6.1 Классификация напряжений
Для мембранной конструкции используется декартовая система координат X, Y, Z (см. рисунок 1). Компоненты напряжений обозначаются в соответствии с принятыми индексами координатных осей.
При проведении расчетов на прочность используются категории общих (мембранных и изгибных) и локальных (мембранных и изгибных) напряжений, т.е. соответственно напряжений, распределенных по всему сечению экрана, и напряжений, сосредоточенных в некоторой ограниченной зоне экрана и перераспределяющихся в случае перегрузки на внешнюю его область, окружающую данную локальную зону.
Под мембранными понимаются напряжения в расчетном сечении мембранной конструкции, равномерно распределенные (средние) по толщине стенки оребренной трубы.
Под общими мембранными напряжениями понимаются напряжения, действующие по всему сечению и (или) по всей высоте мембранного экрана и равные средним напряжениям по сечению мембранной конструкции. Например, напряжения, возникающие в углу топки от хлопка, относятся к категории общих, так как действуют по всей высоте конструкции; напряжения, возникающие в разъемах экранов, относятся к категории общих, так как действуют по всей ширине экрана.
Под локальными мембранными напряжениями понимаются напряжения, действующие в локальной области: в одной или нескольких оребренных трубах или на некотором ограниченном участке по длине труб мембранной конструкции. Локальными считаются напряжения, возникающие в оребренных трубах, расположенных в зонах приложения локальных нагрузок или в зонах возникновения местных реактивных усилий, а также в зонах неравномерного действия механических нагружающих факторов, если их максимальные (минимальные) значения отличаются от средних по всему сечению более чем на 15% (на основании практики проведения расчетов). Так, например, к категории локальных относятся напряжения, возникающие в экранах в зоне крепления подвесок, в районах приварки косынок, поясов жесткости, опорных элементов и др.
Под изгибными общими и локальными напряжениями следует понимать соответственно напряжения, возникающие во всем сечении экрана в результате общего и (или) локального изгиба. Изгибные напряжения в рассматриваемом расчетном сечении оребренной трубы изменяются от максимального положительного значения до минимального отрицательного.
Расчет напряжений от усилий должен производиться с учетом коэффициентов прочности сварных соединений, которые принимаются согласно подразделу 9.3.3.
6.2 Допускаемые напряжения
6.2.1 Основным допускаемым напряжением, которое используется для оценки прочности трубы при статическом нагружении, является номинальное допускаемое напряжение , значения которого принимаются по характеристикам прочности с соответствующим запасом прочности согласно разделу 3 ГОСТ 33962.
6.2.2 При расчете мембранных стенок, выполненных из гладких труб со вставками из стали разных марок, допускаемые напряжения следует принимать отдельно для трубы и ребра (проставки).
Номинальные допускаемые напряжения для ребра (проставки) для расчетного срока службы 10 ч принимаются по таблице 4.
Таблица 4
, °C | Номинальные допускаемые напряжения для сталей, МПа | |||||||
ВСт3сп, ВСт3пс | 20 | 09Г2С | 12МХ, 12ХМ | 15XM | 12Х1МФ | |||
300 | 96,0 | Таблица 2.2 и таблица 2.3 ГОСТ 33962 | ||||||
320 | 90,0 | |||||||
340 | 85,0 | |||||||
350 | 82,0 | |||||||
360 | 79,0 | |||||||
380 | 74,0 | |||||||
400 | 68,0 | |||||||
420 | 62,0 | |||||||
450 | 62,0 | |||||||
460 | 55,0 | |||||||
470 | 48,0 | |||||||
480 | 41,0 | |||||||
490 | 35,0 | |||||||
500 | 28,0 | |||||||
530 | 54,0 | 56,0 | 81,0 | |||||
540 | 44,0 | 45,0 | 73,0 | |||||
550 | 34,0 | 35,0 | 66,0 | |||||
560 | 26,0 | 27,0 | 59,0 | |||||
570 | 20,0 | 21,0 | 53,0 | |||||
580 | 18,0 | 47,0 | ||||||
590 | 41,0 | |||||||
600 | 37,0 | |||||||
610 | 33,0 | |||||||
620 | 28,0 |
Коэффициент запаса устойчивости при расчете мембранной конструкции на устойчивость по нижним критическим напряжениям в пределах упругости следует принимать равным 2,4 для рабочих условий.
6.3 Коэффициенты прочности сварных соединений
На первом этапе поверочного расчета при определении напряжений в расчетных сечениях 3-4 и 5-6 оребренной трубы и в поперечных сварных швах принимаются следующие значения коэффициентов прочности сварных соединений :
для сталей ВСт3сп, ВСт3пс, 10, 20, 12ХМ, 12МХ, 15ХМ, хролой
при определении напряжений от внутреннего давления, а также усилий , =1;
при определении напряжений от изгибающих моментов , =0,9;
для стали 12Х1МФ