Дата введения 1 августа 2018 года
Отправить по почте
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОСУДЫ И АППАРАТЫ. НОРМЫ И МЕТОДЫ РАСЧЕТА НА ПРОЧНОСТЬ. УКРЕПЛЕНИЕ ОТВЕРСТИЙ В ОБЕЧАЙКАХ И ДНИЩАХ ПРИ ВНУТРЕННЕМ И НАРУЖНОМ ДАВЛЕНИЯХ. РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ ОБЕЧАЕК И ДНИЩ ПРИ ВНЕШНИХ СТАТИЧЕСКИХ НАГРУЗКАХ НА ШТУЦЕР ГОСТ 34233.3-2017
Vessels and apparatus. Norms and methods of strength calculation. Reinforcement of openings in shells and bottoms under internal and external pressure. Strength calculation of shells and bottoms under external static loads on the nozzle (ISO 16528-1:2007, NEQ) (ISO 16528-2:2007, NEQ)
Действует на территории РК с 01.02.2019 г. согласно Приказу Председателя Комитета технического регулирования и метрологии Министерства по инвестициям и развитию РК от 25.12.2018 г. № 383-од
Дата введения 1 августа 2018 года
Предисловие
Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены в ГОСТ 1.0-2015 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2-2015 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены"
Сведения о стандарте
1 РАЗРАБОТАН Межгосударственным техническим комитетом по стандартизации МТК 523 "Техника и технологии добычи и переработки нефти и газа"; Закрытым акционерным обществом "ПЕТРОХИМ ИНЖИНИРИНГ" (ЗАО "ПХИ"); Акционерным обществом "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт нефтяного машиностроения" (АО "ВНИИНЕФТЕМАШ"); Обществом с ограниченной ответственностью "Научно-техническое предприятие ЦЕНТРХИММАШ" (ООО "НТП ЦЕНТРХИММАШ"); Акционерным обществом "Научно-исследовательский и конструкторский институт химического машиностроения" (АО "НИИХИММАШ")
2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии
3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 14 июля 2017 г. N 101-П)
За принятие проголосовали:
Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97 |
Код страны по МК (ИСО 3166) 004-97 |
Сокращенное наименование национального органа по стандартизации |
Армения |
AM |
Минэкономики Республики Армения |
Беларусь |
BY |
Госстандарт Республики Беларусь |
Казахстан |
KZ |
Госстандарт Республики Казахстан |
Киргизия |
KG |
Кыргызстандарт |
Россия |
RU |
Росстандарт |
Узбекистан |
UZ |
Узстандарт |
Украина Азербайджан
|
UA AZ |
Минэкономразвития Украины Азстандарт |
4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 14 декабря 2017 г. N 1991-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 34233.3-2017 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 августа 2018 г.
5 В настоящем стандарте учтены основные нормативные положения следующих международных стандартов:
- ISO 16528-1:2007 "Котлы и сосуды, работающие под давлением. Часть 1. Требования к рабочим характеристикам" ("Boilers and pressure vessels - Part 1: Performance requirements", NEQ);
- ISO 16528-2:2007 "Котлы и сосуды, работающие под давлением. Часть 2. Процедуры выполнения требований ISO 16528-1" ("Boilers and pressure vessels - Part 2: Procedures for fulfilling the requirements of ISO 16528-1", NEQ)
6 Подготовлен на основе применения ГОСТ Р 52857.3-2007 и ГОСТ Р 52857.9-2007 <*>
--------------------------------
<*> Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 14 декабря 2017 г. N 1991-ст ГОСТ Р 52857.3-2007 и ГОСТ Р 52857.9-2007 отменены с 1 августа 2018 г.
7 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)
1 Область применения
Настоящий стандарт устанавливает нормы и методы расчета на прочность укрепления отверстий в цилиндрических и конических обечайках, конических переходах, выпуклых днищах и крышках сосудов и аппаратов, работающих под действием внутреннего избыточного или наружного давления, применяемых в химической, нефтегазоперерабатывающей и других отраслях промышленности.
В настоящем стандарте также приведен метод расчета на прочность обечаек и днищ при совместном действии внутреннего избыточного давления и внешних статических нагрузок на штуцер и нагружения, вызванного стесненностью температурных деформаций.
Настоящий стандарт применяется совместно с ГОСТ 34233.1 и действителен при условии, что толщины стенок обечаек, переходов и днищ отвечают условиям прочности и устойчивости в соответствии с ГОСТ 34233.2.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 34233.1-2017 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Общие требования
ГОСТ 34233.2-2017 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет цилиндрических и конических обечаек, выпуклых и плоских днищ и крышек
ГОСТ 34233.6-2017 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет на прочность при малоцикловых нагрузках
Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.
3 Обозначения
В настоящем стандарте применены следующие обозначения:
A |
- расчетная площадь вырезанного сечения обечайки или днища, подлежащего компенсации (см. рисунок А.1 приложения А), мм 2 ; |
A 1 |
- площадь укрепляющего сечения внешней части штуцера (см. рисунок А.1 приложения А), мм 2 ; |
A 2 |
- площадь поперечного сечения накладного кольца, мм 2 ; |
A 3 |
- площадь укрепляющего сечения внутренней части штуцера (см. рисунок А.1 приложения А), мм 2 ; |
a 0 , a 1 , a 2 , a 3 , a 4 |
- коэффициенты разложения в степенной ряд; |
b |
- минимальное расстояние между наружными поверхностями двух соседних штуцеров, измеряемое по поверхности укрепляемого элемента (см. рисунки А.8 и А.9 приложения А), мм; |
c |
- сумма прибавок к расчетной толщине стенки обечайки, перехода или днища, мм; |
C 1 , C 2 , C 3 , C 4 |
- параметры; |
c s , , |
- сумма прибавок к расчетным толщинам стенок штуцеров, мм; |
c s 1 , , |
- прибавка для компенсации коррозии стенки внутренней части штуцера, мм; |
D |
- внутренний диаметр цилиндрической обечайки или выпуклого днища, мм; |
D к |
- внутренний диаметр конической обечайки по центру укрепляемого отверстия, мм; |
D р , , |
- расчетные внутренние диаметры укрепляемых элементов, мм; |
D с |
- диаметр срединной поверхности обечайки у отверстия, мм; |
D 2 |
- наружный диаметр накладного кольца, мм; |
d , d' , d" |
- внутренние диаметры штуцеров, мм; |
d 0 |
- наибольший допустимый диаметр одиночного отверстия, не требующего дополнительного укрепления, при наличии избыточной толщины стенки сосуда, мм; |
d 0р |
- расчетный диаметр отверстия, не требующего укрепления, при отсутствии избыточной толщины стенки сосуда (см. рисунок А.1 приложения А), мм; |
d 1 |
- максимальная ось симметрии отверстия некруглой формы или большая ось овального отверстия (см. рисунки А.11 а и А.16 приложения А), мм; |
d 2 |
- минимальная ось симметрии отверстия некруглой формы или малая ось овального отверстия (см. рисунки А.11 а и А.16 приложения А), мм; |
d р |
- расчетный диаметр отверстия, мм; |
d с |
- диаметр срединной поверхности штуцера, мм; |
d max |
- максимальный диаметр отверстия, мм; |
e |
- расстояние от наружной поверхности штуцера до внешнего края днища (см. рисунок А.13 приложения А), мм; |
F z , F x , F y |
- внешняя осевая и внешние поперечные силы в месте пересечения оси штуцера с образующей цилиндрической обечайки или выпуклого днища (см. рисунок Б.1 приложения Б), Н; |
[ F ] |
- допускаемая сжимающая осевая сила, определяемая из условия прочности обечайки штуцера, Н; |
[ F z ] |
- допускаемое осевое усилие на штуцер, Н; |
[ F z ]; [ F z 1 ]; [ F z 2 ] |
- допускаемые осевые усилия из условия прочности обечайки и выпуклых днищ, Н; |
H |
- высота выпуклой части эллиптического днища до внутренней поверхности, мм; |
K 1 , K 2 , K 3 , K 4 |
- вспомогательные коэффициенты; |
- эффективный коэффициент концентрации напряжений; |
|
L 0 |
- ширина зоны укрепления отверстия (см. рисунок А.1 приложения А), мм; |
L к |
- расстояние от наружной поверхности штуцера до ближайшего несущего конструктивного элемента (см. рисунок А.14 приложения А), мм; |
L 2 |
- расчетная ширина зоны укрепления при наличии общего накладного кольца для двух отверстий, мм; |
l |
- исполнительная ширина торообразной вставки или вварного кольца (см. рисунок А.7 приложения А), мм; |
l р |
- расчетная ширина зоны укрепления в стенке обечайки, перехода или днища в окрестности штуцера или торообразной вставки, мм; |
l 1 , , , l 3 , , |
- исполнительные длины патрубков штуцеров (см. рисунки А.1 - А.9, А.11 - А.14 приложения А), мм; |
l 1р , l 3р |
- расчетные длины штуцера (см. рисунок А.1 приложения А), мм; |
, , , |
- расчетные длины взаимовлияющих штуцеров, мм; |
l 2 , , |
- исполнительная ширина накладных колец (см. рисунки А.2, А.4, А.5, А.8, А.11 - А.14 приложения А), мм; |
l 2р |
- расчетная ширина накладного кольца, мм; |
l 5 |
- расстояние от центральной оси выпуклого днища до наиболее удаленной точки кромки отверстия (см. рисунок Б.1 б приложения Б), мм; |
M b |
- внешний изгибающий момент в месте пересечения оси штуцера с образующей выпуклого днища (см. рисунок Б.1 б приложения Б), Н·мм; |
M x |
- внешний изгибающий момент в окружном направлении в месте пересечения оси штуцера с образующей цилиндрической обечайки (см. рисунок Б.1 а приложения Б), Н·мм; |
M y |
- внешний изгибающий момент в продольном направлении в месте пересечения оси штуцера с образующей цилиндрической обечайки (см. рисунок Б.1 а приложения Б), Н·мм; |
M z |
- крутящий момент в месте пересечения оси штуцера с образующей обечайки (см. рисунок Б.1 а приложения Б), Н·мм; |
[ M ] |
- допускаемый изгибающий момент, определяемый из условия прочности обечайки штуцера, Н·мм; |
[ M x ]; [ M x 1 ]; [ M x 2 ]; [ M y ]; [ M y 1 ]; [ M y 2 ] |
- допускаемые изгибающие моменты из условия прочности обечайки, Н·мм; |
[ M b ]; [ M b 1 ]; [ M b 2 ] |
- допускаемые изгибающие моменты из условия прочности выпуклых днищ, Н·мм; |
p |
- расчетное давление в сосуде или аппарате (внутреннее избыточное или наружное), МПа; |
p pn |
- расчетное наружное давление для определения толщины стенки сосуда или аппарата с отверстием, не требующим дополнительного укрепления, МПа; |
[ p ] |
- допускаемое давление в элементе, МПа; |
[ p ] п |
- допускаемое давление в пределах пластичности из условия прочности, МПа; |
[ p ] E |
- допускаемое давление в пределах упругости из условия устойчивости, определяемое для соответствующих обечайки и днища без отверстий по ГОСТ 34233.2, МПа; |
R |
- наибольший внутренний радиус кривизны выпуклого днища, мм; |
R с |
- радиус кривизны срединной поверхности выпуклого днища у отверстия, мм; |
R н |
- радиус кругового накладного кольца при совместном укреплении отверстий (см. рисунок А.9 приложения А), мм; |
R' |
- радиус несимметричного накладного кольца около отверстия диаметром d' (см. рисунок А.9 приложения А), мм; |
R" |
- радиус несимметричного накладного кольца около отверстия диаметром d" (см. рисунок А.9 приложения А), мм; |
r |
- радиус отбортовки по внутренней поверхности укрепляемого элемента или торовой части торообразной вставки (см. рисунки А.6 и А.7 а приложения А), мм; |
s |
- исполнительная толщина стенки обечайки, перехода или днища в зоне расположения штуцера, а также толщина торообразной вставки или вварного кольца, мм; |
s 0 |
- исполнительная толщина стенки обечайки, перехода или днища за пределами торообразной вставки или вварного кольца (см. рисунок А.7 приложения А), мм; |
s р |
- расчетная толщина стенки обечайки, перехода или днища, а также расчетная толщина торообразной вставки или вварного кольца, мм; |
s э |
- эквивалентная толщина стенки, мм; |
s pn |
- расчетная толщина стенки обечайки, перехода или днища для определения диаметра отверстия, не требующего дополнительного укрепления, мм; |
s 1 , , |
- исполнительные толщины стенок штуцеров, мм; |
s 1р , , |
- расчетные толщины стенок штуцеров, мм; |
s 2 , , |
- исполнительные толщины накладных колец, мм; |
s 3 , , |
- исполнительные толщины внутренних частей штуцеров, мм; |
t |
- длина отверстия в окружном направлении (см. рисунок А.12 приложения А), мм; |
V |
- расчетный коэффициент снижения прочности стенки цилиндрической и конической обечаек или выпуклых днищ, ослабленных отверстиями, при действии внутреннего избыточного или наружного давления; |
x |
- расстояние от центра укрепляемого отверстия до оси эллиптического днища, мм; |
, , |
- коэффициенты концентрации напряжений около штуцера; |
- половина угла при вершине конической обечайки, град; |
|
- угол между линией, соединяющей центры двух взаимовлияющих отверстий, и образующей обечайки (см. рисунок А.10 а приложения А), град; |
|
, |
- углы между линиями, соединяющими центры двух взаимовлияющих отверстий, и образующей обечайки (см. рисунок А.17 приложения), град; |
- угол между осью наклонного штуцера и нормалью к поверхности обечайки или днища в точке пересечения оси штуцера с внешней поверхностью обечайки или днища (см. рисунки А.11 б, А.13 а приложения А), град; |
|
, |
- углы между осями наклонных штуцеров и нормалями к поверхности обечаек или днищ в случае взаимовлияющих отверстий (см. рисунок А.8 в приложения А), град; |
- геометрический параметр для цилиндрической обечайки; |
|
- геометрический параметр для выпуклого днища; |
|
- амплитуда напряжений, МПа; |
|
, , , , , |
- расчетные напряжения, МПа; |
, , , , |
- размахи напряжений, МПа; |
- допускаемое напряжение для материала обечайки, конического перехода или выпуклого днища при расчетной температуре, МПа; |
|
- допускаемое напряжение для материала внешней части штуцера при расчетной температуре, МПа; |
|
- допускаемое напряжение для материала накладного кольца при расчетной температуре, МПа; |
|
- допускаемое напряжение для материала внутренней части штуцера при расчетной температуре, МПа; |
|
- допускаемое напряжение для материала торообразной вставки или вварного кольца при расчетной температуре, МПа; |
|
Ф p , Ф z , Ф b |
- отношения нагрузок; |
- коэффициент прочности сварного соединения; |
|
, , |
- коэффициенты прочности продольных сварных швов штуцеров; |
, , , , , , , , , |
- отношения допускаемых напряжений; |
- угол между плоскостью, проходящей через ось продольного шва штуцера и ось этого штуцера, и плоскостью продольного осевого сечения цилиндрической или конической обечайки, проходящей через центр отверстия (см. рисунок А.15 приложения А), град; |
|
, |
- углы между плоскостями, проходящими через оси и продольные швы штуцеров, и плоскостью, проходящей через оси штуцеров (см. рисунок А.15 приложения А), град; |
- угол между большей осью овального отверстия и проекцией образующей обечайки на плоскость продольного осевого сечения сосуда (см. рисунки А.11 а и А.16 приложения А), град. |
4 Общие положения
4.1 Свойства материалов, требования к конструкции, изготовлению и контролю должны отвечать требованиям нормативных документов на сосуды и аппараты.
4.2 Расчет укрепления отверстий в обечайках и днищах основан на теории предельных нагрузок. В настоящем стандарте приведены условия прочности цилиндрических обечаек, конических переходов и выпуклых днищ, ослабленных круглыми и овальными отверстиями. Теория предельных нагрузок предполагает, что материал в условиях эксплуатации пластичен.
4.3 Расчет укрепления отверстий в обечайках и днищах под действием внутреннего избыточного или наружного давления представлен в разделе 5 в форме модифицированного метода замещения площадей.
4.4 Пределы применения расчетных формул настоящего стандарта ограничиваются условиями, приведенными в таблице 1. Кроме того, методика расчета на прочность обечаек и днищ при внешних статических нагрузках на штуцер применима при выполнении условий, приведенных в 6.1.1 и 6.2.1.
Таблица 1
Пределы применения расчетных формул
Наименование параметра |
Пределы применения формул для расчета укрепления отверстий |
|||
в цилиндрических обечайках |
в конических обечайках, переходах или днищах (крышках) |
в эллиптических днищах (крышках) |
в сферических и торосферических днищах (крышках) |
|
Отношение диаметров <1> |
||||
Отношение толщины стенки обечайки или днища к диаметру <2> |
||||
<1> При расчете на прочность обечаек и днищ при внешних статических нагрузках на штуцер для цилиндрических обечаек , для выпуклых днищ и крышек - . <2> Допускается выполнять расчет укрепления отверстий в трубах диаметром D < 200 мм при по разделу 5. |
4.5 Расчет на прочность обечаек и днищ под совместным действием давления, внешних статических нагрузкок на штуцер и нагружения, вызванного стесненностью температурных деформаций, представлен в разделе 6. В стандарте приведены условия прочности цилиндрических обечаек и выпуклых днищ в зонах врезки штуцеров с круглым поперечным сечением, нормально расположенных к поверхности.
При выполнении расчета в соответствии с разделом 6 обязательным является также проведение расчета укрепления отверстий при действии только давления в соответствии с разделом 5.
4.6 Если сосуд работает в условиях малоциклового нагружения, то в дополнение к расчету узлов врезки штуцеров по настоящему стандарту выполняют расчет на малоцикловую прочность в соответствии с ГОСТ 34233.6.
4.7 В тех случаях, когда соотношения размеров превышают пределы, указанные в таблице 1 или в 6.1.1 и 6.2.1, или когда материал не обладает достаточной пластичностью, или когда по каким-либо другим параметрам и условиям эксплуатации не выполняются условия применения настоящего стандарта, допускается применять другие методы расчета. Методы определения напряжений могут быть численными, аналитическими или экспериментальными. Для качественного определения напряжений рекомендуется использование проверенных и общепризнанных методов. Ответственность за выбранную методику расчета и правильность результатов расчета несет организация, выполнявшая расчет.
Проверку выполнения условий прочности проводят в соответствии с ГОСТ 34233.1 (пункт 8.10).
5 Расчет укрепления отверстий при действии давления
5.1 Условия применения расчетных формул
5.1.1 Расчетные формулы применимы при отношениях диаметров отверстий и расчетных толщин стенок укрепляемых элементов к внутреннему диаметру цилиндрических обечаек, конических переходов и выпуклых днищ, представленных в таблице 1.
Расчетные схемы узлов соединения штуцеров с обечайками и днищами приведены в приложении А.