ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО НАДЗОРУ ЗА БЕЗОПАСНЫМ ВЕДЕНИЕМ РАБОТ
В АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКЕ
(ГОСАТОМЭНЕРГОНАДЗОР СССР)

ПРАВИЛА И НОРМЫ В АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКЕ

НОРМЫ РАСЧЕТА
НА ПРОЧНОСТЬ ОБОРУДОВАНИЯ
И ТРУБОПРОВОДОВ АТОМНЫХ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

ПНАЭ Г-7-002-86

Обязательны для всех министерств, ведомств, организаций и предприятий, проектирующих, конструирующих, изготавливающих и эксплуатирующих атомные электростанции, теплоцентрали, опытные и исследовательские ядерные реакторы и установки, подконтрольные Госатомэнергонадзору СССР

Введены в действие 01.07.87 г. с изменениями

МОСКВА ЭНЕРГОАТОМИЗДАТ 1989

Нормы содержат основную часть и рекомендуемые приложения. В основной (обязательной) части приведены: расчет по выбору основных размеров; расчет на статическую прочность, устойчивость, циклическую прочность, сопротивление хрупкому разрушению, длительную статическую прочность, длительную циклическую прочность, прогрессирующее формоизменение, сейсмические воздействия, вибропрочность; методики определения механических свойств и испытаний для определения характеристик прочности.

СОДЕРЖАНИЕ

Основные условные обозначения

D_a - номинальный наружный диаметр цилиндрической части корпуса, днища или трубопровода, мм

D - номинальный внутренний диаметр цилиндрической части корпуса, крышки, днища или трубопровода, мм

D_m - средний диаметр цилиндрической части корпуса, крышки, днища или трубопровода, мм

D_R - расчетный диаметр круглого плоского днища или крышки, мм

D_n - наружный диаметр накладки, мм

R_s - радиус оси колена, мм

R - внутренний радиус выпуклого днища, мм

d - диаметр отверстия, мм

d_R - расчетный диаметр отверстия, мм

d₀ - наибольший допускаемый диаметр неукрепленного отверстия, мм

d_ac - наружный диаметр штуцера, мм

d₀₁, d₀₂ - большая и малая оси овального отверстия, мм

s - номинальная толщина стенки, мм

s_R - расчетная толщина стенки, мм

s₀ - минимальная расчетная толщина стенки, мм

s_f - фактическая толщина стенки, мм

s_c - толщина стенки штуцера, мм

s_n - толщина накладки, мм

c - суммарная прибавка к толщине стенки, мм

c₁₁ - прибавка к толщине стенки, равная отрицательному допуску, мм

с₁₂ - прибавка к толщине стенки, компенсирующая возможное утонение полуфабриката при изготовлении, мм

c₂ - прибавка к толщине стенки, учитывающая утонение стенки за счет всех видов коррозии за срок службы изделия, мм

H - высота выпуклой части днища до внутренней поверхности, мм

H_m - высота выпуклой части днища до срединной поверхности, мм

A_s - площадь сечения элемента конструкции, мм

L - расчетная длина оболочки, мм

L_kr - критическая длина оболочки, мм

φ - расчетный коэффициент снижения прочности

φ_d - коэффициент снижения прочности обечаек или днищ с неукрепленным отверстием

φ_c - коэффициент снижения прочности обечаек или днищ с укрепленным отверстием

φ_w - коэффициент снижения прочности сварного шва

φ₀ - минимальный допускаемый коэффициент снижения прочности

p - расчетное давление, МПа (кгс/мм²)

p_a - наружное давление, МПа (кгс/мм²)

p_kr - критическое давление, МПа (кгс/мм²)

F - сжимающее усилие, Н (кгс)

[p_a] - допускаемое наружное давление, МПа (кгс/мм²)

[F] - допускаемое сжимающее усилие, Н (кгс)

T - расчетная температура, К (°С)

T_t - температура, при превышений которой необходимо учитывать характеристики длительной прочности, пластичности и ползучести, К (°С)

T_k - критическая температура хрупкости, К (°С)

T_k0 - критическая температура хрупкости материала в исходном состоянии, К (°С)

T_h - температура гидравлических (пневматических) испытаний, К (°С)

∆T_T - сдвиг критической температуры хрупкости вследствие температурного старения, К (°С)

∆T_N - сдвиг критической температуры хрупкости вследствие циклической повреждаемости, К (°С)

∆T_F - сдвиг критической температуры хрупкости вследствие нейтронного облучения, К (°С)

σ - напряжения, МПа (кгс/мм²)

σ_m - общие мембранные напряжения, МПа (кгс/мм²)

σ_mL - местные мембранные напряжения, МПа (кгс/мм)

σ_b - общие изгибные напряжения, МПа (кгс/мм²)

σ_bL - местные изгибные напряжения, МПа (кгс/мм²)

σ_T - общие температурные напряжения, МПа (кгс/мм²)

σ_TL - местные температурные напряжения, МПа (кгс/мм²)

σ_к - напряжения компенсации, МПа, (кгс/мм²)

σ_кm - напряжения компенсации растяжения или сжатия, МПа (кгс/мм²)

σ_кb - напряжения компенсации изгиба, МПа (кгс/мм²)

τ_кs - напряжения компенсации кручения, МПа (кгс/мм²)

σ_mw - средние напряжения растяжения по сечению болта или шпильки, МПа (кгс/мм²)

τ_sw - напряжения кручения в болтах или шпильках, МПа (кгс/мм²)

σ₁, σ₂, σ₃ - главные напряжения, МПа (кгс/мм²)

σ_kr - критическое напряжение сжатия, МПа (кгс/мм²)

σ_c - напряжение сжатия, МПа (кгс/мм²)

(σ)₁, (σ)₂, (σ)_3w, (σ)_4w, (σ_s)₁, (σ_s)₂, (σ_s)_3w, (σ_s)_4w - группы приведения напряжений, МПа (кгс/мм²)

(σ)_RV - размах приведенных напряжений в элементах оборудования, МПа (кгс/мм²)

(σ)_RK - размах приведенных напряжений в элементах трубопроводов, МПа (кгс/мм²)

σ_i, σ_j, σ_k - напряжения на главных площадках i, j, k, МПа (кгс/мм²)

(σ)_ij, (σ)_jk, (σ)_ik, (σ) - приведенные напряжения без учета концентрации, МПа (кгс/мм²)

σ_a - амплитуда напряжений без учета концентрации, МПа (кгс/мм²)

σ_aF - амплитуда местных напряжений с учетом концентрации, МПа (кгс/мм²)

(σ_a) - амплитуда приведенных напряжений без учета концентрации, МПа (кгс/мм²)

(σ_aF) - амплитуда условных упругих приведенных напряжений с учетом коэффициента концентрации условных упругих напряжений, МПа (кгс/мм²)

(σ_aF)_V - амплитуда приведенных напряжений в элементах оборудования, МПа (кгс/мм²)

(σ_aF)_K - амплитуда приведенных напряжений в элементах трубопроводов, МПа (кгс/мм²)

(σ_aF)_W - амплитуда приведенных напряжений в болтах или шпильках, МПа (кгс/мм²)

(σ_aL) - амплитуда приведенных напряжений с учетом теоретического коэффициента концентрации, МПа (кгс/мм²)

(σ_F)_max - максимальное приведенное условное упругое напряжение цикла с учетом коэффициента концентрации условных упругих напряжений, МПа (кгс/мм²)

<σ_a> - амплитуда вибронапряжения, МПа (кгс/мм²)

[σ] - номинальное допускаемое напряжение, МПа (кгс/мм²)

[σ]^Th - номинальное допускаемое напряжение при температуре гидроиспытаний, МПа (кгс/мм²)

[σ_c] - допускаемое напряжение сжатия, МПа (кгс/мм²)

R^T_m - минимальное значение временного сопротивления при расчетной температуре, МПа (кгс/мм²)

R^T_p0,2 - минимальное значение предела текучести при расчетной температуре, МПа (кгс/мм²)

R^Th_p0,2 - минимальное значение предела текучести при температуре гидроиспытаний, МПа (кгс/мм²)

R^T_-1 - предел выносливости при симметричном цикле осевого растяжения-сжатия при расчетной температуре, МПа (кгс/мм²)

t - время, ч

R^T_mt - минимальный предел длительной прочности за время t при расчетной температуре, МПа (кгс/мм²)

R^T_ct - предел ползучести при расчетной температуре, при котором деформация с учетом ползучести достигает заданного значения за время t, МПа (кгс/мм²)

R^T_pe - предел пропорциональности при расчетной температуре, МПа (кгс/мм²)

A^T₅ - относительное удлинение пятикратного образца при статическом разрушении при растяжении при расчетной температуре, %

Z^T - относительное сужение поперечного сечения образца при статическом разрушении при растяжении при расчетной температуре, %

α^T - коэффициент линейного расширения при расчетной температуре, 1/К (1/°С)

E^T - модуль упругости при расчетной температуре, МПа (кгс/мм²)

μ - коэффициент Пуассона

N - число циклов нагружения элемента конструкции в эксплуатации

N₀ - число циклов до появления трещин в конструкции

f₀ - частота нагружения, Гц

f - частота высокочастотных циклов напряжений, Гц

r - коэффициент асимметрии цикла напряжений

v - показатель упрочнения кривой деформирования

K_σ - теоретический коэффициент концентрации напряжений

K_(σ) - теоретический коэффициент концентрации приведенных напряжений

K_ef - эффективный коэффициент концентрации условных упругих напряжений

a - накопленное усталостное повреждение

e - деформация, %

F_n - перенос нейтронов с энергией более 0,5 МэВ, нейтр./м²

A_F - коэффициент радиационного охрупчивания, К (°С)

K_I - коэффициент интенсивности напряжений, МПа · м^1/2 (кгс/мм^3/2)

K_Ic - критический коэффициент интенсивности напряжений, МПа · м^1/2 (кгс/мм^3/2)

n_0,2 - коэффициент запаса прочности по пределу текучести

n_m - коэффициент запаса прочности по временному сопротивлению

n_mt - коэффициент запаса прочности по пределу длительной прочности

n_σ - коэффициент запаса прочности по условным местным напряжениям при расчетах на циклическую прочность

n_N - коэффициент запаса прочности по числу циклов при расчетах на циклическую прочность

НГА - нормы государственные атомные

АЭУ - атомная энергетическая установка

НУЭ - нормальные условия эксплуатации

ННУЭ - нарушение нормальных условий эксплуатации

АС - аварийная ситуация

Правила АЭУ - «Правила устройства и безопасности эксплуатации оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок»

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. ОБЛАСТЬ РАСПРОСТРАНЕНИЯ НОРМ

1.1.1. Настоящие «Нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок» (в дальнейшем именуемые Нормами) должны применяться для оценки прочности оборудования и трубопроводов атомных электростанций (АЭС), атомных теплоцентралей (АТЭЦ), атомных станций теплоснабжения (АСТ), атомных станций промышленного теплоснабжения (АСПТ) и установок с исследовательскими или опытными реакторами с температурой теплоносителя не выше 873 К (600 °С).

1.1.2. Нормы распространяются на оборудование и трубопроводы, проектирование, изготовление, монтаж и эксплуатация которых производятся в полном соответствии с Правилами АЭУ.

1.1.3. За правильность применения настоящих норм несет ответственность предприятие или организация, выполнявшие соответствующий расчет.

1.2. ПРИНЦИПЫ, ПОЛОЖЕННЫЕ В ОСНОВУ НОРМ

1.2.1. В основу принятых в Нормах методов расчета положены принципы оценки по следующим предельным состояниям:

1) кратковременное разрушение (вязкое и хрупкое);

2) разрушение в условиях ползучести при статическом нагружении;

3) пластическая деформация по всему сечению детали;

4) накопление предельно допустимой деформации ползучести;

5) циклическое накопление пластической деформации, которое приводит к недопустимому изменению размеров или квазистатическому разрушению;

6) возникновение макротрещин при циклическом нагружении;

7) потеря устойчивости.

При температурах, не вызывающих ползучесть материала конструкции, расчет по указанным предельным состояниям проводят с использованием кратковременных характеристик прочности, пластичности и сопротивления деформированию материала, не зависящих от времени. Исключение составляет учет деформационного старения и облучения при расчете сопротивления хрупкому разрушению и появлению макротрещин при циклическом нагружении. Если эксплуатация оборудования и трубопроводов происходит при температурах, вызывающих ползучесть материала, то расчет проводят по указанным предельным состояниям с использованием характеристик кратковременной и длительной прочности, кратковременной и длительной пластичности и ползучести.

1.2.2. Расчет на прочность оборудования и трубопроводов при проектировании проводят в два этапа:

1) расчет по выбору основных размеров;

2) поверочный расчет.

При оценке прочности оборудования и трубопроводов должны полностью удовлетворяться как требования расчета по выбору основных размеров, так и поверочного расчета.

1.2.3. При выполнении расчета по выбору основных размеров учитывают действующее на оборудование и трубопроводы давление (внутреннее и наружное), а для болтов и шпилек - усилие затяга.

1.2.4. В качестве основных характеристик материалов, используемых при определении значений допускаемых напряжений, приняты временное сопротивление, предел текучести, предел длительной прочности и предел ползучести (при ограничении деформации).

Допускаемые напряжения устанавливают по указанным характеристикам введением соответствующих запасов прочности.

1.2.5. В основу формул, используемых при расчете по выбору основных размеров, положен метод предельных нагрузок, соответствующих следующим предельным состояниям: вязкое разрушение, охват пластической деформацией всего сечения оборудования или трубопровода, потеря устойчивости и достижение предельной деформации.

1.2.6. После расчета по выбору основных размеров проводят поверочный расчет, включающий необходимые разделы из следующего перечня:

1) расчет на статическую прочность;

2) расчет на устойчивость;

3) расчет на циклическую и длительную циклическую прочность;

4) расчет на сопротивление хрупкому разрушению;

5) расчет на длительную статическую прочность;

6) расчет на прогрессирующее формоизменение;

7) расчет на сейсмические воздействия;

8) расчет на вибропрочность.

Поверочный расчет основывается на оценке прочности по допускаемым напряжениям, деформациям и коэффициентам интенсивности напряжения.

1.2.7. При поверочном расчете учитывают все действующие нагрузки (включая температурные воздействия) и рассматривают все режимы эксплуатации.

1.2.8. Поверочный расчет на статическую прочность проводят для определения напряжений при всех значениях нагрузок и температур в регламентированных проектом режимах работы установки и сопоставления полученных значений с допускаемыми, определенными по предельным состояниям, указанным в 1) и 3) п. 1.2.1.

1.2.9. Поверочный расчет на устойчивость заключается в определении допускаемых нагрузок или допускаемого ресурса эксплуатации, превышение которых вызывает возможность потери устойчивости при нагружении наружным давлением и сжимающими нагрузками [см. 7) п. 1.2.1].

1.2.10. Поверочный расчет на прочность при циклическом и длительном циклическом нагружении выполняют на основе анализа общей и местной напряженности с целью исключения появления трещин [см. 6) п. 1.2.1].

Допускаемые амплитуды напряжений определяют исходя из характеристик циклической или длительной циклической прочности с введением запасов прочности по долговечности и напряжениям.

В результате расчета на прочность при циклическом и длительном циклическом нагружении определяют допускаемое число повторений эксплуатационных режимов для заданных повторных эксплуатационных тепловых и механических нагрузок, температур и ресурса или допускаемые тепловые и механические нагрузки для заданного числа повторений эксплуатационных режимов и ресурса эксплуатации.

1.2.11. Поверочный расчет на сопротивление хрупкому разрушению проводят на основе сопоставления коэффициента интенсивности напряжений с критическим значением в целях исключения возможности хрупкого разрушения [см. 1) п. 1.2.1].

1.2.12. Расчет на длительную статическую прочность проводят на основе сопоставления действующих напряжений во всех режимах с допускаемыми с целью исключения разрушения оборудования или трубопроводов при длительном статическом нагружении [см. 2) и 4) п. 1.2.1].

Допускаемые напряжения определяют исходя из характеристик сопротивления длительному статическому разрушению, зависящих от температуры и длительности нагружения, с введением запасов прочности по напряжениям.

В результате расчета определяют допускаемые нагрузки для заданных режимов и ресурса эксплуатации или допускаемый ресурс для заданных режимов эксплуатации.

1.2.13. Поверочный расчет на прогрессирующее формоизменение проводят на основе анализа напряженного состояния с целью исключения недопустимых остаточных изменений формы и размеров [см. 5) п. 1.2.1].

Предельные допускаемые изменения формы и размеров в результате процесса накопления необратимых пластических деформаций устанавливаются проектной (конструкторской) организацией в каждом частном случае с учетом назначения и условий работы оборудования или трубопроводов.

В результате расчета определяют допускаемые нагрузки для заданных режимов и ресурса эксплуатации или допускаемый ресурс для заданных режимов эксплуатации.

1.2.14. Поверочный расчет оборудования и трубопроводов на сейсмические воздействия проводят с учетом совместного действия эксплуатационных и сейсмических нагрузок.

Оценку прочности оборудования и трубопроводов выполняют по допускаемым напряжениям, по допускаемым перемещениям, по критериям циклической прочности и устойчивости (последнее - только для оборудования).

1.2.15. Приведенные напряжения, сопоставляемые с допускаемыми, определяют по теории наибольших касательных напряжений, за исключением расчета на сопротивление хрупкому разрушению, когда приведенные напряжения определяют по теории наибольших нормальных напряжений.

1.2.16. Расчет напряжений без учета концентрации проводят в предположении линейно-упругого поведения материала, за исключением особо оговоренных случаев. При оценке циклической прочности за пределами упругости используется напряжение, называемое условным упругим. Это напряжение равно произведению упругопластической деформации в рассматриваемой точке на модуль упругости.

1.2.17. При расчетах по выбору основных размеров повышение пределов прочности и текучести под действием облучения не учитывают. Снижение характеристик пластичности, сопротивления хрупкому, усталостному, длительному статическому разрушению и ползучести вследствие влияния облучения учитывают при проведении соответствующих расчетов с использованием этих характеристик.

1.2.18. Влияние рабочих сред на изменение характеристик прочности при необходимости должно учитываться в поверочном расчете на основе представительных экспериментальных данных.

2. ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

2.1. Расчетное давление - максимальное избыточное давление в оборудовании или трубопроводе, используемое при расчете по выбору основных размеров, при котором допускается работа данного оборудования или трубопровода при режимах НУЭ.

Для страховочных корпусов оборудования и трубопроводов и защитных оболочек под расчетным давлением понимается максимальное избыточное давление, которое возникает в этих корпусах или оболочках при разгерметизации защищаемого оборудования или трубопроводов.

В случае, если элемент конструкции одновременно нагружен внутренним и наружным давлениями, за расчетное давление принимают разницу этих давлений, при которой расчетная толщина стенки получается максимальной.

2.2. Расчетная температура - температура стенки оборудования или трубопровода, равная максимальному среднеарифметическому значению температур на его наружной и внутренней поверхностях в одном сечении при режиме НУЭ (для частей корпусов ядерных реакторов расчетная температура определяется с учетом внутренних тепловыделений как среднеарифметическое значение распределения температур по толщине стенки корпуса).

2.3. Гидравлическое или пневматическое испытание - пробное нагружение оборудования или трубопроводов внутренним или наружным давлением с целью проверки их сплошности после изготовления, монтажа, определенного периода эксплуатации или ремонта.

Значение давления гидравлического или пневматического испытания определяют в соответствии с Правилами АЭУ.

2.4. Затяг шпилек - нагружение элементов оборудования или трубопроводов, вызванное затягом шпилек или болтов.

2.5. Пуск - эксплуатационный режим, в процессе которого внешние нагрузки и температуры меняются от начальных значений до значений, соответствующих стационарному режиму. При пуске температура и внешние нагрузки могут превышать значения, соответствующие стационарному режиму.

2.6. Стационарный режим - эксплуатационный режим, при котором внешние нагрузки и температура остаются постоянными в пределах ±5 % номинальных значений.

2.7. Работа системы аварийной защиты - эксплуатационный режим, при котором вследствие срабатывания системы аварийной защиты по причинам, не связанным с режимами ННУЭ и возникновением режима АС, происходит изменение температур и внешних нагрузок (в сторону как повышения, так и понижения) от их значений при стационарном режиме, пуске или остановке до соответствующих промежуточных значений (в частном случае до атмосферных давления и температуры).

2.8. Изменение мощности реактора - эксплуатационный режим, при котором происходит переход с одного стационарного режима работы реактора на другой (за исключением режимов пуска и остановки).

2.9. Остановка - эксплуатационный режим, при котором температура и внешние нагрузки изменяются от значений параметров любого из эксплуатационных режимов до начальных значений параметров при режиме пуска.

2.10. Определение режима НУЭ - см. приложение 1 к Правилам АЭУ.

2.11. Определение режима ННУЭ - см. приложение 1 к Правилам АЭУ.

2.12. Определение режима АС - см. приложение 1 к Правилам АЭУ.

2.13. Цикл изменения напряжений - изменение напряжений от исходного значения с переходом через максимальное и минимальное алгебраические значения до исходного.

2.14. Полуцикл изменения напряжений - изменение напряжений от максимального (минимального) значения до минимального (максимального) значения в рассматриваемом цикле.

2.15. Размах напряжений - разность максимального и минимального напряжений в процессе одного цикла изменения напряжений.

2.16. Максимальное (минимальное) напряжение цикла - максимальное (минимальное) алгебраическое значение напряжений для одного цикла их изменения.

2.17. Рабочий ресурс - суммарное время стационарных и переходных эксплуатационных режимов, включая режимы ННУЭ и АС.

2.18. σ_m - общие мембранные напряжения, вызываемые действием механических нагрузок, нормальные к рассматриваемому сечению, распределенные по всему сечению и равные среднему значению напряжений в данном сечении.

2.19. σ_mL - местные мембранные напряжения, вызываемые действием механических нагрузок. Мембранные напряжения относят к категории местных, если размеры зоны, в пределах которой напряжения превосходят 1,1[σ], не превышают  и эта зона расположена не ближе чем на  к другой области, где напряжения превышают [σ].

2.20. σ_b - общие изгибные напряжения, вызываемые действием давления и механических нагрузок, меняющиеся от максимального положительного значения до минимального отрицательного значения по всему сечению и приводящие к изгибу корпуса сосуда или трубопровода в целом.

2.21. σ_bL - местные изгибные напряжения, вызываемые действием краевых сил и моментов от механических нагрузок.

2.22. σ_T - общие температурные напряжения, возникающие от неравномерного распределения температур по объему элемента или из-за различия коэффициентов линейного расширения материалов, приводящие в предельном случае к недопустимым остаточным изменениям формы и размеров конструкции.,

2.23. σ_TL - местные температурные напряжения, возникающие от неравномерного распределения температур по объему элемента или из-за различия коэффициентов линейного расширения материалов, которые не могут вызывать недопустимых остаточных изменений формы и размеров конструкции.

2.24. σ_к - напряжения компенсации, вызываемые стеснением свободного расширения трубопроводов или труб. В число этих напряжений входят напряжения растяжения или сжатия σ_кm, изгиба σ_кb, кручения τ_кs.

2.25. σ_mw - средние напряжения растяжения по сечению болта или шпильки, вызываемые механическими нагрузками (с учетом или без учета затяга).

2.26. τ_sw - напряжения кручения в болтах и шпильках.

2.27. (σ)₁ - группа приведенных напряжений, определяемая по составляющим общих мембранных напряжений.

2.28. (σ)₂ - группа приведенных напряжений, определяемая по суммам составляющих общих или местных мембранных и общих изгибных напряжений.

2.29. (σ)_3w - группа приведенных напряжений, определяемая как сумма средних по сечению болта или шпильки напряжений растяжения, вызываемых механическими нагрузками, включая усилие затяга, и температурными воздействиями.

2.30. (σ)_4w - группа приведенных напряжений от механических и температурных воздействий, включая усилие затяга, определяемая по составляющим напряжений растяжения, изгиба и кручения в болтах и шпильках.

2.31. (σ_s)₁ - группа приведенных напряжений от механических нагрузок и сейсмических воздействий, определяемая по составляющим общих мембранных напряжений.

2.32. (σ_s)₂ - группа приведенных напряжений от механических нагрузок и сейсмических воздействий, определяемая по составляющим мембранных и общих изгибных напряжений.

2.33. (σ_s)_mw - группа приведенных напряжений, определяемая по суммам средних по сечению болта или шпильки напряжений растяжения, вызываемых механическими нагрузками и сейсмическими воздействиями.

2.34. (σ_s)_4w - группа приведенных напряжений от механических нагрузок, температурных и сейсмических воздействий, определяемая по составляющим напряжений растяжения, изгиба и кручения в болтах или шпильках.

2.35. (σ)_RV - максимальный размах приведенных напряжений, определяемых по суммам составляющих общих или местных мембранных, общих и местных изгибных, общих температурных напряжений и напряжений компенсации в оборудовании.

2.36. (σ)_RK - максимальный размах приведенных напряжений, определяемых по суммам составляющих общих или местных мембранных, общих и местных изгибных, общих температурных напряжений и напряжений компенсации в трубопроводах.

2.37. (σ_aF)_V - амплитуда приведенных напряжений, определяемых по суммам составляющих общих или местных мембранных, общих и местных изгибных, общих и местных температурных напряжений и напряжений компенсации с учётом концентрации напряжений в оборудовании.

2.38. (σ_aF)_K - амплитуда приведенных напряжений, определяемых по суммам составляющих общих или местных мембранных, общих и местных изгибных, общих и местных температурных напряжений и напряжений компенсации с учетом концентрации напряжений в трубопроводах.

2.39. (σ_aF)_W - амплитуда приведенных напряжений, определяемых по суммам составляющих средних напряжений по сечению болта или шпильки, вызванных механическими и температурными воздействиями, напряжений изгиба, кручения и температурных напряжений с учетом концентрации напряжений.

3. ДОПУСКАЕМЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ, УСЛОВИЯ ПРОЧНОСТИ И УСТОЙЧИВОСТИ

3.1. Номинальные допускаемые напряжения определяют по характеристикам материала при расчетной температуре.

3.2. Номинальные допускаемые напряжения для элементов с расчетной температурой, равной T_t или ниже ее, рассчитывают по пределу текучести и временному сопротивлению.

Для элементов с расчетной температурой выше температуры T_t номинальные допускаемые напряжения рассчитывают по пределу текучести, временному сопротивлению и пределу длительной прочности.

3.3. Температура T_t равна:

1) для алюминиевых и титановых сплавов 293 К (20 °С);

2) для циркониевых сплавов 523 К (250 °С);

3) для углеродистых, легированных, кремнемарганцовистых и высокохромистых сталей 623 К (350 °С);

4) для коррозионно-стойких сталей аустенитного класса, жаропрочных хромомолибденованадиевых сталей и железоникелевых сплавов 723 К (450 °С).

3.4. Номинальное допускаемое напряжение для элементов оборудования и трубопроводов, нагруженных давлением, принимают минимальным из следующих значений:

[σ] = min{R_m^T/n_m; R^T_p0,2/n_0,2; R^T_mt/n_mt}.

Для элементов оборудования и трубопроводов, нагруженных внутренним давлением,

n_m = 2,6; n_0,2 = 1,5; n_mt = 1,5.

Для элементов оборудования и трубопроводов, нагруженных наружным давлением, превышающим внутреннее,

n_m = 2,6; n_0,2 = 2; n_mt = 2.

Окончательную проверку на устойчивость и корректировку (при необходимости) определенных по настоящему разделу толщин стенок, нагруженных наружным давлением, превышающим внутреннее, проводят в соответствии с разд. 5.5.

3.5. Номинальное допускаемое напряжение в болтах или шпильках от давления и усилий затяга определяют как

[σ]_w = R^T_p0,2/n_0,2,

где n_0,2 = 2.

Дополнительно в болтах и шпильках, температура которых превышает температуру T_t по разд. 3.2, устанавливают номинальные допускаемые напряжения от давления как

[σ]_wt = R^T_mt/n^T_mt,

где n_mt = 3.

3.6. Для корпусов страховочных и защитных оболочек номинальные допускаемые напряжения

[σ]_c = min{R_m^T/n_m; R^T_p0,2/n_0,2},

где n_m = 1,85; n_0,2 = 1,07.

3.7. При определении номинальных допускаемых напряжений значения кратковременных или длительных механических характеристик принимают по данным государственных или отраслевых стандартов (ГОСТ или ОСТ) или технических условий (ТУ). При отсутствии в этих документах необходимых данных следует руководствоваться данными, приведенными в табл. П1.1 или П1.4.

3.8. При температурах, превышающих T_t, при заданном ограничении деформации ползучести элементы рассчитывают по пределу ползучести R^T_ct. В случае отсутствия в ГОСТ, ОСТ или ТУ сведений по пределам ползучести допускается их определение по изохронным кривым, приведенным для ряда материалов в приложении 6.

Коэффициент запаса по пределу ползучести R^T_ct принимают равным единице.

3.9. При температурах выше T_t в тех случаях, когда эксплуатация конструкции включает два и более режимов нагружения, отличающихся по температуре или нагрузке, основные размеры должны удовлетворять условию прочности по накопленному длительному статическому повреждению

где t_i - продолжительность работы на i-м режиме нагружения;

[t]_i - допускаемое время нагружения, соответствующее пределу длительной прочности R^T_mt = n_mtσ_i (значения R^T_mt могут быть приняты по табл. 4 приложения 1); σ_i - напряжение i-го режима.

3.10. Для стальных отливок, необходимые данные для которых отсутствуют в государственных или отраслевых стандартах, технических условиях или в табл. 1 приложения 1, значения предела текучести и временного сопротивления принимают равными: 85 % значения, приведенного в табл. 1 для одноименной марки катаной или кованой стали, если отливки подвергаются 100 %-ному ультразвуковому или радиографическому контролю; 75 % указанных выше значений - для остальных отливок.

3.11. При контакте элементов конструкций с натрием реакторной чистоты в расчетах используют расчетные значения механических характеристик, определяемые умножением значений R_m^T, R^T_p0,2, R^T_mt, R^T_ct на коэффициент снижения η_t, зависящий от типа материала, температуры и длительности эксплуатации.

При выполнении расчета по выбору основных размеров и проведении поверочного расчета для сталей перлитного класса коэффициент снижения определяют по формуле

η_t = 1 - 0,15h_c/s_R,

где h_c - толщина поверхностного слоя стали, обезуглероженного на 30 %.

Значение h_c определяют по данным технических условий на изделие. Для сталей марок 12Х2М, 12Х2М1ФБ допускается определять h_c в порядке, указанном ниже.

На верхнем графике рис. 3.1 или 3.2 определяют точку, соответствующую заданным расчетным температуре T и времени эксплуатации t, вертикаль от этой точки в пересечении с кривой нижнего графика определяет точку и соответствующее значение h_c на оси ординат этого графика по горизонтали от полученной точки. Другой способ сводится к вычислению x по приведенным на рис. 3.1 или 3.2 формулам и определению по x значения h_c, пользуясь только нижним графиком.

Рис. 3.1. Диаграмма обезуглероживания стали марки 12Х2М в жидком натрии, x = 7000/T = lgt (T в К)

Рис. 3.2. Диаграмма обезуглероживания стали марки 12Х2М1ФБ в жидком натрии, x = 8650/T = lgt (T в К)

При расчете по выбору основных размеров и поверочном расчете деталей с толщиной стенки более 1 мм и времени эксплуатации не более 2 · 10⁵ ч принимают:

для коррозионно-стойких сталей аустенитного класса с содержанием никеля до 15 % при T ≤ 823 К (550 °С) η_t = 1 и при 823 К (550 °С) < T ≤ 973 К (700 °С) η_t = 0,9;

для железоникелевых сплавов при T ≤ 873 К (600 °С) η_t = 0,9 и при 873 К (600 °С) < T ≤ 973 К (700 °С) η_t = 0,8.

4. РАСЧЕТ ПО ВЫБОРУ ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ

4.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

4.1.1. При выполнении расчета по выбору основных размеров расчетными нагрузками являются расчетное давление и усилия затяга болтов и шпилек. При расчете фланцев, нажимных колец и их крепежных деталей учитывают давление гидроиспытания.

4.1.2. При определении расчетной толщины стенки толщину антикоррозионного наплавленного или плакирующего защитного слоя не учитывают.

4.1.3. Суммарную прибавку к расчетной толщине элемента конструкции определяют как

c = c₁ + c₂, где c₁ = c₁₁ + c₁₂.

4.1.4. Прибавка c₂ учитывает коррозионное влияние рабочей среды на материал элементов конструкции в эксплуатационных условиях. Значения этой прибавки определяют по табл. 4.1.

В случаях, не указанных в табл. 4.1, значение прибавки c₂ устанавливается проектной (конструкторской) организацией с учетом скорости коррозии и времени эксплуатации.

При двустороннем контакте с коррозионной средой прибавку c₂ принимают суммарной.

4.1.5. Прибавку c₁₁ определяют по конструкторской документации и принимают равной отрицательному допуску на толщину стенки.

4.1.6. Прибавка c₁₂ является технологической, предназначенной для компенсации возможного утонения полуфабриката при изготовлении. Значение этой прибавки устанавливается проектной (конструкторской) организацией по согласованию с предприятием-изготовителем и должно указываться в рабочей документации. Прибавку c₁₂ при расчете колен допускается определять по приложению 11.

4.1.7. При необходимости выполнения расчета готового изделия следует использовать фактическую толщину стенки s_f – c₂.

Толщину стенки (s_f – c₂) для цилиндрических и конических элементов конструкций принимают равной среднему значению четырех измерений толщины стенки по концам двух взаимно перпендикулярных диаметров в одном сечении при числе проверяемых сечений не менее одного на каждые 2 м длины. Для круглых плоских днищ и крышек измерения проводят в центре и в четырех точках по окружности в двух взаимно перпендикулярных направлениях и среднее значение принимают равным s_f – c₂.

Для эллиптических и полусферических элементов конструкций измерения проводят в центре и в четырех точках по концам наибольших двух взаимно перпендикулярных диаметров и среднее значение принимают равным s_f.

Таблица 4.1. Значение прибавки c₂

Если элемент имеет местное утонение, возникающее при изготовлении (штамповка днищ, гибка труб и др.) или вследствие коррозии, то значение фактической толщины стенки устанавливают в зависимости от расположения и размеров утоненного участка.

4.1.8. Для элементов, не указанных в разд. 4, или если нарушается предел применимости приведенных формул, выбор основных размеров проводят по методикам, которые должны быть в каждом конкретном случае согласованы с организацией, определяемой Госатомэнергонадзором СССР.

4.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОЛЩИН СТЕНОК ЭЛЕМЕНТОВ ОБОРУДОВАНИЯ И ТРУБОПРОВОДОВ

4.2.1. Цилиндрические, конические обечайки сосудов и выпуклые днища, работающие под внутренним или наружным давлением.

4.2.1.1. Расчетную толщину стенки определяют по формуле

Значения коэффициентов m₁, m₂, m₃ и пределы применимости формул приведены в табл. 4.2.

Таблица 4.2. Значения коэффициентов m₁, m₂, m₃ и пределы применимости формул

Рис. 4.1. Цилиндрическая обечайка

Рис. 4.2. Коническая обечайка

Рис. 4.3. Эллиптическое или торосферическое днище

Рис. 4.4. Полусферическое днище

4.2.1.2. Принимаемая номинальная толщина стенки должна удовлетворять условию

s ≥ s_R + c.

4.2.1.3. Допускаемое давление при проектировании и после изготовления сосудов определяют по формулам:

при проектировании

после изготовления

4.2.2. Цилиндрические коллекторы, штуцера, трубы и колена.

4.2.2.1. Расчетную толщину стенки цилиндрического коллектора, штуцера и трубы определяют по формуле

Эта формула применима при (s - c)/D_a ≤ 0,25.

4.2.2.2. Принимаемая номинальная толщина стенки цилиндрического коллектора, штуцера и трубы должна удовлетворять условию п. 4.2.1.2.

4.2.2.3. Для колен, работающих под внутренним давлением, с отношением R_s/D_a ≥ 1 (рис. 4.5) расчетную толщину стенки определяют по формулам:

для внешней стороны колена

для внутренней стороны колена

для средней части колена (в сечении А – A ± 15° от нейтральной линии колена)

где K₁, K₂, K₃ - торовые коэффициенты; Y₁, Y₂, Y₃ - коэффициенты формы.

4.2.2.4. Номинальная толщина стенки колена

s ≥ max{s_R1, s_R2, s_R3} + c.

Рис. 4.5. Колено

4.2.2.5. Торовые коэффициенты вычисляют по формулам

K₁ = (4R_s + D_a)/(4R_s + 2D_a); K₂ = (4R_s - D_а)/(4R_s – 2D_а); K₃ = 1.

4.2.2.6. Для колен, расчетная температура стенки которых не превышает 623 К (350 °С) - для углеродистых и кремнемарганцовистых сталей, 673 К (400 °С) - для хромомолибденованадиевых сталей, 723 К (450 °С) для коррозионно-стойких сталей аустенитного класса, коэффициенты формы определяют по формулам

Y₂ = Y₁;

Для колен из тех же сталей, но при температуре стенки не менее 673 К (400 °С), 723 К (450 °С) и 798 К (525 °С) соответственно коэффициент формы определяют по формулам

Y₂ = Y₁;

где a - овальность поперечного сечения колена, определяемая согласно Правилам, %;  

Для колен, расчетная температура которых находится между указанными выше значениями, коэффициенты Y₁, Y₂, Y₃ определяют линейным интерполированием в зависимости от значения температуры. При этом в качестве опорных принимают значения коэффициентов, соответствующие указанным граничным температурам.

Если же полученные значения коэффициентов Y₁, Y₂, Y₃ меньше единицы, их следует принимать равными единице.

При b < 0,03 значения коэффициентов Y₁, Y₂, Y₃ принимают равными значению, полученному при b = 0,03. Если вычисленное значение q > 1, то принимают q = 1.

4.2.2.7. Значение s_R + c допускается округлять в меньшую сторону на значение, не превышающее 3 % номинальной толщины стенки.

4.2.2.8. На концах труб, растачиваемых под стыковую сварку, допускается утонение стенки на 10 % расчетной толщины при условии, что суммарная длина расточенного участка не будет превышать меньшее из значений 5s_R или 0,5D_a.

4.2.2.9. Допускаемое давление для цилиндрического коллектора, штуцера, трубы и колена определяют по формулам:

при проектировании

после изготовления

Коэффициент K принимают: для цилиндрического коллектора, штуцера и трубы K = 1; для колена K = max{K₁Y₁; K₂Y₂; K₃Y₃}.

4.2.3. Круглые плоские днища и крышки.

4.2.3.1. Расчетную толщину круглых плоских днищ и крышек (табл. 4.3), работающих под внутренним и наружным давлениями, определяют по формуле

Эта формула применима при условии

(s₁ - c)/D_R ≤ 0,2.

4.2.3.2. Номинальная толщина круглых плоских днищ и крышек, работающих под внутренним и наружным давлениями, должна удовлетворять условию

s₁ ≥ s_1R + c_.

4.2.3.3. Во всех случаях присоединения плоского круглого днища к обечайке толщина днища должна быть равна или больше толщины обечайки, рассчитанной по формуле п. 4.2.1.2.

Таблица 4.3. Значения расчетного диаметра D_R и коэффициента K₀ в зависимости от схемы соединения

4.2.3.4. Значения коэффициента K₄ в формуле п. 4.2.3.1 определяют в зависимости от конструкции днищ и крышек по формуле

K₄ = K₀x,

где коэффициент K₀ принимается в соответствии с табл. 4.3.

Коэффициент x, учитывающий жесткость соединения плоского днища с цилиндрической обечайкой, определяют по формуле

(если при расчете значение x < 0,76, то принимается x = 0,76), где [σ]₁, [σ]₂ - номинальные допускаемые напряжения для материалов днища и цилиндрической обечайки соответственно.

Для крышек принимают x = 1,0.

Указанный в табл. 4.3 радиус закругления r принимают в соответствии с конструкторской документацией.

4.2.3.5. Толщина s₂ для типов соединений 3 и 5 (табл. 4.3) должна удовлетворять условию

Для типа соединения 4 (табл. 4.3)

s₂ ≥ 0,75s₁.

4.2.3.6. Допускаемое давление при проектировании и после изготовления круглых днищ и крышек, работающих под внутренним и наружным давлениями, определяют по формулам:

при проектировании

после изготовления

4.3. КОЭФФИЦИЕНТЫ СНИЖЕНИЯ ПРОЧНОСТИ И УКРЕПЛЕНИЕ ОТВЕРСТИЙ

4.3.1. Снижение прочности одиночным отверстием.

4.3.1.1. Одиночным отверстием считают отверстие, кромка которого удалена от кромки ближайшего отверстия по срединной поверхности на расстояние более

Если номинальным является наружный диаметр, то средний диаметр

D_m = 2B_k + s,

где B_k - расстояние от точки пересечения продольных осей отверстия или штуцера с осью оболочки до условной точки пересечения продольной оси отверстия с внутренней образующей детали (см., например, рис. 4.2). Если номинальным является внутренний диаметр, то

D_m = D + s.

4.3.1.2. Неукрепленным отверстием считают отверстие, не имеющее укрепления в виде штуцера с толщиной стенки, превышающей необходимую по расчету на расчетное давление; приварной накладки; местного утолщения оболочки вокруг отверстия или отбортованного воротника (высаженной горловины), а также отверстие, в котором развальцовываются трубы.

4.3.1.3. Коэффициент снижения прочности цилиндрической, конической и сферической оболочек или выпуклого днища, ослабленных неукрепленным одиночным отверстием, определяют по формуле

Если вычисленное значение φ_d > 1, то принимают φ_d = 1.

Для плоских днищ и крышек

Диаметр отверстий d в расчетах принимают:

1) для круглых отверстий под развальцовку труб, под приварку штуцеров к поверхности оболочки и для отверстий, закрываемых крышкой, - равным диаметру отверстий в обечайках:

2) для некруглых отверстий с отношением размеров по осям симметрии не более 2:1 - равным наибольшему размеру в свету в продольном направлении для отверстий в цилиндрических и конических оболочках и равным наибольшему размеру в свету в каждом направлении для сферических оболочек и выпуклых днищ;

3) для круглых отверстий с пропущенным штуцером, соединенным с оболочкой сварным швом с полным проплавлением стенки оболочки, - равным внутреннему диаметру штуцера;

Рис. 4.6. Схема определения условного диаметра отверстия для ступенчатого отверстия

Рис. 4.7. Схема определения условного диаметра отверстия в тройнике с отбортованным воротником

4) для отверстий с разными диаметрами по толщине стенки - равным условному диаметру, определенному по формуле

d = (d₁s₁ + d₂s₂ + d₃s₃)/s,

где d₁, d₂, d₃, s₁, s₂, s₃, s показаны на рис. 4.6;

5) для тройников с отбортованным воротником (высаженной горловиной)-равным условному диаметру, определяемому по формуле

d = d₁ + 0,5r,

где d₁, r - размеры, показанные на рис. 4.7.

Значение диаметра D_R принимают в зависимости от конструкции днищ и крышек в соответствии с табл. 4.3.

4.3.1.4. Наибольший допускаемый диаметр неукрепленного, одиночного отверстия в оболочках определяют по формуле

где                                                

Значения коэффициентов m₁, m₂, m₃ для оболочек и днищ приведены в табл. 4.2.

4.3.1.5. Если диаметр отверстия d превышает допустимый диаметр d₀, определенный по формуле п. 4.3.1.4, то такое отверстие необходимо укрепить с помощью утолщенных штуцеров, приварных накладок, местного утолщения оболочки вокруг отверстия или комбинируя указанные способы. При этом площадь сечений укрепляющих элементов принимают равной сумме площадей поперечных сечений штуцеров и накладок, используемых для укреплений, а также наплавленного металла приварки, т.е.

ΣА = A_c + A_n + A_w,

где A_c, A_n, A_w – площади сечений укрепляющего штуцера, приварной накладки и сварных соединений соответственно.

4.3.1.6. Площадь сечений укрепляющих элементов должна удовлетворять условию

ΣA ≥ (d - d₀)s₀.

Если же для укрепления отверстия использование указанных выше способов недостаточно или использование их нерационально по конструктивным соображениям, толщину стенки оболочки следует увеличить, что приведет к соответствующим изменениям φ₀ и d₀ и уменьшению необходимой для укрепления площади ΣA.

Утолщение оболочки вокруг отверстия (вварка седловины в цилиндрическую оболочку) следует рассматривать при определении площади укрепления как накладку.

4.3.1.7. Коэффициент снижения прочности стенки цилиндрической, конической и сферической оболочек или выпуклого днища, ослабленных одиночным укрепленным отверстием, определяют по формуле

где φ_d - коэффициент, определяемый по формуле п. 4.3.1.3.

4.3.1.8. При необходимости укрепления одиночного отверстия до заданного значения коэффициента снижения прочности φ площадь укрепляющих элементов сечения может быть определена без вычисления допускаемого диаметра отверстия согласно условию

где φ_d - коэффициент, определенный по формуле п. 4.3.1.3.

4.3.1.9. Если укрепляющий элемент изготавливается из материала с меньшим значением [σ], чем у материала оболочки, то определенную расчетом площадь этого укрепляющего элемента следует умножить на отношение номинальных допускаемых напряжений для материалов оболочки и укрепляющего элемента.

Более высокое значение [σ] у материала укрепляющего элемента по сравнению с [σ] для материала оболочки в расчете не учитывают.

4.3.1.10. Площадь сечения укрепляющего штуцера (рис. 4.8) определяют:

Рис. 4.8. Схема укрепляющих сечений

Рис. 4.9. Схема швов приварной накладки

для участка, расположенного снаружи оболочки (днища),

A_c = 2h_c(s_c - s_0c - c_c);

для участка, расположенного внутри оболочки (днища),

A_c = 2h_c(s_c - c_c).

В последнем случае прибавку на коррозию учитывают по наружной и внутренней поверхностям штуцера.

Схемы укрепляющих сечений и швов приварной накладки приведены на рис. 4.8 и 4.9.

4.3.1.11. Высоту укрепляющего участка штуцера принимают по рис. 4.8, но не более

4.3.1.12. Номинальные толщины стенок обечайки и штуцера s и s_c определяют соответственно по пп. 4.2.1 и 4.2.2. Минимальные расчетные толщины стенок обечайки и штуцера s₀ и s_0c определяют по тем же формулам при φ_d = 1 и c = 0.

Номинальная толщина стенки штуцера должна быть не более номинальной толщины стенки обечайки.

4.3.1.13. Площадь сечения укрепляющей приварной накладки определяют по формуле

A_n = 2b_ns_n.

Ширину накладки b_n принимают по рис. 4.9, но не более

Толщину накладки s_n рекомендуется принимать не более s. Если s_n > s, то рекомендуется установить накладку снаружи s_n1 и внутри s_n2 сосуда. Причем s_n1 + s_n2 > 2s не допускается.

4.3.1.14. Размеры сварных швов накладки должны удовлетворять условию

Размеры сварных швов штуцеров должны удовлетворять условиям

 ∆_min ≥ s_c.

Площадь укрепляющего сечения одного сварного шва определяют по формуле

A_w = l₁l₂.

4.3.1.15. Приведенные в п. 4.3.1 методы расчета применимы для определения размеров укрепляющих элементов цилиндрических и конических обечаек, выпуклых и плоских днищ с круглыми и овальными отверстиями.

Пределы применимости расчетных формул ограничиваются соотношениями размеров, приведенными в табл. 4.4.

В табл. 4.4 D_к - внутренний диаметр конической оболочки в поперечном сечении, проходящем через отверстие.

Расчетный диаметр отверстия d_R определяют по формулам:

для круглого отверстия или штуцера в поперечном сечении обечайки

d_R = d;

для конических обечаек в продольном сечении обечайки

d_R = d/cos² α;

для наклонных штуцеров цилиндрических обечаек и для всех штуцеров в полусферических днищах

d_R = d/cos² γ,

где γ - угол между осью штуцера и нормалью к поверхности обечайки или днища;

Таблица 4.4. Пределы применимости расчетных формул

Рис. 4.10. Наклонные штуцера:

а - в продольном сечении обечайки; б - в поперечном сечении обечайки

для отверстия наклонного штуцера, когда большая ось овального отверстия составляет угол ω с образующей поверхностью обечайки (рис. 4.10),

d_R = d/(1 + tg² γ cos² ω);

для отверстия смещенного штуцера на эллиптическом днище (рис. 4.11)

где расчетный внутренний диаметр эллиптического днища определяют по формуле

4.3.1.16. Приведенная методика определения площади укрепляющих сечений применима при условиях:

1) угол γ между осью штуцера и нормалью к поверхности оболочки не превышает 15° (рис. 4.10);

2) для смещенных штуцеров на эллиптических и полусферических днищах угол γ не должен превышать 45° (рис. 4.11);

Рис. 4.11. Смещенный штуцер на эллиптическом днище

Рис. 4.12. Продольный ряд отверстий с одинаковым шагом

3) расстояние от края днища до оси штуцера, измеряемое по проекции, должно быть не менее 0,1D + d/2.

4.3.2. Снижение прочности при ослаблении рядом отверстий.

4.3.2.1. Используемые в формулах настоящего раздела диаметры и шаги отверстий определяют по срединным поверхностям оболочек.

4.3.2.2. Под рядом отверстий понимают отверстия, расстояние между кромками которых не превышает значения

4.3.2.3. Коэффициент снижения прочности при продольном ряде отверстий с одинаковым шагом (рис. 4.12) в цилиндрических и конических оболочках или ряде любого направления в эллиптических и сферических оболочках определяют по формуле

φ_d = (l – d)/l.

4.3.2.4. Коэффициент снижения прочности при окружном (поперечном) ряде отверстий с одинаковым шагом (рис. 4.13) в цилиндрической и конической оболочках определяют по формуле

φ_d = (l₁ – d)/l₁.

4.3.2.5. При шахматном расположении отверстий (рис. 4.14)

в цилиндрической и конической оболочках определяют три / значения коэффициента снижения прочности по формулам:

в продольном направлении

φ_d = (2a – d)/(2a);

в окружном (поперечном) направлении

φ_d = (2b – d)/b;

Рис. 4.13. Поперечный ряд отверстий с одинаковым шагом

в косом направлении

В качестве расчетного коэффициента снижения прочности принимают меньшее из полученных значений по формулам данного пункта.

4.3.2.6. Для коридорного расположения отверстий (рис. 4.15) значение коэффициента снижения прочности принимают наименьшим из полученных значений для продольного и поперечного рядов отверстий.

4.3.2.7. При неодинаковых шагах между отверстиями (рис. 4.16) или (и) неодинаковых диаметрах отверстий коэффициент снижения прочности φ_d принимают равным наименьшему значению коэффициентов снижения прочности для каждой пары соседних отверстий. Диаметр отверстия принимают равным среднеарифметическому значению диаметров соседних отверстий в ряду.

4.3.2.8. Для плоских днищ и крышек, имеющих несколько отверстий, следует определять минимальное значение коэффициента снижения прочности по формуле

Максимальную сумму длин хорд отверстий Σd_i в наиболее ослабленном диаметральном сечении плоского днища или крышки определяют в соответствии с рис. 4.17 по формуле

Σd_i = max{(d₁ + d₃); (b₂ + b₃)}.

4.3.2.9. Если несколько одиночных отверстий располагаются в одном направлении с рядом отверстий, принимают наименьшее значение коэффициента снижения прочности из значений для одиночного и ряда отверстий.

Рис. 4.14. Шахматное расположение отверстий

Рис. 4.15. Коридорное расположение отверстий

Рис. 4.16. Ряд отверстий с неодинаковыми отверстиями и шагами

4.3.2.10. Если ось ряда отверстий не пересекает центр одиночного отверстия и угол между осью ряда и прямой, соединяющей центр этого отверстия с центром соседнего, не превышает 15°; то при определении коэффициента снижения прочности это отверстие относят к ряду.

Рис. 4.17. Днище или крышка с неодинаковыми отверстиями и шагами

4.3.2.11. Если ось ряда проходит через некруглое отверстие, за диаметр этого отверстия принимают наибольший размер, определяемый осью ряда или прямой, проходящей через центр некруглого отверстия с отклонением от ряда на угол до 15°.

4.3.2.12. Если каждое из отверстий, образующих ряд, имеет различные укрепляющие элементы, коэффициент снижения прочности такого ряда определяют как минимальное значение для каждой пары соседних отверстий по формуле

где φ_d определяется по формулам пп. 4.3.2.3 - 4.3.2.5.

4.3.2.13. При необходимости укрепления отверстий в ряду до заданного значения коэффициента снижения прочности φ площадь сечений укрепляющих элементов определяют согласно условию

где φ_d определяется по формулам пп. 4.3.2.3 - 4.3.2.5.

4.3.2.14. Площадь сечений укрепляющих штуцеров для оболочки, ослабленной рядом отверстий с различными по размеру штуцерами, принимают:

для участка, расположенного снаружи оболочки (днища),

A_c = h_c1(s_c1 – s_0c1 – c_c1) + h_c2(s_c2 – s_0c2 – c_c2);

для участка, расположенного внутри оболочки (днища),

A_c = h_c1(s_c1 – c_c1) + h_c2(s_c2 – c_c2),

где индексы 1 и 2 относятся к двум соседним отверстиям.

4.3.2.15. Если ряд состоит только из двух отверстий, коэффициент прочности определяют по формуле

где φ_dmin - коэффициент снижения прочности для ряда отверстий, определяемый по формулам пп. 4.3.2.2 - 4.3.2.5, 4.3.2.7.

Величину y определяют по формуле

4.3.2.16. При произвольной форме укрепляющих элементов или штуцеров выбранные размеры должны удовлетворять условию

где A_pi - проекция площади, на которую действует давление p, ограниченное по оси и окружности оболочки величиной  и по оси штуцера - величиной h_c, принимаемой по п. 4.3.1.11 (рис. 4.18); A_σi - площадь сечения металла наиболее нагруженной части, ограниченная величинами b и h_c (рис. 4.18).

4.3.3. Коэффициент снижения прочности сварных соединений.

4.3.3.1. Коэффициент снижения прочности стыковых, угловых и тавровых сварных соединений φ_w выбирают в зависимости от объема дефектоскопического контроля по табл. 4.5.

Для изделий из хромомолибденованадиевых и высокохромистых сталей до температуры 783 К (510 °С) принимают φ_w по табл. 4.5, а при температуре 803 К (530 °С) и более φ_w = 0,7 независимо от объема контроля. При расчетных температурах от 783 К (510 °С) до 803 К (530 °С) значение φ_w определяется линейным интерполированием.

Таблица 4.5. Значения коэффициентов снижения прочности сварных соединений

Рис. 4.18. Схема расчетных площадей укрепляющих элементов

Если сварное соединение труб из хромомолибденованадиевых сталей катаных, ковано-сверленных или центробежно-литых с механически обработанной внутренней поверхностью нагружено изгибающими нагрузками и работает при температурах до 783 К (510 °С), то независимо от объема контроля следует принимать для катаных труб φ_w1 = 0,9 и механически обработанных центробежно-литых труб φ_w2 = 1. При температуре 803 К (530 °С) и более φ_w1 = 0,6 и φ_w2 = 0,7 соответственно. В диапазоне температур от 783 К (510 °С) до 803 К (530 °С) для определения φ_w1 или φ_w2 допускается линейная интерполяция.

4.3.3.2. Коэффициент снижения прочности кольцевых сварных соединений цилиндрических и конических оболочек, нагруженных давлением, принимают равным единице.

4.3.3.3. Если расстояние от края любого отверстия до оси сварного шва по направлению, перпендикулярному расчетному направлению,

расчетный коэффициент снижения прочности определяют как произведение коэффициента снижения прочности сварного соединения и коэффициента снижения прочности отверстия

φ = φ_dφ_w или φ = φ_cφ_w.

В случае, если расстояние между осью сварного шва и кромкой ближайшего отверстия

за расчетный коэффициент снижения прочности принимают минимальное значение φ_d, φ_c или φ_w. Для бесшовных деталей φ = φ_d или φ = φ_w. Для сварных деталей, не имеющих отверстия, φ = φ_w.

4.4. ФЛАНЦЫ, НАЖИМНЫЕ КОЛЬЦА И КРЕПЕЖНЫЕ ДЕТАЛИ

Рекомендуемая методика расчета по выбору основных размеров фланцев, нажимных колец и крепежных деталей приведена в приложении 10.

5. ПОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ

5.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

5.1.1. Поверочный расчет проводят после выполнения расчета по выбору основных размеров рассчитываемых элементов по их номинальным размерам.

5.1.2. Поверочный расчет проводят с учетом всех расчетных нагрузок и всех расчетных режимов эксплуатации. В один расчетный режим может быть включена группа режимов, если внешние нагрузки и температуры этих режимов не отличаются более чем на 5 % от принятых расчетных значений.

5.1.3. Основными расчетными нагрузками являются:

внутреннее или наружное давление;

масса изделия и его содержимого;

дополнительные нагрузки (масса присоединенных изделий, изоляции трубопроводов и т.п.);

усилия от реакции опор и трубопроводов;

температурные воздействия;

вибрационные нагрузки;

сейсмические нагрузки.

5.1.4. Основными расчетными режимами эксплуатации являются:

затяг болтов и шпилек;

пуск;

стационарный режим;

работа системы аварийной защиты;

изменение мощности реактора;

остановка;

гидро- или пневмоиспытание;

нарушение нормальных условий эксплуатации;

аварийная ситуация.

5.1.5. При поверочном расчете используют физико-механические свойства основного металла и сварных швов, указанные в государственных или отраслевых стандартах или технических условиях. В случае отсутствия в этих документах необходимых данных допускается использовать данные, приведенные в табл. П1.1 - П1.4 приложения 1 и приложении 6.

5.1.6. Нормами не регламентируются методы, применяемые для определения расчетных нагрузок, внутренних усилий, перемещений, напряжений и деформаций рассчитываемых элементов. Выбранный метод должен учитывать все расчетные нагрузки для всех расчетных случаев и давать возможность определить все необходимые расчетные группы категорий напряжений.

Ответственность за выбор того или иного метода несет организация, выполнявшая соответствующий расчет или эксперимент. Рекомендуемые методы расчета некоторых типовых узлов и деталей приведены в приложении 5.

5.1.7. При проведении поверочного расчета все напряжения в конструкции разделяют на категории. Напряжения, относящиеся к различным категориям, объединяют в группы категорий напряжений, которые сопоставляют с допускаемыми напряжениями.

5.1.8. При проведении поверочного расчета наплавленных или плакированных стенок напряжения в стенке и наплавке рассматривают с учетом температурных напряжений, вызванных разницей коэффициентов линейного расширения основного металла и наплавки.

5.2. КЛАССИФИКАЦИЯ НАПРЯЖЕНИЙ

5.2.1. При проведении поверочного расчета используют следующие основные категории напряжений:

σ_m - общие мембранные напряжения;

σ_mL - местные мембранные напряжения;

σ_b - общие изгибные напряжения;

σ_bL - местные изгибные напряжения;

σ_T - общие температурные напряжения;

σ_TL - местные температурные напряжения;

σ_к - напряжения компенсации;

σ_mw - средние напряжения растяжения по сечению болта или шпильки, вызываемые механическими нагрузками.

Дополнительные категории напряжений, используемые при проведении расчетов, входящих в состав поверочного расчета, указаны непосредственно в соответствующих подразделах.

Для удобства проведения расчетов ниже приведены примеры разделения напряжений по категориям.

5.2.2. Примером напряжений, относящихся к категории общих мембранных напряжений, являются средние напряжения растяжения (или сжатия) по толщине стенки цилиндрической или сферической оболочки, вызываемые действием внутреннего или наружного давления.

5.2.3. Примерами напряжений, относящихся к категории местных мембранных напряжений являются:

1) мембранные напряжения от механических нагрузок в зонах соединения оболочек и фланцев;

2) мембранные напряжения от механических нагрузок в зонах присоединения патрубков и опор к сосудам.

5.2.4. Примерами напряжений, относящихся к категории общих изгибных напряжений, являются:

1) напряжения изгиба, вызываемые действием внешних сил и моментов, действующих на сосуд или трубопровод в целом;

2) напряжения изгиба, вызываемые действием давления на плоские крышки;

3) напряжения изгиба в нажимных кольцах и фланцах разъемных соединений, вызываемые затягом болтов и шпилек.

5.2.5. Примерами напряжений, относящихся в категории местных изгибных напряжений, являются:

1) напряжения изгиба, вызванные действием давления, в зонах соединения различных элементов (фланец и цилиндрическая обечайка корпуса, соединение обечайки корпуса и днища и т.п.);

2) напряжения изгиба в трубопроводах в зоне присоединения фланцев, вызванные действием затяга болтов и шпилек.

5.2.6. Примерами напряжений, относящихся к категории общих температурных напряжений, являются:

1) напряжения, вызываемые осевым перепадом температур в цилиндрической обечайке;

2) линейная часть напряжений в элементах в зонах соединения (фланец и цилиндрическая часть сосуда, патрубок и корпус сосуда, трубопровод и фланец, трубная доска и присоединяемые к ней трубы и т.п.);

3) напряжения, вызываемые перепадом температур по толщине плоских днищ и крышек;

4) напряжения в стыковых соединениях цилиндрических обечаек, выполняемых из разнородных материалов.

5.2.7. Примерами напряжений, относящихся к категории местных температурных напряжений, являются:

1) напряжения в центральной части длинных цилиндрических или сферических оболочек, вызываемые перепадом температур по толщине стенки, за исключением линейной составляющей напряжений, указанной в 2) п. 5.2.6;

2) напряжения на небольших участках перегрева (или охлаждения) в стенке сосуда или трубопровода;

3) напряжения в антикоррозионной облицовке и других биметаллических элементах, вызванные разностью коэффициентов линейного расширения материалов.

5.2.8. Примерами напряжений, относящихся к категории напряжений компенсации, являются:

1) напряжения растяжения (или сжатия), вызванные стеснением свободного расширения трубопровода;

2) напряжения кручения и изгиба в трубопроводах, вызванные самокомпенсацией трубопроводов.

5.2.9. Примерами напряжений, относящихся к категории местных напряжений в зонах концентрации, являются напряжения в зонах отверстий, галтелей, резьб и т.п. от тепловых и механических усилий, определяемые с учетом коэффициента концентрации напряжений.

5.2.10. При проведении поверочного расчета определяют напряжения каждой расчетной группы категории напряжений, по которым определяют приведенные напряжения, сопоставляемые с соответствующими допускаемыми напряжениями.

5.2.11. На основании анализа действующих нагрузок и температурных полей следует выбрать наиболее напряженные области сосудов и трубопроводов, причем для различных расчетных случаев эти области могут быть различными.

5.2.12. Используемые при расчетах на статическую и циклическую прочность группы категорий напряжений и их обозначения применительно к различным типам конструкций приведены в табл. 5.1, а для рассчитываемых зон - в табл. 5.2.

5.2.13. Наиболее типичные примеры групп категорий напряжений в конструкциях приведены в табл. 5.1.

5.3. ПОРЯДОК ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ

5.3.1. На основе анализа условий эксплуатации элементов конструкции устанавливается типовая физически возможная последовательность эксплуатационных режимов работы и нагружения, включая условия испытаний и нарушения нормальных условий эксплуатации. Режимы работы и нагружения, осуществляемые между пуском и остановом, например, срабатывание аварийной защиты, следует располагать между указанными режимами.

5.3.2. Для наиболее нагруженных областей элемента конструкции упругим расчетом определяются значения шести составляющих напряжений без учета концентрации для принятой системы координат (декартовой, цилиндрической или сферической) и принятой последовательности по времени режимов работы и нагружения.

По шести составляющим напряженного состояния определяются значения главных напряжений. Наибольшему главному напряжению присваивают индекс i, а двум другим - индексы j, k (σ_i > σ_j > σ_k), фиксируя таким образом главные площадки.

5.3.3. На выбранных зафиксированных главных площадках для всей принятой последовательности по времени режимов работы и нагружения определяются зависимости изменения главных напряжений σ_i, σ_j, σ_k.

5.3.4. Значения приведенных напряжений (σ) определяются для моментов времени t₁, t₂, ..., t_l, ..., t_m, где увеличение (уменьшение) абсолютного значения любой из составляющих главных напряжений сменяется их уменьшением (увеличением) по формулам

                                                             (5.1)

Таблица 5.1. Примеры групп категорий напряжений в конструкциях

Таблица 5.2. Примеры групп категорий в рассчитываемых зонах конструкций

При упругом нагружении для начального t₁ и конечного t_m моментов времени σ_i = σ_j = σ_k = 0 или равняются постоянному напряжению, например от веса.

5.3.5. Определение напряжений аналитическими методами, например, по теории оболочек, осуществляется в указанной в пп. 5.3.1 - 5.3.4 последовательности; определение напряжений численными методами в упругой области - в следующем порядке:

1) определяется зависимость местных напряжений для принятой последовательности режимов работы и нагружения;

2) выделяются номинальные напряжения от механических и тепловых нагрузок;

3) определяются приведенные напряжения.

5.3.6. Размах напряжений (σ)_RV или (σ)_RK определяется при поверочном расчете на статическую прочность по графикам изменений приведенных напряжений (σ)_ij, (σ)_jk, (σ)_ik для всего процесса изменения напряжений и выбирается как наибольшее из следующих значений:

                   (5.2)

где (σ)_ij,max, (σ)_jk,max, (σ)_ik,max - алгебраически максимальные, а (σ)_ij,min, (σ)_jk,min, (σ)_ik,min - алгебраически минимальные напряжения для всего процесса изменения соответствующих приведенных напряжений.

Во всех случаях упругого нагружения значения напряжений

                                         (5.3)

5.3.7. Общий процесс изменения во времени приведенных напряжений (σ)_ij, (σ)_jk, (σ)_ik представляет собой ряд последовательных полуциклов. В пределах каждого полуцикла приведенное напряжение изменяется монотонно. Моменты времени, определяющие концы полуциклов, обозначаются 0, 1, 2, ..., l, ..., m.

Главные напряжения σ_i, σ_j, σ_k, распределенные в общем случае неравномерно по площади сечения (толщине стенки) элемента конструкции A_s, разделяются на мембранную σ_m и дополнительную составляющую, принимаемую в качестве изгибной σ_b, и определяются в указанные моменты времени по формулам

                                                       (5.4)

                                                                   (5.5)

Приведенные местные напряжения (σ_L)_ij, (σ_L)_jk, (σ_L)_ik в конце l-го полуцикла определяют по формулам

                   (5.6)

где K_(σ)ij,l, K_(σ)jk,l, K_(σ)ik,l - коэффициенты концентрации приведенных напряжений для напряжений (σ)_ij, (σ)_jk, (σ)_ik в полуцикле от l - 1 до l.

Коэффициент K_(σ)ij,l рассчитывается, например, по формуле

                   (5.7)

Здесь K_σ,mi, K_σ,bi, K_σ,mj, K_σ,bj - теоретические коэффициенты концентрации мембранных составляющих σ_mi, σ_mj и изгибных составляющих σ_bi, σ_bj - соответственно, определяемые экспериментально, по справочникам или приложению 3; μ_σ - коэффициент, зависящий от стеснения деформаций, соответствующий главному напряжению σ_j в направлении σ_i и напряжению σ_i в направлении σ_j. При полном стеснении μ_σ = 0,3, а при его отсутствии μ_σ = 0. Если степень стеснения нельзя определить, то расчет выполняется при μ_σ = 0 и μ_σ = 0,3. При этом коэффициент концентрации принимается большим из двух полученных значений.

Рис. 5.1. График изменения местного приведенного напряжения

Для упрощения расчета допускается принимать K_σ,bi = K_σ,mi; K_σ,bj = K_σ,mj и σ_mi = σ_i; σ_mj = σ_j; σ_bi = σ_bj = 0.

5.3.8. Изменение какого-либо местного условного упругого приведенного напряжения (σ_F)_l определяется с использованием графика изменения соответствующего приведенного напряжения (σ_L)_l. Пример графика приведен на рис. 5.1.

Если до момента времени l напряжение (σ_L) находилось в упругой области (l = 2 на рис. 5.1), то (σ_F)_l = (σ_L)_l, а если в момент времени l напряжение (σ_L)_l находится в упругопластической области и приобретает в этот момент наибольшее абсолютное значение среди всех предшествующих положительных и отрицательных напряжений (σ_L), то (σ_F)_l определяют по формуле

             (5.8)

где в данном случае (σ_L)_h = (σ_F)_h = 0, а x = 1.

В этом случае момент времени обозначается l_b (l_b = 4 и l_b = 10), а показатель упрочнения v и предел пропорциональности R^T_pe определяются по формулам

                                     (5.9)

                                               (5.10)

Показатель упрочнения v допускается выбирать по табл. 5.3 в зависимости от значения R^T_p0,2/R^T_m и Z^T.

Таблица 5.3. Значение показателя упрочнения v

При промежуточных значениях R^T_p0,2/R^T_m значения v определяются линейной интерполяцией.

Если в рассматриваемой зоне расположен сварной шов, то значения R^T_pe и v принимаются для металла шва, если они меньше, чем для основного металла.

При температуре выше температуры T_t значение R^T_pe определяют по изохронной кривой деформирования за время нагружения элемента конструкции в течение рассматриваемого полуцикла.

Длительность полуцикла равна времени изменения напряжений от минимального (максимального) до максимального (минимального) значения. При расчете напряжений в процессе пуска, выхода на режим после какого-либо переходного режима и работы на стационарном режиме до следующего переходного режима при температурах выше температуры M_t необходимо учитывать среднее время работы на стационарном режиме между соответствующими переходными режимами.

При температуре, превышающей температуру T_t, показатель упрочнения определяют по формуле

где R^T_p0,2t; σ^T - предел текучести и напряжение, соответствующее упругопластической деформации e^T, принимаемые по изохронной кривой деформирования для длительности и температуры полуцикла; e^T_0,2t - деформация, соответствующая пределу текучести R^T_p0,2t; e^T - деформация, соответствующая σ^T (не менее 2 %).

Если до момента времени l хотя бы 1 раз была использована формула (5.8), то для определения напряжения (σ_F)_l рассматривается полуцикл l, h, где l_b ≤ h ≤ l.

При увеличении (уменьшении) напряжения (σ_L) от момента времени l - 1 до l индекс h присваивается наименьшему (наибольшему) значению напряжения (σ_L). При этом значения напряжения от (σ_L)_h до (σ_L)_l-1 не должны превышать (или соответственно быть меньше) значения (σ_L)_l.

Если |(σ_L)_l - (σ_L)_h| ≤ 2R^T_pe (l = 7 на рис. 5.1), то (σ_F)_l определяется по формуле

(σ_F)_l = (σ_L)_l – (σ_L)_h + (σ_F)_h.                                                  (5.11)

Если |(σ_L)_l - (σ_L)_h| ≤ 2R^T_pe (l = 5 и l = 8), то (σ_F)_l определяют по формуле (5.8), в которой коэффициент x принимается равным 2.

При переменной в течение полуцикла температуре вычисление значений R^T_pe, v проводится для максимальной и минимальной температур полуцикла по соответствующим значениям R^T_p0,2, R^T_m, Z^T, E^T. Значение R^T_pe принимается равным полусумме соответствующих значений при максимальной и минимальной температурах полуцикла, а показатель v равным минимальному из его значений в интервале температур полуцикла. Допускается использование значений R^T_pe, v при максимальной температуре полуцикла.

Показатель упрочнения v при определении его по табл. 5.3, принимается равным его минимальному значению в интервале температур полуцикла.

Допускается принимать R^T_pe равным R^T_p0,2, а показатель упрочнения v = 0. В этом случае значение R^T_p0,2 равно полусумме пределов текучести при максимальной и минимальной температурах полуцикла или пределу текучести при максимальной температуре полуцикла.

Расчет по формуле (5.8) допускается применять при выполнении следующих условий:

                                                           (5.12)

                                                                     (5.13)

Рис. 5.2. График изменения местного условного упругого приведенного напряжения (σ_F) для двух одинаковых соседних блоков напряжений (σ_L):

^* - полуциклы между наибольшими значениями (σ_L)_lb; ^** - остальные полуциклы

Если при расчете (σ_F)_l и определении графика его изменения используется хотя бы 1 раз формула (5.8), то следует рассмотреть последовательно два одинаковых блока изменения напряжений (σ_L) (см. пример на рис. 5.2). В этом случае число полуциклов (циклов) каждого типа между абсолютно наибольшими значениями (σ_L)_lb принимают равным ожидаемому при эксплуатации числу блоков нагружения за вычетом 1, число остальных равно 1.

5.3.9. Местное условное упругое приведенное напряжение (σ_F) при использовании эффективного коэффициента концентрации K_ef определяется по формуле

                                     (5.14)

или

(σ_F)_l = K_ef[(σ)_l – (σ)_h] + (σ_F)_h.                                             (5.15)

5.3.10. Эффективный коэффициент концентрации местного приведенного напряжения K_ef определяется при испытаниях на усталость.

Геометрия, состояние поверхности, номинальные напряжения и градиенты местных напряжений в зоне концентрации испытываемого элемента, модели или образца, их материал и термообработка, условия нагружения (температура, среда) должны соответствовать натурному элементу конструкции.

Напряжения без учета концентрации при определении K_ef не должны превышать пределы, установленные для соответствующих категорий напряжений при расчете статической прочности.

Применение K_ef при расчете местных приведенных напряжений должно быть согласовано со способом обработки экспериментальных данных при его определении.

При (σ_aL) ≤ R^T_p0,2 эффективный коэффициент концентрации напряжений определяется по формуле

K_ef = 1 + q(K_σ - 1),                                                                (5.16)

где q - коэффициент чувствительности материала к концентрации напряжений (q ≤ 1).

Если (σ_aL) = K_σ(σ_a) ≥ R^T_-1, то коэффициент q вычисляется по формуле

                                       (5.17)

а если K_σ(σ_a) < R^T_-1, то q принимается равным q₀, где q₀ - коэффициент чувствительности материала к концентрации напряжений, определенный при амплитуде местных напряжений, равной пределу выносливости R^T_-1, и выбираемый по табл. 5.4.

Таблица 5.4. Значения коэффициента чувствительности материала q₀

Примечание. При промежуточном значении R^T_p0,2/R^T_m значение q₀ определяется линейной интерполяцией.

5.3.11. При расчете приведенных местных условных упругих напряжений от механических и температурных нагрузок в сварных соединениях с неполным проплавлением, выполняемых аустенитными электродами и используемых для присоединения элементов антикоррозионных рубашек, эффективный коэффициент концентрации осевых напряжений любой категории следует определять в зависимости от амплитуды изгибной σ_ab и равномерно распределенной σ_am составляющих напряжения без учета концентрации по формулам

при 2 · 10^-3 ≤ (σ_am + σ_ab)/Е^M ≤ 4 · 10^-3;

0,2 ≤ σ_am/(σ_am + σ_ab) ≤ 1 и

K_ef = 3,5 при (σ_am + σ_ab)/Е^T ≤ 2 · 10^-3; σ_am/(σ_ab + σ_am) ≤ 0,2

или при σ_am = 0 независимо от σ_ab.

Для кольцевых мембранных напряжений влияние концентрации не учитывают. Высота сварного шва должна быть не меньше толщины самой тонкой из соединяемых деталей в месте сварки. При возникновении в сварных соединениях с неполным проплавлением пластических циклических деформаций значения условных упругих напряжений без учета концентрации в сечении сварного соединения необходимо определить из упругопластического расчета.

5.3.12. Местное условное упругое напряжение (σ_F) в резьбе резьбового соединения определяется в соответствии с п. 5.3.8. Напряжения (σ_L) рассчитываются с учетом коэффициента K_σ, определяемого для метрической резьбы, по формуле

                                                    (5.18)

где K_S - коэффициент, зависящий от типа гайки; S_z - шаг резьбы; R - радиус закругления в основании витка.

Для стандартной гайки сжатия коэффициент K_S = 1, а для гайки растяжения-сжатия при длине растянутой зоны, равной диаметру резьбовой части, K_S = 0,75.

Коэффициент K_S для промежуточных длин растянутой зоны гайки растяжения-сжатия устанавливают линейной интерполяцией.

При увеличении высоты гайки сжатия от 0,8 диаметра резьбовой части до 1,25 и выше K_S уменьшается от 1 до 0,9.

При расчете резьбовой части шпильки, вворачиваемой во фланец корпуса, учитывается влияние на K_σ различия механических свойств материала шпильки и фланца. При этом при длине ввернутой части шпильки, равной ее диаметру и более, коэффициент K_S = 0,75.

В случае различия предела прочности материалов шпильки R^T_mw и фланца R^T_mf коэффициент концентрации определяется по формуле

                                               (5.19)

где значение коэффициента K_w определяют по табл. 5.5.

Таблица 5.5 Значение коэффициента K_w

Местное напряжение (σ_F) в резьбе может быть определено с использованием эффективного коэффициента концентрации K_ef по формуле (5.14) или (5.15). Если напряжение (σ_L) не выходит за пределы упругости, то коэффициент K_ef определяется по формуле (5.16). Если напряжение (σ_L) выходит за пределы упругости, то для резьбового соединения с метрической резьбой из стали с Z^T ≥ 30 % при контролируемом профиле резьбы с радиусом закругления в основании витка R допускается принимать K_ef = K_σ.

Для контролируемых метрических резьб с впадиной без закругления из сталей с Z^T ≥ 30 % значение K_ef = 1,2K_σ, где K_σ - коэффициент концентрации напряжений в резьбе с шагом и радиусом закругления R = 0,11S_z.

5.3.13. При расчете тороидальных герметизирующих компенсаторов (ТГК) допускаемое число циклов для заданных местных условных упругих напряжений принимают минимальным из двух значений, определяемых:

в месте присоединения компенсатора к массивным деталям (крышка, корпус);

в оболочке компенсатора между местами присоединения.

Местное меридиональное напряжение в месте присоединения определяют (при 2R_н/s) ≥ 5, где R_н - местный наружный радиус кривизны поперечного сечения оболочки; s - толщина стенки) умножением меридионального напряжения на наружной поверхности от тепловых и механических усилий, рассчитанного без учета концентрации, как в тонкостенной оболочке, на эффективный коэффициент концентрации K_ef.

Для оболочек из аустенитных сталей с толщиной стенки s ≤ 6 мм коэффициент концентрации определяют по формуле K_ef = 1,45 - 0,013R, где R - радиус сопряжения в месте присоединения, мм.

Для неплавного сопряжения (уступ до 2 мм при R ≥ 15 мм) значение R принимают равным нулю. При определении кольцевых напряжений концентрация не учитывается.

На участке между местами присоединений компенсатора, если

2R_н/(s + ∆s₁ + ∆s₂) ≥ 3,5,

где ∆s₁ и ∆s₂ - высота усиления стыкового сварного шва на вогнутой и выпуклой поверхностях ТГК соответственно, изгибное меридиональное напряжение определяют умножением изгибного меридионального напряжения, рассчитанного как в тонкостенной оболочке, на корректирующие коэффициенты

(вогнутая поверхность) и

(выпуклая поверхность), где R_м - местный внутренний радиус кривизны поперечного сечения оболочки.

5.3.14. При определении местных приведенных напряжений допускается представление типовой последовательности по времени эксплуатационных режимов работы и нагружения в виде отдельных блоков с учетом памяти об истории нагружения при переходе от одного блока к другому.

5.3.15. Формирование циклов напряжений проводится таким образом, чтобы каждый раз на трех графиках изменения напряжений (σ_F)_ij, (σ_F)_jk, (σ_F)_ik для выбранной последовательности по времени эксплуатационных режимов работы и нагружения из остающихся участков была получена наибольшая возможная амплитуда местного приведенного напряжения.

По трем графикам местных приведенных напряжений устанавливается наибольшее по абсолютному значению условное упругое напряжение (σ^*_F)_max для всего процесса изменения напряжений.

5.4. РАСЧЕТ НА СТАТИЧЕСКУЮ ПРОЧНОСТЬ

5.4.1. При расчете на статическую прочность проверяют выполнение условий прочности применительно к расчетным нагрузкам, указанным в п. 5.1.3, кроме сейсмических и вибрационных нагрузок, и ко всем эксплуатационным режимам, указанным в п. 5.1.4.

5.4.2. Напряжения, определенные при расчете на статическую прочность элементов оборудования и трубопроводов, не должны превышать значений, указанных в табл. 5.6. Значения [σ], [σ]_c и [σ]_w определяют в соответствии с указаниями разд. 3.

5.4.3. Средние напряжения смятия не должны превышать 1,57R^T_p0,2. Если расстояние от края зоны приложения нагрузки до свободной кромки превышает размеры зоны, на которой действует нагрузка, допускаемые напряжения могут быть увеличены на 25 %.

5.4.4. Средние касательные напряжения, вызванные действием механических нагрузок, не должны превышать 0,5[σ] (в резьбах 0,25R^T_p0,2).

5.4.5. Средние касательные напряжения, вызванные действием механических нагрузок и температурными воздействиями, не должны превышать 0,65[σ] (в резьбах 0,32R^T_p0,2).

5.4.6. При гидравлических (пневматических) испытаниях приведенные общие мембранные напряжения в оборудовании или трубопроводе не должны превышать 1,35[σ]^Th, а приведенные напряжения, определенные по суммам составляющих общих или местных мембранных и общих изгибных напряжения, - 1,7[σ]^Th. Напряжения σ_mw в болтах и шпильках не должны превышать 0,7R^Th_p0,2.

5.4.7. При оценке статической прочности по размахам напряжений (σ)_RV или (σ)_RK (см. табл. 5.6) максимальные и минимальные абсолютные значения приведенных напряжений, входящих в определение этой категории, не должны превышать R^T_m.

5.4.8. Выполнение требований табл. 5.6 и п. 5.4.7 по размахам напряжений не является обязательным в тех случаях, когда возможное при эксплуатации искажение формы конструкции, связанное с невыполнением вышеуказанных требований, не может повлиять на нормальную эксплуатацию рассчитываемого узла (нет нарушения герметичности различных соединений, отсутствует заклинивание подвижных устройств, нет недопустимого искажения проходных сечений, определяющих расход теплоносителя, нет недопустимых деформаций сопряженных деталей и т.п.).

Необходимость удовлетворения требования по группам категорий (σ)_RV и (σ)_RK должна устанавливаться конструкторской (проектной) организацией.

5.5. РАСЧЕТ НА УСТОЙЧИВОСТЬ

5.5.1. Цилиндрические оболочки под наружным давлением.

5.5.1.1. Расчет проводят для гладких цилиндрических оболочек, находящихся под действием всестороннего или бокового наружного давления. При боковом давлении отсутствует давление на торцевые поверхности оболочки.

5.5.1.2. Гладкими считаются цилиндрические оболочки, на расчетной длине которых отсутствуют подкрепленные отверстия с диаметром, превышающим d₀ (см. п. 4.3.1.4), кольцевые и спиральные ребра жесткости или другие укрепления. Продольные или спиральные ребра жесткости с углом до 30° к образующей не рассматриваются как укрепление от действия наружного давления.

5.5.1.3. Рассматривается гладкая цилиндрическая оболочка на расчетной длине.

Если цилиндрическая оболочка с торцов закрыта приварными выпуклыми днищами, за расчетную длину принимают длину цилиндрической оболочки, увеличенную на длину отбортованного цилиндрического участка и на H_m/3 каждого днища.

Таблица 5.6. Расчетные группы категорий напряжений

Для цилиндрической оболочки, закрытой фланцевыми соединениями или плоскими днищами, за расчетную длину принимают длину оболочки между фланцами или между плоскими днищами.

5.5.1.4. Формулы применены при выполнении следующих условий:

0,005 ≤ (s - c)/D_m ≤ 0,1; D_m/L ≤ 3; a ≤ 2 %,

где a = 200(D_amax – D_amin)/(D_amax + D_amin); D_amax, D_amin - максимальный и минимальный наружные диаметры, измеренные в одном поперечном сечении цилиндрической оболочки.

5.5.1.5. Критическая длина

5.5.1.6. Критическое напряжение

 для L ≥ L_kr;

 для D_m/3 < L < L_kr.

5.5.1.7. Критическое давление

5.5.1.8. Допускаемое наружное давление

[p_a] = 0,5xp_kr,

где поправочный коэффициент

 где

5.5.1.9. Устойчивость цилиндрической оболочки обеспечена, если выполняется условие

p_a ≤ [p_a].

5.5.2. Цилиндрическая оболочка под действием осевой силы.

5.5.2.1. Формулы применимы для расчета гладких цилиндрических оболочек без продольных ребер жесткости.

Спиральные ребра жесткости под углом более 60° к образующей не рассматриваются как укрепление от действия осевой силы.

5.5.2.2. Расчетную длину оболочки принимают согласно п. 5.5.13.

5.5.2.3. Формулы применимы при выполнении следующих условий:

0,05 ≤ (s – c)/D_m ≤ 0,2.

5.5.2.4. .Расчетное осевое напряжение сжатия

5.5.2.5. Для определения значения допускаемого напряжения находят два значения критического напряжения:

напряжение первого рода - из условия общей потери устойчивости цилиндрического элемента как длинного стержня;

напряжение второго рода - из условия местной потери устойчивости цилиндрической тонкостенной оболочки.

5.5.2.6. Критическое напряжение первого рода

где η = 1, если оба конца цилиндрической оболочки шарнирно оперты; η = 0,5, если оба конца оболочки жестко заделаны; η = 0,7, если один конец оболочки шарнирно оперт, а другой жестко заделан.

5.5.2.7. Критическое напряжение второго рода

σ_kr2 = 1,2E^T(s - c)/D_m.

5.5.2.8. Допускаемое осевое напряжение сжатия

[σ_c] = min{[σ_c]₁; [σ_c]₂},

где [σ_c]₁ = 0,5x₁σ_kr1; [σ_c]₂ = 0,5x₂σ_kr2,

поправочные коэффициенты

x₁ = min{0,7; λ₁/(1 + λ₁)}, λ₁ = R^T_p0,2/σ_kr1;

x₂ = min{0,25; λ₂/(1 + λ₂)}, λ₂ = R^T_p0,2/σ_kr2.

5.5.2.9. Устойчивость цилиндрической оболочки обеспечена, если выполняется условие

σ_c ≤ [σ_c].

5.5.3. Цилиндрическая оболочка при совместном действии наружного давления и осевой силы.

5.5.3.1. Формулы применимы для гладких цилиндрических оболочек без кольцевых, спиральных или продольных ребер жесткости и других видов укрепления (гофры и др.).

5.5.3.2. Для рассматриваемого случая должны выполняться условия, приведенные в пп. 5.5.1.1, 5.5.1.3, 5.5.1.4.

5.5.3.3. Устойчивость цилиндрической оболочки обеспечена, если выполняется условие

где допускаемое наружное давление определяется согласно п. 5.5.1, а расчетное осевое напряжение сжатия σ_c и допускаемое осевое напряжение сжатия [σ_c] - согласно п. 5.5.2.

5.5.4. Выпуклые днища под наружным давлением.

5.5.4.1. Формулы предназначены для расчета выпуклых днищ полусферической и эллиптической форм, находящихся под действием давления, равномерно распределенного по наружной поверхности.

Допускается применение формул для выпуклых днищ сферической формы. В сферических (тарельчатых) днищах поверхность имеет форму сегмента сферы.

5.5.4.2. Формулы применимы при выполнении следующих условий:

0,005 ≤ (s - c)/D_m ≤ 0,1; H_m/D_m ≥ 0,2.

5.5.4.3. Критическое напряжение

5.5.4.4. Критическое давление

5.5.4.5. Допускаемое наружное давление

[p_a] = 0,5xp_kr,

где поправочный коэффициент

x = min{0,15; λ/(1 + λ)}, где λ = R^T_p0,₂/σ_kr.

5.5.4.6. Устойчивость выпуклого днища обеспечена, если выполняется условие п. 5.5.1.9.

5.5.5. Конические переходы под наружным давлением.

5.5.5.1. Формулы применимы для расчета на наружное давление гладких конических переходов с углом конусности α, удовлетворяющих условиям

0,005 ≤ (s – c)/D_0m ≤ 0,1; 10 ≤ α ≤ 60°;

0,005 ≤ (s – c)/D_m ≤ 0,1,

где D_0m и D_m - средние диаметры оснований конического перехода (D_0m < D_m), мм.

5.5.5.2. При α < 10° конический переход можно считать цилиндрической оболочкой, длина которой равна высоте конуса, а средний диаметр равен диаметру большего основания. Толщину стенки цилиндрической оболочки принимает равной толщине стенки конического перехода.

5.5.5.3. Критическое напряжение

где C_х определяется по графику рис. 5.3 в зависимости от значения x = D_0m/D_m или по формуле

 при 0 < x < 0,8,

где a₁ = 1,098; a₂ = -0,823; a₃ = 16,250; a₄ = 6,936; a₅ = -6,603.

Рис. 5.3. График для определения коэффициента C_х

На границах промежутка

C₀ = 17; C_0,8 = 38.

5.5.5.4. Критическое давление

5.5.5.5. Допускаемое наружное давление

[p_a] = 0,5xp_kr,

где поправочный коэффициент

x = min{0,7; λ/(1 + λ)}, где λ = R^T_p0,2/σ_kr.

5.5.5.6. Устойчивость конического перехода обеспечена, если выполняется условие п. 5.5.1.9.

5.5.6. Конические переходы под действием осевой силы.

5.5.6.1. Формулы применимы для расчета гладких конических переходов, находящихся под действием осевой силы, удовлетворяющих условиям

0,005 ≤ (s - с)/D_0m ≤ 0,1; 10 ≤ α ≤ 60°;

0,005 ≤ (s – c)/D_m ≤ 0,1.

5.5.6.2. При α < 10° конический переход можно считать цилиндрической оболочкой, длина которой равна высоте конуса, а средний диаметр равен диаметру большего основания.

Толщину стенки цилиндрической оболочки принимают равной толщине стенки конического перехода.

5.5.6.3. Расчетное осевое напряжение сжатия

5.5.6.4. Критическое напряжение

5.5.6.5. Допускаемое напряжение сжатия

[σ_c] = 0,5xσ_kr,

где поправочный коэффициент

x = min{0,25; λ/(1 + λ)}, где λ = R^T_p0,2/σ_kr.

5.5.6.6. Устойчивость конического перехода обеспечена, если выполняется условие п. 5.5.2.9.

5.5.7. Конические переходы при совместном действии наружного давления и осевой силы.

Устойчивость конического перехода обеспечена, если выполняется условие п. 5.5.3.3, где допускаемое давление [p_a] определяют согласно п. 5.5.5, а расчетное осевое напряжение сжатия σ_c и допускаемое напряжение сжатия [σ_c] - согласно п. 5.5.6.

5.5.8. Расчет на устойчивость в условиях ползучести.

5.5.8.1. Расчет на устойчивость в условиях ползучести заключается в определении допускаемого срока службы при действии на рассчитываемый конструктивный элемент заданных наружного давления и сжимающих нагрузок или в определении допускаемых нагрузок для заданного срока службы оборудования.

При расчетах используется функция установившейся ползучести, имеющая вид

где e - деформация; σ - расчетное напряжение, определяемое в соответствии с пп. 5.5.8.2 - 5.5.8.5, МПа (кгс/мм²); B - коэффициент ползучести, (1/МПа)ⁿ · с^-1 [(мм²/кгс)ⁿ · ч^-1]; n - показатель ползучести; t - время, с (ч).

Значения B и n определяют по кривым ползучести на основе приведенной в настоящем пункте зависимости между e и σ.

Расчет применим при σ_kr < R_p0,2.

5.5.8.2. Формулы применимы для расчета гладких длинных цилиндрических элементов, находящихся под действием наружного давления при удовлетворении следующего условия:

0,005 ≤ (s - c)/D_m ≤ 0,2.

Расчетный срок службы

B, n - см. в п. 5.5.8.1.

Критическое напряжение

Поправочный коэффициент x определяют по формуле п. 5.5.1.8.

Расчетное напряжение

5.5.8.3. Формулы применимы для расчета полных и усеченных конических оболочек с углом конусности, удовлетворяющих условиям

0,005 ≤ (s - с)/D_m ≤ 0,1; 10 ≤ α ≤ 60°.

Расчетный срок службы

Расчетное напряжение

Критическое напряжение

где C_x определяют по графику рис. 5.3 в зависимости от x = D_0m/D_m; D_0m, D_m - средние диаметры меньшего и большего оснований конической оболочки соответственно, мм.

Поправочный коэффициент x определяют по формуле п. 5.5.5.5; α - угол конусности, равный половине угла конуса при вершине, град.

5.5.8.4. Формулы применимы для расчета сферических, эллиптических и торосферических оболочек, удовлетворяющих условию

0,005 ≤ (s - c)/D_m ≤ 0,1.

Рис. 5.4. График для определения A_n3

Расчетный срок службы

Расчетное напряжение

 - для сферических оболочек;

 - для эллиптических и торосферических оболочек.

Критическое напряжение

σ_kr = 1,2Е^T(s - c)/D_m - для сферических оболочек;

σ_kr = 0,6E^Tb₂(s - c)/b₁² - для эллиптических и торосферических оболочек;

b₁, b₂ - большая и малая полуоси эллиптических или торосферической оболочек соответственно, мм.

5.5.8.5. Формулы применимы для расчета гладких цилиндрических оболочек, нагруженных осевым сжатием и удовлетворяющих условию

0,005 ≤ (s - c)/D_m ≤ 0,2.

Расчетное осевое напряжение

Расчетный срок службы определяют как наименьшее из двух значений:

и

где x₁ - см. п. 5.5.2.8; σ_kr1 - см. п. 5.5.2.6;    B, n – см. п. 5.5.8.1; x₂ - см. п. 5.5.2.8; σ_kr2 - см. п. 5.5.2.7; A_n3 определяют по графику рис. 5.4 в зависимости от n.

5.5.8.6. Устойчивость элементов конструкций будет обеспечена при выполнении условия t ≤ [t].

5.6. РАСЧЕТ НА ЦИКЛИЧЕСКУЮ ПРОЧНОСТЬ

5.6.1. Метод расчета на циклическую прочность применим до температуры T_t (см. разд. 3.2 Норм) для деталей из сплавов циркония с 1 до 2,5 % ниобия, углеродистых и легированных сталей, коррозионно-стойких сталей аустенитного класса, жаропрочных хромомолибденованадиевых сталей и железоникелевых сплавов.

5.6.2. Определение допускаемого числа циклов по заданным амплитудам напряжений или допускаемых амплитуд напряжений для заданного числа циклов проводится:

1) по расчетным кривым усталости, характеризующим в пределах их применения зависимость между допускаемыми амплитудами условных напряжений и допускаемыми числами циклов, или

2) по формулам, связывающим допускаемые амплитуды условных напряжений и допускаемые числа циклов, в случаях уточненного расчета допускаемых числа циклов или амплитуды напряжений или когда расчетные кривые не могут быть применены.

5.6.3. Амплитуда эксплуатационного напряжения не должна превышать допускаемую амплитуду напряжения [σ_aF], получаемую для заданного числа циклов N. Если задана амплитуда напряжения, то эксплуатационное число циклов N не должно превышать допускаемое число циклов [N₀].

Если процесс нагружения состоит из ряда циклов, характеризуемых амплитудами напряжений (σ_aF)_i и соответствующими числами циклов N_i, то должно выполняться условие прочности по накопленному усталостному повреждению.

5.6.4. Для углеродистых и легированных сталей в интервале температур от 293 до 623 К (от 20 до 350 °С) при значениях R_p^T_0,2/R^T_m ≤ 0,7; R^T_m ≥ 450 МПа; Z^T ≥ 32 % и E^T = 195 ГПа расчетная кривая усталости приведена на рис. 5.5.

Для сталей аустенитного класса в интервале температур от 293 до 723 К (от 20 до 450 °С) при значениях R_p^T_0,2/R^T_m ≤ 0,7; R^T_m ≥ 350 МПа; Z^T ≥ 45 % и E^T = 173 ГПа расчетная кривая усталости приведена на рис. 5.6.

Для углеродистых и легированных сталей в интервале температур от 293 до 623 К (от 20 до 350 °С), значениях 0,7 < R_p^T_0,2/R^T_m ≤ 0,8; R^T_m ≥ 500 МПа; Z^T ≥ 45 % и E^T = 190 ГПа расчетные кривые усталости приведены на рис. 5.7, а для сталей в интервале температур от 293 до 623 К (от 20 до 350 °С) при значениях 0,8 < R_p^T_0,2/R^T_m ≤ 0,9; R^T_m ≥ 500 МПа; Z^T ≥ 45 % и E^T = 190 ГПа расчетные кривые усталости приведены на рис. 5.8.

Кривые на рис. 5.7 и 5.8 построены для различных значений коэффициента концентрации приведенных напряжений K_(σ).

Расчетные кривые на рис. 5.5 - 5.8 получены с учетом максимальных коэффициентов запаса. Эти кривые допускается использовать при коэффициентах асимметрии цикла напряжений r ≤ 0.

5.6.5. Допускаемую амплитуду условного упругого напряжения для заданных температур, ниже приведенных в п. 5.6.4, можно определять умножением значений [σ_aF] по расчетным кривым рис. 5.5 - 5.8 на отношение модуля упругости при заданной температуре к модулю упругости при максимальной температуре применения соответствующей расчетной кривой.

5.6.6. Допускаемая амплитуда условного упругого напряжения или допускаемое число циклов для сталей с отношением R_p^T_0,2/R^T_m ≤ 0,7 при [N₀] ≤ 10¹² определяется по формулам

                     (5.20)

где n_σ, n_N - коэффициенты запаса прочности по напряжениям и числу циклов; m, m_e - характеристики материала; r - коэффициент асимметрии цикла напряжений; R^T_c - характеристика прочности, принимаемая равной

R^T_c = R^T_m(1 + 1,4 · 10^-2Z^T);

e^T_c - характеристика пластичности, зависящая от значения Z^T_c, определяется по формуле

                                 (5.21)

или при (σ^*_F)_max < R^T_p0,2 - по формуле

                                                           (5.22)

При использовании данных государственных стандартов, технических условий на материал или данных приложения 1 Норм расчета на прочность, в которых приведены гарантированные механические характеристики, при Z^T ≤ 50 % следует принимать Z^T_c = Z^T. При Z^T > 50 % следует принимать Z^T_c = 50 %.

Рис. 5.5. Расчетная кривая усталости углеродистых и легированных сталей с R_p^T_0,2/R^T_m ≤ 0,7 до T = 623 К (350 °С)

Рис. 5.6. Расчетная кривая усталости сталей аустенитного класса до M = 723 К (450 °С)

Если характеристика пластичности e^T_c определяется по значению Z^T полученному при испытании на статическое растяжение, то используются формулы

                   (5.23)

и e^T_c = 0,005Z^T при (σ^*_F)_max ≤ R^T_p0,2.                                   (5.24)

Рис. 5.7. Расчетные кривые усталости углеродистых и легированных сталей с 0,7 < R_p^T_0,2/R^T_m ≤ 0,8 до T = 623 К (350 °С)

Рис. 5.8. Расчетные кривые усталости углеродистых и легированных сталей с 0,8 < R_p^T_0,2/R^T_m ≤ 0,9 до T = 623 К (350 °С)

Характеристики E^T, Z^T, R^T_m принимаются равными минимальным значениям в интервале рабочих температур с учетом, старения. Коэффициент запаса прочности по напряжениям n_σ = 2, а по числу циклов n_N = 10.

При расчете деталей, которые нагружены только тепловыми нагрузками (например, тепловые экраны и подобные детали) или тепловыми и механическими нагрузками при ограничении деформации другими упругими несущими элементами (например, антикоррозионная рубашка корпуса) и разрушение которых не приводит к выходу теплоносителя за пределы несущих элементов, коэффициенты запаса прочности по напряжениям n_σ и числу циклов n_N принимаются равными 1,5 и 3 соответственно.

При расчете сварных соединений с неполным проплавлением, выполненных аустенитными электродами и примененных в указанных выше деталях, с учетом эффективного коэффициента концентрации по п. 5.3.10 коэффициенты запаса прочности принимаются равными n_σ = 1,25 и n_N = 2,1.

Показатели степени m и m_e и предел выносливости R^T_-1 принимаются по табл. 5.7.

Если допускаемое число циклов [N₀] ≤ 10⁶, то определение [σ_aF] допускается проводить по формулам

                            (5.25)

Из двух значений [N₀] или [σ_aF], определенных по формулам (5.20) или (5.25), выбирается наименьшее.

Таблица 5.7. Значения показателей степени m и m_e и предела выносливости R^T_-1

5.6.7. Допускаемая амплитуда напряжений или допускаемое число циклов для сталей перлитного класса при значениях [N₀] ≤ 10¹² и R_p^T_0,2/R^T_m > 0,7 определяется по формулам (5.20) или (5.25) и по формуле

                      (5.26)

где коэффициент запаса прочности по числу циклов n_N = 10; B^T, m₁ - характеристики материала. Для сталей при значениях R_p^T_0,2/R^T_m ≥ 0,7 значение B^T определяется по формуле

                                               (5.27)

а показатель степени m₁ - по формуле

                                                                                (5.28)

e^T_m - характеристика пластичности, характеризуемая значением равномерного относительного сужения Z_m^T, определяется по формуле

                                                           (5.29)

K_σ - теоретический коэффициент концентрации приведенных напряжений.

Характеристики механических свойств E^T, Z^T_m, R^T_c принимаются равными минимальным значениям в рассматриваемом интервале температур с учетом старения.

Для деталей, рассчитываемых по формулам (5.20) или (5.25) с коэффициентами запаса n_σ = 1,5 и n_N = 3, коэффициент запаса прочности по числу циклов при расчете по формуле (5.26) принимается равным 3.

Значение равномерного сужения поперечного сечения (сужение при напряжении, равном пределу прочности) определяется экспериментально в соответствии с методом испытаний на растяжение или по формуле

                                    (5.30)

Из трех значений [σ_aF ] или [N₀], определяемых в общем случае по формулам (5.20) или (5.25) и (5.26), выбирается наименьшее.

При числе циклов до [N] = 10⁶ для определения допускаемой амплитуды напряжений можно вместо формулы (5.26) использовать формулу

5.6.8. Коэффициент асимметрии цикла напряжений при

(σ_F)_max < R_p0,2^(Tmin) и 2(σ_aF) < [R_p0,2^(Tmin) + R_p0,2^(Tmax)]

вычисляется по формуле

                                                (5.31)

Если коэффициент асимметрии цикла r < -1 или r > 1, то в расчете принимается r = -1.

При  и  коэффициент асимметрии цикла определяется по формуле (5.31), где (σ_F)_max заменяется максимальным напряжением из упругопластического расчета. Допускается использовать формулу

                                                            (5.32)

При одновременном выполнении условий

 и

коэффициент асимметрии r = -1.

При  коэффициент асимметрии определяется по формуле

                                                               (5.33)

Если по формулам (5.31) - (5.33) коэффициент асимметрии цикла r окажется в пределах от -1 до -1,2, то при расчете амплитуды напряжений по формуле (5.26) принимается r = -1.

5.6.9. Расчет по формуле (5.26) не проводится, если выполняется одно из следующих условий:

1) коэффициент асимметрии r < -1,2 или r > 1;

2) напряжения обусловлены действием только изгибающего момента или тепловыми нагрузками при сжимающих или равных нулю средних по сечению напряжениях.

5.6.10. Остаточное напряжение учитывают в том случае, если оно является растягивающим и в рассматриваемой зоне детали амплитуда местного условного упругого напряжения от механических и тепловых нагрузок ни при одном из типов циклов нагружения не превышает предела текучести при температуре 293 К (20 °С). Допускается принимать остаточное напряжение равным пределу текучести при температуре 203 К (20 °С). При определении допускаемой амплитуды напряжений по формуле (5.26) остаточное напряжение не учитывается.

5.6.11. Остаточное напряжение учитывается при определении значения коэффициента асимметрии цикла напряжений алгебраическим суммированием его с напряжением от эксплуатационных механических и тепловых нагрузок только в случае расчета по расчетным кривым усталости рис. 5.5 - 5.8 (на рис. 5.7, 5.8 только по верхним кривым) и по формулам (5.20) и (5.25).

При определении коэффициента асимметрии в расчете нетермообработанных сварных соединений с неполным проплавлением напряжение (σ_F)_max принимается равным пределу текучести при минимальной температуре цикла.

5.6.12. Допускаемую амплитуду напряжений для сварного соединения [σ_aF]_s, за исключением сварного соединения с неполным проплавлением (п. 5.3.11), определяют по формуле

[σ_aF]_s = φ_s[σ_aF]_,

где [σ_aF] - амплитуда допускаемых условных упругих напряжений, определяемая по расчетной кривой усталости или соответствующей формуле для основного материала при заданном числе циклов; φ_s - коэффициент, зависящий от вида сварки свариваемых материалов и термообработки после сварки (φ_s ≤ 1).

Значения φ_s для ряда сварных соединений приведены в табл. 5.8. Коэффициент φ_s используется совместно с расчетной кривой усталости основного материала, по отношению к которому определен φ_s.

Для других методов сварки, сварочных и свариваемых материалов, не указанных в табл. 5.8, значение φ_s определяют экспериментально.

При отсутствии данных о значении φ_s могут быть использованы данные табл. 5.9.

5.6.13. При расчетах корпусов с антикоррозионной наплавкой оценку циклической прочности проводят раздельно для основного металла и металла наплавки по кривым и расчетным формулам настоящего раздела с учетом коэффициента φ_s.

Коэффициент φ_s для наплавки корпуса используется совместно с расчетной кривой усталости основного металла корпуса по п. 5.6.6.

Значение φ_s для ручной сварки стали аустенитного класса электродами марок ЭА-395/9 и ЭА-400/10У можно применять при расчете разнородного сварного соединения сталей перлитного класса со сталью аустенитного класса для слоя, наплавленного на сталь перлитного класса, с использованием расчетной кривой усталости стали аустенитного класса.

5.6.14. Для резьбовых участков шпилек, болтов из сталей перлитного класса при температурах от 293 до 623 К (от 20 до 350 °С) используются расчетные кривые усталости (рис. 5.9, 5.10), полученные с учетом коэффициентов запаса n_σ = 1,5 и n_N = 5.

Расчетные кривые на рис. 5.9 применяются при значениях 650 ≤ R^T_m < 750 МПа; Z^T ≥50 % и E^T = 190 ГПа.

Расчетные кривые на рис. 5.10 применяются при значениях R^T_m ≥ 750 МПа; Z^T ≥ 40 % и E^T = 190 ГПа.

5.6.15. Уточненный расчет резьбовых участков шпилек, болтов проводится по п. 5.3.8 и формулам (5.20) или (5.25). При этом коэффициенты запаса n_σ и n_N принимаются равными 1,5 и 3 соответственно. При использовании коэффициентов концентрации K_ef коэффициенты запаса n_σ и n_N принимаются равными 1,5 и 5 соответственно.

Таблица 5.8. Коэффициенты снижения циклической прочности сварных соединений

Таблица 5.9. Значения коэффициента снижения циклической прочности для сварного соединения

Рис. 5.9. Расчетные кривые усталости для резьбовых участков шпилек и болтов из сталей перлитного класса с 650 ≤ R^T_m < 750 МПа до T = 623 К (350 °С) при различных значениях коэффициента асимметрии r

Рис. 5.10. Расчетные кривые усталости для резьбовых участков шпилек и болтов из сталей перлитного класса с R^T_m ≥ 750 МПа до T = 623 К (350 °С) при различных значениях коэффициента асимметрии r

Коэффициент асимметрии цикла местных напряжений определяется по формулам (5.31) - (5.33).

5.6.16. В тех случаях, когда низкочастотные циклические напряжения, связанные с пуском, остановкой, изменением мощности, срабатыванием аварийной защиты или другими режимами, сопровождаются наложением высокочастотных напряжений, например вызванных вибрацией, пульсацией температур при перемешивании потоков теплоносителя с различной температурой, расчет на циклическую прочность проводится с учетом высокочастотного нагружения.

5.6.17. Исходные данные о высокочастотном нагружении получаются при анализе результатов измерений при эксплуатации элемента конструкции или их расчетом.

5.6.18. В расчете допускаемого числа циклов при высокочастотном нагружении используются только кривые усталости, полученные по формулам (5.20), (5.25), для сталей с отношением как R^T_p0,2/R^T_m ≤ 0,7 так и R^T_p0,2/R^T_m > 0,7.

5.6.19. Условие прочности при наличии различных циклических нагрузок проверяется по формуле

                                                             (5.34)

где N_i - число циклов i-го типа за время эксплуатации; k - общее число типов циклов; [N₀]_I - допускаемое число циклов i-го типа; a - накопленное усталостное повреждение, предельное значение которого [a_N] = 1.

В общем случае

                                              (5.35)

где a₁ - повреждение от эксплуатационных циклов нагружения, на которые не наложены высокочастотные напряжения; a₂ - повреждения от высокочастотных напряжений при постоянных эксплуатационных напряжениях (стационарные режимы); a^*₂ - повреждение типа a₂, определяемое для условий нагружения при стационарном режиме, приводящем к наибольшему повреждению за все время эксплуатации; a₃ - сумма повреждений от высокочастотных напряжений в течение циклов переменных напряжений на переходных эксплуатационных режимах a^*₃ и при прохождении резонансных частот a^**₃ в тех же циклах.

Накопленные повреждения a₁ и a₂ определяются по формуле (5.34). Значения амплитуд и частот при определении повреждений a₂ и a₃ принимают в соответствии с разд. 6.3 приложения 8.

5.6.20. Сочетание основного циклического нагружения с амплитудой (σ_aF) и частотой f₀ и наложенного с амплитудой <σ_a> и частотой f вызывает снижение допускаемого числа циклов основного низкочастотного нагружения от [N₀ ] до [N], определяемого по формуле

[N] = [N₀]/χ,                                                                         (5.36)

где χ - коэффициент снижения долговечности при наложении высокочастотных циклов, используемых при определении повреждения a^*₃.

Для основного цикла нагружения i-го типа повреждение a^*₃ определяют по формуле

(a^*₃)_i = χ_iN_i/[N₀]_i.                                                       (5.37)

Коэффициент χ независимо от степени концентрации напряжений, остаточных напряжений, асимметрии цикла, значения номинальных напряжений и температуры определяют по номограммам, приведенным на рис. 5.11 и 5.12, или вычисляют по формуле

                                                      (5.38)

где f₀ = 1/(t₁ + t₂) - частота основного цикла переменных напряжений, определяемая без учета периода времени, в течение которого происходит наложение дополнительных напряжений на постоянные (рис. 5.13); (σ_a) - амплитуда приведенных напряжений основного цикла без учета концентрации напряжений; η - коэффициент, зависящий от материала, принимаемый по табл. 5.10.

При отсутствии экспериментальных данных для предварительных оценок значение η принимается равным 2.

5.6.21. Метод расчета при двухчастотном циклическом нагружении применим при выполнении всех следующих условий:

1) отношение амплитуды напряжений <σ_a> к амплитуде напряжений (σ_a) находится в интервале

0 < <σ_a>/(σ_a) ≤ 0,5;                                                              (5.39)

2) абсолютное значение максимального и минимального напряжений при двухчастотном нагружении не превышает значения (0,2 · 10^-2E^T + R^T_p0,2) при расчетной температуре;

3) отношение f/f₀ не превышает 5 · 10⁶;

4) число циклов с амплитудой <σ_a> в пределах времени t₁ + t₂ превышает 10 (рис. 5.13).

5.6.22. При расчетах циклической прочности деталей, подвергаемых облучению, учитывается снижение относительного сужения. Повышение временного сопротивления под действием облучения не учитывается. Допускается применять коэффициенты снижения циклической прочности под действием облучения, приведенные в приложении 7.

Таблица 5.10. Значения коэффициента η

Рис. 5.11. Значения χ для сталей перлитного класса и их сварных соединений с R^T_m ≤ 500 МПа

5.6.23. Если при расчете циклической прочности элемента конструкции не обеспечиваются требуемые коэффициенты запаса прочности, то оценка циклической прочности проводится на основе экспериментальных кривых усталости, полученных в соответствии с методом испытаний на усталость (приложение 2) для рассматриваемых условий нагружения и состояния металла конструкции с учетом соответствующих коэффициентов запаса прочности n_σ и n_N или по результатам испытаний натурных элементов или их моделей, спроектированных и изготовленных в соответствии с требованиями, предъявляемыми к штатным конструкциям.

Геометрическое подобие моделей должно быть обеспечено, по крайней мере, в зоне проверки циклической прочности и примыкающих к ней участков, оказывающих влияние на значение и распределение напряжений в испытуемой зоне. Моделирование сварного соединения с уменьшением натурных размеров элементов и антикоррозионной наплавки с изменением ее толщины не рекомендуется, если целью испытания является проверка их прочности.

Рис. 5.12. Значения и для сталей аустенитного класса и их сварных соединений с R^T_m ≤ 550 МПа

Режим испытаний по характеру изменения нагрузок и температур должен соответствовать условиям эксплуатации.

Коэффициенты запаса прочности принимаются по значению приведенного местного условного упругого напряжения в зоне, определяющей долговечность, или по числу циклов нагружения, или по напряжению и числу циклов одновременно.

Запасы прочности по условному напряжению и числу циклов N ≤ 10⁴ определяются по формулам

n_σ = 1,45 - 0,02x;                                                                  (5.40)

n_N = 3,5 - 0,14x,                                                                   (5.41)

где x - число испытанных объектов.

При этом запасы n_σ и n_N по моменту образования трещин при циклическом нагружении натурных элементов конструкций или их моделей должны быть не ниже 1,25 и 2,1 соответственно.

Условия мало- и многоцикловых испытаний по напряжению и числу циклов при одновременном применении коэффициентов запаса n_σ и n_N определяются с использованием расчетной кривой усталости для основного металла или сварного соединения при соответствующих асимметрии цикла нагружения и температуре. Для этого определяют наклон m₀ расчетной кривой усталости в точке с [N₀] = N_e, где N_e - заданное в эксплуатации число циклов. Отрезок, соединяющий точки с координатами {N_e, n_σ(σ_aF)} и {(n_σ)^1/m0N_e, (σ_aF)}, является сочетанием эквивалентных режимов испытаний.

Рис. 5.13. Форма цикла при двухчастотном нагружении

При испытании геометрически подобных моделей коэффициент запаса прочности по приведенному местному условному упругому напряжению определяется по формуле

                                                          (5.42)

где l_м, l_к - линейные размеры модели и натурной конструкции в испытываемой зоне.

Коэффициент запаса по числу циклов при испытании модели

                                                            (5.43)

Результаты испытаний на циклическую прочность не могут служить основанием для повышения допускаемых значений категорий напряжений, используемых при расчете на статическую прочность.

5.6.24. В приложении 12 (рекомендуемом) приведен упрощенный метод расчета на циклическую прочность, который может применяться взамен метода по разд. 5.3 и 5.6.

5.7. РАСЧЕТ НА ДЛИТЕЛЬНУЮ ЦИКЛИЧЕСКУЮ ПРОЧНОСТЬ

5.7.1. Расчет на длительную циклическую прочность проводят применительно к элементам конструкций, работающим при температурах, вызывающих ползучесть, и нагружаемым повторными тепловыми или механическими усилиями.

5.7.2. Рекомендуемый метод расчета на длительную циклическую прочность приведен в приложении 7.

В расчете используются характеристики длительной прочности и пластичности по табл. П6.1 и П6.3.

5.7.3. Элемент конструкции, рассчитываемый на длительную циклическую прочность, должен удовлетворять:

1) условиям прочности, принимаемым при выборе основных размеров во всем интервале эксплуатационных температур;

2) условиям прочности при расчете на длительную статическую прочность.

5.7.4. Допускается применение других методов при условии их надлежащего расчетно-экспериментального обоснования для используемых материалов, условий эксплуатации и эксплуатационного ресурса по числу циклов и длительности нагружения.

5.8. РАСЧЕТ НА СОПРОТИВЛЕНИЕ ХРУПКОМУ РАЗРУШЕНИЮ

5.8.1. Общие положения.

5.8.1.1. На основе положений настоящего раздела производят расчет на сопротивление хрупкому разрушению оборудования и трубопроводов АЭУ на стадии проектирования.

5.8.1.2. Положения настоящего раздела не распространяются на расчет крепежных деталей.

5.8.1.3. Расчет на сопротивление хрупкому разрушению элементов оборудования и трубопроводов проводят для всех режимов эксплуатации, включая нормальные условия эксплуатации (НУЭ), нарушение нормальных условий эксплуатации (ННУЭ), аварийные ситуации (АС), гидравлические (пневматические) испытания.

5.8.1.4. Основными характеристиками материала, используемыми в расчете, являются критический коэффициент интенсивности напряжений K_1c, критическая температура хрупкости T_k и предел текучести R^T_p0,2.

Изменение свойств материалов в процессе эксплуатации учитывают введением в расчет сдвигов критической температуры хрупкости вследствие различных воздействий в процессе эксплуатации.

5.8.1.5. Если толщина стенок рассчитываемых элементов меньше, чем требуемые толщины для определения значений K_1c в соответствии с положениями ГОСТ 25.506-85, допускается при расчетах на сопротивление хрупкому разрушению использовать критическое раскрытие трещины δ_c или другие характеристики (K_c, J_c), определяемые в соответствии с упомянутым ГОСТ.

Методики расчета с использованием указанных характеристик должны быть согласованы с головной организацией по разработке норм расчета на прочность.

5.8.1.6. Сопротивление хрупкому разрушению считают обеспеченным, если для выбранного расчетного дефекта в виде трещины в рассматриваемом режиме эксплуатации выполняется условие

K₁ ≤ [K₁]_i,

где [K_I ]_i - допускаемое значение коэффициента интенсивности напряжений.

Индекс i указывает, что допускаемые значения коэффициентов интенсивности напряжений выбирают различными в зависимости от расчетных условий:

i = 1 - для нормальных условий эксплуатации; i = 2 - для гидравлических (пневматических) испытаний и нарушения нормальных условий эксплуатации; i = 3 - для аварийной ситуации.

5.8.1.7. При определении [K_I]_i значения переноса нейтронов F_n и температуры T принимают равными их значениям в точке, соответствующей наибольшей глубине выбранной расчетной трещины.

5.8.1.8. При необходимости проведения расчетов оборудования и трубопроводов, находящихся в эксплуатации, изготовлении или монтаже, или законченных рабочим проектированием на момент введения в действие настоящих норм допускается:

1) использовать положения настоящего расчета;

2) для оборудования и трубопроводов, находящихся в эксплуатации, по согласованию между конструкторской (проектной) организацией, головной материаловедческой организацией, предприятием - владельцем оборудования и трубопроводов определить параметры дефектов, допускаемых по условиям обеспечения прочности, и путем контроля подтвердить отсутствие в оборудовании и трубопроводах дефектов, параметры которых превышают допускаемые по расчету; в расчете следует использовать фактические свойства материалов, а сам расчет (включая схематизацию дефектов, выявленных в процессе контроля) должен выполняться по методикам, согласованным с головной организацией по разработке норм расчета на прочность;

3) для оборудования и трубопроводов, находящихся в изготовлении, монтаже или законченных рабочим проектированием, допускается использовать методики, отличающиеся от описанной в настоящем разделе, по согласованию с головной организацией по разработке норм расчета на прочность и Госатомэнергонадзором СССР.

5.8.1.9. Расчет на сопротивление хрупкому разрушению допускается не производить для элементов конструкций, не подвергающихся нейтронному облучению (или подвергающихся облучению при температурах 250 - 350 °С до переноса не более 10²² нейтр./м² при Е ≥ 0,5 МэВ), в следующих случаях:

1) элементы конструкции изготовлены из коррозионно-стойких сталей аустенитного класса или цветных сплавов;

2) материалы элементов конструкций (включая сварные соединения) имеют предел текучести при температуре 20 °С менее 300 МПа (30 кгс/мм²), а толщина стенки элемента конструкции составляет не более 25 мм;

3) материалы элементов конструкций (включая сварные соединения) имеют предел текучести при температуре, 20 °С менее 600 МПа (60 кгс/мм²), а толщина стенки элемента конструкции составляет не более 16 мм;

4) толщина стенки рассматриваемого элемента конструкции s, мм, удовлетворяет условию

при [K_I]₁ в МПа · м^1/2 и R^T_p0,2 в МПа (обе характеристики принимают при наименьшей температуре эксплуатации и критической температуре хрупкости T_k, соответствующей концу эксплуатации).

5.8.1.10. В расчетную толщину стенки элементов оборудования и трубопроводов не включается толщина антикоррозионного покрытия.

5.8.2. Коэффициент интенсивности напряжений.

5.8.2.1. Коэффициент интенсивности напряжений для выбранных расчетных трещин определяют аналитически, численно или экспериментально по методикам, согласованным с головной организацией по разработке норм расчета на прочность.

5.8.2.2. Коэффициент интенсивности напряжений, МПа · м^1/2, для цилиндрических, сферических, конических, эллиптических, плоских элементов, нагружаемых внутренним давлением и температурными воздействиями, допускается определять по формуле

где η - коэффициент, учитывающий влияние концентрации напряжений; σ_p - составляющая напряжений растяжения, МПа; σ₄ - составляющая изгибных напряжений, МПа; M_p = 1 + 0,12(1 - a/c); M_q = 1 - 0,64a/h; a - глубина трещины, мм; c - полудлина трещины, мм; h - длина зоны, в пределах которой составляющая изгибных напряжений сохраняет положительное значение, мм;

Q = [1 + 4,6(a/2c)^1,65]^1/2.

Рис. 5.14. Стали марок 12Х2МФА, 15Х2МФА, 15Х2МФА-А:

1 - НУЭ,  2 - ННУЭ и гидравлические (пневматические) испытания,  3 - АС,

Формула справедлива при a ≤ 0,25s и a/c ≤ 2/3, где s - толщина стенки изделия.

При расчете зон, где отсутствует концентрация напряжений, принимают η = 1.

5.8.2.3. Составляющую напряжений растяжения (кольцевых или осевых) определяют по формуле

где j - координата θ или Z; σ_j - функция изменения напряжений по толщине стенки; s - толщина стенки в расчетном сечении.

5.8.2.4. Значение составляющей напряжений изгиба определяют по формуле

σ_jq = σ_jn – σ_jp,

где σ_jn - значение функции изменения напряжений по толщине стенки в точке n.

Для элементов без антикоррозионной наплавки точку n располагают на наружной или внутренней поверхности изделия в зоне действия максимальных растягивающих напряжений. Для элементов с антикоррозионной наплавкой точку n выбирают на наружной поверхности изделия или на поверхности раздела антикоррозионного покрытия и основного металла в зоне действия растягивающих напряжений.

Рис. 5.15. Стали марок 15Х2НМФА, 15Х2НМФА-А:

1 - НУЭ,  2 - ННУЭ и гидравлические (пневматические) испытания,  3 - АС,

5.8.3. Допускаемые значения коэффициентов интенсивности напряжений.

5.8.3.1. Допускаемые значения коэффициентов интенсивности напряжений зависят от приведенной температуры (T – T_k) и расчетного случая. Зависимость [K_I]_i от [T - T_k ] получают как огибающую двух кривых, определяемых по исходной температурной зависимости K_Ic. Одну из этих кривых получают делением ординат исходной кривой на коэффициент запаса прочности n_k, другую - смещением исходной кривой вдоль оси абсцисс на значение температурного запаса ∆T.

Принимают:

для нормальных условий эксплуатации (i = 1) n_k = 2, ∆T = 30 °С;

при нарушении нормальных условий эксплуатации и гидравлических (пневматических) испытаниях (i = 2) n_k = 1,5, ∆T = 30 °С;

для аварийных ситуаций (i = 3) n_k = 1, ∆T = 0 °С.

5.8.3.2. Исходные температурные зависимости K_1c принимают по данным, приведенным в соответствующих аттестационных отчетах по материалам (основной металл, сварные соединения), или по техническим решениям, согласованным с Госатомэнергонадзором СССР, головной материаловедческой организацией и головной организацией по разработке норм расчета на прочность.

Рис. 5.16. Сварные соединения сталей марок 15Х2МФА, 15Х2МФА-А, 15Х2НМФА, 15Х2НМФА-А:

1 - НУЭ,  2 - ННУЭ и гидравлические (пневматические) испытания,  3 - AC,

5.8.3.3. Температурные зависимости [K_I]_i для сталей марок 12Х2МФА, 15Х2МФА, 15Х2МФА-А, 15Х2НМФА, 15Х2НМФА-А и их сварных соединений приведены на рис. 5.14 – 5.16.

5.8.3.4. Для сталей перлитного класса и высокохромистых сталей и их сварных соединений с пределом текучести при температуре 20 °С, устанавливаемым по указаниям п. 3.7 настоящих Норм и не превышающим 600 МПа (60 кгс/мм²), можно использовать обобщенные кривые допускаемых коэффициентов интенсивности напряжений, приведенные на рис. 5.17.

5,8.4. Критическая температура хрупкости.

5.8.4.1. Критическую температуру хрупкости материала определяют по формуле

T_k = T_k0 + ∆T_T + ∆T_N + ∆T_F,

где T_k0 - критическая температура хрупкости материала в исходном состоянии; ∆T_T - сдвиг критической температуры хрупкости вследствие температурного старения; ∆T_N - сдвиг критической температуры хрупкости вследствие циклической повреждаемости; ∆T_F - сдвиг критической температуры хрупкости вследствие влияния нейтронного облучения.

5.8.4.2. Значения T_k0, ∆T_T, ∆T_N, ∆T_F (или коэффициента радиационного охрупчивания A_F) принимают по данным соответствующих аттестационных отчетов по материалам (основной металл и сварные соединения), данным технических условий на материалы или на основе технических решений, согласованных с Госатомэнергонадзором СССР, головной материаловедческой организацией и головной организацией по разработке норм расчета на прочность.

Рис. 5.17. Обобщенные зависимости допускаемых коэффициентов интенсивности напряжений:

1 - НУЭ,  2 - ННУЭ и гидравлические (пневматические) испытания,  3 - АС,

Методики определения значений T_k0, ∆T_T, ∆T_N, ∆T_F (или A_F) приведены в приложении 2.

5.8.4.3. Допускается использовать значения T_k0, ∆T_T, A_F, приведенные в табл. 5.11.

5.8.4.4. Допускается определять значения ∆T_N по формуле

где N_i - число циклов нагружения при i-м режиме эксплуатации; [N_i] - допускаемое число циклов для i-го режима эксплуатации; m - число режимов.

5.8.4.5. Допускается определять значения ∆T_F по формуле

∆T_F = A_F(F_n/F₀)^1/3,

где A_F - коэффициент радиационного охрупчивания, °С; F_n - перенос нейтронов с E ≥ 0,5 МэВ, нейтр./м²; F₀ = 10²² нейтр./м².

Формула справедлива при

10²² ≤ F_n ≤ 3 · 10²⁴ нейтр./м².

Значения A_F принимают по данным документации по п. 5.8.4.2 или табл. 5.11.

5.8.4.6. При расчете элементов конструкций, изготовленных из сталей марок 12Х2МФА, 15Х2МФА, 15Х2МФА-А, 15Х2НМФА, 15Х2НМФА-А, и их сварных соединений, подвергающихся нейтронному облучению при F_n ≥ 10²² нейтр./м² (E ≥ 0,5 МэВ) при температурах 250 - 350 °С, допускается принимать ∆T_T = 0.

Таблица 5.11. Значения характеристик сопротивления разрушению

Примечания: 1. Значения ∆T_T приведены для температур до 350 °С.

2. Значения A_F определяются из соотношений A_F = 800(P + 0,07Cu) при температуре облучения 270 °С, A_F = 800(Р + 0,07Cu) + 8 при температуре облучения 250 °С, где P и Cu - содержание фосфора и меди, %.

3. АДС - автоматическая дуговая сварка под флюсом; РДС - ручная дуговая сварка; ЭШС - электрошлаковая сварка.

5.8.5. Расчет при нормальных условиях эксплуатации.

5.8.5.1. Сопротивление хрупкому разрушению следует считать обеспеченным, если выполняется условие

K_I ≤ [K_I]₁.

5.8.5.2. При определении K_I в качестве расчетного дефекта принимают поверхностную полуэллиптическую трещину глубиной a = 0,25s с соотношением a/c = 2/3.

5.8.5.3. Размер h допускается принимать равным 0,5s.

5.8.5.4. С учетом указаний пп. 5.8.5.2 И 5.8.5.3 получим

K_I = η(0,7σ_p + 0,45σ_q)(s/10³)^1/2, где

σ_р и σ_q в МПа; s в мм; K_I в МПа · м^1/2.

5.8.5.5. Коэффициент η для зон перехода жесткостей (соединение фланцев с цилиндрической частью корпуса, галтели и др.) определяют по формулам:

при 0 < s/R₂ ≤ 5

η = 1 + (K_σ - 1)^0,7 · 1,8/(s/R₂);

при s/R₂ > 5

η = 1 + (K_σ - 1)^0,7 · 9/(s/R₂).

При η > K_σ принимают η = K_σ.

Допускается определять η по графикам рис. 5.18.

В формулах R₂ - радиус кривизны концентратора в рассчитываемом сечении; K_σ - теоретический коэффициент концентрации (допускается принимать равным значению K_σ при растяжении).

5.8.5.6. Коэффициент η для зон отверстий (присоединения патрубков, штуцеров, труб) определяют по формулам:

при s/R ≤ 0,8

η = [1 + 5(K_σ - 1)ехр(-0,86s/R₁)]^1/2;

при s/R > 0,8

η = [1 + 2(K_σ - 1)(s/R₁)]^1/2,

где R₁ - радиус отверстия.

Допускается η определять по графикам на рис. 5.19.

5.8.5.7. Расчет требуется проводить только до приведенной температуры [T – T_k]^*, наибольшее значение которой на графике [K_I]₁ = f[T - T_k] соответствует значению [K_I]^*₁, определяемому по формуле

[K_I]^*₁ = 0,35R^T_p0,2(s/10³)^1/2,

где R^T_p0,2 в МПа; s в мм, [K_I]^*₁ в МПа · м^1/2.

Рис. 5.18. Зависимость коэффициента η от отношения s/R₂ для зон перехода жесткостей:

a – 2 ≤ s/R₂ ≤ 5; б - s/R₂ >5

5.8.6. Определение минимальной допускаемой температуры конструкции при гидравлических (пневматических) испытаниях.

5.8.6.1. Гидравлические (пневматические) испытания должны проводиться в таких условиях, чтобы минимальная температура конструкции при гидравлических (пневматических) испытаниях T_h была больше или равна минимально допускаемой температуре конструкции [T_h], определяемой из расчета на сопротивление хрупкому разрушению.

5.8.6.2. Температуру [T_h] определяют с использованием условия

K_I^h ≤ [K_I]₂,

где K_I^h - коэффициент интенсивности напряжений в рассматриваемых сечениях конструкции при гидравлических (пневматических) испытаниях.

Рис. 5.19. Зависимость коэффициента η от отношения s/R₁ для зон расположения, отверстий:

a - s/R₁ ≤ 1; б - s/R₁ > 1

5.8.6.3. Значения K_I^h определяют в соответствии с указаниями пп. 5.8,2, 5.8.5.2 и 5.8.5.3.

5.8.6.4. Принимают значение [K_I]₂ равным значению K_I^h, определенному по п. 5.8.6.3, и с использованием зависимости [K_I]₂ =f[T – T_k] находят значение -[[T_h] – T_k] и затем, зная значение T_k, устанавливают значение [T_h].

5.8.6.5. Условие п. 5.8.6.2 должно выполняться в течение выдержки под давлением при гидравлических (пневматических) испытаниях, при выдержке для осмотра оборудования и трубопроводов и при разогреве до температуры испытаний.

5.8.6.6. Полный расчет по определению температуры [T_h] допускается не производить и принять её равной 5 °С в любом из следующих случаев:

1) выполняются условия п. 5.8.1.9 (кроме п. 4);

2) для рассматриваемого элемента выполняется условие

при s в мм; [K_I]₂ в МПа · м^1/2; R^T_p0,2 в МПа; значение [K_I]₂ определяют при приведенной температуре (5 - T_k), где T_k соответствует моменту проведения гидравлических испытаний, а значение R^T_p0,2 принимают при температуре 20 °С.

5.8.7. Расчет при режимах ННУЭ и АС.

5.8.7.1. Сопротивление хрупкому разрушению считают обеспеченным, если выполняются условия

K_I ≤ [K_I]₂ - для ННУЭ;

K_I < [K_I]₂ - для АС.

5.8.7.2. Расчет проводят в следующей последовательности:

1) для различных моментов времени протекания режимов ННУЭ и АС определяют в расчетных сечениях поля температур и напряжений, а для подвергаемых нейтронному облучению элементов - также распределение переноса нейтронов по толщине стенки;

2) в соответствии с указаниями п. 5.8.2 для каждого из полей напряжений определяют σ_р, σ_q, h;

3) зону h разбивают на интервалы, границы которых обозначают координатами 0, х₁, х₂, ..., x_n; длина одного интервала разбиения должна быть не более 1 мм на участках, где градиент напряжений более 70 МПа/мм, и не более 2 мм на участках, где градиент напряжений более 30 МПа/мм;

4) в пределах зоны h определяют значения K_I, принимая глубину трещины равной по значению х₁, х₂, ..., х_n, а соотношение полуосей a/c = 2/3; значение x_n не должно превышать 0,25s;

5) последовательность моментов времени t₁, t₂, ..., t_n выбирается так, чтобы значения K_I, рассчитанные для одной глубины х_i двух последующих моментов времени, отличались друг от друга не больше, чем на 10 %;

6) в точках, соответствующих концу каждого интервала х₁, х₂, ..., х_n, устанавливают значения температур T₁, T₂, ..., T_n и (для конструкций, подвергающихся облучению) значения переноса нейтронов F₁, F₂, ..., F_n;

7) для найденных значений температур T₁, T₂, ..., T_n с учетом значений критической температуры хрупкости T_k определяют приведенные температуры (T₁ - T_k), (T₂ - T_k),..., (T_n - T_k) и по температурной зависимости

[K_I]₂ = f[T - T_k] или [K_I]₃ = f[T - T_k]

устанавливают для каждой из точек х₁, х₂, ..., х_n значения [K_I]₂ или [K_I]₃;

8) в каждой точке х₁, х₂, ..., х_n сравнивают значения K_I, определенные по п. 4), и значения [K_I]₂ или [K_I]₃, определенные по п. 7), и проверяют выполнение условия п. 5.8.7.1;

9) расчет следует проводить в пределах до приведенной температуры, наибольшее значение которой соответствует на графике [K_I]₂ = f[T - T_k] значению [K_I]^*₂ = β₁R^T_p0,2(s/10³)^1/2 или на графике [K_I]₃ = f[T - T_k] значению [K_I]^*₃ = β₁R^T_p0,2(s/10³)^1/2, где [K_I]₂ или [K_I]₃ в МПа - м^1/2; R^T_p0,2 в МПа, s в мм, а значения β₁ и β₂ определяют по табл. 5.12.

Таблица 5.12. Значения коэффициентов β₁ и β₂

5.9. РАСЧЕТ НА ДЛИТЕЛЬНУЮ СТАТИЧЕСКУЮ ПРОЧНОСТЬ

5.9.1. При поверочном расчете на длительную прочность следует рассматривать все эксплуатационные режимы, проходящие при температурах, превышающих T_t, включая нарушения нормальных условий эксплуатации. Условия прочности элементов конструкций приведены в табл. 5.13 и пояснены в следующих пунктах.

5.9.2. Элемент конструкции, рассчитываемый на длительную статическую прочность, должен удовлетворять:

1) условиям, прочности, принимаемым при выборе основных размеров, во всем интервале эксплуатационных температур;

2) условиям, принимаемым при расчете на статическую прочность, во всем интервале эксплуатационных температур.

5.9.3. Приведенные напряжения категорий (σ)₂ и (σ)_RV, (σ)_RK при расчете на длительную статическую прочность оболочек и трубопроводов должны удовлетворять следующим условиям:

(σ)₂ ≤ K_t[σ] и (σ)_RV, (σ)_RK ≤ K'_t[σ],

где [σ] - номинальное допускаемое напряжение,

[σ] = R^T_mt/n_mt;

n_mt - коэффициент запаса, принимаемый в соответствии с разд. 3.4; K_t - коэффициент приведения напряжений (σ)₂ к мембранным, определяемый в зонах мембранных или местных мембранных напряжений по формулам

K_t, = 1,25 - 0,25(σ)_m/[σ] или K_t = 1,25 - 0,25(σ)_mL/[σ];

K'_t - коэффициент приведения напряжений (σ)_RV, (σ)_RK к мембранным, определяемый в зонах мембранных или местных мембранных напряжений по формулам

K'_t = 1,75 - 0,25(σ)_m/[σ] или K'_t = 1,75 - 0,25(σ)_mL/[σ].

Предел длительной прочности R^T_mt при определении [σ] выбирают для суммарной длительности нагружения рассматриваемыми напряжениями при расчетной температуре.

Если ресурс эксплуатации оболочки включает два или более режима нагружения, отличающихся по приведенному напряжению или расчетной температуре, то должно выполняться условие по накопленному длительному статическому повреждению

где t_i - время нагружения рассматриваемым приведенным напряжением в течение i-го режима при температуре T_i за весь ресурс эксплуатации (учитывается только время нагружения при температурах выше T₁); [t]_i - допускаемое время нагружения, определяемое по кривой длительной прочности или таблицам приложения 7, соответствующее температуре T_i и приведенному напряжению на i-м режиме, умноженному на множитель 1,5/K_t или 1,5/K'_t; i - число режимов нагружения, отличающихся температурой T_i или приведенным напряжением.

Таблица 5.13. Условия прочности элементов конструкции

5.9.4. Напряжение категории (σ)_3w в болтах или шпильках не должно превышать 1,8[σ]_wt, где номинальное допускаемое напряжение [σ]_wt = R^T_mt/n_mt. Коэффициент запаса n_mt принимают в соответствии с разд. 3.5.

Если ресурс эксплуатации включает два или более режимов нагружения, отличающихся по напряжению или расчетной температуре, то должно выполняться условие прочности по накопленному длительному статическому повреждению, приведенное в п. 5.9.3, с той разницей, что в этом случае:

t_i - время нагружения болта или шпильки напряжением (σ)_3wi при температуре T_i за весь ресурс;

[t]_i - допускаемое время нагружения, определяемое по кривой длительной прочности или таблицам приложения 7, соответствующее температуре Т_i и напряжению 1,65(σ)_3wi;

i - число режимов нагружения, отличающихся температурой T_i или напряжением (σ)_3wi.

5.9.5. Напряжение категории (σ)_4w в болтах или шпильках не должно превышать 2,7[σ]_wi, где номинальное допускаемое напряжение [σ]_wi = R^T_mt/n_mt. Коэффициент запаса n_mt принимают в соответствии с разд. 3.5.

Если ресурс эксплуатации включает два или более режимов нагружения, отличающихся по напряжению или расчетной температуре, то должно быть выполнено условие по накопленному длительному статическому повреждению, приведенное в п. 5.9.3, с той разницей, что в этом случае:

t_i - время нагружения болта или шпильки напряжением (σ)_4wi при температуре T_i за весь ресурс;

[t]_i - допускаемое время нагружения, определяемое по кривой длительной прочности или таблицам приложения 7, соответствующее температуре Т_i и напряжению 1,1(σ)_4wi.

Рис. 5.20. Диаграмма науглероживания стали 12X18Н10Т в натрии (x = 6050/T – lgt)

Рис. 5.21. Диаграмма науглероживания стали 12Х16Н15М3Б в натрии (x = 6050/T – lgt)

5.9.6. Среднее касательное напряжение в шпонках, штифтах и т.п., вызванное действием срезывающих усилий от механических и компенсационных нагрузок, действующих на оборудование, не должно превышать 0,5[σ], где номинальное допускаемое напряжение, [σ] = R^T_mt/n_mt. Коэффициенты запаса n_mt принимают в соответствии с разд. 3.4 для шпонок, штифтов и т.п. и по разд. 3.5 для болтов и шпилек.

5.9.7. Расчет на длительную статическую прочность омываемых натрием элементов контура из аустенитных сталей, если в том же контуре находятся элементы из углеродистых или легированных сталей, проводят по пп. 5.9.1 - 5.9.3, если глубина зоны науглероживания h_cc для заданного времени и температуры не превышает расчетной толщины стенки элемента.

Для контура с натрием реакторной чистоты значение h_cc определяют по рис. 5.20 и 5.21.

5.10. РАСЧЕТ НА ПРОГРЕССИРУЮЩЕЕ ФОРМОИЗМЕНЕНИЕ

5.10.1. Расчет на прогрессирующее формоизменение проводят применительно к элементам конструкций, для которых остаточные изменения формы в работе недопустимы или ограничены заданными пределами по условиям нормальной эксплуатации конструкции (по условиям работоспособности подвижных соединений, разбираемости разъемных соединений, стабильности зазоров, обеспечивающих гидравлические характеристики, и т.п.).

Рекомендуемый метод расчета на прогрессирующее формоизменение приведен в приложении 4.

5.10.2. Расчет проводят для нормальных и при нарушении нормальных условий эксплуатации с учетом всех расчетных нагрузок, указанных в п. 5.1.3, кроме сейсмических и вибрационных.

5.10.3. Найденные расчетом значения перемещений, накопленных в элементе конструкции в течение заданного срока службы с учетом числа повторений эксплуатационных режимов, не должны превышать допускаемых, установленных на основании эксплуатационных требований.

5.11. РАСЧЕТ НА СЕЙСМИЧЕСКИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ

5.11.1. Общие положения.

5.11.1.1. При выполнении расчета на сейсмические воздействия дополнительно используются следующие термины, определения и обозначения:

Сейсмичность площадки строительства АЭУ - интенсивность возможных сейсмических воздействий для площадки строительства с соответствующими категориями повторяемости за нормативный срок; устанавливается в соответствии с картами сейсмического районирования и микрорайонированием площадки строительства; измеряется в баллах по шкале MSK-64.

Отметка оборудования или трубопровода - высота точки крепления оборудования или трубопровода относительно нижней плоскости фундамента здания.

Максимальное расчетное землетрясение (МРЗ) - землетрясение со средней повторяемостью до 10000 лет.

Проектное землетрясение (ПЗ) - землетрясение со средней повторяемостью до 100 лет.

Акселерограмма - зависимость от времени абсолютного ускорения точки крепления оборудования или трубопровода для одного направления для определенной отметки.

Спектр ответа - совокупность абсолютных значений максимальных ответных ускорений линейно-упругой системы с одной степенью свободы (осциллятора) при воздействии, заданном акселерограммой, определенных в зависимости от собственной частоты и параметра демпфирования осциллятора.

Обобщенный спектр ответа - спектр, полученный по результатам обработки спектров ответа для набора акселерограмм:

(σ_s)_s - напряжения смятия с учетом сейсмических нагрузок, МПа (кгс/мм²);

(τ_s)_s - касательные напряжения среза с учетом сейсмических нагрузок, МПа (кгс/мм²);

k - относительное демпфирование (в долях критического).

5.11.1.2. Расчет проводят для АЭУ с сейсмичностью площадки 5 баллов и выше.

Необходимость расчетов оборудования и трубопроводов для АЭУ с сейсмичностью площадки 4 балла определяется проектной (конструкторской) организацией.

5.11.1.3. Настоящие нормы содержат требования к выполнению расчетов на прочность при сейсмических воздействиях оборудования и трубопроводов, подразделяемых на группы А, В и С в соответствии с Правилами АЭУ.

5.11.1.4. При расчете оборудование и трубопроводы разделяют на две категории (I и II).

5.11.1.5. К I категории относят оборудование и трубопроводы групп А и В.

5.11.1.6. Ко II категории относят оборудование и трубопроводы группы С.

5.11.1.7. Рекомендуемые методы расчета оборудования и трубопроводов на сейсмические воздействия указаны в приложении 9.

5.11.2. Требования к расчету.

5.11.2.1. Исходными данными для расчета являются:

1) воздействия от землетрясений (ПЗ и МРЗ) в виде акселерограмм и спектров ответа для оборудования и трубопроводов для трех взаимно перпендикулярных направлений (вертикального и двух горизонтальных);

2) нагрузки при режимах НУЭ и в необходимых случаях при режимах ННУЭ и АС.

5.11.2.2. Сейсмические нагрузки на оборудование и трубопроводы определяют с учетом одновременного сейсмического воздействия в двух горизонтальных и вертикальном направлениях.

5.11.2.3. Для определения сейсмических нагрузок могут быть использованы:

1) три акселерограммы для трех взаимно перпендикулярных, направлений;

2) спектры реакций, соответствующие заданным акселерограммам;

3) обобщенные спектры реакций.

5.11.2.4. Значение относительного демпфирования принимают равным k = 0,02. При наличии экспериментального обоснования допускается использование других значений.

5.11.2.5. Оценку прочности оборудования и трубопроводов при сейсмических воздействиях выполняют с учетом требований п. 1.2.14.

5.11.2.6. Необходимость учета совместного воздействия сейсмических нагрузок с нагрузками режимов ННУЭ и АС устанавливается проектной конструкторской организацией.

5.11.2.7. Оборудование и трубопроводы I категории должны рассчитываться на сочетание нагрузок НУЭ + МРЗ и НУЭ + ПЗ. В случае, если принятые для расчета акселерограммы ПЗ и МРЗ различаются только амплитудами, допускается не рассматривать сочетание нагрузок НУЭ + ПЗ.

5.11.2.8. Оборудование и трубопроводы II категории должны рассчитываться на сочетание нагрузок НУЭ + ПЗ.

5.11.2.9. Расчет выполняют линейно-спектральным методом (по спектрам ответа) или методом динамического анализа (по акселерограммам).

Если первая собственная частота колебаний больше 20 Гц, расчет допускается выполнять статическим методом с умножением ускорений, полученных по спектру ответа, на коэффициент 1,3 для частоты в диапазоне 20 - 33 Гц и на коэффициент 1,0 для частоты больше 33 Гц.

5.11.2.10. Определение напряжений и деформаций допускается проводить в предположении статического воздействия найденных расчетом сейсмических нагрузок на оборудование и трубопроводы.

5.11.2.11. Напряжения в оборудовании и трубопроводах должны удовлетворять требованиям табл. 5.14 и 5.15.

5.11.2.12. Средние напряжения смятия не должны превышать значений, приведенных в табл. 5.16.

5.11.2.13. Средние касательные напряжения не должны превышать значений, приведенных в табл. 5.17.

5.11.2.14. Расчет на циклическую прочность проводят по разд. 5.61

Расчет допускается проводить, используя максимальную амплитуду напряжений, определенную с учетом воздействий НУЭ + ПЗ. При этом число циклов нагружения принимают равным 50.

Указанный расчет допускается не проводить, если суммарная повреждаемость от нагрузок, действующих на оборудование и трубопроводы без учета сейсмических воздействий в процессе эксплуатации АЭУ, не превышает 0,8.

Таблица 5.14. Сочетания нагрузок и допускаемые напряжения для оборудования и трубопроводов

Примечание. Для трубопроводов АЭУ, прошедших оценку прочности на этапах статических расчетов, допускается проверку прочности от сейсмических нагрузок по мембранным напряжениям (σ_s)₁ не проводить.

Таблица 5.15. Сочетание нагрузок и допускаемые напряжения для болтов и шпилек

Таблица 5.16. Сочетание нагрузок и допускаемые напряжения смятия

Таблица 5.17. Сочетание нагрузок и допускаемые касательные напряжения среза

5.11.2.15. При расчете на устойчивость допускаемые напряжения принимают:

при σ_kr <R^T_p0,2 [σ_c] = 0,7σ_kr;

при σ_kr ≥ R^T_p0,2 [σ_с] = 0,7R^T_p0,2.

5.11.2.1.6. Оценку трубопроводов по допускаемым напряжениям устойчивости можно не проводить.

5.11.2.17. Допускаемые перемещения (прогиб, сдвиг, смещение и т.п.) определяются в зависимости от эксплуатационных условий (выбор зазора, недопустимые перекосы, недопустимые соударения, разуплотнение герметичных стыков и т.п.).

5.11.2.18. Рекомендуемые методы расчета на сейсмические воздействия приведены в приложении 9.

5.12. РАСЧЕТ НА ВИБРОПРОЧНОСТЬ

5.12.1. Расчет на вибропрочность проводят применительно к элементам конструкций, подвергающихся вибрационному нагружению.

5.12.2. Расчет на вибропрочность содержит:

1) определение спектра собственных частот колебаний и проверку условия их отстройки от детерминированных частот возмущения;

2) проверку на отсутствие виброударных взаимодействий элементов конструкций с целью исключения повышенного износа;

3) расчет на циклическую прочность с учетом вибронапряжений.

5.12.3. Рекомендуемые методы расчетно-экспериментальной оценки вибропрочности приведены в приложении 8.

5.12.4. Расчет на циклическую прочность с учетом вибронагруженности проводят по методике, изложенной в разд. 5.6 настоящих Норм.