gost_24755-89.docx

 

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

СОЮЗА ССР

СОСУДЫ И АППАРАТЫ

НОРМЫ И МЕТОДЫ РАСЧЕТА НА ПРОЧНОСТЬ
УКРЕПЛЕНИЯ ОТВЕРСТИИ

ГОСТ 24755—89
(СТ СЭВ 1639—88)

Издание официальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ

Москва

УДК 66023—47.001.24:006.354 Группа Г02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

СОСУДЫ И АППАРАТЫ

Нормы и методы расчета на прочность
укрепления отверстий

Vessels and apparatus. Norms and methods of
strength calculation for openings reinforcement

СКСТУ 3603

Дата введения 01,01.90

Несоблюдение стандарта преследуется по закону

Настоящий стандарт устанавливает нормы и методы расчета
на прочность укрепления отверстий в обечайках, переходах и вы-
пуклых днищах сосудов и аппаратов, применяемых в хим ической
нефтеперерабатывающей и смежных отраслях промышленности,
работающих под действием внутреннего или наружного давления.

Нормы и методы расчета применимы для определения разме-
ров укрепляющих элементов, а также допускаемых давлений ци-
линдрических и конических обечаек, выпуклых и конических днищ
с круглыми и овальными отверстиями при соблюдении «Правил
устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под
давлением», утвержденных Госгортехнадзором СССР, и при усло-
вии, что отклонения от геометрической формы и неточности из-
готовления рассчитываемых элементов сосудов и аппаратов не
превышают допусков, установленных нормативно-технической до-
кументацией.

Основные термины и их пояснения приведены в приложении.

Приведенные ниже методы расчета применимы для определе-
ния размеров укрепляющих элементов, а также допускаемых дав-
лений цилиндрических и конических обечаек, выпуклых и кони-
ческих днищ с круглыми и овальными отверстиями.

Расчетные схемы приведены в приложении.

Перепечатка воспрещена
© Издательство стандартов, 1989

Таблица 1

Условия применения фориул для расчета укрепления отверстий

Эти ограничения не распространяются на тангенциальные шту-
цера (черт. 9 в), на наклонные штуцера, ось которых лежит в
плоскости поперечного сечения обечайки (черт. 9г). Для смещен-
ных (нецентральных) штуцеров на эллиптических днищах угол у
(черт. 11) не должен превышать 60°.

max (0,10 (£>+2s); 0,09 D+s}.

Малые отверстия, диаметр которых удовлетворяет условию
dp<max {(s—с); 0,2)/ Dp{s~c) }, (2)

допускается размещать в краевой зоне выпуклых днищ без спе-
циальных расчетных или экспериментальных обоснований.

При размещении отверстий в краевой зоне цилиндрических и
конических обечаек необходим учет ограничений, указанных в
п 254

В краевой зоне эллиптических и полусферических днищ допус-
кается размещение отверстий без ограничений

Dv-D; (3)

(4)

для эллиптических днищ

5) для сферических днищ, а также торосферических днищ вне
зоны отбортовки

Dp^2R, (7)

где R — для торосферических днищ определяют по ГОСТ 14249.

dv—d~\-2 cs. (8)

Расчетный диаметр отверстия и штуцера, ось которого лежит
в плоскости поперечного сечения цилиндрической или конической
обечайки (черт. 9в и 9г), определяют по формуле

rfp=max [d\ 0,5 £}-f-2 cs.

Расчетный диаметр отверстия для смещенного штуцера на
эллиптическом днище (черт. 11а) определяют по формуле

(10)

При наличии наклонного штуцера с круглым поперечным се-
чением, когда большая ось овального отверстия составляет угол <в
с образующей обечайки (черт. 9а), расчетный диаметр отверстия
определяют по формуле

dp=(rf+2 cs) (1 -j-tg27 • cos2w). (11)

Для цилиндрических и конических обечаек в случае, когда ось
штуцера (черт. 96) лежит в плоскости продольного сечения обе-
чайки (со = 0) и для всех отверстий в сферических и торосфери-
ческих днищах расчетный диаметр определяют по формуле

а d-\-2cs

Wp — •

* COS2 7

Расчетный диаметр овального отверстия для перпендикуляр-
но расположенного штуцера к поверхности обечайки определяют
по формуле

dp=(d2+2 cs) [sln2o)+ (rfl+22c^2+^+4 Сд) cos4. №

Для выпуклых ДНИЩ (0 = 0.

Расчетный диаметр отверстия для штуцера с круглым по-
перечным сечением, ось которого совпадает с нормалью к по-
верхности обечайки в центре отверстия, при наличии отбортовки
или торообразной вставки, определяют по формуле

(г—5р)+2 csm (14)

Если ось сварного шва обечайки (днища) удалена от наруж-
ной поверхности штуцера на расстояние более чем три толщины
укрепляемого элемента (3 s, черт. 66), то коэффициент прочности
этого сварного соединения при расчете укрепления отверстий сле-
дует принимать ф=1- В исключительных случаях, когда сварной
шов пересекает отверстие или удален от наружной поверхности
штуцера на расстояние менее 3 s, принимают ср^1 в зависимости
от вида и качества сварного шва.

Если плоскость, проходящая через продольный шов вальцован-
ного штуцера и ось этого штуцера, образует угол ф не менее 60°
с плоскостью продольного осевого сечения цилиндрической или

 

конической обечайки (черт. 12), то принимают <pi=l. В остальных
случаях Ф1^1 в зависимости от вида и качества сварного шва.

(15)

где коэффициент ф определяют по п. 2.2.

^ p(d+2cs)
1р ' 2 Mr 9г—Р ’

где коэффициент cpi определяют по п. 2 2.

Для овального штуцера в этой формуле d=d\.

Расчетные длины внешней и внутренней частей круглого шту-
цера, участвующие в укреплении отверстий и учитываемые при
расчете (черт. 4), определяют по формулам:

Л p=min {/,; 1,25 с,)(«!—(?,)}; (17)

/Зр=т1п { /3; 0,5 V(d+2cs)(s3 — cs—cst) }. (18)

Для овального штуцера (черт. 10) в этих формулах d = d2.

В случае проходящего штуцера (черт. 5)

Dt(s-c) . (19)

формуле

/p=min {/; L0). (20)

В случае отбортовки (черт. 7), а также при отсутствии торо-

образной вставки или вварного кольца

/2p=min {l2\ Y Z)p (s24"5—£)}• (22)

для зоны соединения обечайки с кольцом жесткости, плоским
днищем, трубной решеткой (черт. 6а) — по формулам (20) или
(21) и (22);

для зоны соединения конической обечайки с другой обечайкой
и обечайки с коническим или выпуклым днищем (черт. 66), а
также с фланцем или седловой опорой сосуда по формулам:

/р=£к; /2Р=ш1п {/2! (23)

I 1°] )

с?ор=0,4 Y Dp (s—c). (24)

Отверстие считается одиночным, если ближайшее к нему от-
верстие не оказывает на него влияния, что имеет место, когда
расстояние между наружными поверхностями соответствующих

штуцеров (черт. 13) удовлетворяет условию

b>V Dp' {s—с) + Y Dp" {s—c). (25)

стия, не требующего укрепления

Расчетный диаметр одиночного отверстия, не требующего до-
полнительного укрепления, при наличии избыточной толщины
стенки сосуда вычисляется по формуле

rf0 = 2 - 0,8) Y Dv (s-c).

Если расчетный диаметр одиночного отверстия удовлетворяет
условию

rfpCdo, (27)

то дальнейших расчетов укрепления отверстий не требуется.

В случае невыполнения условия (27) расчет укрепления про-
водят по пп. 3.2 и 3.3 или 3.4.

1\ р ($1 —Si р Cs) *1 + 4р $2 р С^з i) ^з-!- Sp ^) >

>0,5 (dp—d0p) sp. (28)

Рекомендуемым вариантом укрепления является укре пление
без использования накладного кольца. В этом случае расчет ук-
репления проводят с помощью условия укрепления (28), в кото-
ром принимается S2 = 0. При этом длина внешней части штуце-
ра 1\ отсчитывается от наружной поверхности аппарата.

При отсутствии штуцера и укреплении отверстия накладным
кольцом или утолщением стенки сосуда при расчете в условии ук-
репления /ip—/зР=0. При этом исполнительную ширину накладно-
го кольца отсчитывают от края отверстия:

-Ai+-A3>A = 0,5(<ip—d0p)sp. (29)

Здесь площади Ai и А3 определяются без учета прибавок с, сs
и расчетных толщин стенок штуцера Sip и сосуда sp.

Расчетные длины штуцера, учитываемые при определении пло-
щадей Ai и Аъ, определяются следующим образом: l\v — по фор-
муле (17), /зР — по формуле (18).

Л2>—{0,5 (<зГр—с?ор)5р—/p(s- sp—с)-

Ар(^1 р х1 ^3р(^3 &3 (30)

где A%=hp*S2 — площадь накладного кольца.

Если S2>2$, то накладные кольца рекомендуется устанавли-
вать снаружи и изнутри сосуда или аппарата, причем толщина
наружного кольца принимается 0,5 s2i внутреннего — (0,5s2 + c).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПроИолте nk!

Варйант укрепления	Рассчитыва- емый элемент —	Исходные геометри- ческие данные	Расчетные параметры	Пара- метры, опреде- ляемые по номо- граммам	Уравне- ние, опре- деляю- щее толщи- ну стенки	Схема расчета о-ис- ходные и межуточные данные, ф-результат
Укрепление от- верстия без шту- цера	Толщина стенки сосуда	ipf Dp» с	^. / V ‘‘'7 М,0	У	(М)	i	1

 

 

Для сферических обечаек и выпуклых днищ К|=2; /ИД
Для цилиндрических и конических обечаек /И; Ы.

Все исходные данные определяются по соответствующим пунктам настоящего стандарта,

Расчет укрепления отверстия без использования накладного
кольца и внутренней части штуцера можно производить с исполь-
зованием номограмм по черт. 1—3 и табл. 2:

1) при известной толщине стенки штуцера по формуле

S,

S>

2) при известной толщине стенки обечайки, перехода или дни-
ща по формуле

si р .

\-Cs,

vt

где V и V\ определяются по номограммам черт. 1—3 и табл. 2.
При расчете по номограммам должны быть выполнены условия

Если не выполнено условие (25), то расчет таких взаимовлия-
ющих отверстий (черт. 13 и 15) выполняется следующим обра-
зом: вначале рассчитываются укрепления для каждого из этих
отверстий отдельно в соответствии с разд. 4, затем проверяется
достаточность укрепления перемычки между отверстиями, для

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

чего должно быть определено допускаемое давление для перемыч-
ки по формуле

\п\ — 2 ACi (5—С).у [а] у

т Q,5(Dv'+Dp")+(s-c)V

где

b (s—c)

d*+2 cl <P# l

D

При совместном укреплении двух взаимовлияющих отверстий
общим накладным кольцом (черт. 13) коэффициент понижения
Прочности определяют по формуле

b (s—с)

где Z,2=min \b; hp+hp}’

Для овального штуцера в формулах (37) и (38) d'—d'i и
d"=*d".

Если ось сварного шва обечайки (днища) удалена от наруж-
ных поверхностей обоих штуцеров более чем на три толщины
стенки укрепляемого элемента (3s) и не пересекает перемычку,
то коэффициент прочности этого сварного шва в формулах (36),
(37) и (38) следует принимать ср= 1. В остальных случаях <р^1
в зависимости от вида и качества этого сварного шва.

Коэффициенты прочности продольных сварных швов штуце-
ров фj = 1 и <р^ = 1, если соответствующие сварные швы состав-
ляют на окружности штуцеров с линией, соединяющей центры от-
верстий (черт. 12) центральные углы ф' и ф" не менее 60°С. В ос-
тальных случаях ф|<1 и ф] 1 в зависимости от вида и качества

соответствующего сварного шва.

Коэффициент Кз для цилиндрических и конических обечаек
определяется по формуле

#з= ■■~*~c-os^. (39)

Угол р определяется в соответствии с черт. 15.

Для выпуклых днищ Кз= 1.

При укреплении двух близко расположенных отверстий други-
ми способами нужно, чтобы половина площади, необходимой для
укрепления в продольном сечении (черт. 13), размещалась между
этими отверстиями.

Для ряда отверстий (черт. 17) Коэффициент понижения проч-
ности определяется по формуле

Расчет по разд. 5 не применим, если имеются ззаимовлияющие
отверстия и одно из них выполнено в соответствии с черт. 8.

(41)

где [pjn— допускаемое наружное давление в пределах пластич-
ности, определяемое по формуле (34) как допускае-
мое внутреннее избыточное давление для сосуда или
аппарата с отверстием;

\р)Е — допускаемое наружное давление в пределах упруго-
сти, определяемое по ГОСТ 14249 для соответствую-
щих обечайки и днища без отверстий.

При наличии взаимного влияния отверстий [р]п определяется
аналогично (р] по разд. 4 для каждого отверстия в отдельности

и для перемычки, а затем из полученных значений принимается
меньшее.

Для обечаек или днищ с кольцами жесткости расчет прово-
дится отдельно для каждого участка с отверстиями между сосед-
ними кольцами.

8. МИНИМАЛЬНЫЕ РАЗМЕРЫ СВАРНЫХ ШВОВ

Минимальные размеры сечения сварных швов Д, Дь Да, соеди-
няющих приварные штуцера или накладные кольца с корпусом
сосуда или аппарата, должны удовлетворять следующим усло-
виям:

для штуцеров в соответствии с черт. 18а, б

для накладных колец в соответствии с черт- 18 в

где Д, Дь Д2—минимальные размеры сечения сварных швов

(черт. 18).

ПРИЛОЖЕНИЕ

ТЕРМИНЫ, ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ В СТАНДАРТЕ, И ИХ
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Тер мин	Условное обозначение
Расчетная площадь вырезанного сечения (черт, 14), мм2 Площадь укрепляющего сечеиия внешней части шту- цера, мм2	А
	А,
Площадь поперечного сечения накладного коль- ца, мм2	А2
Площадь укрепляющего сечения внутренней части штуцера, мм2	Аз
Минимальное расстояние между наружными поверх- ностями двух соседних штуцеров (черт. 13 и 15), из- меряемое по поверхности укрепляемого элемента, мм	Ь
Сумма прибавок к расчетной толщине стенки обе-	с
чайки перехода или днища, мм	F *
Сумма прибавок к расчетной толщине стенки, мм	CS • Cs
Прибавка на коррозию к расчетной толщине стенки штуцера, мм Внутренний диаметр цилиндрической обечайки или выпуклого днища, мм	«*,• cs
	D
Внутренний диаметр конической обечайки (перехода или днища) по центру укрепляем ого отверстия
(черт. 66), мм
Расчетные внутренние диаметры укрепляемого эле- мента, мм	£>*, D'v. £>"p
Внутренние диаметры штуцеров, мм	d, d\ d"
Наибольший расчетный диаметр отверстия, не тре- бующего дополнительного укрепления, мм	dQ
Расчетный диаметр, мм	dop
Большая и малая оси овального отверстия, мм	dt, dx
Расчетный диаметр отверстия, мм	dp
Расстояние от края штуцера до внешнего края дни- ща (черт. 11а, 116), мм	e
Внутренняя высота эллиптической части днища, мм	H
Коэф фициенты	Ki, K% Кг
Ширина зоны укрепления, прилегающей к штуцеру, при отсутствии накладного кольца (черт. 14), мм	u
Расстояние от наружной поверхности штуцера до ближайшего несущего конструктивного элемента (черт. 6), мм	L>K
Расчетная ширина зоны укрепления при использо- вании общего накладного кольца для двух отвер- стий, мм	L2
Исполнительная ширина торообразной вставки или вварного кольца, мм	l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Продолжение табл.

Термин	Условное обозначение
Отношения допускаемых напряжений Допускаемое напряжение для материала обечайки, перехода или днища при расчетной температуре, МПа	» ^2 > *31 /At ^1» ^2 * ^3* ft It Xj, X2, X M
Допускаемое напряжение для материала внешней	M.
части штуцера при расчетной температуре, МПа Допускаемое напряжение для материала накладного	Ms
кольца при расчетной температуре, МПа Допускаемое напряжение для материала внутренней	tab
части штуцера при расчетной температуре, МПа Коэффициент прочности сварных соединений обечаек	Ф
и днищ Коэффициент прочности продольного сварного сое-	<P\
динения штуцера Угол между плоскостью, проходящей через продоль-
ный шов и ось штуцера, и плоскостью продольного осевого сечения обечайки (черт. 1 ?а),,.. ° Углы между плоскостью, проходящей через ось и продольный шов штуцера, и плоскостью, проходящей	Ф'. V'
через линию, соединяющую центры отверстий (черт. 12, б), . . „в Угол между большой осью овального отверстия и плоскостью, проходящей через ось обечайки сосуда (черт. 15), . . .°	<*>

Величины с% с„ р, [а], [а]|, [ofe, [сг]3, <р, Ф1 определяются по ГОСТ 14249.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Укрепление отверстий при наличии близко расположенных конструктивных

элементов (непроходящие штуцера)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Укрепления отверстия торообразной вставкой или вварным кольцом

Черт. 8

Наклонные штуцера на обечайке

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Учет влияния сварных швов

 

Черт. 12

 

 

 

 

 

 

Компенсация вырезанного сечения штуцером произвольной формы

 

 

 

 

 

 

 

/ укрепление круговым накладным кюльцом:
* укрепление несимметричным кольцом

Черт. 16

Ряды отверстий

Минимальные размеры сварных швов

 

 

в

Черт. 18

 

 

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

ИСПОЛНИТЕЛИ

В. А. Фрейтаг, канд. техн. наук; В. И. Рачков, канд. техн.
наук (руководители темы); О. С. Суворова, канд. техн. наук;
В. Д. Бабанский; А, Р. Бащенко; Ю. Б. Яковлев, канд. техн.
наук.

№ 1263

Обозюачевне НТД, па который дана ссылка	Номер пункта, прнложееня
ГОСТ 14249—89	1.1; 2.1.1; 2.3.1; 5

 

 

 

Редактор В. М. Лысенкина
Технический редактор В. И. Прусакова
Корректор Л. А Быкова

13.06.89 Подп. в печ. 16.10.89 2,0 уел. печ. л. 2,13 уел. кр.-отт. 1,50 уч.-нзд. л.

Цена 10 к.

Ордена «Знак Почета» Издательство ста н на ртов, 123557, Москва, ГСП. НовопоесненскнЯ пер». 3
Тип. «Московский печатник». Моек за, Лялин нор., 6, Зак- 751