doc_act

РД 26-15-88 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность и герметичность фланцевых соединений

Реклама

  Скачать документ



РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ

СОСУДЫ И АППАРАТЫ.

Нормы и методы расчета на прочность и герметичность фланцевых соединений

РД 26-15-88

Дата введения 01.07.89

Настоящий руководящий документ устанавливает нормы и методы расчета на прочность и герметичность фланцевых соединений сосудов и аппаратов из стали, работающих в химической, нефтехимической и смежных отраслях промышленности в условиях воздействия статических и повторностатических нагрузок. Допускается применять настоящий РД для расчета фланцевых соединений трубопроводов и штуцеров при условии выполнения п. 1.3.



Реклама

Руководящий документ применим при соблюдении требований ОСТ 26-291.

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1. Термины и условные обозначения соответствующих им физических величин приведены в обязательном приложении 1.

1.2. Типы фланцевых соединений приведены на черт. 1 - 4*. Пределы применения типов фланцевых соединений приведены в справочном приложении 5.

* Чертеж не определяет конструкцию.



Реклама

1.3. Расчетные формулы настоящего стандарта применимы при

1.4. Если число циклов нагружения, вызванное сборками-разборками и изменениями режима эксплуатации (давления, температуры), более 1000, то необходимо после проверки прочности фланцев по разделу 8 произвести расчет на малоцикловую прочность по разделу 9.

1.5. Рабочая температура элементов фланцевого соединения определяется на основании теплотехнических расчетов или результатов испытаний. Допускается определять расчетную температуру элементов фланцевого соединения по табл. 1.

Таблица 1



Реклама

Тип фланцевого соединения

Изолированные

Неизолированные

tф

tк

Tб

tф

tк

tб

Плоские, приварные в стык (черт. 1, 2)

t

-

0,97t

0,96t

-

0,95t

Со свободными кольцами (черт. 3)

t

0,97t

0,90t

0,96t

0,90t

0,81t

Фланцы приварные под зажимы (черт. 4)

t

-

0,55t

0,96t

-

0,55t

РД 26-15-88 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность и герметичность фланцевых соединений

Черт. 1



Реклама

РД 26-15-88 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность и герметичность фланцевых соединений

Черт. 2

РД 26-15-88 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность и герметичность фланцевых соединений

Черт. 3

РД 26-15-88 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность и герметичность фланцевых соединений



Реклама

Черт. 4

1.6. При работе аппарата в условиях нескольких расчетных режимов по температуре и давлению расчет производится на условия, обеспечивающие прочность и герметичность фланцевого соединения во всех режимах.

2. ДОПУСКАЕМЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ

2.1. Допускаемые напряжения для материалов болтов (шпилек) определяются по формулам при условии:

а) если расчетная температура не превышает для болтов (шпилек) из углеродистых сталей 380 °С, низколегированных сталей - 420 °С, аустенитных сталей - 525 °С



Реклама

б) если расчетная температура болтов (шпилек) превышает указанную в п. а)

2.2. Коэффициенты запаса прочности nт приведены в табл. 2.

Таблица 2



Реклама

Материал болтов

nт

Рабочие условия

Условия испытания

затяжка не контролируется

затяжка контролируется

затяжка не контролируется

затяжка контролируется

Углеродистые стали

2,6 - 2,8

2,4

2,1

1,8

2,3

2,1

1,7

1,6

Аустенитные стали

1,9

1,8

1,4

1,3

2.3. Коэффициент запаса прочности по пределу длительной прочности nD= 1,8.

Коэффициент запаса прочности по пределу ползучести nп = 1,1.



Реклама

2.4. Допускаемые напряжения для материалов болтов (шпилек) для рабочих условий определяются по табл. 3.

2.5. Допускаемые напряжения для материала фланцев или обечайки при расчете статической прочности:

а) для фланцев по черт. 1

в сечении S1:

для рабочих условий и затяжки

[s]s1 = 1,5[s],

для условий испытания и затяжки

[s]s1 = 2,0[s]20;

б) для фланцев по черт. 1, 2, 3, 4, 11

в сечении S0:

для рабочих условий и затяжки

для условий испытания

в) для кольца свободного фланца:

для рабочих условий и затяжки

[s]к = 1,5[s],

для условий испытаний

[s]к = 2,0[s]20,

s0,2, sв, [s], [?]20 - принимаются по ГОСТ 14249 или другой нормативной документации при расчетной температуре.

Расчет фланцевого соединения для условий испытания производить не требуется, если расчетное давление в условиях испытания будет меньше, чем расчетное давление в рабочих условиях, умноженное на 1,35 .

(Измененная редакция, Поправка).

Примечания:

1. Для фланцев по черт. 1 допускаемое напряжение в сечении S1 для рабочих условий и условий затяжки при расчете с учетом нагрузки от температурных деформаций Q, может быть увеличено до 30 %.

2. Для фланцев по черт. 3 допускаемое напряжение для свободного кольца при расчете с учетом нагрузки от температурных деформаций Q, может быть увеличено на 30 %.

Примечания. (Введены дополнительно, Изм. № 1).

3. РАСЧЕТ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ ВЕЛИЧИН

3.1. Эффективная ширина прокладки, мм:

b0 = bп при bп ? 15 мм,

при bп > 15 мм.

Для прокладок овального или восьмигранного сечения

3.2. Характеристики прокладки m, qобж, К, Еппринимаются по табл. 4.

3.3. Податливость прокладки, мм/Н

Для металлических и асбометаллических прокладок

уп = 0.

3.4. Податливость болтов (шпилек) для фланцев по черт. 1, 2, 3, 11, мм/Н

где Lб = Lбо + 0,28d - для болта,

Lб = Lбо + 0,56d - для шпильки,

fб - принимается по табл. 5.

3.5. Податливость зажимов для фланцев по черт. 4, мм/Н

где lз принимается по ОСТ 26-01-64.

3.6. Параметры фланца*

* В случае соединения с разными (по материалам или размерам) фланцами расчет следует производить для каждого фланца.

3.6.1. Эквивалентная толщина втулки, мм

Sэ = К?Sо,

где К - определяется по черт. 5.

Для фланцев по черт. 2, 3, 4

Sэ = Sо.

3.6.2. Коэффициенты

где

y1 - определяется по черт. 6.

Для крышек сферических неотбортованных

3.6.3. Угловая податливость фланца, 1/Н?мм

где ?2 - определяется по черт. 7.

Для фланца со сферической неотбортованной крышкой

3.7. Угловая податливость свободного кольца по черт. 3, 1/Н?мм,

где ?к - определяется по черт. 6.

3.8. Угловая податливость плоской крышки, 1/(Н?мм),

где

3.9. Угловая податливость фланца, нагруженного внешним изгибающим моментом, 1/Н?мм,

для фланцев по черт. 1, 2

для фланца по черт. 3

для свободного кольца

3.10. Плечи моментов, мм:

для фланцев по черт. 1, 2, 4*

* Для фланцев по черт. 4 Dб = Dн - 2R.

b = 0,5(Dб - Dсп),

е = 0,5(Dсп - D - Sэ),

для фланцев по черт. 3

а = 0,5(Dб - Ds),

b = 0,5(Ds - Dсп),

е = 0,5(Dсп - D - Sэ),

Ds= 0,5(Dн + Dк + 2hо).

4. КОЭФФИЦИЕНТ ЖЕСТКОСТИ ФЛАНЦЕВОГО СОЕДИНЕНИЯ

4.1. Фланцевое соединение, нагруженное внутренним или наружным давлением и внешней осевой силой:

для соединения по черт. 1, 2, 4

где h = уп + уб + (уф1 + уф2)?b2;

для соединения по черт. 4

h = уп + уз + (уф1 + уф2)?b2;

для соединений по черт. 3

a = 1;

для соединения с крышкой

где h = уп + уб + уф?b2+ укр?b2.

(Измененная редакция, Поправка, Изм. № 1).

4.2. Фланцевое соединение, нагруженное внешним изгибающим моментом,

aм = - (1 ± bм),

где РД 26-15-88 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность и герметичность фланцевых соединений

для фланцев по черт. 3

РД 26-15-88 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность и герметичность фланцевых соединений

5. РАСЧЕТ НАГРУЗОК

5.1. Равнодействующая внутреннего давления, Н,

Qд = 0,785?D2сп?Р**.

5.2. Реакция прокладки в рабочих условиях, Н,

Rп = p?Dсп?bо?m?|P|.

5.3. Нагрузка, возникающая от температурных деформаций, Н*:

* В случае, если между фланцами зажата трубная решетка или другая деталь, необходимо учесть температурную деформацию этой детали.

** Для условий вакуума или наружного давления Р < 0.

в соединении по черт. 1, 2

где ;

в соединении по черт. 3

где ;

в соединении по черт. 4

где ;

в соединении с крышкой

где ;

aф, aк, aкр - определяются по ОСТ 26-11-04-84;

aб - определяется по приложению 2;

h?; h? - толщина верхнего и нижнего фланцев;

h?1; h?1 - высота верхнего и нижнего упоров.

Примечания.

1. При определении нагрузок от температурных деформаций расчетную температуру фланцев, крышки, болтов (шпилек), трубной решетки, свободного кольца следует уменьшить на температуру, при которой происходит сборка фланцевого соединения (20 °С).

2. Если между фланцами зажата трубная решетка или для снижения нагрузок от температурных деформаций установлены дополнительные шайбы, то при определении lб0 необходимо учесть их толщины.

Примечания. (Введены дополнительно, Изм. № 1).

(Измененная редакция, Изм. № 1).

5.4. Болтовая нагрузка Рб в условиях монтажа принимается большей из следующих значений, Н*,

Рб2 = 0,5???Dсп?bо?qобж;

Рб2 = 0,4?[s]б20?n?fб для фланцев по черт. 1, 2, 3;

Рб2 = 0,4?В1?n для фланцев по черт. 4,

где В1 - принимается по табл. 5.

* F< 0, если усилие сжимающее. При определении Рб4 величина Qt учитывается только при Qt < 0.

Для условий вакуума или наружного давления

Рб = Рб2

При a < 1 в расчетах принимается a = 1.

(Измененная редакция, Поправка, Изм. № 1).

5.5. Приращение нагрузки в болтах (шпильках)

в рабочих условиях, Н,

При ? < 1 в расчетах принимается a = 1.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

6. РАСЧЕТ БОЛТОВ (ШПИЛЕК)

6.1. Условия прочности болтов (шпилек)*:

* Величина x > 1 допускается по согласованию с одним из авторов стандарта.

для фланцев по черт. 1, 2, 3

где x = 1,1 ? 1,2;

** Для условий вакуума или наружного давления

Рб1 = Рб

для фланцев по черт. 4

Примечание - при проверке прочности болтов для рабочих условий с учетом нагрузки на болты от стесненности температурных деформаций допускаемое напряжение может быть увеличено на 30 %.

Примечание. (Введено дополнительно, Изм. № 1).

(Измененная редакция, Поправка, Изм. № 1).

6.2. Рекомендуемое значение крутящего момента при затяжке приводится в приложении 3 (рекомендуемое).

7. РАСЧЕТ ПРОКЛАДОК

Условие прочности прокладки проверяется для мягких прокладок

8. РАСЧЕТ ФЛАНЦЕВ НА СТАТИЧЕСКУЮ ПРОЧНОСТЬ*

* В случае соединения с разными (по размерам или материалам) фланцами расчет следует производить для каждого фланца.

8.1. Угол поворота фланца при затяжке

где Мо1= Рб?b.

8.2. Приращение угла поворота фланца в рабочих условиях

где

8.3. Меридиональное напряжение в обечайке (втулке) на наружной и внутренней поверхностях при затяжке, МПа:

для фланцев по черт. 1 в сечении S1

s11 = s1; s12 = -s1,

где

Т - определяется по черт. 8,

D* = D при D ? 20S1,

D* = D + Sо при D < 20S1 и f > 1,

D* = D + S1 при D < 20S1 и f = 1;

для фланцев по черт. 1 в сечении Sо

s21 = fs1; s22 = -fs1,

где f - определяется по черт. 9;

для фланцев по черт. 2, 3, 4

s21 = s1; s22 = -s1,

где

8.4. Приращения меридиональных напряжений в обечайке (втулке) на наружной и внутренней поверхностях в рабочих условиях, МПа:

для фланцев по черт. 1 в сечении S1

D?11 = D?м + D?1; D?12 = D?м - D?1,

где

в сечении So

D?21 = D?м + fDs1; D?22 = D?м - fDs1,

где

для фланцев по черт. 2, 3, 4

D?21 = D?м + D?1; D?22 = D?м - D?1,

где

8.5. Окружные напряжения в обечайке (втулке) на наружной и внутренней поверхностях при затяжке, МПа:

для фланцев по черт. 1 в сечении S1

для фланцев по черт. 1 в сечении S0

s23 = 0,3?f?s1; s24 = -0,3?f?s1;

для фланцев по черт. 2, 3, 4

s23 = 0,3s?1; s24 = -0,3s?1.

8.6. Приращения окружных напряжений в обечайке (втулке) на наружной и внутренней поверхностях в рабочих условиях, МПа:

для фланцев по черт. 1 в сечения S1

в сечении S0

для фланцев по черт. 2, 3, 4

8.7. Условие прочности фланца при расчете статической прочности:

для фланцев по черт. 1 в сечении S1

при затяжке

в рабочих условиях

для фланцев по черт. 1, 2, 3, 4 в сечении S0

при затяжке

в рабочих условиях

9. РАСЧЕТ НА МАЛОЦИКЛОВУЮ УСТАЛОСТЬ

9.1. Расчетную амплитуду приведенных условных упругих напряжений при затяжке определяют по формуле

sа = max{s1; s2; s3}?0,5,

где для фланцев по черт. 1

s1 = aб?s11,

s2 = max{|s21|; |s23|; |s21 - s23|},

s3 = max{|s22|; |s24|; |s22 - s24|};

aб определяется по черт. 10.

для фланцев по черт. 2

s1 = 0,

s2 = max{|s21|; |s23|; |s21 - s23|}?1,5,

s3 = max{|s22|; |s24|; |s22 - s24|}?1,5;

для фланцев по черт. 3, 4

s1 = 0,

s2 = max{|s21|; |s23|; |s21 - s23|},

s3 = max{|s22|; |s24|; |s22 - s24|}.

9.2. Расчетную амплитуду приведенных условных упругих напряжений в рабочих условиях определяют по формуле

sра = max{Ds1; D?2; D?3}?0,5;

для фланцев по черт. 1

Ds1 = aб?Ds11,

D?2 = max{|Ds21|; |D?23|; |D?21 - Ds23|},

D?3 = max{|Ds22|; |D?24|; |D?22 - Ds24|};

для фланцев по черт. 2

Ds1 = 0,

D?2 = max{|Ds21|; |D?23|; |D?21 - Ds23|}?1,5,

D?3 = max{|Ds22|; |D?24|; |D?22 - Ds24|}?1,5;

для фланцев по черт. 3, 4

Ds1 = 0,

D?2 = max{|Ds21|; |D?23|; |D?21 - Ds23|},

D?3 = max{|Ds22|; |D?24|; |D?22 - Ds24|}.

9.3. Проверка малоцикловой прочности фланцевого соединения проводится по ГОСТ 25859-83.

Для этого по амплитуде напряжений, определенной из условия затяжки (?а) по п. 9.1, определяется допустимое количество сборок-разборок [N]с. По амплитуде напряжений, определенной для рабочих условий (?ра) по п. 9.2, определяется допустимое число циклов изменения режима эксплуатации [N]р.

Условие прочности для заданного количества нагружений (Nс, Nр) будет выполняться, если

10. РАСЧЕТ СВОБОДНОГО КОЛЬЦА

10.1. Угол поворота свободного кольца

10.2. Кольцевое напряжение в свободном кольце, МПа

10.3. Условие прочности

sк ? [s]к.

11. ТРЕБОВАНИЯ К ЖЕСТКОСТИ

q + D? ? [q].

Допустимый угол поворота для фланцев по черт. 2, 3, 4:

для рабочих условий и затяжки

[q] = 0,013;

для условий испытаний

[q] = 0,017.

Для фланцев по черт. 1:

для рабочих условий и затяжки

[q] = 0,009 при D ? 2000 мм;

[q] = 0,013 при D > 2000 мм;

для условий испытаний

[q] = 0,011 при D ? 2000 мм;

[q] = 0,015 при D > 2000 мм.

По согласованию с одним из авторов РД 26-15 в технически обоснованных случаях допускаемый угол поворота (q) может быть увеличен.

(Измененная редакция, Изм. № 1).


Таблица 3

Расчетная температура, °С

Допускаемое напряжение [s]б, МПа, для сталей марок

35, 40

12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т

45Х14Н14В2М

20X13

35Х, 40Х, 38ХА, 37Х12Н8Г8МФБ, 20ХН3А

30ХМА

25Х1МФ

25Х2М1Ф

20Х1МФ1БР

18Х12ВМБФР

14Х17Н2

07Х16Н6

ХН35ВТ

08Х15Н24В4ТР

20

130,0

110,0

160,0

195,0

230,0

230,0

238,0

238,0

238,0

238,0

298,0

321,0

208

231

100

126,0

105,0

150,0

182,0

230,0

230,0

227,0

232,0

234,0

234,0

294,0

314,0

196

226

200

120,0

98,0

150,0

165,0

225,0

200,0

217,0

231,0

224,0

231,0

287,0

312,5

186

221

250

107,0

95,0

144,0

158,0

222,0

182,0

210,0

224,0

213,0

227,0

284,0

309,8

186

219

300

97,0

90,0

139,0

150,0

222,0

174,0

199,0

220,0

202,0

227,0

280,0

307,0

186

217

350

86,0

86,0

128,0

147,0

185,0

166,0

185,0

213,0

185,0

220,0

280,0

307,0

186

215

375

80,0

85,0

128,0

146,0

175,0

166,0

180,0

209,0

183,0

216,0

186

214

400

75,0

83,0

128,0

145,0

160,0

160,0

175,0

206,0

182,0

213,0

186

213

425

68,0

82,0

125,0

143,0

156,0

161,0

168,0

202,0

178,0

208,0

186

213

450

80,0

123,0

142,0

156,0

161,0

199,0

175,0

203,0

186

213

475

79,0

120,0

140,0

152,0

195,0

171,0

196,0

186

213

500

78,0

118,0

143,0

192,0

167,0

189,0

186

208

510

117,0

185

205

520

116,0

184

202

530

115,0

183

199

540

114,0

181

196

550

113,0

180

195

560

165

183

570

150

171

580

135

169

590

110

157

600

115

147

610

110

620

105

630

100

640

94

650

88

(Измененная редакция, Изм. № 1).


Таблица 4

Тип и материал прокладки

Коэффициент m

Удельное давление обжатия прокладки qобж, МПа

Допускаемое удельное давление [q], МПа

Коэффициент обжатия, К

Условный модуль сжатия Еп?10-5, МПа

Плоская из:

резины по ГОСТ 7338 с твердостью по ШОРУ А. до 65 единиц

0,5

2,0

18,0

0,04

резины по ГОСТ 7338 с твердостью по ШОРУ А. более 65 единиц

1,0

4,0

20,0

0,09

паронита по ГОСТ 481 при толщине не больше 2 мм

2,5

20,0

130,0*

0,90

0,02

картона асбестового по ГОСТ 2850 при толщине 1 - 3 мм

2,5

20,0

130,0

0,90

0,02

фторопласта-4 ТУ 6-05-810 при толщине 1 - 3 мм

2,5

10,0

40,0

1,00

0,02

алюминия марки АД по ГОСТ 21631

4,0

60,0

латуни марки Л63 по ГОСТ 2208

4,75

90,0

стали 05кп по ГОСТ 9045

5,5

125,0

асбеста по ГОСТ 2850

в оболочке из

алюминия

3,25

38,0

0,04

меди и латуни

3,5

46,0

стали 05КП

3,75

53,0

стали типа 12Х18Н10Т

3,75

63,0

0,05

Кольцо с овальным или восьмигранным сечением из:

стали 05КП по ГОСТ 9045 или 08Х13 по ГОСТ 5632

5,5

125,0

стали 08Х18Н10Т

6,5

180,0

* Для сред с высокой проникающей способностью (водород, гелий, легкие нефтепродукты, сжиженные газы и т.п.) qобж = 35,0 МПа.

Таблица 5

Диаметр болта d, мм

М10

М12

М16

М20

М24

М27

М30

М36

М42

М48

Площадь поперечного сечения болта по внутреннему диаметру резьбы*

fб, мм2

52,2

76,2

144,0

225,0

324,0

430,0

520,0

760,0

1045,0

1376,6

Нагрузочная способность зажима

В1, Н

-

-

18000

28000

40000

53000

65000

102000

-

-

Высота упора

h2, мм

-

-

28,0

32,0

36,0

36,0

37,0

42,0

-

-

* В случае применения шпилек с проточкой стержня до диаметра, меньшего внутреннего диаметра резьбы, значение площади поперечного сечения определяется по диаметру проточки.

РД 26-15-88 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность и герметичность фланцевых соединений

Черт. 5

РД 26-15-88 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность и герметичность фланцевых соединений

Черт. 6

РД 26-15-88 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность и герметичность фланцевых соединений

Черт. 7

РД 26-15-88 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность и герметичность фланцевых соединений

Черт. 8

РД 26-15-88 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность и герметичность фланцевых соединений

Черт. 9

РД 26-15-88 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность и герметичность фланцевых соединений

Черт. 10

12. РАСЧЕТ ФЛАНЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ С КОНТАКТИРУЮЩИМИ ФЛАНЦАМИ

12.1. Общие требования.

12.1.1. Термины и условные обозначения соответствующих им физических величин приведены в обязательном приложении 1.

12.1.2. Типы фланцевых соединений приведены на черт. 11. Пределы применения указанных типов фланцевых соединений приведены в справочном приложении 5.

12.1.3. Пределы применения расчетных формул настоящего раздела должны соответствовать п. 1.3.

12.1.4. Расчетная температура элементов фланцевого соединения устанавливается в соответствии с п. 1.5.

12.2. Допускаемые напряжения.

12.2.1. Допускаемые напряжения для материала болтов определяют по п. 2.1 с увеличением на 25 %.

12.2.2. Допускаемые напряжения для материала фланца при расчете статической прочности определяются по п. 2.5.

12.3. Расчет вспомогательных величин.

12.3.1. Эффективная ширина и характеристики прокладки определяются по пп. 3.1; 3.2.

12.3.2. Податливость контактных поясов прокладки, мм/Н

12.3.3. Расчетная длина и податливость болтов (шпилек) определяются по п. 3.4.

12.3.4. Параметры фланца.

12.3.4.1. Угловая податливость фланца определяется по п. 3.6.

12.3.5. Угловая податливость плоской крышки определяется по п. 3.8.

Угловая податливость крышки сферической неотбортованной определяется по п. 3.6.3.

12.3.6. Плечи моментов, мм:

а = 0,5 (Dсп1 - Dб);

b = 0,5 (Dб - Dсп2);

е= 0,5 (Dсп2 - D - S).

12.3.7. Коэффициенты:

?2 = уп1(уб + уп2 + 2уфb2) + уп2(уб + 2уфа2) + 2убуф(а + b)2;

РД 26-15-88 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность и герметичность фланцевых соединений

Черт. 11

Чертеж не определяет конструкцию

Ориентировочные значения h, a1, a2 принимаются по табл. 6:

e = Dt1?b + ?t2?a - ?tб (a + b);

g = Dt2 - Dtб,

где ?tб = aбtбLбо.

Для фланцев по черт. 11а

Dt1 = Dt2 = 2aф?tф?h.

Для фланцев по черт. 11б

Dt1 = 2?ф?tф?(h + h1);

Dt2 = 2(?ф?tф?h + aф?tф?S).

Таблица 6

D

h1

a1

a2

400

0,496

0,159

1,337

500

0,496

0,148

1,344

600

0,496

0,135

1,352

700

0,495

0,129

1,356

800

0,491

0,144

1,327

900

0,519

0,182

1,281

1000

0,539

0,193

1,239

1200

0,539

0,194

1,239

1400

0,539

0,194

1,239

1600

0,534

0,148

1,239

1800

0,542

0,270

1,167

2000

0,542

0,262

1,172

2200

0,537

0,269

1,183

2400

0,537

0,255

1,192

2600

0,502

0,134

1,222

2800

0,502

0,127

1,226

3000

0,502

0,133

1,223

3200

0,498

0,123

1,215

3400

0,489

0,134

1,213

3600

0,506

0,131

1,261

3800

0,506

0,123

1,265

4000

0,506

0,116

1,269

(Измененная редакция, Поправка).

12.4. Расчет нагрузок

12.4.1. Равнодействующая внутреннего давления, Н

Qд = 0,785?D2сп2?Р.

12.4.2. Нагрузки в элементах соединения, возникающие от температурных деформаций

12.4.3. Болтовая нагрузка в условиях монтажа принимается большей из следующих значений, Н;

Рб1 = p(Dсп1b01 + Dсп2b02)qобж;

Рб1 = 0,4[s]20б?fб?n.

12.4.4. Приращение нагрузки в болтах (шпильках) в рабочих условиях, Н

12.4.5. Реакция контактных поясов прокладки в рабочих условиях, Н:

12.4.6. Максимальный изгибающий момент принимается большим, Н?мм:

где [?]20, [s] - принимаются по ОСТ 26-11-04.

12.5. Расчет болтов (шпилек)

12.5.1. Условия прочности болтов (шпилек) и величина крутящего момента на ключе определяются по п. 6.

12.6. Условие прочности прокладки

12.7. Условие герметичности

12.8. Расчет фланца

12.8.1. Меридиональное напряжение в обечайке (втулке), МПа

где коэффициент Т определяется по черт. 8.

12.8.2. Окружное напряжение в обечайке (втулке), МПа

12.8.3. Условие прочности обечайки

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Обязательное

Таблица 7

Термины и обозначения

Термин

Обозначение

Ширина прокладки, мм

bn

Нагрузочная способность зажима, Н

B1

Прибавка для компенсации коррозии, мм

C

Внутренний диаметр фланца, мм

D

Внутренний диаметр свободного кольца, мм

Dк

Наружный диаметр фланца, мм

Dн

Наружный диаметр свободного кольца, мм

Dнк

Диаметр окружности расположения болтов (шпилек), мм

Dб

Средний диаметр прокладки, мм

Dсп

Наружный диаметр болта (шпильки), мм

d

Модуль продольной упругости материала при температуре 20 °С и расчетной, МПа, принимается по ГОСТ 14249:

фланца

Е20, Е

болтов (шпилек)

Е20б, Еб

свободного кольца

Е20к, Ек

крышки

Е20кр, Екр

Условный модуль сжатия материала прокладки, МПа

Еп

Внешняя осевая сила (сжимающая со знаком минус), Н

F

Площадь поперечного сечения болта (шпильки) по внутреннему диаметру резьбы, мм2

fб

Толщина фланца, свободного кольца, мм

h, hк

Высота упора, принимается по ОСТ 26-01-64, мм

h1

Высота бурта для опирания зажима, мм

h2

Толщина крышки и фланцевой части в зоне уплотнения, мм

hкр, dкр

Толщина прокладки, мм

hп

Длина конической втулки, мм

L

Внешний изгибающий момент, Н?мм

M

Радиус сферы сферической неотбортованной крышки, мм

Rс

Радиус бурта для опирания зажима, принимается по ОСТ 26-01-64, мм

R

Расчетное давление, МПа

Р

Толщина конической втулки в месте соединения с

фланцем

S1

обечайкой, втулкой, днищем, мм

S0

Толщина обечайки, днища, втулки, мм

S0

Расстояние между опорными поверхностями гайки и головки болта, шпильки, мм

Lбо

Число болтов (шпилек), шт.

n

Расчетная температура, °С

фланца, крышки

tф

болтов (шпилек)

tб

свободного кольца

tк

Температурный коэффициент линейного расширения материала, 1/°С

фланца

aф

болтов (шпилек)

aб

свободного кольца

aк

крышки

aкр

Предел текучести материала болтов (шпилек) при расчетной температуре, МПа

sт

Среднее значение предела длительной прочности за 105 ч при расчетной температуре, МПа

Средний 1 %-ный предел ползучести за 105 ч при расчетной температуре, МПа

Допускаемое напряжение материала болтов (шпилек) при температуре 20 °С и расчетной, МПа

[s]20б, [s]б

Предел текучести материала фланца, МПа

s0,2

Допускаемое напряжение материала фланца при температуре 20 °С и расчетной, МПа

[s]20, [s]

Допускаемое напряжение материала свободного кольца при расчетной температуре, МПа

[s]к

Допускаемые напряжения для фланцев в сечениях S1 и S0

[s]S1, [s]S0

Расчетная и допускаемая амплитуда условных упругих напряжений, МПа

sа, [sа]

Заданное и допускаемое число циклов нагружения

N, [N]

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Рекомендуемое

Таблица 8

Коэффициенты линейного расширения

Марки стали

Коэффициент линейного расширения a?106, 1/°С в зависимости от температуры, °С

20 - 100

200

300

400

500

600

35

11,1

11,9

-

13,4

-

-

40

11,3

12,0

13,3

13,3

-

-

20X13

10,4

10,9

11,4

11,8

-

-

НХ17Н2

10,6

10,8

11,0

11,1

11,3

-

35Х

40Х

38ХА

13,4

13,3

-

14,8

-

-

20ХН3А

11,0

12,0

13,0

13,5

14,0

14,5

30ХМА

12,3

12,6

12,9

13,9

-

14,4

25Х1МФ

11,3

12,7

-

13,9

-

14,6

25Х2М1Ф

12,5

12,9

13,3

13,7

14,0

14,7

18Х12ВМБФР

11,2

11,3

11,4

11,8

12,0

-

37Х12Н8Г8МФБ

15,9

18,0

19,2

21,5

22,4

21,0

12Х18Н10Т

10Х17Н13М2Т

16,6

17,0

18,0

18,0

18,0

-

45Х14Н14В2М

-

17,0

-

18,0

-

18,0

ХН35ВТ

14,8

15,1

15,5

15,9

16,1

16,6

08Х15Н24В4

14,5

15,5

16,3

16,8

17,2

17,4

(Измененная редакция, Изм. № 1).

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Рекомендуемое

Крутящий момент на ключе при затяжке

РД 26-15-88 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность и герметичность фланцевых соединений

Черт. 12

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Справочное

Пример расчета фланцевого соединения

(черт. 2)

Исходные данные:

D = 400 мм, h = 30 мм, t = 200 °С, Е20 = 1,99?105 МПа;

Dн = 535 мм, hп = 2 мм, Р = 0,6 МПа, Е = 1,81?105 МПа;

Dб = 495 мм, S0 = 8 мм, М = 0,83?107 Н?мм, Е20б = 2,1?105 МПа;

Dсп = 445 мм, d = 20 мм, F = 15000 Н, Еб = 2,01?105 МПа;

bп = 12 мм, n = 20, С = 2 мм, aф = 12,6?10-6 1/°С;

aб = 11,9?10-6 1/°С.

Материал фланцев - сталь 20К.

Материал болтов - сталь 35.

Материал прокладки - паронит ПОН.

1. Расчет вспомогательных величин

1.1. Эффективная ширина прокладки

bo = bn = 12 мм.

1.2. Характеристики прокладки, принимаются по табл. 4:

m = 2,5;

qобж = 20 МПа;

К = 0,9;

Еп = 2?103 МПа.

1.3. Податливость прокладки

1.4. Податливость болтов

Lб = Lбо + 0,28d = 62 + 0,28?20 = 67,6 мм;

где fб = 225 мм2 принимается по табл. 5.

1.5. Параметры фланца

1.5.1. Эквивалентная толщина втулки

Sэ = Sо = 8 мм.

1.5.2. Коэффициенты

y1 = 0,16 определяется по черт. 6;

1.5.3. Угловая податливость фланца

где ?2 = 6,9 определяется по черт. 7.

1.6. Угловая податливость фланца, нагруженного внешним изгибающим моментом,

1.7. Плечи момента:

b = 0,5(Dб - Dсп) = 0,5 (495 - 445) = 25 мм;

е = 0,5(Dсп - D - Sэ) = 0,5 (445 - 400 - 8) = 18,5 мм.

2. Коэффициент жесткости фланцевого соединения

2.1. Фланцевое соединение, нагруженное внутренним давлением и внешней осевой силой:

? = уп + уб + 2уфb2 = 0,537?10-7 + 0,715?10-7 + 2?0,544?10-9?252 = 0,805?10-6;

2.2. Фланцевое соединение, нагруженное внешним изгибающим моментом:

РД 26-15-88 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность и герметичность фланцевых соединений

aн = -(1 + ?н) = -(1 + 0,244) = -1,244.

3. Расчет нагрузок

3.1. Равнодействующая внутреннего давления

Qд = 0,785?D2сп?Р = 0,785?4452?0,6 = 93270,0 Н.

3.2. Реакция прокладки в рабочих условиях

Rп = p?Dсп?bо?m?Р = 3,14?445?12?2,5?0,6 = 25151,4 Н.

3.3. Нагрузка, возникающая от температурных деформаций

;

3.4. Болтовая нагрузка Рб в условиях монтажа принимается большей из следующих значений:

РД 26-15-88 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность и герметичность фланцевых соединений

Рб2 = 0,5p??Dсп?bо?qобж = 0,5?3,14?445?12?20 = 167676,0 Н;

Рб2 = 0,4[s]20б?n?fб = 0,4?130?20?225 = 234000,0 Н.

3.5. Приращение нагрузки в болтах в рабочих условиях

4. Расчет болтов

x = 1;

где принимается по табл. 3;

5. Расчет прокладок

[q] = 130 МПа, принимается по табл. 4;

6. Расчет фланца

6.1. Угол поворота фланца при затяжке:

М01 = Рб?b = 293424?25 = 7335600,0 Н?мм;

6.2. Приращение угла поворота фланца в рабочих условиях:

6.3. Меридиональные напряжения в обечайке на наружной и внутренней поверхностях при затяжке, МПа

где Т = 1,78 - принимается по черт. 8;

s21 = 353,6 МПа; s22 = -353,6 МПа.

6.4. Приращения меридиональных напряжений в обечайке на наружной и внутренней поверхностях в рабочих условиях:

??21 = ??м + ??1 = 24,3 + 104 = 128,3 МПа;

Ds22 = ??м - ??1 = 24,3 - 104 = -79,7 МПа.

6.5. Окружные напряжения в обечайке на наружной и внутренней поверхностях при затяжке, МПа:

Ds23 = 0,3??1 = 0,3?353,6 = 106,1 МПа;

Ds24 = -0,3??1 = -0,3?353,6 = -106,1 МПа.

6.6. Приращение окружных напряжений в обечайке на наружной и внутренней поверхностях в рабочих условиях:

6.7. Условие прочности фланца при расчете статической прочности:

при затяжке

[s]20 = 147 МПа;

s200,2 = 220 МПа;

s20в = 410 МПа;

[s] = 136 МПа;

s0,2 = 204 МПа;

sв = 460 МПа;

в рабочих условиях

?s0 = 425,6 МПа < 491 МПа.

Уровень напряженного состояния не превышает допускаемый.

7. Требование к жесткости

q +D? ? [q],

[q] = 0,013.

0,0040 + 0,0012 = 0,0052 < 0,013.

ПРИЛОЖЕНИЕ 5

Рекомендуемое

Пределы применения типов фланцевых соединений

Фланцы плоские (черт. 2), со свободным кольцом (черт. 3), с зажимами (черт. 4) рекомендуется применять при температуре среды до 300 °С.

Фланцы с гладкой уплотнительной поверхностью рекомендуются для условных давлений среды до 1,6 МПа.

Фланцы с уплотнительной поверхностью выступ-впадина рекомендуются для условных давлений среды более 1,6 МПа.

Фланцы с уплотнительной поверхностью «шип-паз» рекомендуются для прокладок, которые необходимо помещать в замкнутый объем.

Фланцы с уплотнительной поверхностью под металлическую прокладку овального или восьмигранного сечения рекомендуются для условных давлений среды более 6,0 МПа.

Фланцы контактирующие (черт. 11) рекомендуются для условных давлений до 0,6 МПа и вакуума с остаточным давлением не ниже 5 мм рт.ст.(0,005 МПа ост.) при температуре до плюс 300 °С.

Таблица 9

Рекомендации по конструированию фланцевых соединений

Параметры фланцевого соединения, мм

Типы фланцев

Приварные вcтык (черт. 1)

Плоские (черт. 2)

Свободные (черт. 3)

Примечание

1. Толщина обечайки (втулки)

S0

S1

S + S0 = 1,3S, но во всех случаях

S0 - S ? 5 мм

S1 = bS1

S0 ? S

S - толщина обечайки, к которой приваривается фланец;

b принимается по черт . 13

2. Длина конической втулки l

l ? 1/i(S1 - S0)

i = 1:3 уклон втулки

3. Диаметр болтовой окружности

Dб

Dб ? D + 2(S1 + d + u)

Dб = e1?D0,933

Dб ? D + 2(2?Sc + d + u)

Dб ? Dz + 2(d + u1)

u = 6 мм

u1 = 8 км

e1 принимается по табл. 11

d принимается по табл. 13

4. Наружный диаметр фланца

Dн

Dн ? Dб + а

а принимается по табл. 13

5. Наружный диаметр прокладки

Dz

Ds = Dб - е

Dz ? DS1

е принимается по табл. 13

6. Средний диаметр прокладки

Dсп

Dсп = Dz - b

b принимается по табл. 14

7. Число болтов

п

t1 принимается по табл. 12

8. Ориентировочная толщина фланца h

l1 принимается по черт. 14

Sэ определяется по п. 3.6.1

Таблица 10

Рекомендуемые диаметры болтов (шпилек) в зависимости от условного давления Ру и диаметра аппарата

Ру, МПа

Диаметры болтов (шпилек) для аппаратов, мм

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

? 2400

До 0,6

М20

М24 ? М30

1,0

М20

М30

1,6

М20

М24 ? М30

2,5

М20

М24 ? М30

М30

4,0

М30

М36

М42

6,3

М36

М42

М48

М52

8,0

М30 ? М36

М42

М48

М52 ? М56

-

10,0

М30 ? М42

М48

М52 ? М56

М56 ? М64

РД 26-15-88 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность и герметичность фланцевых соединений

Черт. 13

РД 26-15-88 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность и герметичность фланцевых соединений

1 - для фланцев по черт. 2

2 - для фланцев по черт. 1

Черт. 14

Таблица 11

Безразмерный параметр ?1, в зависимости от Ру

Ру, МПа

e1

Ру ? 1,6

1,77

1,6 < Ру ? 2,5

1,79

2,5 < Ру ? 4,0

1,86

4,0 < Ру ? 6,3

1,92

6,3 < Ру ? 8,0

2,00

8,0 < Ру ? 10,0

2,07

Таблица 12

Рекомендуемый шаг расположения болтов в зависимости от Ру

Ру, МПа

t1, мм

До 0,3

(4,2 ? 5,0) dб

0,6

(3,8 ? 4,8) dб

1,0

(3,5 ? 4,2) dб

1,6

(3,0 ? 3,8) dб

2,5

(2,7 ? 3,5) dб

4,0

(2,3 ? 3,0) dб

8,4 ? 10,0

(2,1 ? 2,8) dб

Таблица 13

Вспомогательные величины d, a и е для болтов (шпилек)

в мм

Диаметр болта dб

М20

(М22)

М24

(М27)

М30

М36

М42

М48

М52

М56

М60

М64

Диаметр отверстия под болт d

23

25

27

30

33

40

46

52

58

60

66

70

а

Для гаек шестигранных

40

42

47

52

58

60

80

92

97

110

115

120

Для гаек шестигранных с уменьшенным размером под ключ

36

40

42

47

52

63

69

80

86

-

-

-

е

Для плоских прокладок

30

32

34

37

41

48

55

61

65

-

-

-

Для прокладок овального или восьмиугольного сечения

53

55

57

60

64

71

78

84

88

195

240

240

Таблица 14

Размеры прокладок

Материал прокладки

Диаметр аппарата, мм

Ширина прокладки, мм

Толщина прокладки, мм

Плоские неметаллические прокладки

D ? 1000

12 ? 15

1000 < D ? 2000

15 ? 25

D > 2000

25

Плоские металлические прокладки

D ? 1000

10 ? 12

D > 1000

12 ? 15

Плоские прокладки в металлической оболочке и зубчатые металлические прокладки

D ? 1600

12 ? 18

D > 1600

13 ? 25

Овального или восьмиугольного сечения прокладки для Ру ? 6,3 МПа

D ? 600

12 ? 18

600 < D ? 800

16 ? 22

800 < D ? 1000

18 ?28

1000 < D ? 1600

22 ? 42

ТРГ «Графлекс» не армированная с абтюретором

400 < D ? 600

13,5

4; 6

600 ? D < 1000

14

1000 ? D < 1500

15,5

1500 ? D

17,5

ТРГ «Графлекс» армированная с абтюретором

400 ? D < 600

13,5

2; 3

600 ? D < 1000

14

ТРГ «Графлекс» армированная с абтюретором

400 ? D < 600

13,5

3; 4

600 ? D < 1000

14

* Размеры прокладок приняты по техническим условиям, разработанными НПО «УНИХИМТЕК».

(Измененная редакция, Поправка, Изм. № 1).

Приложение 6

(Обязательное)

НОРМЫ И МЕТОДЫ РАСЧЕТА НА ПРОЧНОСТЬ И ГЕРМЕТИЧНОСТЬ ФЛАНЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ С ПРОКЛАДКАМИ ИЗ ТЕРМОРАСШИРЕННОГО ГРАФИТОВОГО МАТЕРИАЛА «ГРАФЛЕКС»

1. Настоящее приложение распространяется на расчет фланцевых соединений с уплотнительными поверхностями «шип-паз» с прокладками из ТРГ «ГРАФЛЕКС».

2. Характеристики прокладок из ТРГ «ГРАФЛЕКС»* m, qобж, [q], приведены в табл. Модуль упругости прокладки

Еn = 11,1q, где q - удельное давление на прокладку при затяжке, МПа.

*Примечание. Характеристики прокладок представлены НПО «УНИХИМТЕК».

3. Коэффициент жесткости фланцевого соединения a определяется в соответствии с п. 4.1.

В связи с тем, что модуль упругости прокладки зависит от удельного давления на прокладку (q), то при определении a податливость прокладки определяется методом последовательных приближений следующим путем:

Предварительно определяется удельное давление на прокладку при затяжке по формуле:

(2)

где Рб - болтовое усилие для условий монтажа, определяемое по п. 5.4.

При определении Рб - коэффициент a в первом приближении принимается равным единице.

Затем по формуле Еп = 11,1q определяется модуль упругости и по п. 3.3 податливость прокладки.

Если a получится больше единицы, то необходимо определить болтовое усилие Рб1 по п. 5.4. с полученным коэффициентом a и повторить определение q и Е. После этого вновь определить коэффициент ?.

Если при первом приближении коэффициент а получится меньше единицы, то при расчете фланцевых соединений коэффициент а принимается равным единице и дальнейшие приближения по определению a не требуются.

Тип и материал прокладки

Коэффициент m

Удельное давление обжатия прокладки qобж, МПа

Допускаемое удельное давление [q], МПа

Прокладка ТРГ неармированная с обтюратором

2,0

4,0

200

Прокладка ТРГ армированная без обтюратора

2,5

4,0

120 при t = 2 мм*)

100 при t = 3 мм*)

Прокладка ТРГ армированная с обтюратором

2,0

4,0

200

*) толщина прокладки в свободном состоянии

Приложение 6. (Введено дополнительно, Изм. № 1).

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

1. РАЗРАБОТАН НИИхиммашем, Укрниихиммашем, ВНИИнефтемашем

ИСПОЛНИТЕЛИ:

Рачков В.И., к.т.н.; Зусмановская С.И., к.т.н.; Гапонова Л.П.; Смольский К.В., к.т.н.; Заваров В.А.; Морозов В.Г.; Перцев Л.П., д.т.н.;Голубова Т.П.; Мамонтов Г.В., к.т.н.; Зейде И.Е.; Вольфсон В.С.

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ листом утверждения Главного научно-технического управления от 29.11.88 г.

3. ВЗАМЕН ОСТ 26-373-78, ОСТ 26-01-396-78, ОСТ 26-01-54-77.

4. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

Обозначение НТД, на который дана ссылка

Номер пункта, подпункта, перечисления, приложения

ГОСТ 481-80

3.2

ГОСТ 2208-75

3.2

ГОСТ 2850-80

3.2

ГОСТ 5632-72

3.2

ГОСТ 7338-77

3.2

ГОСТ 9045-80

3.2

ГОСТ 14249-80

Приложение 1

ГОСТ 21631-76

3.2

ГОСТ 25859-83

9.3

ОСТ 26-01-64-83

Приложение 1

ОСТ 26-11-04-84

2.5, 5.3, 12.4.6

ОСТ 26-291-87

Вводная часть

ТУ 6-05-810-76

3.2

СОДЕРЖАНИЕ

1. Общие требования. 1

2. Допускаемые напряжения. 4

3. Расчет вспомогательных величин. 6

4. Коэффициент жесткости фланцевого соединения. 8

5. Расчет нагрузок. 9

6. Расчет болтов (шпилек) 10

7. Расчет прокладок. 11

8. Расчет фланцев на статическую прочность. 11

9. Расчет на малоцикловую усталость. 13

10. Расчет свободного кольца. 14

11. Требования к жесткости. 15

12. Расчет фланцевых соединений с контактирующими фланцами. 21

Приложение 1 Термины и обозначения. 26

Приложение 2 Коэффициенты линейного расширения. 27

Приложение 3 Крутящий момент на ключе при затяжке. 28

Приложение 4 Пример расчета фланцевого соединения. 28

Приложение 5 Пределы применения типов фланцевых соединений. 33

Приложение 6 Нормы и методы расчета на прочность и герметичность фланцевых соединений с прокладками из терморасширенного графитового материала «Графлекс». 36




Реклама: ;


Самые популярные документы раздела



Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика