ГОСТ 34484-2018 Турбины паровые стационарные. Нормы расчета на прочность корпусов цилиндров и клапанов
9 Расчет прочности крепежа фланцевых соединений корпусов
9.1 Основные положения
9.1.1 Обозначения:
- | - расчетные напряжения на холодной турбине в шпильках после их окончательной затяжки; | |
- | - диаметр колпачковой гайки по ГОСТ 9064; | |
- | - шаг резьбы шпильки по ГОСТ 9066; | |
- | - длина рабочей части шпильки цилиндра; | |
- | - модуль нормальной упругости; | |
- | - коэффициент, учитывающий упругую податливость промежуточных деталей фланцевого соединения при растяжении шпильки; | |
- | - диаметр средней части шпильки; | |
- | - диаметр резьбы шпильки; | |
- | - модуль упругости материала шпильки при температуре | |
| - | - коэффициенты линейного расширения материала фланца и шпильки; |
- | - напряжение с учетом релаксации за последний межремонтный период. |
9.1.2 Основные размеры крепежа, характеристики сталей для его изготовления и допускаемые температуры при эксплуатации изложены в ГОСТ 9064, ГОСТ 9066, ГОСТ 24705, ГОСТ 16093, ГОСТ 20700.
9.1.3 Согласно ГОСТ 24278 конструкция крепежных деталей турбин с регламентированной затяжкой обеспечивает возможность ее контроля.
Кроме того, турбины имеют системы обогрева фланцевых соединений корпусов ЦВД, а турбины с промежуточным перегревом пара - также и корпусов ЦСД с целью использования этих систем при пусковых режимах и расхолаживании. Это способствует снижению перепада температур между фланцем и шпилькой и, соответственно, термических напряжений в крепеже и фланцах.
9.1.4 Основными причинами неплотности (пропаривания) фланцевого соединения корпусов цилиндров и клапанов являются значительные раскрывающие усилия в наиболее горячей части разъема и ускоренная релаксация напряжений от затяга шпилек вследствие ползучести материала в этой же зоне в течение межремонтного периода.
9.1.5 Для устранения пропаривания фланцевых соединений корпусов цилиндров могут быть проведены по отдельности или одновременно следующие мероприятия:
- усиленная затяжка шпилек;
- понижение температуры шпилек с помощью специальных охладителей, устанавливаемых в их центральные отверстия.
Система охлаждения шпилек обеспечивает понижение температуры материала шпилек при номинальном режиме турбины на 35-50°С и не требует регулировки в процессе ее эксплуатации, что позволяет обеспечивать плотность фланцев на протяжении всего межремонтного периода.
9.1.6 Напряжения в шпильках и корпусных элементах определяются на основании численных расчетов по методу конечных элементов с учетом всех действующих факторов (усилие затяга, податливость конструкции, рабочие температуры, эксплуатационные нагрузки, характеристики материала и пр.).
Допускается проводить расчет усилий в шпильках фланцевых соединений на основании приведенных ниже формул.
9.2 Требования к напряжениям в шпильках корпусов цилиндров
9.2.1 Средние по сечению расчетные растягивающие начальные напряжения на холодной турбине в средней части шпилек после их окончательной затяжки перед началом эксплуатации должны удовлетворять следующему условию:
. (9.1)
Дуга поворота гайки при затяжке шпильки вычисляется по формуле
. (9.2)
9.2.2 Для фланцев корпусов ЦВД и ЦСД паровых турбин коэффициент , учитывающий упругую податливость промежуточных деталей фланцевого соединения при растяжении шпильки, определяется по формуле
. (9.3)
Отсчет дуги поворота проводится после предварительной затяжки, при которой момент на ключе должен составлять:
500-800 Н·м для шпилек диаметром до 10 см;
1500-2000 Н·м для шпилек диаметром свыше 10 см.