ГОСТ Р 55597-2013 Сосуды и аппараты высокого давления. Нормы и методы расчета на прочность. Укрепление отверстий в обечайках и днищах при внутреннем давлении. Расчет на прочность при действии внешних статических нагрузок на штуцер

Обозначение:
ГОСТ Р 55597-2013 Сосуды и аппараты высокого давления. Нормы и методы расчета на прочность. Укрепление отверстий в обечайках и днищах при внутреннем давлении. Расчет на прочность при действии внешних статических нагрузок на штуцер
Тип:
ГОСТ
Название:
Дата актуализации текста:
Дата актуализации описания:
71.120.01
Дата последнего изменения:
Дата завершения срока действия:
gost34728
gost_r_55597-2013.docx PHPWord

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО
ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

НАЦИОНАЛЬНЫМ

СТАНДАРТ

РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

СОСУДЫ И АППАРАТЫ
ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ. НОРМЫ И МЕТОДЫ

РАСЧЕТА НА ПРОЧНОСТЬ

Укрепление отверстий в обечайках и днищах
при внутреннем давлении.

Расчет на прочность при действии
внешних статических нагрузок на штуцер

Издание официальное

Москва

Стандартинформ

2014

Предисловие

Правила применения настоящего стандарта установлены е ГОСТ Р 1.0—2012 (раздел 8).
Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на
1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты ». а официальный
люкст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе «Национальные стан-
дарты». в случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее
уведомление будет опубликовано е ближайшем выпуске информационного указателя -•Националь-
ные 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 (gost.ru)

© Стандартинформ. 2014

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

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

СОСУДЫ И АППАРАТЫ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ.
НОРМЫ И МЕТОДЫ РАСЧЕТА НА ПРОЧНОСТЬ

Укрепление отверстий в обечайках и днищах при внутреннем давлении.
Расчет на прочность при действии внешних статических нагрузок на штуцер

High pressure vessels and apparatus. Norms and methods of strength calculation.
Reinforcement of openinys in
shells and heads external pressure. Strength calculation
under external static loads on the nozzle

Дата введения — 2014—05—01

Настоящий стандарт устанавливает нормы и методы расчета на прочность укрепления отвер-
стий в однослойных и многослойных цилиндрических обечайках, выпуклых днищах и крышках сосу-
дов и аппаратов высокого давления, применяемых в химической, нефтегаэоперерабатыаающей и
смежных отраслях промышленности, работающих под действием внутреннего давления.

В стандарте приведен метод расчета на прочность обечаек и днищ при внешних статических
нагрузках на штуцера.

Настоящий стандарт применяется совместно с ГОСТ Р 54522, ГОСТ Р 54803.

Для сосудов, находящихся в эксплуатации, в процессе монтажа, изготовления или оконченных
проектов до введения настоящих норм, переоформление расчетов на прочность в соответствии с
данным стандартом не требуется.

Стандарт не распространяется на сосуды, работающие под внешним давлением.

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р 54803-2011 Сосуды стальные сварные высокого давления. Общие технические требо-
вания

ГОСТ Р 54522-2011 Сосуды и аппараты высокого давления. Нормы и методы расчета на проч-
ность. Расчет цилиндрических обечаек, днищ, фланцев, крышек. Рекомендации по конструированию.

ГОСТ Р 52857.1-2007 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Общие тре-
бования.

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 52857.9-2007 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Определе-
ние напряжений в местах пересечений штуцеров с обечайками и днищами при воздействии давления
и внешних нагрузок на штуцер.

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылоч-
ных 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 вы-
пускам ежемесячного информационного указателя -Национальные стандарты» за текущий год Если заменен
ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую
версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стан-
дарт. на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указан-
ным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стан-
дарт. на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана
ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт от-
менен без замены, то положение, в котором дана ссыгка на него, рекомендуется применять в части, не затраги-
вающей эту ссылку.

Издание официальное

В настоящем стандарте применены следующие обозначения:
с,- сумма прибавок к расчетной толщине обечайки (днища), мм:

Сш - сумма прибавок к расчетной толщине штуцера, мм:

D - внутренний диаметр сосуда или аппарата, мм:

Dp - расчетный диаметр укрепляемого элемента, мм:
б - внутренний диаметр штуцера, мм;

do- расчетный диаметр отверстия, мм:

do - наибольший диаметр одиночного отверстия, не требующего укрепления, мм;

F - площадь сечения стенки обечайки (днища), подлежащая компенсации, мм2:

Ft, F,о площадь сечения стенки обечайки (днища), участвующая в укреплении, мм2;

Ры, Яи 1, - площадь сечения стенки штуцера, участвующая в укреплении, мм2;

Fo - площадь сечения укрепляющего пояса (бандажа), накладного кольца или вставки,
участвующая в укреплении отверстия, мм2:

Л - высота сварного шва при не сплошном соединении штуцера и обечайки (днища), мм;
Н - внутренняя высота эллиптической части днища, мм:

к - расчетная длина части обечайки (днища), участвующей в укреплении отверстия, мм;
L - длина части штуцера, участвующей в укреплении, исполнительная, мм;

Хшр - длина части штуцера, участвующей в укреплении, расчетная, мм:

4* длина укрепляющего пояса (бандажа), накладного кольца или вставки исполнитель'
ная, мм:

ко- длина укрепляющего пояса (бандажа), накладного кольца или вставки расчетная,
мм;

р - расчетное давление. МПа;

л (л) радиусы перехода внутренней (наружной) поверхности штуцера во внутреннюю
- (наружную) поверхность обечайки (днища), мм:

R - наибольший внутренний радиус кривизны выпуклого днища, мм;

Sfl - толщина стенки обечайки расчетная, мм:

Sir - толщина стенки днища расчетная, мм:

Si - толщина стенки днища исполнительная, мм;

толщина стенки штуцера расчетная, мм;

So, - толщина стенки штуцера исполнительная, мм:

Sue- расчетная толщина многослойной цилиндрической обечайки, мм:

Ss - толщина укрепляющего пояса (бандажа), накладного кольца или вставки, мм;

I - расстояние от кромки отверстия в выпуклом днище до внутренней поверхности ци-
линдрического борта, измеряемое по проекции на поперечное сечение корпуса со-
суда. мм:

/а- удаление кромки отверстия от кромки другого ближайшего отверстия или иного кон-
структивного концентратора напряжений, мм;

Г| - минимальное расстояние от внутренней поверхности сосуда до резьбового гнезда
под шпильку, мм;

fe - расстояние между кромками двух соседних отверстий в плоском и выпуклом днищах.

измеряемое по хорде, мм:

/3 - коэффициент толстостенности;

fie - расчетный коэффициент толстостенности;

х- расстояние от центра укрепляемого отверстия до оси эллиптического днища, мм
у - угол между осью наклонного штуцера и нормалью к поверхности цилиндрической
обечайки или выпуклого днища. °;

отношение допускаемого напряжения материала штуцера (бандажа, накладного
(хв)- кольца или вставки) к допускаемому напряжению материала корпуса:

(а) - допускаемые напряжения для материала корпуса (днища) при расчетной температу-
ре. МПа;

[с]ш - допускаемые напряжения для материала штуцера при расчетной температуре. МПа;
(<т)в— допускаемые напряжения для материала бандажа (накладного кольца или вставки)
при расчетной температуре. МПа;

<р - коэффициент прочности сварного соединения.

В случае применения футеровок и центральных обечаек из аустенитных сталей или из сталей с
плакирующим слоем, элементы, выполненные из аустенитных сталей, при расчетной температуре
200 °С и выше в расчете компенсирующих площадей не учитываются.

Наименование параметров

Условия применения формул

Отношение диаметров

d -2с

 

г и^0.6

 

D

Отношение толщины стенки цилиндри-

S-t- А

ческой обечайки к диаметру

-£0.4

D

Отношение толщины сферического и

S, - с, л

эллиптического днища к диаметру

—<0.15

D

Таблица 4.1- Условия применения расчетных формул

 

Для наклонных штуцеров отклонение оси от нормали к поверхности не должно превышать 15*.

Виды соединения штуцера и обечайки, а также возможные варианты укрепления в зависимости
от типа штуцера (малого, среднего или большого диаметра) представлены в таблице 4.2 и на рисун-
ках 4.1 -4.3.

/0 = 2^(£> + 5Х5-с.). (4.1)

Для днища в формуле (4.1) принять 5s Si.

Таблица 4.2 - Классификация штуцеров, виды соединения и способы укрепления отверстия

Тип штуцера в
зависимости от
диаметра

Вид соединения
шгуиеоа и обечайки

Способы укрепления отверстия

 

сплошное'
(с полным
проваром)

не сплош-
ное"

(с непол-
ным прова-
ром)

без укреп-
ления

металл

штуцера

металл

корпуса

накладное
кольцо или
вставка

бандаж

- малого диа-
метра

d<.ch- 2Сш

+

+

+

-

-

-

-

- среднего
диаметра
do-2
2.5А-2сь

+

+

-

+

+

+

-

- большого
диаметра в ци-
линдрические
обечайки
2,5 А -2 Ошйск>
й0.60

+

-

-

+

+

+

+

- большого
диаметра в
сферические и
эллиптические
днища

2.5оЬ-2Сш* cfc
S0.6 D

+

-

-

+

+

+

-

См. рисунки 4.1 и 4.2.
1|^_См;>£ИС^ноМ;3^^_

 

 

 

Необходимо, чтобы расстояние между кромками двух отверстий в цилиндрической обечайке
было не менее 1.4 полусуммы диаметров этих отверстий. 8 плоском и выпуклом днищах расстояние
k между кромками двух соседних отверстий, измеряемое по хорде, должно быть не менее диаметра
наименьшего из них.

Расстоянию / от кромки отверстия в выпуклом днище до внутренней поверхности цилиндриче-
ского борта, измеряемому по проекции на поперечное сечение цилиндрического корпуса, следует
быть не менее 0.10.

SciS. (4.2)

В этом случае длина конического перехода должка быть не менее величины

Требуется, чтобы при применении многослойного укрепляющего пояса выполнялось условие

(4.4)

где k - длина бандажа в соответствии с рисунком 4.1а.

г2^. (4.5)

но не менее 15 мм.

Радиус перехода от внутренней поверхности обечайки (днища) к внутренней поверхности шту-
цера должен соответствовать неравенству

4.в Необходимо, чтобы смещение границы сварного шва штуцера относительно начального и
замыкающего продольных швов рулонированной обечайки было не менее 30е по дуге окружности ци-
линдрического корпуса.

Л* 1,5 Sk (4.6)

 

а - штуцер, приваренный к наружной поверхности обечайки (только для кованого корпуса):

Рисунок 4.2 - Схемы приварки штуцеров при сплошном соединении штуцера и обечамси

Рисунок 4.3 - Схеме приварки штуцера на неполную толщину обечайки
(«сплошное соединение)

S a Sr + i Su»r + Сш (4.7)

ft a ck + с«. (4.8)

 

а) для цилиндрической обечайки

D^D;

б) для эллиптических днищ

Dr.*S-

' 2// \

а) а случае эллиптических днищ при Н в 0,25 D

(5.3)

г) для сферических днищ D-2R.

dp = d + я. (5.4)

‘WtV

Lfii

к

d +2с

</,= г^- (5-6)

cos' у

do=0.2$ijD{S-c). (5.7)

Для днища в формуле (5.7) принять D « Dp. S * St.

В исключительных случаях, когда сварной шов удален от наружной поверхности штуцера на
расстояние менее 3S. при расчете укрепления отверстий толщину укрепляющих элементов принима-
ют с коэффициентом & 1 в зависимости от вида и качества сварного шва.

Для эллиптических днищ с отверстием, смещенным относительно оси днища, расчетную тол-
щину стенки определяют по формуле

5 _ PD>

4[<т]-р-р'

где «> назначают по ГОСТ Р 54522.

5.3.2. Расчетную толщину стенки штуцера определяют по формуле

Swll=0.5(d + 2cj(^-l),

Коэффициент р определяют по ГОСТ Р 54522.

Отношения допускаемых напряжений:

- для внешней части штуцера

- min

• для пояса усиления, накладного кольца или вставки

(5.11)

/ = min(/ ; Jd (5 )). (5.12)

=VD'<s-0; (5-13)

Для днища в формуле (5.13) принять S = Sr.

Величина не должна превышать расстояния до ближайшей конструктивной неоднородности
стенки обечайки (днища).

l6p=min(t6:jDp($-cr)): (5-14)

Для днища в формуле (5.14) принять S = Sr.

Рисунок 5.1 - Схема компенсации площадей при укреплении отверстия

 

Рш2(i|t(Su * Smfl* Сш)хш< (5.15)

F«»2«S-Se-a): (5.16)

Я = (2Д»-4>)5вХв. (5.17)

Для многослойной обечайки в формуле (5.16) принять Sr = S*r. для днища S = Sr, Sr = Sir.

F= do- Sr : (5.18)

Для многослойной обечайки в формуле (5.18) принять Sr = S^r. для днища Sr = S,r

F«+ РбЬ F. (5.19)

Рш + Рк + Р« й F, (6.20)

F»aO,35F. (5.21)

+ FatF, (5.22)

F* + Fe г 0.35F, (5.23)

F«2 0.35F. (5.24)

F., + F,„*Fm2iL(F,+F:). (S.25)

Схема размещения площадей укрепляющего металла при укреплении еэаимовлияющих отвер-
стий приведена на рисунке 5.2.

6.1 Для конструкций, удовлетворяющих условие pi 1,2, расчет на прочность зоны пересечения
цилиндрических обечаек и сферических днищ со штуцерами при внешних статических нагрузках про-
водят в соответствии с требованиями ГОСТ Р 52657.3 (раздел 6).

Коэффициент толстостенности ропределяют по формуле

/' =

Для сосудов и аппаратов, находящихся в эксплуатации на открытом воздухе без теплоизоля-
ции. работающих в циклическом режиме с числом циклов более 1000, со средой, при которой воз-
можно охрупчивание материала (наличие в составе среды водорода, сероводорода), а также в других
случаях, по решению проектной организации, необходимо проводить расчет напряженного состояния
в соответствии с ГОСТ Р 52657.9.

Расчет напряженного состояния конструкций цилиндрических обечаек и сферических днищ в
зоне штуцеров с учетом внешних статических нагрузок возможно проводить численными методами с
применением специальных программных комплексов, использующих объемные элементы. Затем
проводить оценку прочности по категориям напряжений в соответствии с ГОСТ Р 52857.1.

Программный комплекс, использующий объемные элементы и сертифицированный в установ-
ленном порядке, выбирает разработчик проекта по своему усмотрению.

Расчет на прочность при внешних статических нагрузках применим для штуцеров, нормально
расположенных к поверхности обечаек или днищ.

{<Tmu.w<Tml) + <re й 1.5|<т].

) + ач + и + <х, + л й [<т]„ .

тС - местные мембранные напряжения;

т - общие иэгибные напряжения:

а1 - местные иэгибные напряжения:

<т - общие температурные напряжения;

л - местные температурные напряжения.

Библиография

[I] Сосуды и трубопроводы высокого давления: Справочник/ А.М. Кузнецов, В.И. Лившиц. Е.Р.
Хисматуллин и др. Иэд. 2-е, дополненное. Иркутск: Издание ГП «Иркутская областная типография No
1». 1999. 600 с.:илл.

 

 

УДК 66.023-987.001.24 ОКС 71.120.01 ОКП36ЮОО

Ключевые слова: сосуды, аппараты, высокое давление, обечайка, днище, штуцер, укрепление отвер-
стия. площадь укрепляющего сечения, внешние статические нагрузки.

Подписано в печать 01.03.2014. Формат 60x347».

Уел. леч. л. 1,86. Тираж 116 экз. Зак. 849.

Подготовлено на основе электронной версии, предоставленной разработчиком стандарта

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

 

 

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