Пользовательского поиска

ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ГОРНЫЙ И ПРОМЫШЛЕННЫЙ НАДЗОР РОССИИ

(ГОСГОРТЕХНАДЗОР РОССИИ)

 

 

НОРМЫ РАСЧЕТА НА ПРОЧНОСТЬ СТАЦИОНАРНЫХ КОТЛОВ

И ТРУБОПРОВОДОВ ПАРА И ГОРЯЧЕЙ ВОДЫ

 

РД 10-249-98

 

Дата введения 2001-09-01

 

 

УТВЕРЖДЕНЫ постановлением Госгортехнадзора России от 25.08.1998 № 50, с Изменением № 1 (РДИ 10-413(249)-01), утвержденное постановлением Госгортехнадзора России от 13.07.01 № 31.

 

Редакционная коллегия: В.С. Котельников, Н.А. Хапонен, А.А. Шельпяков (Госгортехнадзор России)

Ю.К. Петреня, Е.Э. Гильде, А.В. Судаков, А.А. Чижик, И.А. Данюшевский, П.В. Белов, А.М. Рейнов (АООТ НПО ЦКТИ им. И.И. Ползунова)

 

Нормы расчета на прочность стационарных котлов и трубопроводов пара и горячей воды распространяются на паровые котлы и паропроводы с избыточным рабочим давлением более 0,07 МПа и на водогрейные котлы и трубопроводы горячей воды с температурой свыше 115 °С.

Допускается применение Норм при расчете сосудов энергомашиностроения и корпусов арматуры тепловых электростанций и других установок.

Нормы не распространяются на котлы, трубопроводы, встроенные и автономные пароперегреватели и экономайзеры, устанавливаемые на морских и речных судах и на других плавучих средствах или объектах подводного применения, а также на подвижном составе железнодорожного, автомобильного и гусеничного транспорта, и на котлы с электрическим обогревом.

Для котлов и трубопроводов, находящихся в эксплуатации, в процессе монтажа или изготовления или оконченных проектированием до введения настоящих Норм, переоформление расчетов на прочность в соответствии с новыми нормами не требуется.

 

 

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

 

Настоящие Нормы расчета на прочность стационарных котлов и трубопроводов пара и горячей воды распространяются на паровые котлы и паропроводы с рабочим давлением более 0,07 МПа и на водогрейные котлы и трубопроводы горячей воды с температурой свыше 115 °С:

на котлы с топкой, котлы-утилизаторы, энерготехнологические котлы и др.;

на встроенные и автономные пароперегреватели и экономайзеры;

на трубопроводы пара и горячей воды в пределах котла, включая опускные трубы, соединительные трубы и стояки;

на трубопроводы пара и горячей воды любого назначения;

на сосуды, подключенные к тракту котла (пароохладители, сепараторы и др.).

Допускается применение Норм при расчете сосудов энергомашиностроения и корпусов арматуры тепловых электростанций и других установок.

Нормы не распространяются на котлы, трубопроводы, встроенные и автономные пароперегреватели и экономайзеры, устанавливаемые на морских и речных судах и на других плавучих средствах или объектах подводного применения, а также на подвижном составе железнодорожного, автомобильного и гусеничного транспорта, и на котлы с электрическим обогревом.

Нормы должны применяться совместно с Правилами устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов (ПГК-93), Правилами устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды (ПГТ-94) и Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением (ПБ 10-115-96).

Для котлов и трубопроводов, находящихся в эксплуатации, в процессе монтажа или изготовления или оконченных проектированием до введения настоящих Норм, переоформление расчетов на прочность в соответствии с новыми нормами не требуется.

 

1.1. Основные условные обозначения

 

1.1.1. В формулах приняты следующие обозначения, представленные в табл.1.1.

 

Таблица 1.1

 

Символ

Название

Единица измерения

1

2

3

p

Расчетное давление

МПа

ph

Пробное давление

МПа

t

Расчетная температура стенки

°С

ta

Температура наружной поверхности детали

°С

[t]

Допустимая температура наружной поверхности детали

°С

[s]

Номинальное допускаемое напряжение при расчетной температуре стенки

МПа

[s]h

Допускаемое напряжение при гидравлическом испытании

МПа

sB/t; sB

Временное сопротивление металла разрыву при расчетной температуре и при 20 °С соответственно

МПа

s0,2/t; s0,2

Условный предел текучести металла при остаточной деформации 0,2% при расчетной температуре и при 20 °С соответственно

МПа

s0,1/t

Условный предел текучести металла при остаточной деформации 1% при расчетной температуре

МПа

sT/t

Предел текучести при расчетной температуре

МПа

, , ,

Условный предел длительной прочности при растяжении на ресурс 104, 105, 2·105 и 3·105 ч соответственно

МПа

Условный предел ползучести при растяжении, обусловливающий деформацию в 1% за 105 ч

МПа

s

Номинальная толщина стенки детали

мм

sR

Расчетная толщина стенки детали

мм

st

Фактическая толщина стенки детали

мм

c

Суммарная прибавка к расчетной толщине стенки

мм

c1, c2

Производственная и эксплуатационная прибавки к расчетной толщине стенки соответственно

мм

 

1.2. Область применения

 

1.2.1. Приведенные в Нормах методы расчета на прочность применимы при соблюдении следующих условий:

конструкция, материалы, изготовление, контроль, монтаж и ремонт котла, трубопровода и их деталей, работающих под давлением, удовлетворяют соответствующим требованиям Правил (ПГК-93, ПГТ-94, ПБ 10-115-96);

эксплуатация котла и трубопровода удовлетворяет требованиям не ниже требований правил технической эксплуатации, согласованных с Госгортехнадзором России (далее - госгортехнадзором), например "Правил технической эксплуатации электрических станций и сетей";

при монтаже, эксплуатации и ремонте обеспечено выполнение инструкций и указаний предприятия-изготовителя.

1.2.2. При расчете деталей, конструкция которых, способы изготовления и условия эксплуатации отличаются от общепринятых, установленных соответствующими Правилами, необходимо вводить коррективы, учитывающие особенности изготовления и эксплуатации. Для деталей, подверженных частым сменам нагрузки или колебаниям температуры, должны выполняться поверочные расчеты на малоцикловую усталость.

1.2.3. Прочность деталей, методы расчета которых в Нормах не приводятся, должна быть подтверждена изготовителем в результате проведения испытаний моделей или образцов либо расчетами на прочность, согласованными со специализированными научно-исследовательскими организациями. При этом должно быть обеспечено соблюдение запасов прочности не менее установленных настоящими Нормами.

1.2.4. Методика расчетов на прочность, приведенная в Нормах, предусматривает выполнение расчетов в прямом и обратном порядке. При прямом порядке расчетов определяется номинальная или допустимая толщина стенки по заданному или принятому расчетному давлению, при обратном порядке расчета определяется величина допустимого давления по фактической или номинальной толщине стенки. Обратный порядок расчета может быть назван контрольным расчетом. Выбор порядка расчета должен производиться организацией, выполняющей расчет.

В Нормах не приводятся последовательность и методика поверочного расчета, основной задачей которого является обоснование расчетного ресурса эксплуатации. Однако в поверочном расчете должны использоваться значения номинальных допускаемых напряжений и основные расчетные формулы и зависимости, приведенные в разделах 3, 4 данных Норм.

 

1.3. Расчетное давление

 

1.3.1. Под расчетным давлением p следует понимать избыточное давление рабочей среды, по которому производится расчет на прочность данной детали.

Расчетное давление должно приниматься конструкторской организацией в целях обеспечения расчетом на прочность, выполняемым этой организацией, надежности детали в условиях испытаний и эксплуатации.

Расчетное давление должно быть равно максимальному давлению рабочей среды, возможному для данной детали в нормальных условиях эксплуатации, или больше его. Необходимость превышения расчетного давления над рабочим, а также размеры этого превышения должны определяться конструкторской организацией с учетом особенности конструкции котла и его комплектации (например, предохранительными клапанами), назначения котла и опыта эксплуатации котла данного типа.

1.3.2. Расчетное давление детали котла p следует принимать равным расчетному давлению рабочей среды на выходе из котла (перегревателя), увеличенному на потерю давления от гидравлического сопротивления на участке между расчетной деталью и выходом рабочей среды из котла. Потеря давления должна определяться при максимальном расходе среды.

Для элементов, заполненных водой, следует прибавить гидростатическое давление столба воды, расположенного над нижней частью расчетного элемента.

Гидростатическое давление и потери гидравлического сопротивления принимаются в расчет, если их сумма равна или более 3% расчетного давления.

1.3.3. Расчетное давление рабочей среды на выходе из котла должно приниматься равным номинальному давлению при номинальной температуре и паропроизводительности (или номинальном расходе воды для водогрейного котла), увеличенному на положительное отклонение, вызванное регулированием величины номинального давления, если это отклонение превышает 3%.

1.3.4. Расчетное давление в трубах поверхностей нагрева или трубопроводах принимается равным давлению рабочей среды на входе в рассчитываемый пакет или трубопровод (в соответствующем коллекторе, барабане котла или полости теплообменника).

1.3.5. Расчетное давление в чугунных экономайзерах следует определять в соответствии с п.1.3.2; при этом оно должно быть не менее расчетного давления в котле, увеличенного на 25%.

1.3.6. Кратковременное повышение давления при полном открытии предохранительных клапанов в расчете допускается не учитывать, если при максимальной производительности котла оно не превышает 10% рабочего давления. Если это условие не соблюдается, то расчетное давление должно приниматься равным 90% давления при полном открытии предохранительных клапанов.

1.3.7. Расчетное давление в трубопроводах воды после насосов должно приниматься равным 90% максимального давления, создаваемого насосами при закрытых задвижках.

1.3.8. Во всех случаях величина расчетного давления должна приниматься не менее 0,2 МПа.

 

1.4. Расчетная температура

 

1.4.1. Под расчетной температурой стенки t следует понимать температуру металла, по которой выбирается величина допускаемого напряжения для рассчитываемой детали котла или трубопровода.

1.4.2. Расчетную температуру стенки деталей, не обогреваемых горячими газами или надежно изолированных от обогрева извне, следует принимать равной температуре содержащейся в ней рабочей среды без учета допусков по отклонению температуры рабочей среды от номинальной, установленных ГОСТ 3619, ГОСТ 21563, ГОСТ 22530.

Детали считаются надежно изолированными, если обеспечены условия, при которых повышение средней температуры стенки от тепловосприятия извне не будет превышать 5 °С.

Для экранов это условие соблюдается, если просвет между экранными трубами или между плавниками труб не превышает 3 мм.

1.4.3. За расчетную температуру стенки обогреваемых деталей следует принимать среднеарифметическое значение температур наружной и внутренней поверхности стенки в наиболее нагретой части детали, определенных теплотехническим расчетом или измерением.

1.4.4. Расчетную температуру стенки необогреваемых деталей котлов и трубопроводов следует принимать равной температуре среды на входе в расчетный элемент (при отсутствии внутри детали греющих теплообменников или при размещении в ней охлаждающего теплообменника) или равной температуре среды на выходе из детали (при размещении в ней греющих теплообменников).

1.4.5. Если избыточное давление горячих газов превышает 0,1 МПа, то расчетная температура стенки обогреваемых деталей должна приниматься по тепловому расчету или по данным измерений температуры.

1.4.6. Расчетную температуру стенки деталей котлов и трубопроводов в пределах котла следует принимать не менее 250 °С.

Допускается принимать расчетную температуру стенки необогреваемых деталей котлов и трубопроводов ниже 250 °С по согласованию со специализированными научно-исследовательскими организациями.

 

1.5. Толщина стенки и прибавки

 

1.5.1. Расчетная толщина стенки sR, вычисленная по формулам раздела 3 настоящих Норм, должна определяться по заданным значениям расчетного давления и номинального допускаемого напряжения с учетом ослабления отверстиями и (или) сварными соединениями.

1.5.2. Номинальная толщина стенки  должна приниматься по расчетной толщине стенки с учетом прибавок, указанных в пп.1.5.5 и 1.5.6, с округлением до ближайшего большего размера, имеющегося в сортаменте толщин соответствующих полуфабрикатов. Допускается округление в меньшую сторону не более 3% принятой окончательно номинальной толщины стенки.

1.5.3. Допустимая толщина стенки [s] должна определяться по расчетной толщине стенки с учетом эксплуатационной прибавки c2, определяемой согласно пп.1.5.5 и 1.5.7.

1.5.4. Фактическая толщина стенки sf, полученная непосредственными измерениями толщины готовой детали при операционном и (или) эксплуатационном контроле, должна быть не менее допустимой толщины стенки. Точность измерительного прибора, используемого при определении sf, следует учитывать, если его погрешность превышает 1%.

1.5.5. По назначению прибавки к расчетной толщине стенки следует подразделять:

на прибавку c1 (производственная прибавка), компенсирующую возможное понижение прочности детали в условиях изготовления детали за счет минусового отклонения толщины стенки полуфабриката, технологических утонений и др.;

на прибавку c2 (эксплуатационная прибавка), компенсирующую возможное понижение прочности детали в условиях эксплуатации за счет всех видов воздействия: коррозии, механического износа (эрозии) и др.

Утонение в результате абразивного износа труб учтено в приводимых значениях прибавки c2 только при выборе скорости газов, ограничивающих чрезмерный износ согласно "Тепловому расчету котельных агрегатов. Нормативный метод" (далее - "Тепловой расчет"). При большем износе прибавка на утонение из-за абразивного износа должна приниматься согласно "Тепловому расчету".

Сумма прибавок c = c1 +c2 должна быть не менее минимальных значений, указанных в разделе 3 и относящихся к расчету конкретных деталей.

1.5.6. Производственная прибавка c1 состоит из прибавки, компенсирующей минусовое отклонение c11, и технологической прибавки c12:с1 = с11 + с12.

Значение прибавки с11 следует определять по предельному минусовому отклонению толщины стенки, установленному стандартами или техническими условиями на полуфабрикаты; значение прибавки с12 должно определяться технологией изготовления детали и принимается по техническим условиям на изделие.

Для прямых труб и обечаек, подвергающихся на предприятии-изготовителе механической обработке, с11 = 0; для деталей, деформирование которых при изготовлении не приводит к ослаблению стенки заготовки, с12 = 0.

1.5.7. Эксплуатационная прибавка состоит из прибавок, компенсирующих понижение прочности по пароводяной стороне с21 и со стороны газов с22.

Значение прибавки с21 для всех обогреваемых и необогреваемых деталей из аустенитных сталей, а также для труб наружным диаметром 32 мм и менее из углеродистой и теплоустойчивой сталей равно нулю. Для остальных деталей (труб наружным диаметром более 32 мм, коллекторов, барабанов, фасонных деталей и трубопроводов и других, изготовляемых из углеродистой и теплоустойчивой сталей) значение прибавки с21 на расчетный ресурс 105 ч должно определяться по табл.1.2.

 

Таблица 1.2

 

Прибавка с21, мм

 

Рабочая среда

Трубы диаметром свыше 32

до 76 мм включительно

Остальные детали

Вода, пароводяная смесь, насыщенный пар

0,5

1,0

Перегретый пар

0,3

0,5

Среда сверхкритических параметров

-

0,3

 

Примечание. Для гибов опускных, водоперепускных и необогреваемых труб для пароводяной смеси и насыщенного пара наружным диаметром более 76 мм при рабочем давлении котла от 8 до 20 МПа следует принимать прибавку с21 от 1 до 3 мм в зависимости от опыта эксплуатации котла данного типа; для труб наружным диаметром 133 мм и более использование прибавки с21 менее 3 мм должно быть согласовано со специализированными научно-исследовательскими организациями.

 

При расчетном ресурсе более 105 ч прибавку с21 следует увеличить с учетом скорости коррозии; при ресурсе до 2·105 ч допускается принимать (впредь до уточнения) значение этой прибавки такой, как при ресурсе 105 ч.

При расчетном ресурсе менее 105 ч прибавку с21 допускается принимать уменьшенной пропорционально ресурсу.

Значение прибавки с22 для необогреваемых деталей равно нулю.

Значение прибавки с22 для обогреваемых деталей должно приниматься в зависимости от температуры наружной поверхности детали, вида топлива и металла детали. Для определения прибавки с22 температура наружной поверхности детали должна сравниваться с допустимой температурой, значения которой приведены в табл.1.3. Расчетная температура наружной поверхности обогреваемых деталей, определяемая по тепловому расчету с учетом тепловой и гидравлической неравномерности, но без учета временного увеличения неравномерности обогрева, не должна превышать значений допустимой температуры [t].


Таблица 1.3

 

Допустимая температура наружной поверхности с учетом

продуктов сгорания [t], °С

 

Марка стали

Высокосернистые и сернистые мазуты

Эстонские сланцы

Остальные энергетические топлива, кроме новых

10

450

400

450

20

500

450

500

12ХМ, 12МХ, 15ХМ, 10СrМо910 (хролой)

550

530

550

12Х1МФ, 12Х2МФСР

585

540

585

12Х2МФБ

585

545

600

12Х11В2МФ

620

560

630

12Х18Н12Т, 12Х18Н10Т

610

610

640

 

Примечание. Допустимая температура наружной поверхности экранных труб из стали 12Х1МФ, расположенных в зоне максимальных тепловых нагрузок более 407 кВт/м2 (350·103 ккал/(м2·ч), при сжигании сернистых мазутов не должна превышать 545 °С с учетом запаса на межпромывочный период.

 

Для необогреваемых участков труб из стали марок 12Х1МФ, 12Х2МФСР и 12Х2МФБ, соединяющих трубы поверхности нагрева из аустенитной стали с коллекторами из легированной стали, допускается температура стенки до 600 °С.

Значение прибавки с22 для ресурса 105 ч должно приниматься минимальным из условий:

при температуре наружной поверхности ta < ([t]-40)°С

c1 + c2 ³ 0,5 мм;

при температуре согласно условию ([t] - 40) °C < ta £ [t]

c1 + c2 ³ 1,0 мм.

Для обогреваемых углеродистых труб общего назначения (например, из стали марки Ст3) прибавка c22 должна приниматься не менее 0,4 мм независимо от температуры стенки, марки стали и категории качества.

Для стали марки 12Х18Н12Т при сжигании высокосернистых и сернистых мазутов и для сталей марок 12Х1МФ, 12Х2МФСР и 12Х2МФБ при сжигании эстонских сланцев допускается температура наружной поверхности деталей выше допустимой, но не более значений температуры, установленных для остальных энергетических топлив, при условии увеличения значения прибавки c22 на 0,5 мм в первом случае и на 0,3 мм во втором на каждые 10 °С повышения температуры.

Для ресурса эксплуатации менее 105 ч значение прибавки c22 к фактической толщине стенки допускается принимать пропорционально отношению данного ресурса к ресурсу в 105 ч.

При выборе расчетной температуры наружной поверхности труб экранов котлов сверхкритических параметров следует учитывать повышение этой температуры в течение межпромывочного периода.

Для труб, находящихся в теплом ящике энергетического котла, значения прибавки с22 должны приниматься равными 0,5 значения, определяемого для обогреваемых труб при той же расчетной температуре наружной поверхности.

Расчетная температура стенок труб в теплом ящике должна приниматься равной температуре рабочей среды с учетом неравномерностей ее распределения.

1.5.8. При вычислении и измерении толщины стенки в документацию следует записывать значение с округлением до 0,1 мм.

 

2. ДОПУСКАЕМОЕ НАПРЯЖЕНИЕ

 

2.1. Под номинальным допускаемым напряжением [s] следует понимать величину напряжения, используемую для определения расчетной толщины стенки детали или допустимого давления по принятым исходным данным и марке металла.

Приведенные в настоящих Нормах допускаемые напряжения и указания по их выбору применимы при использовании металлов и полуфабрикатов, которые разрешены Правилами госгортехнадзора.

Уровень расчетных характеристик используемых металлов и полуфабрикатов должен быть подтвержден статистической обработкой данных испытаний, периодическим контролем качества продукции не реже одного раза в 5 лет и положительным заключением специализированной научно-исследовательской организации в соответствии с требованиями Правил госгортехнадзора.

2.2. Номинальные допускаемые напряжения для катаной или кованой стали марок, широко используемых в котлах и трубопроводах, следует принимать по табл.2.1-2.5.

 

Таблица 2.1

 

Номинальные допускаемые напряжения [s] для углеродистой и

марганцовистой сталей, не зависящие от расчетного ресурса, МПа

 

 

Марка стали

t, °С

Ст2кп

Ст3кп

Ст2сп, Ст2пс

Ст3сп, Ст3пс

Ст4пс, Ст4сп

С3Гпс

22К

14ГНМА

16ГНМ, 16ГНМА

От 20

до 50

124

133

130

140

145

150

170

180

190

150

106

115

112

125

129

134

155

179

181

200

 

111

100

117

121

125

147

175

176

250

80

102

86

107

111

115

140

171

172

275

 

 

 

102

106

109

135

170

169

300

 

 

70

 

98

103

130

169

167

320

 

 

 

 

 

 

126

164

165

340

 

 

 

 

 

 

122

161

163

350

 

 

 

 

 

 

120

159

161

360

 

 

 

 

 

 

 

157

159

370

 

 

 

 

 

 

 

155

157

380

 

 

 

 

 

 

 

152

154

 

Таблица 2.2

 

Номинальные допускаемые напряжения [s]

для углеродистой и марганцовистой сталей, МПа

 

 

Марка стали

t, °С

08, 10, 12К

15, 15К, 16К

20, 20К, 18К

 

Расчетный ресурс, ч

 

104

105

2·105

3·105

104

105

2·105

104

105

2·105

3·105

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

От 20

до 100

-

130

-

-

-

140

-

-

147

-

-

200

-

120

-

-

-

130

-

-

140

-

-

250

-

108

-

-

-

120

-

-

132

-

-

275

-

102

-

-

-

113

-

-

126

-

-

300

-

96

-

-

-

106

-

-

119

-

-

320

-

92

-

-

-

101

-

-

114

-

-

340

-

87

-

-

-

96

-

-

109

-

-

350

-

85

-

-

-

93

-

-

106

-

-

360

-

82

-

82

-

90

-

-

103

-

103

380

-

76

76

71

-

85

85

-

97

97

88

400

73

73

66

60

80

80

72

92

92

78

71

410

70

68

61

55

77

72

65

89

86

70

63

420

68

62

57

50

74

66

58

86

79

63

56

430

66

57

51

45

71

60

52

83

72

57

50

440

63

51

45

40

68

53

45

80

66

50

44

450

61

46

38

35

65

47

38

77

59

46

39

460

58

40

33

29

62

40

33

74

52

38

34

470

52

34

28

24

54

34

28

64

46

32

28

480

45

28

22

18

46

28

22

56

39

27

24

490

39

24

 

 

40

24

 

49

33

 

 

500

33

20

 

 

34

20

 

41

26

 

 

510

26

 

 

 

 

 

 

35

 

 

 

 

Продолжение табл.2.2

 

 

Марка стали

t, °С

16ГС, 09Г2С

10Г2С1, 17ГС, 17Г1С, 17Г1СУ

15ГС

 

Расчетный ресурс, ч

 

104

105

2·105

104

105

2·105

104

105

2·105

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

От 20

до 100

-

170

-

-

177

-

-

185

-

200

-

150

-

-

165

-

-

169

-

250

-

145

-

-

156

-

-

165

-

275

-

140

-

-

150

-

-

161

-

300

-

133

-

-

144

-

-

153

-

320

-

127

-

-

139

-

-

145

-

340

-

122

-

-

133

-

-

137

-

350

-

120

-

-

131

-

-

133

-

360

-

117

-

-

127

-

-

129

-

380

-

112

112

-

121

121

-

121

121

400

107

107

95

113

113

96

113

113

96

410

104

97

83

107

102

85

107

102

85

420

102

87

73

102

90

75

102

90

75

430

98

76

63

97

78

65

97

78

65

440

95

68

55

92

70

55

92

70

55

450

89

62

46

88

63

46

88

63

46

460

83

54

38

82

54

38

82

54

38

470

71

46

32

71

46

32

71

46

32

480

60

 

 

60

 

 

60

 

 

490

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Примечания: 1. Выше черты приведены значения напряжений, определяемые по пределу текучести в зависимости от температуры.

2. Значения допускаемых напряжений в колонках для ресурса 104 и 2·105 ч, отмеченные выше черты знаком "-", принимаются равными соответствующим значениям в колонке для ресурса 105 ч.

3. Значения допускаемых напряжений, указанные ниже черты, соответствуют работе элементов в условиях ползучести и определены по пределу длительной прочности для соответствующего ресурса.


Таблица 2.3

 

Номинальные допускаемые напряжения [s] для теплоустойчивой стали, МПа

 

 

Марка стали

t, °С

12ХМ, 12МХ

15ХМ

 

Расчетный ресурс, ч

 

104

105

2·105

3·105

104

105

2·105

3·105

1

2

3

4

5

6

7

8

9

От 20

до 150

-

147

-

-

-

153

-

-

250

-

145

-

-

-

152

-

-

300

-

141

-

-

-

147

-

-

350

-

137

-

-

-

140

-

-

400

-

132

-

-

-

133

-

-

420

-

129

-

-

-

131

-

-

440

-

126

-

-

-

128

-

-

450

-

125

-

-

-

127

-

-

460

-

123

123

123

-

125

125

125

480

120

120

102

102

122

122

113

103

500

116

95

77

64

119

105

85

76

510

114

78

60

53

117

85

72

62

520

107

66

49

43

110

70

58

50

530

93

54

40

35

97

56

44

39

540

77

43

 

 

80

45

35

31

550

60

 

 

 

62

35

26

23

560

 

 

 

 

52

27

 

 

570

 

 

 

 

42

21

 

 

580

 

 

 

 

 

 

 

 

590

 

 

 

 

 

 

 

 

600

 

 

 

 

 

 

 

 

610

 

 

 

 

 

 

 

 

620

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Продолжение табл.2.3

 

 

Марка стали

t, °С

12Х1МФ

12Х2МФСР

15Х1 М1Ф

 

Расчетный ресурс, ч

 

104

105

2·105

3·105

104

105

2·105

104

105

2·105

3·105

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

От 20

до 150

-

173

-

-

-

167

-

-

192

-

-

250

-

166

-

-

-

160

-

-

186

-

-

300

-

159

-

-

-

153

-

-

180

-

-

350

-

152

-

-

-

147

-

-

172

-

-

400

-

145

-

-

-

140

-

-

162

-

-

420

-

142

-

-

-

137

-

-

158

-

-

440

-

139

-

-

-

134

-

-

154

-

-

450

-

138

-

138

-

133

-

-

152

-

-

460

-

136

136

130

-

131

131

-

150

150

150

480

133

133

120

107

128

128

119

146

145

130

123

500

130

113

96

88

121

106

97

140

120

108

100

510

120

101

86

79

115

94

87

137

107

96

90

520

112

90

77

72

105

85

79

125

96

86

80

530

100

81

69

65

95

78

70

111

86

77

72

540

88

73

62

58

87

70

63

100

78

69

65

550

80

66

56

52

80

63

56

90

71

63

58

560

72

59

50

46

72

57

50

81

64

57

52

570

65

53

44

41

65

52

45

73

57

51

47

580

59

47

39

36

59

46

41

66

52

46

43

590

53

41

35

32

53

41

36

60

47

42

39

600

47

37

31

29

47

37

33

54

43

38

35

610

41

33

 

 

41

33

28

48

40

 

 

620

35

 

 

 

35

 

 

43

 

 

 

 

Примечания: 1. Выше черты приведены значения напряжений, определяемые по пределу текучести в зависимости от температуры.

2. Значения допускаемых напряжений в колонках для ресурса 104, 2·105 и 3·105 ч, отмеченные выше черты знаком "-", принимаются равными соответствующим значениям в колонке для ресурса 105 ч.

3. Значения допускаемых напряжений, указанные ниже черты, соответствуют работе элементов в условиях ползучести и определены по пределу длительной прочности для соответствующего ресурса.

 

Таблица 2.4

Номинальные допускаемые напряжения [s]

для высокохромистой и аустенитной сталей, МПа

 

 

Марка стали

t, °С

12Х11В2МФ

12Х18Н12Т; 12Х18Н10Т

09Х14Н19В2БР, 09Х16Н14В2БР, 10Х16Н16В2МБР

 

Расчетный ресурс, ч

 

104

105

2·105

104

105

2·105

3·105

104

105

2·105

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

От 20

до 150

-

195

-

-

147

-

-

-

147

-

250

-

183

-

-

125

-

-

-

131

-

300

-

175

-

-

120

-

-

-

128

-

350

-

167

-

-

116

-

-

-

125

-

400

-

158

-

-

111

-

-

-

123

-

450

-

152

-

-

107

-

-

-

120

-

500

145

145

145

-

104

-

-

-

117

-

520

143

134

128

-

103

-

-

-

116

-

530

141

124

119

-

103

-

102

-

116

-

540

140

115

108

-

102

102

100

-

115

-

550

130

107

100

-

102

100

93

-

115

-

560

121

97

90

101

101

91

87

-

114

-

570

113

87

80

101

97

87

81

-

114

-

580

104

78

72

100

90

81

74

-

113

113

590

95

69

64

98

81

73

68

-

113

109

600

87

60

55

94

74

66

62

112

112

102

610

78

51

47

88

68

59

55

111

104

94

620

70

47

39

82

62

53

50

111

97

87

630

62

37

31

78

57

49

46

110

89

79

640

54

27

23

72

52

45

42

110

81

72

650

45

20

 

65

48

41

38

109

74

64

660

38

 

 

60

45

37

 

103

66

56

670

30

 

 

55

41

34

 

96

59

49

680

 

 

 

50

38

32

 

88

52

41

690

 

 

 

45

34

28

 

79

44

34

700

 

 

 

40

30

25

 

71

37

27

 

Примечания: 1. Выше черты приведены значения напряжений, определяемые по пределу текучести в зависимости от температуры.

2. Значения допускаемых напряжений в колонках для ресурса 104, 2·105 и 3·105 ч, отмеченные выше черты знаком "-", принимаются равными соответствующим значениям в колонке для ресурса 105 ч.

3. Значения допускаемых напряжений, указанные ниже черты, соответствуют работе элементов в условиях ползучести и определены по пределу длительной прочности для соответствующего ресурса.

 

Таблица 2.5

Рекомендуемая

 

Номинальные допускаемые напряжения [s] для стали 10Х9МФБ, МПа

 

t, °С

Расчетный ресурс, ч

 

104

105

2·105

1

2

3

4

От 20 до 150

-

167

-

250

-

160

-

300

-

157

-

350

-

154

-

400

-

151

-

450

-

148

-

470

-

147

147

480

146

146

143

490

145

138

132

500

145

127

122

520

127

108

102

540

109

90

83

550

100

 

 

560

 

 

 

570

 

 

 

580

78

 

 

590

71

58

53

600

 

52*

 

610

62*

50*

 

620

60*

48*

 

630

57*

45*

 

640

55*

43*

 

650

52*

41*

 

 

Примечания: 1. Выше черты приведены значения допускаемых напряжений, определяемых по пределу текучести в зависимости от температуры.

2. Значения допускаемых напряжений в колонках для ресурса 104 и 2·105 ч, отмеченные выше черты знаком "-", принимаются равными соответствующим значениям в колонке для ресурса 105 ч.

3. Значения допускаемых напряжений, указанные ниже черты, соответствуют работе элементов в условиях ползучести и определены по пределу длительной прочности для соответствующего ресурса.

4. Значения допускаемых напряжений со знаком * получены экстраполяцией с малых по времени баз испытаний и должны быть откорректированы с учетом требований подраздела 2.1.

 

Для промежуточных значений ресурса эксплуатации, указанных в таблицах, значение допускаемого напряжения разрешается определять линейной интерполяцией ближайших значений между ресурсами с округлением до 0,5 МПа в меньшую сторону, если разница между этими значениями не превышает 20% их среднего значения. В остальных случаях должно применяться "логарифмическое" интерполирование. Экстраполяция значений допускаемых напряжений для ресурса менее 104 не допускается без согласования со специализированными научно-исследовательскими организациями.

Допускаемые напряжения для сталей иностранных марок, допущенных к применению Госгортехнадзором России, должны устанавливаться специализированными научно-исследовательскими организациями. Для стали 2.1/4 Сr1Мо (10СrМо910 для труб по ДИН 17175 и для листа по ДИН 17155) могут быть использованы значения допускаемых напряжений, приведенные в табл.2.6.

 

Таблица 2.6

 

Номинальные допускаемые напряжения для стали 2 1/4 Сr1Мо

(10СrМо910) на расчетный ресурс 105 ч

 

t, °С

[s] , МПа

20-100

180

200

163

250

160

300

153

350

146

400

140

450

133

480

123

500

96

520

73

540

53

560

38

580

28

 

2.3. Для сталей марок, не приведенных в табл.2.1-2.4, и для других металлов, допущенных к применению Госгортехнадзором России, номинальное допускаемое напряжение следует принимать равным наименьшему из приведенных в табл.2.7 значений, полученных в результате деления соответствующей расчетной характеристики прочности металла при растяжении на соответствующий запас прочности по данной характеристике.

 

Таблица 2.7

 

Формулы для определения номинального допускаемого напряжения [s],

не зависящего от расчетного ресурса, или для расчетного ресурса 105 ч

 

Материал

Формула

1

2

Углеродистая и теплоустойчивая сталь*

,

,

,

Аустенитная хромоникелевая сталь

,

,

,

Чугун с шаровидным графитом при d5 ³ 12 % после отжига

,

 

 

Чугун с пластинчатым графитом, ковкий чугун и чугун с шаровидным графитом при d5 < 12 %:

 

после отжига

   

без отжига

   

Медь и медные сплавы

,

,

,

 

* Для углеродистой и теплоустойчивой стали повышенной прочности (sB > 490 МПа и минимальное относительное удлинение d5 < 20%) запас прочности по пределу текучести следует увеличить на 0,025 на каждый процент уменьшения относительного удлинения ниже 20%.

** Характеристики прочности должны определяться без учета термического и механического упрочнения. Условие неприменимо для деталей, в которых недопустима пластическая деформация (фланцы, шпильки). Допускается использовать минимальное значение условного предела текучести при остаточной деформации 0,2% с запасом 1,15.

*** При расчете на изгиб допускаемые напряжения принимаются уменьшенными на 50%.

**** Условие используется, если в стандартах или технических условиях на металл отсутствуют гарантируемые значения sB, s1,0/t, s105/t.

 

При выполнении контрольных расчетов деталей, изготовленных из стали 12ХМФ, допускается использовать значения допускаемых напряжений, приведенных в табл.2.1-2.4. для стали 12Х1МФ.

2.4. В качестве расчетных характеристик прочности металла следует принимать:

временное сопротивление при растяжении sB;

предел текучести sT/t или условный предел текучести s0,2/t, s1,0/t;

условный предел длительной прочности s104/t, s105/t, s2×105/t, s3×105/t,

условный предел ползучести s1/105/t.