ГОСТ 25221-82 Сосуды и аппараты. Днища и крышки сферические неотбортованные. Нормы и методы расчета на прочность

СОСУДЫ И АППАРАТЫ.
ДНИЩА И КРЫШКИ СФЕРИЧЕСКИЕ НЕОТБОРТОВАННЫЕ

НОРМЫ И МЕТОДЫ РАСЧЕТА НА ПРОЧНОСТЬ

ГОСТ 25221-82

(СТ СЭВ 3028-81)

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ

Санкт-Петербург

РАЗРАБОТАН
Министерством химического и нефтяного машиностроения

ИСПОЛНИТЕЛИ

В.И. Рачков, канд. техн. наук
(руководитель темы); В.Г. Морозов

ВНЕСЕН Министерством химического и нефтяного
машиностроения

Член Коллегии А.М.
Васильев

УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета
СССР по стандартам от 22 апреля 1982 г. № 1618

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

Постановлением
Государственного комитета СССР по стандартам от 22 апреля 1982 г. № 1618 срок
введения установлен

с 01.07 1983 г.

Несоблюдение стандарта
преследуется по закону

Настоящий
стандарт распространяется на сферические неотбортованные днища и крышки сосудов
и аппаратов, применяемых в химической, нефтеперерабатывающей и смежных отраслях
промышленности, отвечающих требованиям ГОСТ 24306-80, и устанавливает нормы и
методы расчета на прочность и устойчивость днищ и крышек с различным
конструктивным исполнением элементов приварки, используемых в условиях
статических нагрузок.

Стандарт действителен
при соблюдении требований ГОСТ 14249-80.

Стандарт
полностью соответствует СТ СЭВ 3028-81.

1. УСЛОВИЯ ПРИМЕНЕНИЯ РАСЧЕТНЫХ ФОРМУЛ

1.1. Расчетные
формулы следует применять при s₁ — c/R £ 0,1 и 0,85 D £ R £ D.

Для днищ (черт.
1-3),
нагруженных внутренним избыточным давлением, расчетные формулы следует
применять при дополнительном условии s₁ — c/R ³ 0,002.

1.2. Расчетные
формулы, приведенные в разд. 3, применяют при условии, что расчетные температуры
не превышают значений, при которых учитывается ползучесть материалов, т.е. при
таких температурах, когда допускаемое напряжение определяют по ГОСТ 14249-80
только по пределу текучести или временному сопротивлению (пределу прочности).

Черт. 1

Черт. 2

Черт. 3

Примечание. Черт.
1-6 не
определяют конструкцию.

Если нет точных
данных, то формулы применяют при условии, что расчетная температура стенки
днища или крышки из углеродистой стали не превышает 380 °С, из
низколегированной — 420 °С, а из аустенитной — 525 °С.

1.3. Расчетные
формулы применяют при условии выполнения угловых швов с двусторонним сплошным
проваром.

1.4. Расчетные
формулы не учитывают нагружение колец дополнительными нагрузками, например
опорными элементами.

1.5. Расчет
укрепления отверстий — по ГОСТ 24755-81.

2. СФЕРИЧЕСКИЕ НЕОТБОРТОВАННЫЕ ДНИЩА И КРЫШКИ, НАГРУЖЕННЫЕ
ВНУТРЕННИМ ИЗБЫТОЧНЫМ ДАВЛЕНИЕМ

2.1. Толщину
стенок крышек и днищ определяют методом последовательных приближений.
Предварительно толщину стенки следует определять по формуле

,                                                             (1)

а затем по формуле

,                                                             (2)

Расчет проводят
до тех пор, пока разница между полученным значением  и принятым s₁, при определении
коэффициента b по формуле (7) не будет превышать 5 %.

В качестве
расчетной толщины стенки днища или крышки принимают большее из двух значений,
определяемых по формулам (1) и (2).

Исполнительная
толщина стенки

s ³ s_1R
+ c.                                                                  (3)

2.2.
Допускаемое избыточное давление

= min {

1>;

2>},                                                         (4)

где

1> — допускаемое избыточное
давление из условия прочности краевой зоны

1> = ;                                                         (5)

2> — допускаемое избыточное
давление из условия прочности центральной зоны

2> = .                                                         (6)

2.3.
Коэффициент b определяют по формуле

b = 0,5 + .       (7)

2.3.1. При
заданных геометрических размерах днищ тригонометрические функции определяют по
формулам:

cos y = ;

tg y = .

2.3.2.
Отношение допускаемых напряжений:

c_K
= ;

c = ;

c₂ = .

2.3.3. Величины
A_K, M, [M] определяют по табл. 1.

Таблица 1

Предварительно
размеры кольца b и h подбирают из условий:

для моделей по
черт. 4,
5

A_K ;

»        »          »
черт. 6
М < [М];

»        »          »
черт. 4
необходимо, чтобы e₁ имело минимальное значение.

При наружном
давлении на крышку (черт. 6) в формуле при определении М давление р следует
принимать со знаком минус.

Если прокладка
лежит на всей привалочной поверхности, в формуле при определении М для
крышки (черт. 6)
е₃ = 0.

Черт. 4

Черт. 5

Черт. 6

3. СФЕРИЧЕСКИЕ НЕОТБОРТОВАННЫЕ ДНИЩА И КРЫШКИ, НАГРУЖЕННЫЕ
НАРУЖНЫМ ДАВЛЕНИЕМ

3.1. Толщину
стенки сферического сегмента днища или крышки предварительно определяют по
формулам (1)
и (2)
с последующей проверкой по формуле (8).

3.2.
Допускаемое наружное давление определяют по формуле

= ,                                                            (8)

где

_p
— допускаемое наружное давление из условия прочности в центральной зоне

_p
= ;                                                              (9)

_E — допускаемое наружное
давление из условия устойчивости в пределах упругости

_E
= .                                                           (10)

3.3.
Коэффициент K определяют по табл. 2 в зависимости от параметра R/s₁ — c.

Таблица 2

3.4.
Условные обозначения, применяемые в расчетных формулах, даны в справочном
приложении.

ПРИЛОЖЕНИЕ
Справочное

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

b — ширина кольца, мм;

c — сумма прибавок к расчетной толщине стенки, мм;

d — диаметр отверстия под болт (шпильку), мм;

e₁ — расстояние от точки пересечения средней линии стенки
сферического сегмента с кольцом до горизонтальной оси, проходящей через центр
тяжести кольца, мм;

e₂ — расстояние от окружности расположения болтов до
внутреннего диаметра кольца, мм;

e₃ — расстояние от окружности расположения болтов до линии
действия реакции прокладки, мм;

h — высота кольца, мм;

K — коэффициент;

n_y — коэффициент запаса устойчивости;

p — расчетное внутреннее избыточное или наружное давление, МПа;

—
допускаемое внутреннее избыточное или наружное давление, МПа;

s — исполнительная толщина стенки обечайки, мм;

s₁ —
исполнительная толщина стенки сферического сегмента, мм;

s₂ —
исполнительная толщина стенки выступающей части обечайки, мм;

s_1R — расчетная толщина сферического сегмента, мм;

A_K — площадь поперечного сечения кольца, мм²;

D — внутренний диаметр обечайки, мм;

E — модуль продольной упругости материала сферического
сегмента при расчетной температуре, МПа;

М — расчетный
момент, действующий на кольце, Н×мм;

[M] —
допускаемый момент для кольца, Н×мм;

R — радиус кривизны сферического сегмента по
внутренней поверхности, мм;

F_p — реакция прокладки, H;

b — коэффициент;

[s]₁, [s]₂
— допускаемое напряжение для материала цилиндрических обечаек соответственно
толщиной s и s₂ при расчетной температуре,
МПа;

[s]₁ — допускаемое
напряжение для материала сферического сегмента при расчетной температуре, МПа;

[s]_K — допускаемое
напряжение для материала кольца при расчетной температуре, МПа;

c_K —
отношение допускаемого напряжения кольца к допускаемому напряжению сферического
сегмента при расчетной температуре;

c — отношение допускаемого
напряжения обечайки толщиной 5 к допускаемому напряжению сферического сегмента
при расчетной температуре;

c₂ — отношение допускаемого
напряжения обечайки толщиной s₂ к допускаемому напряжению
сферического сегмента при расчетной температуре;

j — коэффициент прочности
сварного шва для сферических сегментов, соединенных сваркой из двух или
нескольких частей;

j_K — коэффициент прочности
кольцевого сварного шва по краю днища;

f — угол между касательной к
сферическому сегменту в краевой зоне и вертикальной осью, град.

Величины с,
n_у,
р, j, j_K, [s] и [s]_K
определяют по ГОСТ 14249-80.

СОДЕРЖАНИЕ