (далее - рабочее и расчетное давления) - по ГОСТ 14249-89.

Условные обозначения величин в соответствии с приложением 2.

1.2. Значение пробного избыточного давления (далее - пробного давления) при гидравлических испытаниях следует определять по "Правилам устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением", утвержденным Госгортехнадзором СССР.

1.3. Допускаемое напряжение при расчете по предельным нагрузкам конструктивных элементов из углеродистых, низколегированных и среднелегированных сталей вычисляют по формуле (1)

[σ] = min ( σт или σ0,2 ; σв ) g
nт nв

Коэффициенты nт, nв в зависимости от условий нагружения следует определять в соответствии с таблицей.

Условия нагружения Коэффициент запаса прочности
  nт nв
Рабочие условия 1,5 2,4
Условия испытания 1,1 -

1.4. Если значение пробного давления больше значения, определяемого по формуле

1,35P [σ]20/[σ],

то следует проводить проверку на прочность конструктивных элементов сосудов и аппаратов, подставляя в соответствующие формулы значение пробного давления. При этом коэффициент nт выбирают в соответствии с таблицей.

1.5. В формулы для расчетов на прочность элементов сосудов и аппаратов, имеющих сварные соединения, необходимо вводить коэффициент φ, учитывающий снижение прочности сварного шва по сравнению с основным металлом. Для сосудов и аппаратов, изготовленных из стального листового проката с продольным сварным швом, значения коэффициента φ - по ГОСТ 14249-89. Для сосудов и аппаратов кованых, кованосварных стальных коэффициент I принимают равным 1.

1.6. Значение прибавки C к расчетным толщинам конструктивных элементов сосуда или аппарата - по ГОСТ 14249-89. При расчете выпуклых днищ, изготовленных штамповкой, технологическая прибавка для компенсации утонения учитывается во всех случаях.

1.7. Расчет на усталостную прочность цилиндрических однослойных обечаек и днищ, а также других конструктивных элементов сосудов и аппаратов не производится, если число циклов нагружения не превышает 1000 и обеспечиваются следующие условия:

  • скорость подъема температуры стенки сосуда или аппарата при выводе на режим или во время рабочего процесса не превышает 30 °C/ч;
  • температура стенки внутри сосуда или аппарата, не имеющего наружной теплоизоляции, не более 200 °С;
  • температура стенки сосуда или аппарата, при использовании аустенитных сталей в качестве защитного слоя для корпуса, выполненного из углеродистой и низколегированной сталей, не превышает 200 °С независимо от наличия наружной теплоизоляции.

1.8. Если расчетное число циклов нагружений превышает 1000 или не выполняется какое-либо из требований п.1.8 настоящего стандарта, то кроме расчета по данному стандарту следует выполнять проверку на усталостную прочность. При выполнении условий п.1.8 настоящего стандарта и колебании нагрузки от действия давления, не превышающем 15% расчетной, проверку на усталостную прочность не проводят.

Раздел 1. (Измененная редакция, Изм. N 1).

2. РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ОДНОСЛОЙНЫХ ОБЕЧАЕК

2.1. Расчет применим для цилиндрических обечаек при условии

S - C ≤ 0,4
D

2.2. Толщину цилиндрической однослойной обечайки следует рассчитывать по формулам:

SR = 0,5DR - 1), (2)

SSR + C, (3)

2.3. Расчетный коэффициент толстостенности следует рассчитывать по формуле

βR = exp ( P ) , (4)
[σ] • φ

Значения βR выбирают по справочному приложению 1.

2.4. Допускаемое давление следует рассчитывать по формуле

[p] = [σ]φlnβ, (5)

где

β = D + 2(S - C) , (6)
D

3. РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ ПЛОСКИХ ДНИЩ

3.1. На черт.1-3 приведены расчетные модели плоских днищ. Чертежи не определяют конструкцию плоских днищ и приведены для указания расчетных размеров.

Черт.1. Плоское днище с коническим переходом

Чертеж 1

Черт.2. Плоское днище с радиусным переходом

Чертеж 2

Черт.3. Плоское днище с проточкой

Чертеж 3

3.2. Расчет применим для плоских днищ при условии

S1 - C ≤ 0,35
D

3.3. Толщину днищ с коническим и радиусным переходами следует рассчитывать по формулам:

Формула расчета толщины днищ (7)

S1S1R + C , (8)

3.4. Расчетный диаметр определяют по формулам

  • для днищ с коническим переходом (черт. 1)

DR = D - 1,3S , (9)

  • для днищ с радиусным переходом и днищ с проточкой (черт. 2 и 3)

DR = D - r , (9a)

(Измененная редакция, Изм. N 1).

3.5. Допускаемое давление для днищ с коническим и радиусным переходами

Формула допускаемого давления ,(10)

3.6. Коэффициент ослабления днища неукрепленными отверстиями для плоских днищ всех типов следует определять по формуле

Формула коэффициента ослабления, (11)

в случае одиночного центрального отверстия по формуле

Формула коэффициента ослабления. (12)


3.7. В случае несквозного отверстия в формулы (11) и (12) подставляют значение расчетного диаметра d3R, определяемого с учетом глубины отверстия.

Формула коэффициента ослабления. (13)

3.8. Расчет плоского днища с проточкой применим при соблюдении следующих условий:

r ≥ 0,25S1, (14)

S2S1 - r, (15)

Формула расчета условия для плоского днища, (16)

3.9. Толщина плоского днища с проточкой должна быть рассчитана по формулам:

Формула толщины плоского днища, (17)

S1S1R + C , (18)

3.10. Допускаемое давление для плоского днища с проточкой следует рассчитывать по формуле

Формула допускаемого давления для плоского днища, (19)

где

K = 0,41 - для S - C < 0,5
S1 - C
K = 0,38 - для S - C < 0,5
S1 - C

4. РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ ВЫПУКЛЫХ ДНИЩ

4.1. На черт.4, 5 приведены расчетные модели выпуклых днищ. Чертежи не определяют конструкцию выпуклых днищ и приведены для указания расчетных размеров.

Черт.4. Сферическое днище

Чертеж 4

Черт.5. Эллиптическое днище

Чертеж 5

4.2. Расчет применим для сферических и эллиптических днищ при соблюдении следующих условий:

1) Формула расчета условия для эллиптических днищ

2) расстояние от края отверстия до внутренней цилиндрической поверхности t ≥ 0,1D;

3) угол между нормалью к внутренней поверхности на краю днища и осью сосуда или аппарата ≥ 75°.

4.3. Толщина выпуклого днища

S1R = pR , (20)
2[σ]φ - 0,5P

S1 > S1R + C, (21)

Если длина цилиндрической отбортованной части

Условие длины отбортованной части,

то толщина днища должна быть не меньше толщины обечайки, рассчитанной по формуле (2).

4.4. Допускаемое давление

[p] = 2 (S1 - C) [σ]φ , (22)
R + 0,5 (S1 - C)

4.5. Расчетный радиус кривизны днища

R = D2 / 4H, (23)

где R = D - для эллиптических днищ с H = 0,25D;

R = 0,5D - для полусферических днищ с H= 0,5D.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 (справочное). Определение коэффициента βR

Параметр βR
0,05 1,051
0,06 1,062
0,07 1,072
0,08 1,083
0,09 1,094
0,10 1,105
0,11 1,116
0,12 1,128
0,14 1,139
0,14 1,150
0,15 1,162
0,16 1,174
0,17 1,185
0,18 1,197
0,19 1,209
0,20 1,221
0,21 1,234
0,22 1,246
0,23 1,259
0,24 1,271
0,25 1,284
0,26 1,297
0,27 1,310
0,28 1,323
0,29 1,336
0,30 1,350
0,31 1,363
0,32 1,377
0,33 1,391
0,34 1,405
0,35 1,419
0,36 1,433
0,37 1,448
0,38 1,462
0,39 1,477
0,40 1,492
0,41 1,507
0,42 1,522
0,43 1,537
0,44 1,553
0,45 1,568
0,46 1,584
0,47 1,600
0,48 1,616
0,49 1,632
0,50 1,649
0,51 1,665
0,52 1,682
0,53 1,699
0,54 1,716
0,55 1,733
0,56 1,750
0,57 1,768
0,58 1,786
0,59 1,804
0,60 1,822
0,61 1,840
0.62 1,859
0,63 1,878
0,64 1,896
0,65 1,916
0,66 1,935
0,67 1,954
0,68 1,974
0,69 1,994
0,70 2,014

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 (справочное). УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В РАСЧЕТНЫХ ФОРМУЛАХ

C - сумма прибавок к расчетной толщине обечайки или днища, мм (см);
D - внутренний диаметр сосуда или аппарата, мм (см);
D0 - внутренний диаметр проточки, мм (см);
DR - расчетный диаметр плоского днища, мм (см);
d1 - диаметр центрального отверстия, мм (см);
d2 - диаметр, сквозного отверстия, мм (см);
d3 - диаметр несквозного отверстия или наружный диаметр резьбы несквозного отверстия, мм (см);
d3R - расчетный диаметр несквозного отверстия, мм (см);

Сумма диаметров отверстий сечения - сумма диаметров отверстий для наиболее ослабленного диаметрального сечения, мм (см);

H - внутренняя высота сферической или эллиптической части днища, мм (см);
h - длина цилиндрической отбортовки выпуклого днища, мм (см); K - коэффициент прочности днища;
K0 - коэффициент ослабления днища отверстиями;
li - глубина i-го отверстия, мм (см);
nв - коэффициент запаса прочности по временному сопротивлению (пределу прочности);
nт - коэффициент запаса прочности по пределу текучести;
р - расчетное давление в сосуде или аппарате, МПа (кгс/см2);
[p] - допускаемое давление, МПа (кгс/см2);
R - расчетный радиус кривизны днища по внутренней поверхности, мм (см);
r - радиус закругления, мм (см);
S - исполнительная толщина цилиндрической обечайки, мм (см);
SR - расчетная толщина цилиндрической обечайки, мм (см);
S1 - исполнительная толщина днища, мм (см);
S1R- расчетная толщина днища, мм (см);
S2 - минимальная толщина днища в зоне проточки, мм (см);
t - расстояние от края отверстия до внутренней стенки сосуда или аппарата, мм (см);
β - коэффициент толстостенности;
βR - расчетный коэффициент толстостенности;
- угол между нормалью к внутренней поверхности на краю днища и осью сосуда или аппарата, градус;
σв - минимальное значение временного сопротивления (предела прочности) при расчетной температуре, МПа (кгс/см2);
σт - минимальное значение предела текучести при расчетной температуре, МПа (кгс/см2);
σ0,2 - минимальное значение условного предела текучести при расчетной температуре (напряжение, при котором остаточное удлинение достигает 0,2%), МПа (кгс/см2);
[σ] - допускаемое напряжение при расчетной температуре, МПа (кгс/см2);
[σ]20 - допускаемое напряжение при температуре 20 °С, МПа (кгс/см2);
φ - коэффициент прочности сварных соединений.