ГОСТ Р 52857.6-2007 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет на прочность при малоцикловых нагрузках

Обозначение:
ГОСТ Р 52857.6-2007 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет на прочность при малоцикловых нагрузках
Тип:
ГОСТ
Название:
Дата актуализации текста:
Дата актуализации описания:
71.120, 75.200
Дата последнего изменения:
Дата завершения срока действия:
gost34675
gost_r_52857.6-2007.docx PHPWord

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО

ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ
СТАНДАРТ
РОССИЙСКОЙ
ФЕДЕРАЦИИ

Сосуды и аппараты

НОРМЫ И МЕТОДЫ РАСЧЕТА
НА ПРОЧНОСТЬ

Расчет на прочность
при малоцикловых нагрузках

Издание официальное

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Москва
Ста кда рти нформ
2009

 

Предисловие

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом
от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании», а правила применения национальных
стандартов Российской Федерации — ГОСТ Р1.0—2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Ос-
новные положения»

Сведения о стандарте

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом ин-
формационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок—в ежемесячно
издаваемых информационных указателях «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены)
или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежеме-
сячно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая ин-
формация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользова-
ния —на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метроло-
гии в сети Интернет

© Стандартинформ, 2009

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распро-
странен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому
регулированию и метрологии

ГОСТ Р 52857.6—2007

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Сосуды и аппараты

НОРМЫ И МЕТОДЫ РАСЧЕТА НА ПРОЧНОСТЬ

Расчет на прочность при малоцикловых нагрузках

Vessels and apparatus. Norms and methods of strength calculation.
Strength calculation under low-cyclic loads

Дата введения —01—04—08

Настоящий стандарт устанавливает нормы и методы расчета на прочность сосудов и аппаратов,
применяемых в химической, нефтегазоперерабатывающей и других смежных отраслях промышленности,
работающих в условиях многократных нагрузок от давления, стесненности температурных деформаций
и других видов нагрузок при числе циклов нагружения не более 106 за весь срок эксплуатации.

Расчетные формулы настоящего стандарта применимы при условии, что расчетные температуры не
превышают значений, при которых необходимо учитывать ползучесть материала. Если нет точных данных
по этим температурам, то формулы применимы при расчетных температурах, которые не превышают
380 °C для углеродистых сталей, 420 °C—для низколегированных и легированных сталей, 520 ’С—для
аустенитных сталей, 150 ФС — для алюминия и его сплавов, 250 ’С — для меди и ее сплавов, 300 °C —
для титана и его сплавов.

Настоящий стандарт применим совместно с ГОСТ Р 52857.1, ГОСТ Р 52857.2, ГОСТ Р 52857.3,
ГОСТ Р 52857.9, ГОСТ Р 52857.11.

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р 52857.1 —2007 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Общие требова-
ния

ГОСТ Р 52857.2 — 2007 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет цилинд-
рических и конических обечаек, выпуклых и плоских днищ и крышек

ГОСТ Р 52857.3 — 2007 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Укрепление
отверстий в обечайках и днищах при внутреннем и внешнем давлениях. Расчет на прочность обечаек и
днищ при внешних статических нагрузках на штуцер

ГОСТ Р 52857.4—2007 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет на проч-
ность и герметичность фланцевых соединений

ГОСТ Р 52857.5—2007 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет обечаек
и днищ от воздействия опорных нагрузок

ГОСТ Р 52857.7—2007 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Теплообменные
аппараты

ГОСТ Р 52857.9 — 2007 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Определение
напряжений в местах пересечений штуцеров с обечайками и днищами при воздействии давления и вне-
шних нагрузок на штуцер

Издание официальное

ГОСТ Р 52857.11 —2007 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Метод расчета
на прочность обечаек и днище учетом смещения кромок сварных соединений, угловатости и некруглости
обечаек

ГОСТ 30780—2002 Сосуды и аппараты стальные. Компенсаторы сильфонные и линзовые. Методы
расчета на прочность

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылоч-
ных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агент-
ства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информацион-
ному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по
соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если
ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться
заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в кото-
ром дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

В настоящем стандарте применены следующие обозначения:

А—характеристика материала, МПа;

В—характеристика материала, МПа;
с — сумма прибавок к расчетной толщине стенки обечайки, мм;
Ctпоправочный коэффициент, учитывающий температуру;
D внутренний диаметр сосуда, мм;

Е,—модуль продольной упругости при расчетной температуре, МПа;

[F] — допускаемое растягивающее или сжимающее усилие, Н;

AFj размах колебаний усилия, Н;

i индекс нагрузки;
jиндекс для обозначения цикла нагружения (одного вида);
Н{нагрузка /-го типа (давление, момент, усилие и др. или их совместное воздействие);
ДЦ—размах колебаний нагрузки 7-го типа (главного и второстепенного);

К„—эффективный коэффициент концентрации напряжений;

[М] —допускаемый изгибающий момент, Н-мм;
ДЦ— размах колебания изгибающего момента, Н мм;
Njчисло циклов нагружения /-го вида;

[NJ—допускаемое число циклов нагружения /-го вида;

Nчисло циклов нагружения;

[/V]—допускаемое число циклов нагружения;
nNкоэффициент запаса прочности по числу циклов;
пе коэффициент запаса прочности по напряжениям;
р — расчетное давление в сосуде в состоянии эксплуатации или испытания, МПа;

[р]—допускаемое внутреннее избыточное или наружное давление, МПа;

Др,— размах колебания рабочего давления, МПа;

$ — толщина стенки сосуда, мм;

q коэффициент чувствительности к концентрации напряжений;

Rm/tвременное сопротивление материала при расчетной температуре, МПа;
ДТ?У— размах колебания разности температур двух соседних точек стенки сосуда, “С;

Д7^—размах колебаний расчетных температур в местах соединения двух материалов с различными
коэффициентами линейного расширения, °C;

t расчетная температура, °C;

Uкоэффициент линейного суммирования повреждений;

а; 02—температурные коэффициенты линейного расширения материалов, 1/ °C;

5—величина смещения срединных поверхностей листов, мм;

П — коэффициент, учитывающий местные напряжения;

£— коэффициент, учитывающий тип сварного соединения;
оа—амплитуда напряжений, МПа;

а]—допускаемая амплитуда напряжений, МПа;

Дох; Доу; До2; АтХУ: &txz> — размахи составляющих напряжений, МПа;
До^ До2; Доа — размахи главных напряжений, МПа.

Др, = max (р/ 0) — min у; 0);

AFj = max (F;, 0) — min (Fy; 0);

ДМ; = max (Ц; 0) — min (Ц; 0).

В соответствии с режимом эксплуатации размахи колебаний нагрузок могут быть разными. Условно
их разделяют на главные (тип 1) и второстепенные (тип 2) (см. рисунок 1).

На рисунке 1 для упрощения расчетов эпюры циклов нагружения представлены в виде прямоуголь-
ников, причем число циклов определяется при постоянном размахе колебания нагрузки.

Рисунок 1

103 циклов — для стальных сосудов и аппаратов, сосудов из латуни марок ЛС59-1, Л63, сплавов
алюминия марок АМг2 и АМгЗ, титана и титановых сплавов марокВТ1-0,ВТ1-00,ОТ4-0, АТЗ;

ЗЮ3 циклов—для сосудов из меди марок М2, М3, МЗр и сплава алюминия марки АМцС;

0.2-103 циклов —для сосудов из латуни марок ЛЖМц59-1-1, ЛО62-1 и сплавов алюминия марок
АМг5 и АМгб;

106 циклов — для сосудов из алюминия марок А-85, А-8, АД00, АДОМ, АД 1М;

-имеются положительные результаты эксплуатации аналогичного сосуда при тех же условиях работы и 8
течение времени не менее расчетной долговечности.

Допускается уточненный расчет не проводить, если по разделу 6 получены положительные резуль-
таты.

6.1 Условие малоцикловой прочности будет выполняться, если амплитуда напряжений, возникаю-
щих при эксплуатации сосуда, не превышает допускаемую амплитуду напряжений для заданного числа
циклов.

ОвЯОа1- (1)

Допускаемую амплитуду напряжений определяют по разделу 8.

6.2 При заданной амплитуде напряжений условие малоцикловой прочности будет выполняться, если
эксплуатационное число циклов не превышает допускаемое число циклов.

(2)

Допускаемое число циклов нагружения определяют по разделу 8.

U = (3)

Допускаемое число циклов нагружения /-го вида определяют по разделу 8 в зависимости от ампли-
туды напряжений для цикла нагружения /-го вида.

 

 

где £ ин определяют по таблицам 1 и 2. При расчете гладкой обечайки коэффициент £ принимается
только для продольных сварных швов.

[F] и [М] определяют по ГОСТ Р 52857.2 и ГОСТ Р 52857.3.

Таблица 1

Тил сварного шва или соединение
элементов

Стыковые сварные швы с полным
проваром и плавным переходом

 

 

Тавровые сварные швы с полным
проваром и плавным переходом

Бесшовная обечайка

1.0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сварные швы сосуда с подклад-
ным листом по всей длине

Стыковые и тавровые сварные
швы с полным проваром без плавно-
го перехода

Окончание таблицы 1

Тип сварного шва или соединение
элементов

Сварные швы штуцеров с укрепля-
ющим кольцом с полным проваром

Стыковой сварной шов с усилени-
ем

Односторонние сварные швы без
подкладного листа с непроваром в
корне шва

Сварные швы штуцеров с конструк-
тивным зазором

Пример сварного шва

1,2

1.5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сварные швы подкладных листов

Сварные швы штуцеров с укрепля-
ющим кольцом и конструктивным за-
зором

Сварные швы плоских приварных
фланцев с конструктивным зазором

Таблица 2

 

 

Гладкая оболочка

Сферическая часть выпуклых днищ без отвар*
стий

Укрепляющие подклад*»

 

 

Соединение оболочек разной толщины

Плоское днище или крышка без отверстий (от-
верстия для болтов ив у-ытьшзются)

Эллиптическое днище

Шпильки < 540 МПа)

 

 

Приварка встык фланца с плавны* переходом

Обечайа с кольцом жесткости

Оболочка и фланец

Обечайка

ГОСТ Р 52857.8—2007

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГОСТ Р 52857.8—2007

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Окончание таблицы 2

Узел или элемент сосуда

Расчетный элемент

Эскиз узла

Угловые соедине*«я конической или сферичес-
кой обечайки

Соеднне»*я неотбортоеаююй конической обе*
чайки с цилиндрической

Болты и шпильки (Rm > 540 МПа)

Сферическая крышка с ко/ьиом

Соединение с обечайкой плоского днища с от*
бортовкой итш оптовой

Соединение с обечайкой приварных плоских
днищ остальных типов

Переход

Место соединения обе*
чаек

Резьба

Сферический сегмент

Цилитщричеошя обечай-
ка и плоское днище без от-
верстия (олредешнощнм яв-
ляется элемент с более низ-
ким допускаемым давлены-
ем)

Цилитщричеаитя обечай-
ка и плоское днище без от-
верстия (оттредотащим яв-
ляется элемент с более низ-
ким допускаемым давлени-
ем)

*.0

ГОСТ Р 52857.6—2007

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При расчете определяют главные напряжения в наиболее нагруженных узлах. Для каждого вида
нагрузки рассматривается размах отдельных составляющих напряжений Дох; Доу; До2; Д-Суу; Дт^; Дту?
или размах главных напряжений До^ До2; До3.

Определение составляющих напряжений в различных узлах сосуда приведено в ГОСТ Р 52857.4,
ГОСТ Р 52857.5, ГОСТ Р 52857.7, ГОСТ Р 52857.9, ГОСТ Р 52857.11, ГОСТ 30780.

Составляющие напряжений можно определять по специальным методикам или экспериментальны-
ми методами.

Амплитуду напряжений для каждого цикла вычисляют по формуле

ст4 = тах^До, - До2|; |Да2ДазЬ 1Ло 1 “ Ааз|}-

Допускается амплитуду напряжений вычислять по формуле

Для плоского напряженного состояния при главных напряжениях До! и До2 (^аз = 0) амплитуда на-
пряжений равна

или допускается вычислять амплитуду напряжений по формуле

ств = ^До? + Д02 -ДС1ДО2- (9)

Кст= 1 + q («„- 1). (10)

где 0 < q 51 — коэффициент чувствительности к концентрации напряжений:

—теоретический коэффициент концентрации.

q и определяют в зависимости от применяемых материалов и концентрации напряжений.

При отсутствии точных данных

(11)

где ^определяют по таблицей

1,0
о = —для шлифованных поверхностей сварных швов;

г 1,1

—для необработанных поверхностей сварных швов;

Ф—коэффициент прочности сварных швов определяют по ГОСТ Р 52857.1.

ГОСТ Р 52857.6—2007

Если сосуд работает при различных режимах нагружения, то определяют допускаемое число циклов
для каждого вида нагружения [Л/J и выполнение условий прочности по формуле (3).

 

 

-12

(13)

где Ge=max|Ge;^|. (14)

Если иэ £ , то число циклов соответствующего вида не ограничивают и их влияние на прочность

не учитывают.

 

 

Рисунок 2 — Расчетная кривая усталости для углеродистых сталей

(при А = 0.6-105 МПа. В = 150 МПа. Т= 380 °C)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3 — Расчетная кривая усталости для низколегированных и легированных сталей
(при А = 0,45 Ю5 МПа, В = 170 МПа, 7 = 420 ’С)

 

 

Рисунок 4 — Расчетная кривая усталости для аустенитных сталей
(при А = 0.6-105 МПа. 8 = 170 МПа. 7=525 °C)

ГОСТ Р 52857.6—2007

Рисунок 5 — Расчетная кривая усталости для крепежных (Rm > 700 МПа) сталей
(при А = 0.25-105 МПа. В = 280 МПа, Т = 350 ’С)

1 — АМцС. АМг2. АМгЗ при А = 0.18 105 МПа. В • 34 МПа. Т = 150 ’С;

2 — АМг5, АМгб при А = 0,86-105 МПа, В = 84 МПа. Г= 150 вС

Рисунок 6 — Расчетная кривая усталости для сплавов алюминия

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 — М2. М3. МЗр при А = 0.39-10® МПа, В = 76.5 МПа. Т = 250 *С;

2 — ЛС59-1-1. Л63. ЛО62-1. ЛЖМц при А = 0.3-10® МПа. В = 108,8 МПа. Т = 250 *С

Рисунок 7 — Расчетная кривая усталости для сплавов меди

МПа

 

1 — ВТ1-0, ВТ1-00 при А «0.46 10® МПа. В «45,2 МПа. Г» 300 ’С;

2 — ОТ4-0 при А = 0,33-10® МПа. В = 58.8 МПа, Т = 400 *С
Рисунок 8 — Расчетная кривая усталости для сплавов титана

ГОСТ Р 52857.6—2007

Рисунок 9 — Расчетная кривая усталости для сплава титана АТЗ
(при А = 0.3Т105 МПа. В = 133.6 МПа, Т-350 X)

 

Та бл и ца 3

Материал

А. МПа

В. МПа

c(. *c

Углеродистые стали

0,6105

0.4

2300 -1

2300

Низколегированные и
легированные стали

0,45-105

 

2300 -t

2300

Аустенитные стали

0,6-105

 

2300 -1

2300

Высокопрочные стали для бол-
тов Rm > 700 МПа

0,25-Ю5

 

2300 - t

2300

Сплавы алюминия марок АМцС;
АМг2;АМгЗ

0,18-Ю5

О-Чл

2300 -1

2300

Сплавы алюминия марок АМг5;
АМгб

0,086-105

 

2300 -1

2300

Медь марок М2; М3; МЗр

0,39-105

0’5 Rmit

3200 -1

3200

Медные сплавы марок ЛС59-1;
Л63; ЛО62-1; ЛЖМц

0.3-105

 

3200 -1

3200

 

Окончание таблицы 3

Материал

А. МПа

В. МПа

Cf.’C

Титан марок ВТ1-0; ВТ1-00

0,46-105

0-4*т/,

1200 -1

1200

Титановый сплав марки ОТ4-0

0.33-105

0.4

1200 -t
1200

Титановый сплав марки АТЗ

0.31-105

 

3200 -1
3200

 

УДК 66.023:006.354 ОКС 71.120 Г02 ОКП36 1500

75.200

Ключевые слова: сосуды и аппараты, нормы и методы расчета на прочность, малоцикловая нагрузка

Редактор Р. Г. Говердовская
Технический редактор В. Н. Прусакова
Корректор Н. И. Гаврищук
Компьютерная верстка 3. И. Мартыновой

Подписано в печать 20.05.2009. Формат 6Ох841/0. Бумага офсетная. Гарнитура Ариал.
Печать офсетная. Усл. печ. л. 2,32. Уч.-изд. л. 1.90. Тираж 73 экз. Зак. 975.

ФГУП «СТАНДАРТИНФОРМ». 123995 Москва. Гранатный пер.. 4.
www.gostinfo. ги info@gostinfo. ru

Набрано и отпечатано в Калужской типографии стандартов. 248021 Калуга, ул. Московская. 256.

Впервые эта аббревиатура появилась во времена СССР, и расшифровывается она как Государственный Стандарт. Со временем количество госстандартов увеличилось, и за их несоблюдение нарушителям грозила уголовная ответственность. Сегодня наблюдается тенденция к сокращению национальных стандартов.

ГОСТ - это государственный стандарт, свод сформулированных требований, предъявляемых государством к качеству и безопасности продукции, работ и услуг межотраслевого значения. Стандарты, подтверждающие, что они прошли проверку и отвечают всем требованиям безопасности, устанавливаются с учетом современных достижений науки, технологий и опыта.

Зачем нужен ГОСТ

ГОСТы призваны регламентировать, какие качества должны быть у продукции, вырабатываемой и продаваемой на территории конкретной страны. В наше время есть госстандарты, касающиеся любой отрасли промышленности и других сфер нашей жизни. Их задача – установить правила по изготовлению:

  • инструментов
  • продуктов питания
  • одежды и обуви
  • транспорта и всего того, без чего жизнь человека невозможна

В госстандартах указываются продукты, которые можно использовать, возможные методы производства, оборудование, на котором будет производиться изделие, технологии, по которым все это должно производиться, и т.д. Госстандарты, принятые в Российской Федерации, в своем названии, кроме аббревиатуры ГОСТ, имеют букву «Р». Это правила сертификации, на основании которых осуществляются самые разные процедуры, включая экспертизу, процессы и разные способы.

Обязательно ли соблюдать нормативы документа

Их соблюдение было обязательным до 1 сентября 2011 г. В то время считалось, что это поможет держать под контролем качество производимых товаров, а значит защищать здоровье и жизнь населения, животных, растений и пр. Однако с этого дня соблюдение ГОСТов не обязательно, оно носит добровольный характер.

Каждый может сам выбирать и покупать товары, по ГОСТу ли они выработаны или без них. И производитель может решить – изготавливать товар по ГОСТу или по ТУ. Но при этом придется учесть, что многие ГОСТы создавались в эпоху натуральной, а не модифицированной продукции. Но речь не о производственных и других сферах, напрямую касающихся жизни и здоровья людей, использовании стандартов для оборонной продукции или защиты данных, которые составляют государственную тайну или другой информации ограниченного доступа В РФ ГОСТы принимает Госстандарт России. В сфере строительства и промышленности, строительных материалов - Госстрой. Но современный мир пытается перейти на технические регламенты.

Отличие ГОСТ от других стандартов

  • ОСТ. Этот стандарт, который устанавливает требования к качеству продукта в конкретной сфере, разрабатывается там, где нет ГОСТов, или их требования нужно уточнять
  • ТУ. В ходе перехода экономики к рыночным отношениям в обиход вошли технические условия - ТУ. Их цель заключается в регламентировании производство продукции, не попадавшей под действие ГОСТа. Требования ТУ, создаваемых предпринимателями-производителями, не должны противоречить обязательным требованиям ГОСТов
  • Технический регламент. Он устанавливает обязательные условия хранения продукции, ее перевозки и продаж. Главное отличие ГОСТа от ТР заключается в том, что госстандарт характеризуется количественными параметрами выпускаемых изделий, а ТР – условиями применения готовой продукции

Похожие госты