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

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

СОСУДЫ И АППАРАТЫ.
ДНИЩА И КРЫШКИ СФЕРИЧЕСКИЕ НЕОТБОРТОВАННЫЕ

НОРМЫ И МЕТОДЫ РАСЧЕТА НА ПРОЧНОСТЬ

ГОСТ 25221-82

(СТ СЭВ 3028-81)

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ

Москва

РАЗРАБОТАН Министерством химического и нефтяного машиностроения

ИСПОЛНИТЕЛИ

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

ВНЕСЕН Министерством химического и нефтяного машиностроения

Член Коллегии А.М. Васильев

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

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

СОСУДЫ И АППАРАТЫ.
ДНИЩА И КРЫШКИ СФЕРИЧЕСКИЕ НЕОТБОРТОВАННЫЕ

Нормы и методы расчета на прочность

Vessels and apparatuses. Spherical non-sided heads and bottoms. Norms and methods of strength calculation

ГОСТ
25221-82

(СТ СЭВ 3028-81)

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

с 01.07 1983 г.

Несоблюдение стандарта преследуется по закону

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

Стандарт действителен при соблюдении требований ГОСТ 14249-80.

Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 3028-81.

1. УСЛОВИЯ ПРИМЕНЕНИЯ РАСЧЕТНЫХ ФОРМУЛ

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

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

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

Черт. 1

Черт. 2

Черт. 3

Примечание. Черт. 1- 6 не определяют конструкцию.

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

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

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

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

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

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

, (1)

а затем по формуле

, (2)

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

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

Исполнительная толщина стенки

s ³ s₁_R + c . (3)

2.2. Допускаемое избыточное давление

[ p ] = min {[ p₁ ]; [ p₂ ]}, (4)

где [ p₁ ] - допускаемое избыточное давление из условия прочности краевой зоны

[ p₁ ] = ; (5)

[ p₂ ] - допускаемое избыточное давление из условия прочности центральной зоны

[ p₂ ] = . (6)

2.3. Коэффициент b определяют по формуле

b = 0,5 + . (7)

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

cos y = ;

tg y = .

2.3.2. Отношение допускаемых напряжений:

c_K = ;

c = ;

c₂ = .

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

Таблица 1

Расчетные модели	M	[M]	A_K
Черт. 1 - 3	-	-	-
Черт. 4			bh
Черт . 5	0	-	(b + s₂) h
Черт. 6			(b - d) h

Предварительно размеры кольца b и h подбирают из условий:

для моделей по черт. 4, 5

A_K ;

» » » черт. 6 М < [М];

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

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

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

Черт. 4

Черт. 5

Черт. 6

3. СФЕРИЧЕСКИЕ НЕОТБОРТОВАННЫЕ ДНИЩА И КРЫШКИ, НАГРУЖЕННЫЕ НАРУЖНЫМ ДАВЛЕНИЕМ

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

3.2. Допускаемое наружное давление определяют по формуле

[ p ] = , (8)

где [ p ]_p - допускаемое наружное давление из условия прочности в центральной зоне

[ p ]_p = ; (9)

[ p ]_E - допускаемое наружное давление из условия устойчивости в пределах упругости

[ p ]_E = . (10)

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

Таблица 2

Расчетные модели	Значение коэффициента K при отношении R / s ₁ - c
Расчетные модели	25	50	75	100	150	200	250	300	350 и выше
Днище (черт. 1 - 5 )	0,33	0,19	0,17	0,15	0,13	0,12	0,12	0,11	0,11
Крышка (черт. 6 )	0,46	0,30	0,25	0,22	0,19	0,17	0,16	0,13	0,12

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

ПРИЛОЖЕНИЕ
Справочное

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

b - ширина кольца, мм;

c - сумма прибавок к расчетной толщине стенки, мм;

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

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

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

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

h - высота кольца, мм;

K - коэффициент;

n_y - коэффициент запаса устойчивости;

p - расчетное внутреннее избыточное или наружное давление, МПа;

[ p ] - допускаемое внутреннее избыточное или наружное давление, МПа;

s - исполнительная толщина стенки обечайки, мм;

s₁ - исполнительная толщина стенки сферического сегмента, мм;

s₂ - исполнительная толщина стенки выступающей части обечайки, мм;

s₁_R - расчетная толщина сферического сегмента, мм;

A_K - площадь поперечного сечения кольца, мм²;

D - внутренний диаметр обечайки, мм;

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

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

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

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

F_p - реакция прокладки, H ;

b - коэффициент;

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

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

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

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

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

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

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

j_K - коэффициент прочности кольцевого сварного шва по краю днища;

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

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

СОДЕРЖАНИЕ

1. Условия применения расчетных формул . 1

2. Сферические неотбортованные днища и крышки, нагруженные внутренним избыточным давлением .. 2

3. Сферические неотбортованные днища и крышки, нагруженные наружным давлением .. 4