, где 
и 
определены по суммарным нагрузкам 
, 
, 
.
и определены по суммарным нагрузкам , , .5.1.4. Допускаемое эквивалентное напряжение
5.1.4.1. Величина эквивалентного напряжения в цилиндрических барабанах, коллекторах и трубах от действия внутреннего давления и весовых нагрузок должна удовлетворять условию
. 5.1.4.2. Величина эквивалентного напряжения в трубах от действия внутреннего давления, весовых нагрузок и самокомпенсации тепловых расширений должна удовлетворять условию
. Для трубопроводов и труб, расчетные температуры которых обусловливают использование для определения допускаемых напряжений кратковременных характеристик пределов прочности и текучести, допускается несоблюдение указанного условия, если поверочный расчет на усталость по п. 5.2. показывает, что заданное число циклов рассчитываемой детали меньше допустимого.
5.1.5. Расчет на малоцикловую усталость
5.1.5.1. Условные обозначения
5.1.5.1.1. В формулах приняты условные обозначения представленные в таблице 5.2.
Таблица 5.2
Символ | Название | Единица измерения |
1 | 2 | 3 |
сигма | Приведенное напряжение от внутреннего давления | МПа |
[сигма] | Номинальное допускаемое напряжение | МПа |
сигма_с | Максимальное местное расчетное напряжение, определенное с учетом ползучести | МПа |
сигма_eq, сигма_eqc | Эквивалентные напряжения соответственно от весовых нагрузок и внутреннего давления и суммарное от весовых нагрузок, самокомпенсации и внутреннего давления | МПа |
сигма_тау/t | Условный предел длительной прочности при растяжении | МПа |
сигма_а | Расчетная амплитуда напряжений | МПа |
[сигма_a] | Допускаемая амплитуда напряжений, определенная по расчетным кривым малоцикловой усталости | МПа |
[сигма(*)_a] | Допускаемая амплитуда напряжений | МПа |
сигма_i | Главные условно-упругие напряжения в расчетной точке детали (i = 1, 2, 3) | МПа |
сигма_eij | Эквивалентные напряжения (i, j = 1, 2, 3) | МПа |
Дельта сигма_ey | Размах эквивалентных напряжений | МПа |
[сигма_max], [сигма_min] | Допускаемые напряжения, соответствующие температуре, при которой достигаются максимальные и минимальные эквивалентные напряжения | МПа |
E_t | Модуль упругости, соответствующий максимальной температуре цикла | МПа |
E_max, E_min | Модули упругости, соответствующие температуре, при которой достигаются максимальные и минимальные эквивалентные напряжения | МПа |
N | Число циклов нагружения | - |
N_i | Число циклов нагружения данного типа | - |
[N] | Допускаемое число циклов нагружения по расчетным кривым малоцикловой усталости | - |
[N(*)] | Допускаемое число циклов | - |
D_c | Параметр, характеризующий допускаемое повреждение при совместном действии усталости и ползучести | - |
m | Показатель степени в уравнении длительной прочности | - |
l | Количество различных номинальных режимов | - |
тау_i | Длительность работы при данных параметрах, включая время пуска и останова | ч |
тау_0 | Расчетный ресурс эксплуатации | ч |
5.1.5.2. Общие положения
5.1.5.2.1. Расчет на малоцикловую усталость является поверочным и выполняется после выбора основных размеров детали.
5.1.5.2.2. Поверочный расчет производится с учетом всех нагрузок (основных и дополнительных) для всех расчетных режимов работы.
5.1.5.2.3. Расчетные кривые малоцикловой усталости приведены для материалов, допущенных к применению Госгортехнадзором России и перечисленных в табл. 2.2, 2.3, 2.4 раздела 2.
5.1.5.2.4. Методика применима для расчета деталей, работающих при малоцикловой усталости во всем диапазоне изменения расчетных температур. Уровень температур, обусловливающих необходимость учета ползучести, устанавливается согласно разделу 2.
5.1.5.2.5. Поверочный расчет на малоцикловую усталость допускается не производить, если повреждаемость от действия всех видов нагрузок удовлетворяет одновременно двум условиям:
; 
. При расчете величины 
в этом случае амплитуды напряжений принимаются равными:
в этом случае амплитуды напряжений принимаются равными:
- для циклов пуск-останов;
- для циклов колебания давления с размахом 
не менее 30% р (исключая пуск-останов);
- для температурных циклов всех видов, где 
- перепад температуры по толщине стенки, периметру и длине детали, включая колебания температуры среды во времени. Суммарное эквивалентное напряжение 
определяется для номинального режима эксплуатации.
определяется для номинального режима эксплуатации. 5.1.5.2.6. Расчет напряжений в элементах котлов и трубопроводов производится по методикам, изложенным в разделах 6, 7, 8, 9 и 10.
Допускается использование других расчетных методик, а также экспериментальных значений напряжений, определенных в условиях, соответствующих условиям эксплуатации.
5.1.5.3. Переменные нагрузки
5.1.5.3.1. За цикл нагружения принимается повторяющееся изменение нагрузки (как силовой, так и температурной) от первоначального значения до максимального (минимального) и возврат к первоначальной нагрузке. Цикл нагружения характеризуется амплитудой напряжения, числом циклов нагружения и уровнем максимальной температуры цикла.
5.1.5.3.2. При расчете на усталость учитываются следующие нагружающие факторы:
изменение давления при пуске-останове котла;
колебания рабочего давления при эксплуатации (более 15% от номинального значения);
изменение внешних нагрузок при эксплуатации (весовые нагрузки, наддув и т.п.);
температурные перепады при пуске-останове котла, включая компенсационные нагрузки при тепловых расширениях трубопроводов;
дополнительные перепады температур, вызывающие колебания температуры среды или теплового потока при эксплуатации.
5.1.5.4. Переменные напряжения
5.1.5.4.1. Расчет на усталость основывается на условно-упругих напряжениях, действующих в выбранной точке рассчитываемой детали, где ожидаются наибольшие напряжения. Расчет производится для всех основных этапов эксплуатации: пуска, рабочего режима, останова.
5.1.5.4.2. Для каждой выбранной точки детали определяют три главных нормальных напряжения 
, 
, 
, представляющих собой алгебраическую сумму действующих в одном направлении напряжений от всех приложенных в данный момент нагрузок с учетом местных концентраторов напряжений (отверстий, галтелей и т.п.). Значения коэффициентов концентрации следует принимать по расчету напряжений в соответствии с п. 5.1.5.2.6.
, , , представляющих собой алгебраическую сумму действующих в одном направлении напряжений от всех приложенных в данный момент нагрузок с учетом местных концентраторов напряжений (отверстий, галтелей и т.п.). Значения коэффициентов концентрации следует принимать по расчету напряжений в соответствии с п. 5.1.5.2.6. Примечание. До разработки соответствующей методики расчета для барабанов и коллекторов коэффициент концентрации окружных напряжений от действия внутреннего давления на кромках цилиндрических отверстий допускается принимать равным 3, для выпуклых днищ 2,2, а коэффициент концентрации окружных и осевых напряжений от действия температурного перепада по толщине стенки для цилиндрических и сферических деталей равным 2,0.
5.1.5.4.3. Для цилиндрических деталей главные нормальные напряжения 
определяются в соответствии с п. 5.1.
определяются в соответствии с п. 5.1. 5.1.5.4.4. По значениям главных нормальных напряжений определяют эквивалентные напряжения для расчетных точек детали в заданные моменты времени как алгебраическую разность главных нормальных напряжений:
. 5.1.5.4.5. Напряжения, вызываемые технологическими отклонениями при изготовлении детали (разностенность труб, смещение кромок и т.п.), не учитываются, если величина отклонений не превышает нормы, установленной в Правилах госгортехнадзора.
5.1.5.5. Размах и амплитуда переменных напряжений
5.1.5.5.1. Для каждого цикла нагружения существуют режимы, при которых принимают максимальные и минимальные значения величины:
; 
. В расчет вводится размах условно-упругих эквивалентных напряжений 
, равный наибольшему значению:
, равный наибольшему значению:  | |
| 213 × 58 пикс. Открыть в новом окне | |
5.1.5.5.2. Расчетная амплитуда напряжений принимается наибольшей из следующих величин, определяемых по формулам:
;