Допускаемое число циклов нагружения давлением для элементов сосудов и аппаратов из углеродистых сталей

Черт. 1

Примечание. Номограмма построена при значениях А = 60 ^. 10³ МПа, В = 150 МПа, t = 380 °С.

Допускаемое число циклов нагружения давлением для элементов сосудов и аппаратов из низколегированных сталей

Черт. 2

Примечание. Номограмма построена при значениях А = 45 ^. 10³ МПа, В = 230 МПа, t = 420 °С.

Допускаемое число циклов нагружения давлением для элементов сосудов и аппаратов из аустенитных сталей

Черт. 3

Примечание. Номограмма построена при значениях А = 60 ^. 10³ МПа, В = 270 МПа, t = 525 °C

УПРОЩЕННЫЙ РАСЧЕТ НА МАЛОЦИКЛОВУЮ УСТАЛОСТЬ

4.1. Для всех нагруженных элементов сосуда должно выполняться условие

. (2)

Значение допускаемого числа циклов нагружения j-го вида определяют по разд. 6 в зависимости от амплитуды напряжения j-го вида.

4.2. Амплитуду напряжений при нагружении j-го вида определяют по формуле:

, (3)

где ξ и η определяют по табл. 1 и 2. При расчете гладкой обечайки, коэффициент принимают только для продольных сварных швов.

Значения [М] и [F] определяют по ГОСТ 14249-80, ГОСТ 24757-81 и ГОСТ 25221-82.

 

 

Таблица 1

Тип сварного шва или соединение элементов	Примеры, сварных швов	ξ
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 подкладным листом по всей длине. Стыковые и тавровые сварные швы с полным- проваром без плавного перехода. Сварные швы штуцеров с укрепляющим кольцом с полным проваром.		1,2
Односторонние сварные швы без подкладного листа с непроваром в корне шва. Сварные швы штуцеров с конструктивным зазором. Сварные швы подкладных листов. Сварные швы плоских приварных фланцев с конструктивным зазором. Сварные швы штуцеров с укрепляющим кольцом и конструктивным зазором.		1,5

Примечание. Значение ξ действительно только в том случае, когда площадь поперечного сечения и момент сопротивления сварного соединения не меньше соответствующих значений в наиболее слабом элементе узла.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

УТОЧНЕННЫЙ РАСЧЕТ НА МАЛОЦИКЛОВУЮ УСТАЛОСТЬ

5.1. Уточненный расчет на малоцикловую усталость основан на определении напряжений для упругого материала по теории пластин, оболочек, колец и балок: при линейном распределении напряжений по толщине стенки. При расчете определяют напряжения для проверяемого узла в нескольких точках каждого элемента на внутренней и наружной поверхностях в трех направлениях.

Полученные таким образом решения для некоторых наиболее типичных узлов приведены в справочном приложении 1.

5.2. Для упрощения расчетов эпюры циклов нагружения принимают в виде прямоугольников (черт. 4), причем количество циклов определяют при постоянной нагрузке, или одна нагрузка может иметь в одном главном цикле (пуск в эксплуатацию и останов) несколько второстепенных целых циклов.

5.3. Для каждого вида нагрузки рассчитывают размах отдельных составляющих напряжений Δσ_х, Δσ_y, Δσ_z, Δτ_хy, Δτ_хz, Δτ_yz, Δσ₁, Δσ₂, Δσ₃ как разность напряжений обоих нагруженных состояний, входящих в цикл.

Таблица 2

Узел или элемент сосуда	Расчетный элемент	Эскиз узла	η
Гладкая оболочка. Сферическая часть, выпуклых днищ без отверстий	Оболочка		1,5
Соединение оболочек разных толщин. Плоское днище или крышка без отверстий (отверстия для болтов не учитываются), центральная зона.	Более тонкая оболочка. Плоское днище, крышка.		2,0
Эллипсоидное днище. Шпильки Обечайки с кольцом жесткости	Эллипсоидное днище. Стержень Обечайка
Приварные встык фланцы с плавным переходом	Оболочка и фланец
Отбортованная часть торосферического и конического днища.	Переход.		3,0
Плоское днище или крышка с отверстием, трубная решетка.	Днище, крышка, трубная решетка.
Отбортованные штуцеры и лазы.	Оболочка в месте установки штуцера или лаза.		3,0
Оболочка со штуцером без накладного кольца.	Оболочка в месте установки штуцера.
Соединение конической обечайки с цилиндрической обечайкой меньшего диаметра.	Конический переход.
Приварные плоские фланцы к оболочке.	Оболочка и фланец.
Болты и шпильки (σВ < 540 МПа)	Резьба
Оболочка со штуцером и укрепляющим кольцом.	Оболочка в месте установки штуцера		4,0
Угловые соединения конической или сферической обечайки.	Переход.
Болты и шпильки (σВ > 540 МПа)	Резьба
Сферическая крышка с кольцом.	Сферический сегмент		4,0
Соединение с обечайкой плоского днища с отбортовкой или выточкой	Цилиндрическая обечайка или плоское днище без отверстия (определяющим является элемент с более низким допускаемым давлением), в краевой зоне
Соединение с обечайкой приварных плоских днищ остальных типов	Цилиндрическая обечайка или плоское днище без отверстия (определяющим является элемент с более низким допускаемым давлением), в краевой зоне		5,0

(Измененная редакция, Изм. № 1).

Черт. 4

Амплитуду напряжений для каждого цикла определяют по формуле

(4)

при расчетах с помощью ЭВМ допускается амплитуду напряжений определять по формуле

;(5)

для плоского напряженного состояния при главных напряжениях Δσ₁ и Δσ₂

. (6)

5.4. Значение эффективного коэффициента концентрации напряжения К_σ определяют по формуле

K_σ = 1 + q(α_σ - 1), (7)

где 0 < q < 1 - коэффициент чувствительности материала к концентрации;

α_σ - теоретический коэффициент концентрации.

Значения q и α_σ определяют в зависимости от применяемых материалов и концентрации напряжений. При отсутствии точных данных

K_σ = ρξ / φ, (8)

где φ - коэффициент прочности сварного шва по ГОСТ 14249-89;

ξ - определяют по табл. 1.

ρ = 1,0 для шлифованных поверхностей и сварных швов;

ρ = 1,1 для необработанных поверхностей и швов.

5.5. Для полученного значения σ_A по формуле (11) определяют [N_j].

5.6. При известных значениях N_j и [N_j] для отдельных типов циклов нагружения определяют коэффициент линейного суммирования повреждений U, который должен удовлетворять условию формулы (2).