РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ. СОСУДЫ И АППАРАТЫ РД Нормы и методы расчета на прочность и герметичность фланцевых соединений

Save this PDF as:
 WORD  PNG  TXT  JPG

Размер: px
Начинать показ со страницы:

Download "РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ. СОСУДЫ И АППАРАТЫ РД Нормы и методы расчета на прочность и герметичность фланцевых соединений"

Транскрипт

1 УДК Группа Г0 РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ СОСУДЫ И АППАРАТЫ РД Нормы и методы расчета на прочность и герметичность фланцевых соединений ОКСТУ 3603 Дата введения РД с0 Настоящий руководящий документ устанавливает нормы и методы расчета на прочность и герметичность фланцевых соединений сосудов и аппаратов из стали, работающих в химической, нефтехимической и смежных отраслях промышленности в условиях воздействия статических и повторностатических нагрузок. Допускается применять настоящий РД для расчета соединений трубопроводов и штуцеров при условии выполнения п..3. Руководящий документ применим при соблюдении требований ОСТ 6-9.

2 РД с. С О Д Е Р Ж А Н И Е. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ.... ДОПУСКАЕМЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ РАСЧЕТ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ ВЕЛИЧИН КОЭФФИЦИЕНТ ЖЕСТКОСТИ ФЛАНЦЕВОГО СОЕДИНЕНИЯ РАСЧЕТ НАГРУЗОК РАСЧЕТ БОЛТОВ (ШПИЛЕК) РАСЧЕТ ПРОКЛАДОК РАСЧЕТ ФЛАНЦА РАСЧЕТ НА МАЛОЦИКЛОВУЮ НАГРУЗКУ РАСЧЕТ СВОБОДНОГО КОЛЬЦА...0. ТРЕБОВАНИЯ К ЖЕСТКОСТИ.... РАСЧЕТ ФЛАНЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ С КОНТАКТИРУЮЩИМИ ФЛАНЦАМИ...33 ПРИЛОЖЕНИЕ Термины и их обозначения...40 ПРИЛОЖЕНИЕ Коэффиниенты линейного расширения...43 ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Крутящий момент на ключе при затяжке...44 ПРИЛОЖЕНИЕ 4 Пример расчета фланцевого соединения...45 ПРИЛОЖЕНИЕ 5 Рекомендации по конструированию фланцевых соединений. Пределы применения...53

3 РД с.. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ.. Термины и условные обозначения соответствующих им физических величин приведены в обязательном приложении... Типы фланцевых соединений приведены на черт. 4. Пределы применения типов фланцевых соеднинений приведены в справочном приложении 5. Примечание. Чертеж не определяет конструкцию..3. Расчетные формулы настоящего стандарта применимы при h H и 0, 5 H.4. Если число циклов нагружения, вызванное сборками-разборками и изменениями режима эксплуатации (давления, температуры), более 000, то необходимо после проверки прочности фланцев по разделу 8 произвести расчет на малоцикловую прочность по разделу Рабочая температура элементов фланцевого соединения определяется на основании теплотехнических расчетов или результатов испытаний. Допускается определять расчетную температуру элементов фланцевого соединения по табл. Тип фланцевого соединения Плоские, приварные в стык (черт., ) Со свободными кольцами (черт.3) Фланцы приварные под зажимы (черт.4) Таблица Изолированные Неизолированные t ф t к t б t ф t к t б t 0,97t 0,96t 0,85t t 0,97t 0,90t 0,96t 0,90t 0,8t t 0,55t 0,96t 0,55t

4 Черт. РД с.3

5 Черт. РД с.4

6 Черт.3 РД с.5

7 РД с.6.6. При работе аппарата в условиях нескольких расчетных режимов по температуре и давлению расчет производится на условия, обеспечивающие прочность и герметичность фланцевого соединения во всех режимах.. ДОПУСКАЕМЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ.. Допускаемые напряжения для материалов болтов (шпилек) определяются по формулам: a) если расчетная температура не превышает для болтов (шпилек) из углеродистых сталей 380 С, низколегированных сталей 40 С, аустенитных 55 С T [ ] ; ) если расчетная температура болтов (шпилек) превышает указанную в п. а [ ] mi T Ä 0 5 % 0 5 T T ; ;.. Коэффициенты запаса прочности T приведены в табл. Таблица T Материал болтов затяжка контролитуется T Углеродистые 0,7 B T стали < 0, 7 B Рабочие условия затяжка не контролируется затяжка контролитуется Условия испытания затяжка не контролируется,6,8,4,,8,3,,7,6 Аустенитные стали,9,8,4,3.3. Коэффициент запаса прочности по пределу длительной прочности,8 Коэффициент запаса прочности по пределу ползучести,.

8 РД с.7.4. Допускаемые напряжения для материалов болтов (шпилек) для рабочих условий определяются по табл Допускаемые напряжения для материала фланцев при расчете статической прочности: a) для фланцев по черт. в сечении S для рабочих условий [ ] 5[ ] S,, для условий испытания [ ],0[ ] 0 S, ) для фланцев по черт.,, 3, 4, в сечении S 0 для рабочих условий 0, [ ] 4,5,0 [ ] S, 0 B для условий испытания [ ] 6,0,7 0, [ ] 0 S 0, B c) для кольца свободного фланца для рабочих условий [ ], 5 [ ] K, для условий испытания [ ],0[ ] 0 K 0,, B, [ ] принимаются по ОСТ или другой нормативной документации при расчетной температуре. Расчет фланцевого соединения для условий испытания производить не требуется, если расчетное давление в условиях испытания будет меньше, чем расчетное давление в [ ] 0 [ ] рабочих условиях, умноженное на,35.

9 РД с.8 3. РАСЧЕТ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ ВЕЛИЧИН 3.. Эффективная ширина прокладки, мм 0 при 5 мм 3, 8 0 при > 5 мм Для прокладок овального или восьмигранного сечения Характеристики прокладки m, q обж, К, Е п принимаются по табл.4. ìì 3.3. Податливость прокладки, Í Ï Ï h Ï K π c для металлических и асбометаллических прокладок Ï 0 ìì 3.4. Податливость болтов (шпилек) для фланцев по черт.,, 3,, Í 0 L f где L L 0, 8d для болта 0 L L 0, 56d для шпильки 0 f принимается по табл.5. ìì 3.5. Податливость зажимов для фланцев по черт.4, Í ξ λξ 0 где λ ξ принимается по ОСТ

10 РД с Параметры фланцев * Эквивалентная толщина втулки, мм S ý Ê S 0 где К определяется по черт.5 для фланцев по черт., 3, 4 S э S Коэффициенты где ω 0,9λ h λ ; S ý ( Ψ j ) j h S ý Ψ определяется по черт.6 Для крышек сферических неотбортованных h Rc λ S ω 0,85λ,74λ Ψ j Угловая податливость фланца, [ ω ( 0,9λ) ] Ψ 0 3 h где Ψ определяется по черт.7. Í ìì Для фланца со сферической неотбортованной крышкой [ ω (, λ )] 85 Ψ êðñ 0 3 h * Примечание. В случае соединения с разными (по материалам или размерам) фланцами расчет следует производить для каждого фланца

11 РД с Угловая податливость свободного кольца по черт.3, где ê 0 3 ê hê Ψ Ψ ê определяется по черт.6. ê Í ìì 3.8. Угловая податливость плоской крышки, где χ êð Ê êð êð χ êð 0 3 êð hêð 0,67 [ Ê ( 8,55lg Ê ) ] ( Ê ) Ê (,857Ê ) êð H c êð êð êð êð h δ Í ìì 3 êð 3 êð 3.9. Угловая податливость фланца, нагруженного внешним изгибающим моментом, Í ìì ì π h H Для фланца по черт.3 ì π 3 S h H Для свободного кольца ñ π K HK hê 3.0. Плечи моментов, мм Для фланцев по черт.,, 4 * 0, 5 e 0, 5 ( ) c ( ) c S ý * Примечание. Для фланцев по черт.4 R H

12 РД с. Для фланцев по черт.3 a 0, 5 ( ) S ( ) 0, 5 S c e 0, 5 ( ) c S ý ( ) 0,5 h S H K 0 4. КОЭФФИЦИЕНТ ЖЕСТКОСТИ ФЛАНЦЕВОГО СОЕДИНЕНИЯ 4..Фланцевое соединение, нагруженное внутренним давлением и внешней осевой силой Для соединения по черт.,, 4 ( e e ) Ï α, η где ( ) η, Ï для соединения по черт.4 η Ï ξ ( ) Для фланцев с овальными и восьмигранными прокладками и для соединений по черт.3 α Для соединений с крышкой α Ï ( e ) η êð где η Ï êð

13 РД с. 4..Фланцевое соединение, нагруженное внешним изгибающим моментом ( ) ì β ì α где e e ì c c c ì ì Ï Ï β для фланцев по черт.3 Q e e ì ñ c c c ì ì Ï Ï β 5. РАСЧЕТ НАГРУЗОК 5.. Равнодействующая внутреннего давления, Н p Q c g, Реакция прокладки в рабочих условиях, Н p m R c 0 π 5.3. Нагрузка, возникающая от температурных деформаций, Н * В соединении по черт., ( ) t t L t h t h Q 0 α α α η где Ï η В соединении по черт.3 ( ) t t L h t t h t h Q K K K 0 α α α α η * Примечание. В случае, если между фланцами зажата трубная решетка или другая деталь, то необходимо учесть температурную деформацию этой детали.

14 РД с.3 где η a 0 K Ï 0 K 0 0 K В соединении по черт.4 t α h h t η где η [ ( ) α ( h h ) t α h t α L t ] Q 0 λ ξ Ï 0 ξ 0 0 λξ В соединении с крышкой t α ht α êðhêð t η где η α, [ α L t ] Q 0 Å êð 0 0 êð Ï 0 Å êð α ê, α êð определяются по ОСТ α определяется по приложению Болтовая нагрузка Ð в условиях монтажа принимается большей из следующих значений, Н * Ð Ð α ( Q F ) g R 0,5 c 0 π Q q îæ t 4 α M c M Ð Ð 0,4 0 [ ] t 0,4Â где В принимается по табл Приращение нагрузки в болтах (шпильках) в рабочих условиях, Н Ð ( α )( Q F ) g 4 β Q M c M * ) F < 0, если усилие сжимающее. ) При определении Ð величина Q t учитывается только при Q t < 0

15 РД с.4 6. РАСЧЕТ БОЛТОВ (ШПИЛЕК). 6.. Условия прочности болтов (шпилек) * для фланцев по черт.,, 3 P ξ [ ] 0 f P Ð f [ ] где ξ,, для фланцев по черт.4,5p f ξ [ ] 0,5 ( P Ð ) f [ ] 6.. Рекомендуемое значение крутящего момента при затяжке приводится в приложении 3 (рекомендуемое) 7. РАСЧЕТ ПРОКЛАДОК. Условие прочности прокладки проверяется для мягких прокладок P q π c [ q] * Примечание. Величина ξ > допускается по согласованию с одним из авторов стандарта

16 РД с.5 8. РАСЧЕТ ФЛАНЦА ** 8.. Угол поворота фланца при затяжке Θ M 0 [ ω( 0,9λ )] 0 h 3 Ψ где M 0 P 8.. Приращение угла поворота фланца в рабочих условиях Θ M 0 [ ω( 0,9λ) ] 0 h 3 Ψ где M 0 Ð Qg 4 M c F e 8.3. Меридиональное напряжение в обечайке (втулке) на наружной и внутренней поверхностях при затяжке, МПа Для фланцев по черт. в сечении S ; H где T ω M * ( S C) Т определяется по черт.8 * при 0S * S 0 при < 0S и ƒ > * S при < 0S и ƒ 0 Для фланцев по черт. в сечении S 0 f ; f где ƒ определяется по черт.9 ** Примечание. В случае соединения с разными (по размерам или материалам) фланцами расчет следует производить для каждого фланца.

17 РД с.6 где Для фланцев по черт., 3, 4 ; T ω M ( S C) Приращения меридиональных напряжений в обечайке (втулке) на наружной и внутренней поверхностях в рабочих условиях, МПа Для фланцев по черт. в сечении S ; M M где M 4 M Qg c π F ( S C) T ω M * ( S C) 0 в сечении S 0 f M ; f M где M 4 M Qg c π F ( S C) 0 для фланцев по черт., 3, 4 M ; M где M 4 M Qg c π F ( S C) 0 T ω M ( S C) 0 0

18 РД с Окружные напряжения в обечайке (втулке) на наружной и внутренней поверхностях при затяжке, МПа Для фланцев по черт. в сечении S h Θ 0 3, 3 0 h Θ 0 ; 4 0, 3 Для фланцев по черт. в сечении S 0 3, 3 f ; 4, 3 f 0 0 Для фланцев по черт., 3, 4 3, 3 ; 4, Приращения окружных напряжений в обечайке (втулке) на наружной и внутренней поверхностях в рабочих условиях, МПа Для фланцев по черт. в сечении S h Θ p 3, 3 h Θ 4, 3 H p H 0 ; 0 в сечении S 0 p 3 0, 3 f ( S C) 0 ; p 4 0, 3 f ( S C) 0 Для фланцев по черт., 3, 4 p 3 0, 3 ( S C) 0 ; p 4 0, 3 ( S C) 0

19 РД с Условие прочности фланца при расчете статической прочности Для фланцев по черт. в сечении S 3 3 S max 4 4 [ ] S в рабочих условиях ( ) ( ) ( )( ) S max ( ) ( ) ( )( ) [ ] S Для фланцев по черт.,, 3, 4 в сечении S 0 при затяжке 3 3 S 0 max 4 4 [ ] S 0 в рабочих условиях ( ) ( ) ( )( ) S 0 max ( ) ( ) ( )( ) [ ] S 0 9. РАСЧЕТ НА МАЛОЦИКЛОВУЮ НАГРУЗКУ 9.. Расчетную амплитуду приведенных условных упругих напряжений при затяжке определяют по формуле a { ; ; } 0, 5 max 3

20 РД с.9 где для фланцев по черт. α { ; } max 3 ; 3 { ; } 3 max 4 ; α определяется по черт.0 4 Для фланцев по черт. 0 max{ ; 3 ; 3 }, 5 { ; ; }, 5 3 max 4 4 Для фланцев по черт.3, 4 0 max{ ; } 3 ; 3 { ; } 3 max 4 ; Расчетную амплитуду приведенных условных упругих напряжений в рабочих условиях определяют по формуле p a { ; ; } 0, 5 max 3 Для фланцев по черт. α { ; } max 3 ; { ; } 3 max 4 ; 3 4 Для фланцев по черт. 0 max{ ; 3 ; 3 }, 5 { ; ; }, 5 3 max 4 4

21 РД с.0 Для фланцев по черт.3, 4 0 max{ ; } 3 ; { ; } 3 max 4 ; Проверка малоцикловой прочности фланцевого соединения проводится по ГОСТ Для этого по амплитуде напряжений, определенной из условия затяжки ( a ) по п.9.., определяется допустимое количество сборок-разборок [ N ] c. По p амплитуде напряжений, определенной для рабочих услових ( a ) по п.9.., определяется допустимое число циклов изменения режима эксплуатации [ N. Условие прочности для заданного количества нагружений ( N, N ) будет выполняться, если N p c [ N ] [ N ] c N p c p ] p 0. РАСЧЕТ СВОБОДНОГО КОЛЬЦА 0.. Угол поворота свободного кольца Θ K K P a h Ψ K K P a h Ψ K K K 0.. Кольцевое напряжение в свободном кольце, МПа K K h Θ K K K 0.3. Условие прочности K [ ] K

22 РД с.. ТРЕБОВАНИЯ К ЖЕСТКОСТИ. Θ Θ [ Θ] Допустимый угол поворота для фланцев по черт., 3, 4 для рабочих условий [ Θ ] 0,03 для условий испытания [ Θ ] 0,07 для фланцев по черт. для рабочих условий [ Θ ] 0,009 при 000мм [ Θ ] 0,03 при > 000мм для условий испытания [ Θ ] 0,0 при 000мм [ Θ ] 0,05 при > 000мм

23 Расчетная температура 35, 40 Х8Н0Т 0Х7Н3МТ Допускаемое напряжение [ 45Х4Н4ВМ ], МПа, для сталей марок 0Х3 Таблица 3 35Х, 40Х, 38ХА, 0ХН3А 37ХН8Г8МФБ 30ХМА 0 30,0 0,0 60,0 95,0 30,0 30,0 00 6,0 05,0 50,0 8,0 30,0 30,0 00 0,0 98,0 50,0 65,0 5,0 00, ,0 95,0 44,0 58,0,0 8, ,0 90,0 39,0 50,0,0 74, ,0 86,0 8,0 47,0 85,0 66, ,0 85,0 8,0 46,0 75,0 66, ,0 83,0 8,0 45,0 60,0 66, ,0 8,0 5,0 43,0 56,0 6, ,0 3,0 4,0 56, ,0 0,0 40, ,0 8,0 50 7,0 50 6, , , ,0 РД с

24 Расчетная температура Допускаемое напряжение [ ] Продолжение табл.3, МПа, для сталей марок 5ХМФ 5ХМФ 0ХМФБР 8ХВМБФР 4Х7Н 0Х3 07Х6Н6 0 38,0 38,0 38,0 38,0 98,0 95,0 3,0 00 7,0 3,0 3,0 3,0 94,0 8,0 34,0 00 7,0 3,0 4,0 3,0 87,0 65,0 3,5 50 0,0 4,0 3,0 7,0 84,0 58,0 309, ,0 0,0 0,0 7,0 80,0 50,0 307, ,0 3,0 85,0 0,0 80,0 47,0 307, ,0 09,0 83,0 6,0 46, ,0 06,0 8,0 3,0 45, ,0 0,0 78,0 08,0 43, ,0 99,0 75,0 03,0 4, ,0 95,0 7,0 96,0 00, ,0 9,0 67,0 89, РД с3

25 РД с.4 Таблица 4 Тип и материал прокладки Плоская из резины по ГОСТ 7338 с твердостью по Шору А до 65 единиц; резины по ГОСТ 7338 с твердостью по Шору А более 65 единиц; * паронита по ГОСТ 48 при толщине не больше мм; картона асбестового по ГОСТ 850 при толщине -3мм; фторопласта-4 ТУ при толщине -3мм. Плоская из алюминия марки АД по ГОСТ 63 Коэффициент m Удельное давление обжатия прокладки q обж, МПа Допускаемое удельное давление [q], МПа Коэффициент обжатия, К 0,5,0 8,0 0,04,0 4,0 0,0 0,09 Условный модуль сжатия 0-5, МПа 0,3 0-4 Ï h 0,4 0-4,5 0,0 30,0 0,90 0,0,5 0,0 30,0 0,90 0,0,5 0,0 40,0,00 0,0 4,0 60,0 Ï Ï h Ï латуни марки Л63 по ГОСТ 08 4,75 90,0 стали 05кп по ГОСТ ,5 5,0 * Примечание. Для сред с высокой проникающей способностью (водород, гелий, легкие нефтепродукты, сжиженные газы и т.п. q обж 35,0 МПа

26 РД с.5 Продолжение табл.4 Тип и материал прокладки Плоская из асбеста по ГОСТ 850 в оболочке из: Коэффициент m Удельное давление обжатия прокладки q обж, МПа Допускаемое удельное давление [q], МПа Коэффициент обжатия, К Условный модуль сжатия 0-5, МПа Алюминия, 3,5 38,0 0,4 меди и латуни 3,5 46,0 стали 05кп 3,75 53,0 стали типа Х8Н0Т Кольцо с овальным или восьмигранным сечением из стали 05кп по ГОСТ 9045 или 08Х3 по ГОСТ 563 стали 08Х8Н0Т 3,75 63,0 0,05 5,5 5,0 6,5 80,0

27 Таблица 5 Диаметр болта d, мм М0 М М6 М0 М4 М7 М30 М36 М4 М48 Площадь поперечного сечения болта по внутреннему диаметру резьбы * ƒ, мм 5, 76, 44,0 5,0 34,0 430,0 50,0 760,0 045,0 380,0 Нагрузочная способность зажима В, Н Высота упора h, мм 8,0 3,0 36,0 36,0 37,0 4,0 РД с7 * Примечание. В случае применения шпилек с проточкой стержня до диаметра, меньшего внутреннего диаметра резьбы, значение площади поперечного сечения определяется по диаметру проточки.

28 Черт.5 РД с7

29 Черт.6 РД с.8

30 Черт.7 РД с.9

31 Черт.8 РД с.30

32 Черт.9 РД с.3

33 Черт.0 РД с.3

34 РД с.33. РАСЧЕТ ФЛАНЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ С КОНТАКТИРУЮЩИМИ ФЛАНЦАМИ.. Общие требования.... Термины и условные обозначения соответствующих им физических величин приведены в обязательном приложении.... Типы фланцевых соединений приведены на черт.. Пределы применения указанных типов фланцевых соединений приведены в справочном приложении Пределы применения расчетных формул настоящего раздела должны соответствовать п Расчетная температура элементов фланцевого соединения устанавливается в соответствии с п Допускаемые напряжения.... Допускаемые напряжения для материала болтов определяют по п... с увеличением на 5%.... Допускаемые наряжения для материала фланца при расчете статической прочности определяются по а Расчет вспомогательных величин..3.. Эффективная ширина прокладки и характеристики прокладки определяются по п.3.. и п.3..

35 РД с Податливость контактных поясов прокладки, Í ìì c K h π ; c K h π.3.3. Расчетная длина и податливость болтов (шпилек) определяются по п Параметры фланца Угловая податливость фланца определяется по п Угловая податливость плоской крышки определяется по п.3.8. Угловая податливость крышки сферической неотбортованной определяется по п Плечи моментов, мм ( ) c a 5, 0 ( ),5 0 c ( ) S e c, Коэффициенты ( ) ( ) a a a a η ( ) ( ) ( ) a a η ( ) ( ) [ ] e e a a η α

36 РД с.35 Черт. Чертеж не определяет конструкцию

37 РД с.36 ( )( ) ( ) [ ] { } e e a a η α Ориентировочные значения η, α, α принимаются по табл.6 ( ) ( ) h h Ï Ï H λ ( ) h Q H π 0,009 0,006 Q Q j λ λ 0,009 0,004 Q Q K λ λ ( ) Q t Q t t ε t t γ где 0 L t t α Для фланцев по черт.а h t t t α Для фланцев по черт.б ( ) h h t t α ( ) S t h t t α α

38 РД с.37 Таблица 6 η α α 400 0,496 0,59, ,496 0,48, ,496 0,35, ,495 0,9, ,49 0,44, ,59 0,8, ,539 0,93, ,539 0,94, ,539 0,94, ,534 0,48, ,54 0,70, ,54 0,6,7 00 0,537 0,69, ,537 0,55, ,50 0,34, 800 0,50 0,7, ,50 0,33, ,498 0,3, ,489 0,34, ,506 0,3, ,506 0,3, ,506 0,6,69

39 РД с Расчет нагрузок..4.. Равнодействующая внутреннего давления, Н p Q c g, Нагрузки в элементах соединения, возникающие от температурных деформаций ( ) [ ] ( ) η γ ε a a Q t ( ) ( ) [ ] η γ ε a a Q tc.4.3. Болтовая нагрузка в условиях монтажа принимается большей из следующих значений, Н ( ) îæ c c q P 0 0 π ( ) tc c g c c Q F M Q p m P α π [ ] f P 0 0, Приращение нагрузки в болтах (шпильках) в рабочих условиях, Н t c g Q F M Q P 4 α.4.5. Реакция контактных поясов прокладки в рабочих условиях, Н tc c g Q F M Q P R 4 α η F M Q R P P R c g 4

40 РД с Максимальный изгибающий момент принимается большим, Н мм ( ) ( ) e F M a P P M c 4 η η ( ) [ ] [ ] 0 4 e F M Q a R R M c g где [ ] 0, [ ] принимаются по ОСТ Расчет болтов (шпилек)..5.. Условия прочности болтов (шпилек) и величина крутящего момента на ключе определяются по п Условие прочности прокладки. [] q R c γ π.7. Условие герметичности p m K R c π.8. Расчет фланца..8.. Меридиональное напряжение в обечайке (втулке), МПа ( ) ( ) C S F M Q C S M T c g A ± π ω 4 max где коэффициент Т определяется по черт Окружное напряжение в обечайке (втулке), МПа ( ) ( ) max 0,3 C S M T C S p B ± ω.8.3. Условие прочности обечайки. [ ] 0 S B A B A

41 РД с.40 ПРИЛОЖЕНИЕ Обязательное ТЕРМИНЫ И ИХ ОБОЗНАЧЕНИЯ Таблица 7 Ширина прокладки, мм Т е р м и н Нагрузочная способность зажима, Н Прибавка для компенсации коррозии, мм Внутренний диаметр фланца, мм Внутренний диаметр свободного кольца, мм Наружный диаметр фланца, мм Наружный диаметр свободного кольца, мм Диаметр окружности расположения болтов, мм Средний диаметр прокладки, мм Наружный диаметр болта (шпильки), мм Модуль продольной упругости материала при температуре 0 С и расчетной, МПа, принимается по ГОСТ 49 фланца болтов (шпилек) свободного кольца крышки Условный модуль сжатия материала прокладки, МПа Внешняя осевая сила (сжимающая со знаком минус), Н Площадь поперечного сечения болта (шпильки) по внутреннему диаметру резьбы, мм Толщина фланца, свободного кольца, мм Высота упора, принимается по ОСТ , мм Высота бурта для опирания зажима, мм Обозначение B C K H HK б c 0, 0, б 0 êð, кр П F ƒ б h K h h

42 РД с.4 Продолжение табл. 7 Т е р м и н Толщина крышки в зоне уплотнения и на наружном конце, мм Толщина прокладки, мм Длина конической втулки, мм Внешний изгибающий момент, Н м Радиус сферы сферической неотбортованной крышки, мм Радиус бурта для опирания зажима, принимается по ОСТ , мм Расчетное давление, МПа Толщина конической втулки в месте соединения с Толщина обечайки, втулки, мм фланцем обечайкой, втулкой, днищем, мм Расстояние между опорными поверхностями гайки и головки болта, мм Число болтов (шпилек), шт Расчетная температура, С фланца, крышки болтов (шпилек) свободного кольца Температурный коэффициент линейного расширения материала, / С фланца болтов (шпилек) свободного кольца крышки Обозначение h кр, h П L M R c R p S S 0 S 0 L 0 t ф t б t К δ êð α α α ê α êð

43 РД с.4 Продолжение табл. 7 Т е р м и н Предел текучести метариала болтов (шпилек) при расчетной температуре, МПа Среднее значение предела длительной прочности за 0 5 ч. при расчетной температуре, МПа Средний %-ный предел текучески за 0 5 ч. при расчетной температуре, МПа Допускаемое напряжение материала болтов (шпилек) при температуре 0 С и расчетной, МПа Предел текучести материала фланца, МПа Допускаемое напряжение материала фланца при температуре 0 С и расчетной, МПа Допускаемое напряжение материала свободного кольца при расчетной температуре, МПа Допускаемые напряжения для фланцев в сечении S и в сечении S 0 Расчетная и допускаемая амплитуда условных упругих напряжений, МПа Заданное и допускаемое число циклов нагружения Обозначение Ò À0 5 % 0 5 [ ] 0, [ ] 0, [ ] 0, [ ] [ ] Ê [ ] S, [ ] S 0, [ ] a a N, [N]

44 РД с.43 ПРИЛОЖЕНИЕ Рекомендуемое Таблица 8 Марки стали 6 Коэффициент линейного расширения α 0 Ñ ãðàä в зависимости от температуры, С ,,9 3,4 40,3,0 3,3 3,3 0Х3 0,4 0,9,4,8 4Х7Н 0,6 0,8,0,,3 35Х 40Х 38ХА 3,4 3,3 4,8 0ХН3А,0,0 3,0 3,5 4,0 4,5 30ХМА,3,6,9 3,9 4,4 5ХМФ,3,7 3,9 4,6 5ХМФ,5,9 3,3 3,7 4,0 4,7 8ХВМБФР,,3,4,8,0 37ХН8Г8МФБ 5,9 8,0 9,,5,4,0 Х8Н0Т 0Х7Н3МТ 6,6 7,0 8,0 8,0 8,0 45Х4Н4ВМ 7,0 8,0 8,0

45 РД с.44 ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Рекомендуемое Крутящий момент на ключе при затяжке Черт.

46 РД с.45 ПРИЛОЖЕНИЕ 4 Справочное Пример расчета фланцевого соединения (черт.) Исходные данные 400 мм h 30 мм t 00 С 0, МПа Н 535 мм h П мм р 0,6 МПа,8 0 5 МПа б 495 мм S 0 8 мм M 0, Н мм 0, 0 5 МПа c 445 мм d 0 мм F 5000 H б,0 0 5 МПа мм 0 мм C мм α,6 0-6 ãðàä α,9 0-6 ãðàä Материал фланцев сталь 0К Материал болтов сталь 35 Материал прокладки паронит ПОН. РАСЧЕТ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ ВЕЛИЧИН... Эффективная ширина прокладки. 0 мм.. Характеристика прокладки, принимаются по табл.4 m,5; q обж 0МПа; К 0,9; П 0 3 МПа

47 РД с Податливость прокладки Ï Ï h Ï K π c 0,9 0, , ìì Í.4. Податливость болтов L L 0, 8d 6 0,8 0 67,6 мм 0 L 0 f 67,6 0,750 5, где ƒ б 5 мм принимается по табл.5 7 ìì Í.5. Параметры фланца.5..эквивалентная толщина втулки S э S 0 8 мм.5.. Коэффициенты h 30 λ 0, 53 S ý 4008 h 30 j 3,75 S ý 8 Ψ 0,6 определняется по черт.6 ω 0,9λ ( Ψ j ) 0,9 0,53 ( 0,63,75 ) 0, Угловая податливость фланца [ ω ( 0,9λ) ] Ψ 0 3 h где Ψ 6,9 принимается по табл.7 [ 0,39( 0,9 0,53) ] 9 6,9 0, , Í ìì

48 РД с Угловая податливость фланца, нагруженного внешним изгибающим моментом. ì 3 π 3, , , Í ìì h H 3.7. Плечи момента. ( ) 0, 5 0,5( ) 5 мм c ( ) e 0, 5 0,5( ) 8,5 мм c S ý. КОЭФФИЦИЕНТ ЖЕСТКОСТИ ФЛАНЦЕВОГО СОЕДИНЕНИЯ... Фланцевое соединение, нагруженное внутренним давлением и внешней осевой силой. η 0, , , , Ï 7 9 e Ï 0, , ,5 α, 56 6 η 0, Фланцевое соединение, нагруженное внешним изгибающим моментом. e ì e Ï c c 0,7 β ì 0,750 ì Ï c ,5 0,5370 8,5 ( ) 0,537( 495) ( 495) , ,44 ( ) α ( 0,44),44 ì β ì

49 РД с РАСЧЕТ НАГРУЗОК. 3.. Равнодействующая внутреннего давления. Q g 0,785 p 0, ,6 9370,3 Н c 3.. Реакция прокладки в рабочих условиях R π c 0 m p 3,4 445,5 0,6 55,4 Н 3.3. Нагрузка, возникающая от температурных деформаций. η Ï 0 0 0,537 0 Q t 7 0,750 7 ( α ht α L t ),00,00 0 η 5 5 0,5440 9,80, (, ,9 0 67,6 94) 0, ,5Н 0, Болтовая нагрузка Р б в условиях монтажа принимается большей из следующих значений. Ð α ( Q F ) g R,56( ) Ð Q t 4 α M c M (,44) 7 4 0,860 55,4 6560,5 9344,0 Н 445 0,5 π c q 0 îæ 0,5 3, ,0 Н Ð 0 [ ] t 0,4 0, ,0 Н 3.5. Приращение нагрузки в болтах в рабочих условиях. Ð 4 β M M g Q ( α )( Q F ) (,56)( ) c 7 40,440, , ,0 Н 445

50 РД с РАСЧЕТ БОЛТОВ. P ξ ; ξ [ ] 0 f [ ] [ ] P 0 Ð f ïðèíèìàåòñ [ ] ÿ ïî òàë , МПа < 30 МПа ,3 МПа < 0 МПа РАСЧЕТ ПРОКЛАДОК. P q π c [ q] [q] 30 МПа, принимается по табл q 7,5 МПа < 30 МПа 3, РАСЧЕТ ФЛАНЦА. 6.. Угол поворота фланца при затяжке M P ,0 Н мм Θ M 0 [ ω( 0,9λ) ] 0 h 3 Ψ [ ( )] 0,39 0,9 0,53 6, ,0040,

51 РД с Приращение угла поворота фланца в рабочих условиях M Ð Qg 4 M c F e , , ,0 Н мм Θ M 0 [ ω( 0,9λ) ] 0 h 3 Ψ ( 0,9 0,53) 0,39 6, ,00, Меридиональные напряжения в обечайке на наружной и внутренней поверхностях при затяжке, МПа T ω M 0 ( S C) 0,780, ,6 МПа 400 ( 8 ) Т,78 принимается по черт ,6 МПа -353,6 МПа 6.4. Приращения меридиональных напряжений в обечайке на наружной и внетренней поверхностях в рабочих условиях 4 M 7 Qg F 40, c ,3 МПа M π 3, ( S C) 0 * ( S ) C T ω M ( 8 ) ( ),780, ,0 МПа 400 4,3 04 8,3 МПа M 4, ,7 МПа M 6.5. Окружные напряжения в обечаайке на наружной внутренней поверхностях при затяжке, МПа 3, 3 0 0,3 353,6 06, МПа 4, 3 0 0,3 353,6 06, МПа

52 РД с Приращение окружных напряжений в обечайке на наружной и внутренней поверхностях в рабочих условиях p 3 0, 3 ( S C) 0 p 4 0, 3 ( S C) 0 0, ,304 5, МПа 8 ( ) 0, ,304, МПа 8 ( ) 6.7. Условие прочности фланца при расчете статической прочности при затяжке 3 3 S 0 max 4 4 [ ] S 0 0, [ ] 3,75,5 [ ] S0 Â, но не более 3[ ] [ ] 0 47 МПа 0 0, 0 МПа 0 Â 40 МПа [ ] 3,75,5 47 S 0 [ ] 36 МПа 0, 04 МПа Â 460 МПа 4 МПа

53 РД с.5 04 S 49 МПа [ ] 4,5,0 36 max 353,6 06, 353,6 06, 34,3 0 S 0 ( 353,6) ( 06,) ( 353,6)( 06,) 34,3ÌÏà 433 МПа ( ) ( ) ( )( ) S 0 max ( ) ( ) ( )( ) [ ] S 0 S0 max ( 353,6 8,3) ( 06, 5,) ( 353,6 8,3)( 06, 5, ) 45,6ÌÏà ( 353,6 79,7) ( 06,,) ( 353,6 79,7)( 06,, ) 338,ÌÏà S 0 45,6 МПа < 49 МПа Уровень напряженного состояния не превышает допускаемый. 7. ТРЕБОВАНИЕ К ЖЕСТКОСТИ. Θ ΔΘ [Θ] [Θ] 0,03 0,0040 0,00 0,005 < 0,03

54 РД с.53 ПРИЛОЖЕНИЕ 5 Рекомендуемое Пределы применения типов фланцевых соединений

55 РД с.54 Фланцы плоские (черт.), со свободным кольцом (черт.3), с зажимами (черт.4) рекомендуется применять при температуре среды до 300 С. Фланцы с гладкой уплотнительной поверхностью рекомендуется для условных давлений среды до,6 МПа. Фланцы с уплотнительной поверхностью выступ-впадина рекомендуется для условных давлений среды более,6 МПа. Фланцы с уплотнительной поверхностью «шип-паз» рекомендуется для прокладок, которые необходимо помещать в замкнутый объем. Фланцы с уплотнительной поверхностью под металлическую прокладку овального или восьмигранного сечения рекомендуются для среды более 0,6 МПа. Фланцы контактирующие (черт.) рекомендуются для условных давлений до 0,6 МПа и вакуума с остаточным давлением не ниже 5 мм рт.ст. (0,005 МПа ост.) при температуре до плюс 300 С.

56 . Толщина обечайки (втулки), мм S 0 S. Длина конической Типы фланцев Таблица 9 Приварные встык (черт.) Плоские (черт.) Свободные (черт.3) Примечание S S 0,3S, но во всех случаях S 0 S 5мм S βs 0 L S S0 i втулки, мм ( ) 3. Диаметр болтовой окружности, мм б 4. Наружный диаметр фланца, мм H 5. Наружный диаметр прокладки, мм 6. Средний диаметр прокладки, мм c 7. Число болтов, мм 8. Ориентировочная толщина фланца, h мм S 0 S S толщина обечайки, к которой приваривается фланец; β принимается по черт.3 i : 3 уклон втулки ( S d u) 0,933 ε h б е ( S d u) ( d ) H б а c б π t u R λ S ý S u 6 мм u 8 мм ε принимается по табл. d принимается по табл.3 а принимается по табл.3 е принимается по табл.3 принимается по табл.3 t принимается по табл.3 λ принимается по табл.4 S э принимается по п РД с55

57 Таблица 0 Рекомендуемые диаметры болтов (шпилек) в зависимости от условного давления Р у и диаметра аппарата Диаметры болтов (шпилек) для аппаратов, мм Р у, МПа До 0,6 М0 М4 М30,0 М0 М30,6 М0 М4 М30,5 М0 М4 М30 М30 4,0 М30 М36 М4 6,3 М36 М4 М48 М5 8,0 М30 М36 М4 М48 М5 М56 0,0 М30 М4 М48 М5 М56 М56 М64 РД с56

58 Черт. 3 РД с57

59 РД с.58 Черт.4

60

61 РД с.60 Таблица Безразмерный параметр «ε» в зависимости от Р у Р у, МПа ε Р у,6,77,6 < Р у,5,79,5 < Р у 4,0,86 4,0 < Р у 6,3,9 6,3 < Р у 8,0,00 8,0 < Р у 0,0,07 Таблица Рекомендуемый шаг расположения болтов в зависимости от Р у Р у, МПа t До 0,3 (4, 5,0)d б 0,6 (3,8 4,8)d б,0 (3,5 4,)d б,6 (3,0 3,8)d б,5 (,7 3,5)d б 4,0 (,3 3,0)d б 8,4 0,0 (,,8)d б

62 Таблица 3 Вспомогательные величины d, a, и e для болтов (шпилек) в мм Диаметр болта d б М0 (М) М4 (М7) М30 М36 М4 М48 М5 М56 М60 М64 Диаметр отверстия под болт d а е Для гаек шестигранных Для гаек шестиграных с уменьшенным размером под ключ Для плоских прокладок Для прокладок овального или восьмиугольного сечения РД с6

63 РД с.6 Таблица 4 Размеры прокладок Материал прокладки Диаметр аппарата, мм Ширина прокладки, мм Плоские неметаллические прокладки Плоские металлические прокладки < 000 > > Плоские прокладки в металлической оболочке и зубчатые металлические прокладки Овального или восьмигранного сечения для Р у 6,3 МПа 600 > < < <

64 РД с.63 ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ. Р А З Р А Б О Т А Н НИИХИММАШ, УКРНИИХИММАШ, ВНИИНЕФТЕМАШ. УТВЕРЖДЕН И ВВЕВДЕН В ДЕЙСТВИЕ Главным научно-техническим управлением Листом утвержедния ВЗАМЕН ОСТ ОСТ Ост ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ Обозначение НТД на который дана ссылка Номер пункта, подпункта, перечисления, приложения ГОСТ ГОСТ ГОСТ ГОСТ ГОСТ ГОСТ ГОСТ Приложение ГОСТ ГОСТ ОСТ Приложение ОСТ , 5.3,.4.6 ОСТ Вводная часть ТУ

65 УТВЕРЖДАЮ Зам. Начальника Главного научного технического управления И.И Симонов НИИХИММАШ ЛИСТ УТВЕРЖДЕНИЯ Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность и герметичность фланцевых соединений РД РД с Зам.директора по научной работе В.А. Заваров Начальник отдела стандартизации Начальник отдела 3, руководитель темы Ю.Б. Якимович В.И. Рачков Исполнитель: Ст.научный сотрудник В.Г. Морозов СОИСПОЛНИТЕЛИ: см. на обороте

66 РД с. УкрНИИхиммаш Зам.директора по научной работе, доктор технических наук Зав.отделом стандартизации Л.П. Перцев В.В. Проголаев Зав.отделом прочности В.Н. Стогний Руководитель темы научный сотрудник Исполнитель: мл.научный сотрудник Л.П. Гапонова Т.П. Ролубова ВНИИнефтемаш Зам.директора по научной работе, к.т.н. В.Г. Мамонтов Зав.лабораторией, к.т.н. С.И. Зусмановская Исполнители: Ст.научный сотрудник И.Е. Зейде Научный сотрудник В.С. Вольфсон ПО "Узбекхиммаш" Главный конструктор К.В. Смольский