5.2.3.1. Для оценки прочности трубопровода, а также для определения передаваемых им усилий на оборудование и перемещений его сечений при нагреве производится полный расчет трубопровода. Он складывается из ряда расчетов (этапов), каждый из которых выполняется на совместное действие определенного частного сочетания нагружающих факторов (табл. 5.4).
Как видно из табл. 5.4, оценка прочности не требуется:
Для высокотемпературного трубопровода в расчете по этапу III;
Для низкотемпературного трубопровода в расчетах по этапам II и IV.
5.2.3.2. На этапах I, II, III полного расчета внутреннее давление на участке трубопровода принима-
|
Таблица 5.4 Этапы полного расчета трубопровода
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
III |
Расчет на действие температурного расширения (на самокомпенсацию) |
Внутреннее давление; температурпое расширение; «собственные» смещения защемленпых концевых сечений; усилия сопротивления промежуточных опор |
Оценка усталостной прочности |
||
|
Определение температурных перемещений (т. е. перемещений при переходе трубопровода из холодного состояния в рабочее) |
|||||
|
IV |
Расчет для холодного (нерабочего) состояния на совместное действие всех нагружающих факторов |
Весовая нагрузка; усилия промежуточных опор(нагрузки опор в холодном состоянии) |
Оценка Йрочпости |
||
|
Монтажная растяжка |
Саморастяжка |
Определение усилий воздействия трубопровода на оборудование |
Ется равным максимальному рабочему давлению транспортируемой среды на этом участке.
5.2.3.3. Рабочая температура стенки участка трубопровода Tp принимается равной максимальной рабочей температуре транспортируемой среды в пределах этого участка.
5.2.3.4. В расчете по этапу III в качестве температуры нагрева участка трубопровода принимается разность его температур в рабочем и холодном состоянии, т. е. tu = tp-ty. Значение коэффициента лилейного расширения металла в расчете по этапу III принимается в зависимости от рабочей температуры <р.
5.2.3.5. Расчет по этапу I производится при нулевом значении температуры нагрева трубопровода (или при нулевом значении коэффициента линейного расширения) и нулевых значениях «собственных» смещений концевых защемленных сечений (эти смещения вызываются температурным расширением корпуса оборудования).
5.2.3.6. Расчет низкотемпературных трубопроводов по этапу II производится при введении значений действительной температуры нагрева участков tu.
При расчете высокотемпературных трубопроводов по этапу II в целях оценки прочности допускается учет саморастяжки, обусловленной релаксацией напряжений самокомпенсации. В этом случае вместо значений действительной температуры нагрева вводятся значения фиктивной (условно заниженной) температуры нагрева, определяемые по формуле
Где х ~ коэффициент усреднения компенсационных напряжений, принимаемый по рис. 5.5 в зависимости от рабочей температуры tp.
При этом вводимые в расчет значения «собственных» смещений концевых сечений также должны быть уменьшены умножением на коэффициент 0,5%.
Во всех случаях расчет по этапу II производится при значениях коэффициента линейного расширения, соответствующих рабочей температуре участков t . Р
5.2.3.7. Расчет по этапу IV низкотемпературных трубопроводов выполняется при нулевом значении температуры нагрева (или нулевом значении коэффициента линеиного расширения).
|
Рис. 5.5. Коэффициент усреднения компенсационных напряжений: 1 — сталь 20; 15ГС; 16ГС; 2 — 12Х1МФ; 15Х1М1Ф; 15ХМ; 12МХ; 3 — Х18Н10Т; Х18Н12Т |
Расчет по этапу IV высокотемпературных трубопроводов производится при введении в качестве значений температуры нагрева участков фиктивной отрицательной температуры, определяемой по формуле
Где 6 — коэффициент релаксации компенсационных напряжений принимается по рис. 5.6, а также при введении значений фиктивпых «собственных» смещений концевых сечений, получающихся в результате умножения значений действительных смещений на величину 6 со знаком «минус». При этом принимаемые значения коэффициента линейного расширения должны соответствовать рабочей температуре fp.
5.2.3.8. Расчет по этапам I и II производится при модулях упругости материала, соответствующих рабочей температуре £р, а расчет по этапам III и IV — при модулях упругости, соответствующих температуре холодного состояния tx. Значение модуля упругости следует принимать согласно приложению.
5.2.3.9. Коэффициент линейного расширения материала следует принимать согласно приложению.
5.2.3.10. Расчеты по этапам І, П, IV выполняются при введении соответствующих значений усилий промежуточных упругих опор (их нагрузок в рабочем и холодном состоянии трубопровода).
Усилия сопротивления промежуточных упругих опор, учитываемые на этапе III полного расчета, возникают в результате деформирования трубопровода при нагреве.
Эти усилия (приращения нагрузок опор) автоматически учитываются, если расчет выполняется по схеме нагреваемого трубопровода, опирающегося па упругие опоры, причем в расчет вводятся фактические жесткости этих опор.
|
370 400 450 500 550 600 650 / "С Y Рис. 5.6. Коэффициент релаксации компенсационных Напряжений: 1 — сталь 20; 15ГС; 16ГС; 2 — 12Х1МФ; 15Х1М1Ф; 15ХМ; 12МХ; 3 — Х18Н10Т; Х18Н12Т |
Воздействие на трубопровод опор скольжения и направляющих опор учитывается на всех этапах пол-
ного расчета трубопровода; при этом в точках установки опор вводятся жесткие связи, исключающие недопустимые опорой перемещения.
5.2.3.11. Величины сил трения, возникающих при перемещениях трубопровода от нагрева, при определении напряжений в низкотемпературных трубопроводах учитываются на этапе III, в высокотемпературных — на этапе II и при определении усилий на опоры и оборудование — на этапе II для всех трубопроводов.
5.2.3.12. Об учете монтажной растяжки в расчетах по этапам II и IV см. пп. 5.2.8.5-5.2.8.8.
5.2.3.13. Если трубопровод эксплуатируется не в единственном варианте температурного состояния всех его участков, то полный расчет его следует выполнять для того варианта температурного состояния, которому соответствуют наиболее тяжелые условия нагружения. Если такой вариант температурного состояния невозможно установить без полного расчета, то расчет выполняется для различных вариантов состояния.
5.2.3.14. Если трубопровод состоит из низкотемпературных и высокотемпературных участков, допускается расчет его прочности производить с учетом саморастяжки высокотемпературных участков (см. пп. 5.2.3.6 и 5.2.3.7).