. Знак "минус" относится к внутренней поверхности (точки А' или B'), знак плюс - к наружной (точки А или В).
7.3.11. Напряжения от внутреннего давления вычисляются по формулам:
;
;
.  | |
| 1434 × 1054 пикс. Открыть в новом окне | |
7.4. Условия прочности
7.4.1. Для рассматриваемой точки коллектора (точки А или А', В или В') вычисляются три главных нормальных напряжения, которые представляют собой алгебраическую сумму действующих в одном направлении напряжений, вызванных весовыми нагрузками и внутренним давлением. Главные напряжения определяются по формулам:
; 
; 
,если 
;
;
; 
; 
,если 
.
. 7.4.2. Эквивалентное напряжение для рассматриваемой точки коллектора принимается равным
.  | |
| 712 × 1409 пикс. Открыть в новом окне | |
 | |
| 738 × 1532 пикс. Открыть в новом окне | |
7.4.3. Величина эквивалентного напряжения в коллекторе от действия весовых нагрузок и внутреннего давления должна удовлетворять условию
. Величина номинального допускаемого напряжения принимается в соответствии с разделом 2 Норм.
 | |
| 753 × 1793 пикс. Открыть в новом окне | |
 | |
| 690 × 1968 пикс. Открыть в новом окне | |
 | |
| 694 × 1676 пикс. Открыть в новом окне | |
 | |
| 705 × 1679 пикс. Открыть в новом окне | |
8. Расчет на прочность фланцев теплообменных аппаратов и трубопроводов
8.1. Условные обозначения
8.8.1.# В разделе приняты следующие условные обозначения, представленные в табл. 8.1.
Таблица 8.1
Символ | Название | Единица измерения |
1 | 2 | 3 |
р | Расчетное давление | МПа |
р_h | Пробное давление | МПа |
t | Расчетная температура стенки | °С |
р_у | Условное давление | МПа |
D_у | Условный диаметр изделия | мм |
D | Номинальный внутренний диаметр изделия (корпуса сосуда, трубы трубопровода и др.) | мм |
s | Толщина стенки изделия | мм |
s_1 | Толщина стенки цилиндрического участка фланца | мм |
s_2 | Толщина стенки конического перехода у основания | мм |
h_1 | Высота цилиндрического участка фланца | мм |
h_2 | Высота конического перехода | мм |
h_f | Высота тарелки фланца и опорного бурта | мм |
h_f1 | Высота нажимного кольца | мм |
h_f2 | Высота тарелки фланца, определяемая методом предельных нагрузок | мм |
h_3 | Высота выступа | мм |
D_3 | Диаметр выступа фланца | мм |
D_f | Наружный диаметр фланца и бурта свободного фланца | мм |
D_1 | Внутренний диаметр нажимного кольца | мм |
D_2 | Наружный диаметр нажимного кольца | мм |
D_s | Диаметр окружности шпилек (болтов) | мм |
D_0m | Наибольший наружный диаметр мембраны (исходное состояние) | мм |
D_d | Наружный диаметр прокладки | мм |
D_m | Расчетный диаметр прокладки | мм |
d_0s | Номинальный диаметр шпилек, равный наружному диаметру резьбы | мм |
d_s | Расчетный (минимальный) диаметр шпилек | мм |
d_0 | Диаметр отверстия под шпильки | мм |
d_0R | Редуцированное значение диаметра отверстия под шпильки | мм |
e | Максимальный размер гайки | мм |
l_s | Шаг шпилек | мм |
z | Число шпилек | мм |
b_0 | Ширина прокладки | мм |
b | Эффективная ширина прокладки | мм |
дельта | Толщина прокладки | мм |
q_0 | Удельное давление на прокладку при затяге шпилек | МПа |
s_4 | Толщина стенки мембраны | мм |
b_4 | Ширина мембраны | мм |
F_d | Усилие обжатия прокладки | Н |
F_2h | Усилие, обеспечивающее герметичность при гидравлическом испытании | Н |
F_h | Равнодействующие силы в шпильках от давления гидравлического испытания | Н |
F_p | Равнодействующие силы в шпильках от рабочего давления | Н |
F_0 | Расчетное усилие затяга шпилек | Н |
F_t | Расчетное усилие в шпильках при рабочих условиях | Н |
F_0h | Расчетное усилие при гидравлическом испытании | Н |
F_1 | Усилие в цилиндрическом участке фланца от действия внутреннего давления | Н |
F_2 | Усилие, обеспечивающее герметичность при рабочем давлении | Н |
F_3, F_4 | Усилия от действия давления среды | Н |
M_i | Изгибающий момент | Н х мм |
l_i | Плечи действия сил | мм |
W_A, W_B, W_С | Моменты сопротивления расчетных сечений фланца | мм3 |
y | Ордината центра тяжести поперечного сечения фланца | мм |
сигма | Напряжение в расчетных сечениях фланца | МПа |
сигма_0m | Напряжение в мембране | МПа |
сигма_s | Напряжение в шпильках | МПа |
E_f | Модуль упругости металла фланца | МПа |
Е_s | Модуль упругости металла шпилек | МПа |
[сигма_f] | Допускаемое напряжение металла фланца | МПа |
[сигма_s] | Допускаемое напряжение металла шпилек | МПа |
[сигма_0m] | Допускаемое напряжение металла мембраны | МПа |
r | Радиус галтели | мм |
альфа | Угол поворота фланца | град |
альфа_1 | Угол скоса фланца | град |
N | Количество циклов нагружения сосуда |
Обозначения геометрических размеров фланцевых соединений приведены на рис. 8.1 и 8.2.
8.2. Общие положения
8.2.1. В Нормах рассматриваются фланцы с коническим переходом (конической втулкой) и плоские фланцы, а также жесткие фланцы и свободные.
8.2.2. Деталями фланцевого соединения являются фланцы, кольцо свободного фланца, прокладка, мембрана, шпильки (болты), гайки, шайбы.
Под элементами фланца понимаются цилиндрическая часть фланца, конический переход, тарелка фланца, бурт свободного фланца, нажимное кольцо, отверстия под шпильки, выступы, впадины и др.
8.2.3. Применение болтов допускается до давления 3,0 МПа и температуры 300°С, для болтов по ГОСТ 20700 предельная температура допускается до 400°С.
 | |
| 1351 × 1923 пикс. Открыть в новом окне | |
 | |
| 1232 × 1580 пикс. Открыть в новом окне | |
8.2.4. Требования к конструкции, материалам и полуфабрикатам, а также к изготовлению и контролю качества рассматриваемых фланцев должны соответствовать требованиям соответствующих Правил Госгортехнадзора России (т.е. по котлам, сосудам или трубопроводам ТЭС в зависимости от назначения изделия, к которому привариваются рассматриваемые фланцы).
Дополнительно должны соблюдаться следующие условия:
расположение и конструкция опор на корпусе, днище или трубопроводе должны обеспечивать отсутствие передачи внешних нагрузок на фланцевое соединение, превышающих величину, приведенную в п. 8.7.6.5;
расстояние от конического перехода фланца или тарелки плоского фланца до кромки сварного шва приварки опоры должно быть более величины, рассчитанной по формуле 
, но не менее 100 мм;
, но не менее 100 мм; величина предварительного затяга фланцев с приварным мембранным уплотнением не должна превышать 30% расчетного усилия на шпильки при действии внутреннего давления;
величина подгрузки шпилек от разности температур между фланцами и шпильками не должна превышать 30% расчетного усилия на шпильки при действии внутреннего давления.
8.2.5. Нормы содержат методику расчета на прочность фланцев с прокладочным и мембранным уплотнением для обоснования их основных размеров.
В основу расчета на прочность фланцевого соединения заложен метод предельных нагрузок с проверкой напряжений по наиболее напряженным сечениям фланца.
Поверочный расчет на усталость деталей фланцевого соединения должен выполняться для оборудования ТЭС в соответствии с требованиями раздела 5 Норм.
8.2.6. Допускается использование фланцевых соединений без расчета по обоснованию выбора основных размеров при изготовлении их в соответствии с ГОСТ 12815 - ГОСТ 12822.
8.2.7. Фланцевые соединения, рассчитанные по настоящей методике, гарантируют не менее 1000 циклов подъема и сброса давления при сроке службы 100 тыс. ч.
8.3. Расчетное давление
8.3.1. Под расчетным давлением фланцевого соединения следует понимать избыточное давление, на которое производится расчет на прочность фланцевого соединения.
8.3.2. Расчетное давление фланцевого соединения следует принимать не менее расчетного давления изделия.
8.3.3. Если давление гидравлического испытания изделия 
превышает 1,3 расчетного давления изделия, то следует выполнить расчет фланцевого соединения на условия гидравлического испытания. Если 
, то такой расчет можно не выполнять.
превышает 1,3 расчетного давления изделия, то следует выполнить расчет фланцевого соединения на условия гидравлического испытания. Если , то такой расчет можно не выполнять.8.4. Расчетная температура
8.4.1. Под расчетной температурой металла рассчитываемой детали фланцевого соединения следует понимать температуру, по которой принимается значение допускаемого напряжения.
8.4.2. Расчетную температуру металла фланца следует принимать равной расчетной температуре металла изделия в рабочих условиях. Если выполняется расчет на условия гидравлического испытания согласно п. 8.3.3, то в качестве расчетной температуры принимается температура гидравлического испытания.