Приложение А (справочное). Расчет на прочность отводов (колен)

Приложение А
(справочное)

Расчет на прочность отводов (колен)

Настоящий расчет распространяется на расчет отводов (колен), являющихся элементами сосуда или аппарата.

А.1 Расчетные схемы

Расчетные схемы отводов приведены на рисунках А.1 и А.2.

Рисунок А.1 - Отвод (колено)

Рисунок А.2 - Расчетные усилия и моменты в торцевом сечении отвода

А.2 Расчет на статическую прочность от действия давления

А.2.1 Условия применения расчетных формул

Расчетные формулы применимы при отношении радиуса кривизны осевой линии отвода к наружному диаметру: .

А.2.2 Вспомогательные коэффициенты, торовые коэффициенты и коэффициенты формы

А.2.2.1 Вспомогательные коэффициенты вычисляют по формулам

,

(А.1)

.

(А.2)

A.2.2.2 Торовые коэффициенты вычисляют по формулам:

- для внешней стороны отвода

,

(А.3)

- для внутренней стороны отвода

,

(А.4)

- для средней части отвода ( 15 % от нейтральной линии)

K₃ = 1.

(А.5)

А.2.2.3 Коэффициенты формы отвода Y₁, Y₂, Y₃ вычисляют по формулам:

а) для отводов из углеродистых сталей при Т  350 °С, из низколегированных марганцовистых и марганцево-кремнистых, легированных хромомолибденовых и хромомолибденованадиевых сталей при Т  400 °С, из аустенитных сталей при Т  450 °С:

- для внешней стороны отвода

,

(А.6)

- для внутренней стороны отвода

Y₂ = Y₁,

(А.7)

- для средней части отвода ( 15 % от нейтральной линии)

;

(А.8)

б) для отводов из углеродистых сталей при Т  380 °С, из низколегированных марганцовистых и марганцево-кремнистых, легированных хромомолибденовых и хромомолибденованадиевых сталей при Т  420 °С, из сталей аустенитного класса при Т  525 °С:

- для внешней стороны отвода

,

(А.9)

- для внутренней стороны отвода

Y₂ = Y₁,

(А.10)

- для средней части отвода ( 15 % от нейтральной линии)

;

(А.11)

в) для отводов из углеродистых сталей при 350 °С < Т < 380 °С, из низколегированных марганцовистых и марганцево-кремнистых, легированных хромомолибденовых и хромомолибденованадиевых сталей при 400 °С < Т < 420 °С, из аустенитных сталей при 450 °С < Т < 525 °С коэффициенты отвода Y₁, Y₂, Y₃ определяются линейным интерполированием.

А.2.3 Толщина стенки отвода

А.2.3.1 Толщину стенки внешней стороны отвода вычисляют по формуле

,

(А.12)

где расчетную толщину вычисляют по формуле

.

(А.13)

А.2.3.2 Толщину стенки внутренней стороны отвода вычисляют по формуле

,

(А.14)

где расчетную толщину вычисляют по формуле

.

(А.15)

А.2.3.3 Толщину стенки средней части отвода ( 15 % от нейтральной линии) вычисляют по формуле

,

(А.16)

где расчетную толщину вычисляют по формуле

.

(А.17)

А.2.4 Допускаемое давление

А.2.4.1 Допускаемое давление при проектировании отвода вычисляют по формуле

.

(А.18)

А.3 Расчет отводов на статическую прочность от совместного действия давления и нагрузок от присоединенных трубопроводов

При действии на отвод внешних нагрузок от присоединенных трубопроводов в дополнение к расчету на действие давления проводят проверку прочности отвода при совместном действии давления и нагрузок от присоединенных трубопроводов.

Проверку прочности отвода при действии внешних нагрузок от присоединенных трубопроводов проводят в начальной (i = 0), конечной (i = n) и промежуточных точках (i = 0 - i = n - 1) оси отвода, но не более чем через 15°.

А.3.1 Величины внешних нагрузок

Расчетные усилия и моменты в i-й точке оси отвода определяются по формулам:

F_x = F_x0;

(А.19)

;

(A.20)

;

(A.21)

;

(A.22)

;

(A.23)

,

(A.24)

где .

А.3.2 Номинальные геометрические характеристики отвода

А.3.2.1 Средний радиус поперечного сечения отвода вычисляют по формуле

.

(А.25)

Исполнительную толщину стенки отвода s_г  max{s_г1, s_г2, s_г3} принимают с учетом прибавок, указанных в А.2.3, с округлением до ближайшего большего размера, имеющегося в сортаменте трубы-заготовки.

А.3.2.2 Безразмерный геометрический параметр вычисляют по формуле

.

(А.26)

А.3.2.3 Площадь поперечного сечения отвода вычисляют по формуле

.

(А.27)

А.3.2.4 Момент сопротивления изгибу поперечного сечения отвода определяют по формуле

.

(А.28)

A.3.3 Вспомогательные коэффициенты

A.3.3.1 Безразмерный параметр внутреннего давления вычисляют по формуле

.

(А.29)

А.3.3.2 Коэффициенты а₁ - а₄, b_n вычисляют по формулам:

;

(А.30)

;

(А.31)

;

(А.32)

;

(А.33)

.

(А.34)

А.3.3.3 Коэффициенты А₂₂-А₁₀₂ вычисляют по формулам:

;

(А.35)

;

(А.36)

;

(А.37)

;

(А.38)

.

(А.39)

А.3.3.4 Коэффициент податливости определяют по формуле

.

(А.40)

А.3.3.5 Коэффициенты интенсификации напряжений определяют по формулам:

;

(А.41)

.

(А.42)

А.3.4 Составляющие напряжений от давления

А.3.4.1 Составляющую окружного напряжения от давления вычисляют по формуле

.

(А.43)

А.3.4.2 Составляющую осевого напряжения от давления определяют по формуле

.

(А.44)

А.3.5 Условие статической прочности

А.3.5.1 Статическая прочность по суммарным мембранным и общим изгибным напряжениям в поперечном сечении на i-й точке оси отвода обеспечивается при выполнении условия:

,

(A.45)

где расчетное окружное напряжение вычисляют по формуле

,

(А.46)

- расчетное осевое напряжение вычисляют по формуле

,

(А.47)

- расчетное радиальное напряжение вычисляют по формуле

,

(А.48)

- расчетное напряжение кручения вычисляют по формуле

.

(А.49)

А.3.5.2 При в поперечном сечении на i-й точке оси отвода дополнительно должно выполняться условие

,

(А.50)

где параметр вычисляют по формуле (А.26), коэффициенты и определяют по таблицам А.1 и А.2 в зависимости от параметра и степени нагруженности окружным напряжением от давления . Промежуточные значения коэффициентов и определяют с помощью линейной интерполяции.

Таблица А.1 - Коэффициента

	0	0,05	0,1	0,2	0,3	0,4	0,9	1,6
	18	10	6	3	2	1,7	1,0	0,65

Таблица А.2 - Коэффициент

	0	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0	1,2	1,4	1,6
	1,0	0,98	0,94	0,88	0,79	0,68	0,50	0,30	0,10

А.3.6 Условие статической прочности по суммарным местным мембранным и изгибным напряжениям

А.3.6.1 Для углеродистых, низколегированных и хромистых сталей при T  350 °С, а также сталей аустенитного класса, хромомолибденовых и хромомолибденованадиевых сталей, железоникелевых сплавов при Т  450 °С, для титана, алюминия, меди и их сплавов дополнительную проверку условий статической прочности по суммарным местным мембранным и изгибным напряжениям выполняют при  < 1,4 в поперечном сечении на i-й точке оси отвода:

,

(А.51)

где параметр В вычисляют по формуле

.

(А.52)

А.3.6.2 Для углеродистых, низколегированных и хромистых сталей при Т > 350 °С, а также сталей аустенитного класса, хромомолибденовых и хромомолибденованадиевых сталей, железоникелевых сплавов при Т > 450 °С дополнительную проверку условий статической прочности по суммарным местным мембранным и изгибным напряжениям выполняют в поперечном сечении на i-й точке оси отвода при любых значениях :

,

(А.53)

где .

(А.54)

Значения коэффициента определяют линейным интерполированием по данным таблицы A.3.

Таблица А.3 - Коэффициент усреднения напряжений , обусловленный ползучестью

Класс стали	Безразмерный коэффициент в зависимости от расчетной температуры в °С
	360	450	500	550	600	650	700
Углеродистый и низколегированный	0,4	0,35	-	-	-	-	-
Хромомолибденовый и хромомолибденованадиевый	0,5	0,45	0,4	0,35	0,2	-	-
Аустенитный	-	0,55	0,5	0,4	0,35	0,3	0,2