ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Расчет на прочность труб поверхностей нагрева и трубопроводов, нагруженных внутренним давлением из "Металлы и расчет на прочность котлов и трубопроводов Издание 3 " Напряжения, возникающие в металле труб поверхностей нагрева и трубопроводов, определяются в первую очередь внутренним давлением. Нагрузки от самокомпенсации тепловых напряжений, собственной массы труб, массы изоляции и содержащегося в них теплоносителя учитываются в расчете дополнительно. [c.328] Рассмотрим, какие теоретические положения и экспериментальные данные заложены в расчет на прочность по нормативному методу, принятому в Советском Союзе. [c.328] Средние главные напряжения можно получить путем рассмотрения условий равновесия отдельных частей сосуда. [c.328] Вырежем мысленно из сосуда кольцо длиной /, мм. Половины этого кольца (рис. 5.1) будут отрываться одна от другой силой, создаваемой внутренним давлением. Сила равна р01, где р — внутренне избыточное давление в сосуде, МПа О — внутренний диаметр сосуда, мм / — длина кольца, мм. [c.328] Из сопоставления формул (5.7) и (5.8) видно, что тангенциальные напряжения в 2 раза больше осевых. Поэтому разрушение труб под действием внутреннего давления всегда происходит вдоль образующей. [c.329] НПО ЦКТИ проведены испытания на ползучесть и длительную прочность трубчатых образцов, нагруженных внутренним давлением [142, 143[. Результаты испытаний при одноосном растяжении сопоставлялись с результатами испытания трубчатых образцов. Образцы в обоих случаях изготовлялись из металла одной и той же плавки. В [142] проведены испытания образцов, выполненных из стали 20. [c.330] Результаты испытаний на ползучесть (рис. 5.2, а) и испытаний на длительную прочность (рис. 5.2, б) хорошо совпадают с расчетом по формуле (5.6). Аналогичное совпадение имеет место для аустенитной стали 12Х18Н12Т (рис. 5.2, в). [c.330] В Нормах расчета на прочность приводятся методики конструкторских расчетов для определения основных размеров элементов и методики поверочных расчетов для определения допускаемых давлений в уже существующих конструкциях. [c.330] Эту формулу можно применять при (х — с) а 0,25. В этой формуле фш — коэффициент прочности продольного сварного щва, для бесшовных труб он равен 1,0 коэффициент прочности поперечных сварных соединений в расчете на прочность при воздействии внутреннего давления не учитывается, так как на ослабление от поперечного сварного шва действуют осевые напряжения, которые в два раза ниже окружных. Величина с в формуле (5,9) — прибавка к расчетной толщине стенки. [c.331] В расчет на прочность вводится коэффициент прочности сварного шва фа,, который не может быть более единицы. Коэффициент прочности сварного шва также зависит от гарантированного проплавления свариваемых деталей и объема контроля качества. [c.331] Значение коэффициента прочности сварного шва при выполнении любым допущенным способом автоматической, полуавтоматической или ручной сварки, обеспечивающей полный провар по всей толщине, при условии проведения в необходимых случаях термической обработки после сварки и контроля качества шва неразрушающими методами по всей длине принимается наибольшим. Для углеродистых, низколегированных марганцовистых, хромомолибденовых и аустенитных сталей в этом случае ф1 ==1-Для хромомолибденованадиевой и высокохромистой сталей, сильнее подверженных разупрочнению в околошовной зоне, коэффициент прочности сварного шва снижают. При ручной и автоматической сварке под слоем флюса и расчетной температуре 530° С и более фн ==0,7, при температуре менее 510° С фш = 1,б. В интервале от 510 до 530° С коэффициент прочности сварного шва определяется методом линейной интерполяции. При электрошлаковой сварке принимают фа = 1,0. [c.331] Если контроль неразрушающими методами производится не по всей длине сварного шва, то уменьшают, умножая на коэффициент, меньший единицы. При выборочном контроле не менее 10% протяженности шва этот коэффициент должен составлять 0,8 при отсутствии такого контроля или его объеме менее 10% - 0.7. [c.332] Сварные соединения трубопроводов и других деталей котла могут быть нагружены изгибающими напряжениями в этом случае коэффициент прочности поперечного сварного шва обязательно учитывается он обозначается (табл. 5.7). Коэффициент Ф ш для хромомолибденованадиевых труб в интервале от 510 до 530° С определяют методом линейной интерполяции. [c.332] В расчетах сварных соединений усиление шва не учитывается. [c.332] При сверловке одиночных отверстий или групп отверстий в трубах возникает концентрация напряжений и происходит ослабление поперечного сечения. Эти явления также учитываются коэффициентом прочности ф , методика определения которого изложена в 5.5. [c.332] Номинальная толщина стенки детали, указываемая на чертеже, должна быть не менее расчетной по Нормам. [c.332] В Нормах расчета на прочность существует несколько понятий толщины стенки. Расчетная толщина стенки Sp вычисляется по формулам по расчетному давлению, коэффициенту прочности и допускаемому напряжению без учета добавки С. Номинальная толщина стенки s получается путем суммирования к расчетной толщине стенки s, прибавок с и округления до ближайшего размера, имеющегося в сортаменте толщин по стандарту или техническим условиям. Допускаемая толщина стенки [s] определяется по расчетной толщине стенки с прибавкой к ней величины Сг. [c.332] Примечание. При расчетной температуре от 510 до 530 С коэффициент прочности сварного соединения при изгибе определяется линейным интерполированием между указанными значениями. [c.332] На основании накопленного опыта эксплуатации для обеспечения надежности при случайных механических воздействиях и из технологических соображений в ОСТ 108.031 09-85 введены ограничения на минимальную толщину стенки труб поверхностей нагрева и трубопроводов в зависимости от наружного диаметра. Так, например, при наружном диаметре менее 38 мм номинальная толщина стенки не должна быть менее 1,8 мм, а при максимальном, более 108 мм — не менее 4 мм. [c.333] При наличии больших тепловых потоков в трубах возникают значительные тепловые напряжения из-за разности температур по толщине стенки на лобовой образующей, а также из-за температур лобовой и тыльной образующей. [c.333] Вернуться к основной статье