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
Предисловие
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, ковано сварных 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 = 0,5D (βR - 1), (2)
S ≥ SR + 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
Черт.2. Плоское днище с радиусным переходом
Черт.3. Плоское днище с проточкой
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:
(7)
S1 ≥ S1R + 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
,(10)
3.6. Коэффициент ослабления днища неукрепленными отверстиями для плоских днищ всех типов следует определять по формуле
, (11)
в случае одиночного центрального отверстия по формуле
. (12)
3.7. В случае несквозного отверстия в формулы (11) и (12) подставляют значение расчетного диаметра d3R, определяемого с учетом глубины отверстия.
. (13)
3.8. Расчет плоского днища с проточкой применим при соблюдении следующих условий:
r ≥ 0,25S1, (14)
S2 ≤ S1 - r, (15)
, (16)
3.9. Толщина плоского днища с проточкой должна быть рассчитана по формулам:
, (17)
S1 ≥ S1R + C , (18)
3.10. Допускаемое давление для плоского днища с проточкой следует рассчитывать по формуле
, (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
Черт.5. Эллиптическое днище
4.2. Расчет применим для сферических и эллиптических днищ при соблюдении следующих условий:
1) 
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
,
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
 |
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 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.
