ГОСТ 33964-2016 Котлы стационарные водотрубные. Поверочный расчет. Расчет на статическую прочность. Расчет на циклическую прочность. Расчет на сопротивление хрупкому разрушению

     5.2 Расчет трубопроводов пара и горячей воды на дополнительные нагрузки и малоцикловую усталость

5.2.1 Общие положения

5.2.1.1 Предполагается, что рабочие параметры транспортируемой среды в течение полного срока службы трубопровода не изменяются.

Для выполнения расчета прочности трубопровода необходимо предварительно определить возникающие в нем внутренние силовые факторы. Применяемые для этой цели методики и программы основаны на различных классических и специальных методах раскрытия статической неопределимости.

5.2.1.2 Предусматривается выполнение расчета прочности трубопровода как на статическое, так и на циклическое нагружение. Предусмотрены различные требования к расчетам высокотемпературных и низкотемпературных трубопроводов. К высокотемпературным относятся трубопроводы из углеродистых, низколегированных марганцовистых, хромомолибденовых и хромомолибденованадиевых сталей, эксплуатирующихся при температуре среды в них выше 370°С, и трубопроводы из аустенитных марок сталей, эксплуатирующихся при температуре среды в них выше 450°С. Остальные трубопроводы относятся к низкотемпературным.

5.2.1.3 Расчет низкотемпературных трубопроводов на статическое нагружение производится по формулам, полученным по методу предельного состояния (формулы для расчета трубопровода на совместное действие давления, весовой нагрузки и рабочих нагрузок промежуточных опор). Расчет таких трубопроводов на циклическое нагружение проводят по методике, основанной на исследованиях в области малоцикловой усталости и учитывающей результаты экспериментального исследования разрушения элементов трубопровода при циклическом нагружении (формулы для расчета на совместное действие давления, самокомпенсации и усилий сопротивления промежуточных опор).

5.2.1.4 Расчет высокотемпературных трубопроводов на совместное статическое нагружение давлением, весовой нагрузкой и усилиями опор в рабочем состоянии также выполняют по формулам предельного состояния. Для расчета таких трубопроводов на статическое действие всех нагружающих факторов в рабочем состоянии применяется метод максимальных напряжений при учете релаксации напряжений самокомпенсации. Цикличность нагружения высокотемпературных трубопроводов учитывают в расчете недопущением пластических перегрузок в холодном и рабочем состоянии.

5.2.2 Условные обозначения

5.2.2.1 В формулах приняты обозначения, приведенные в таблице 1.

5.2.3 Этапы полного расчета трубопровода

5.2.3.1 Для оценки прочности трубопровода, а также для определения передаваемых им усилий на оборудование и перемещений его сечений при нагреве проводят полный расчет трубопровода. Он складывается из ряда расчетов (этапов), каждый из которых выполняется на совместное действие определенного частного сочетания нагружающих факторов (см. таблицу 2).

Как видно из таблицы 2, оценка прочности не требуется:

- для высокотемпературного трубопровода в расчете по этапу III;

- для низкотемпературного трубопровода в расчетах по этапам II и IV.

5.2.3.2 На этапах I, II, III полного расчета внутреннее давление на участке трубопровода принимают равным максимальному рабочему давлению транспортируемой среды на этом участке.

5.2.3.3 Рабочую температуру стенки участка трубопровода   принимают равной максимальной рабочей температуре транспортируемой среды в пределах этого участка.

5.2.3.4 В расчете по этапу III в качестве температуры нагрева участка трубопровода принимается разность его температур в рабочем и холодном состоянии, т.е. . Значение коэффициента линейного расширения металла в расчете по этапу III принимается в зависимости от рабочей температуры  .

5.2.3.5 Расчет по этапу I производят при нулевом значении температуры нагрева трубопровода (или при нулевом значении коэффициента линейного расширения) и нулевых значениях "собственных" смещений концевых защемленных сечений (эти смещения вызываются температурным расширением корпуса оборудования).

5.2.3.6 Расчет низкотемпературных трубопроводов по этапу II проводят при введении значений действительной температуры нагрева участков .

Таблица 2 - Этапы полного расчета трубопровода

При расчете высокотемпературных трубопроводов по этапу II с целью оценки прочности допускается учет саморастяжки, обусловленной релаксацией напряжений самокомпенсации. В этом случае вместо значений действительной температуры нагрева вводятся значения фиктивной (условно заниженной) температуры нагрева, определяемые по формуле

,

где - коэффициент усреднения компенсационных напряжений, принимаемый по рисунку 5 в зависимости от рабочей температуры  .

При этом вводимые в расчет значения "собственных" смещений концевых сечений также должны быть уменьшены умножением на коэффициент 0,5.

Во всех случаях расчет по этапу II производится при значениях коэффициента линейного расширения, соответствующих рабочей температуре участков .