О Т 1’ Л С Л Е В О И С Г АНДА I’ г
ТУРБИНЫ
ПАРОВЫЕ СТАЦИОНАРНЫЕ
НОРМЫ РАСЧЕТА ПЛ ПРОЧНОСТЬ
КОРПУСОВ ЦИЛИНДРОВ И КЛАПАНОВ
ОСТ 108.020.132 — 85
Издание официальное
МИНИСТЕРСТВО ЭІІЕРІ ЕТ ИЧЕСКОЕО МАШИНОСТРОЕНИЯ
МОСКВА
УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ указанием Министерства энергетического машиностроения от 12.06.85 № СЧ-002/4742
ИСПОЛНИТЕЛИ: Л. И. ЛЕВЧЕНКО, канд. темі, паук (руководшель темы); И. Л. ГУРЕВИЧ; 10. В. СИДОРЕНКОВЛ
(С) І Іаучно-ііроіізводсі ценное об I,единение но песледованню и проем ировашпо эперіеіпчеекоіо оборудования нм. II II. Ползунова (11110 ЦК’ІІІ), 19<Ч6.
УДК 621.166-182.2:639.4 Группа Е02
ОТРАСЛЕВОЙ С Г A II Д А Р Г
Т
ОСТ 108.020.132-85
Введен впервые
УРБИНЫ ПАРОВЫЕ СТАЦИОНАРНЫЕ НОРМЫ РАСЧЕТА НА ПРОЧІІОСІЬ КОРПУСОВ ЦИЛИНДРОВ И КЛАПАНОВУказанием Министерства энергетического машиностроения от 12.06.85 N° СЧ-002/4742 срок введении установлен
с 01.07,86
Настоящий стандарт распространяется ня вновь проектируемые паровые статишарвыс турбины для тепловых п атомных электростанций и приводные паровые іурбнпы.
Стандарт устанавливает мсюды расчеіа на сіаінчсскуіо прочность наружных и внутренних корпусов цилиндров высокого н среднего давления и корпусов регулирующих и стопорных клапанов.
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
В основу отраслевою стандарта положено ра (деление полного расчета прочпосіи корпусов па два этапа.
Первый этап расчета предназначен для предварительной оценки прочности после выбора основных размеров корпусов па падин эскизного проекта.
Па втором этапе выполпясіся поверочный расчеі сіаніческой н циклической прочности с учеюм ісмпсраіуриоіо СОСІОЯІІПЯ корпусов па стационарных и пес і ,'щпонарных режимах.
Объем расчета циклической прочное і и корпусов определяется РТМ 108.021.104 - 77, а оценка прочпосіи ііронзводиіся на основании найденных расчетом напряжений в сооіііетсгвпн с РТМ 108.021.103 85.
Т
Издание официальное
Перепечатка воспрещена
Расчет статической прочности включает в себя анализ упругого напряженного состояния корпусов, а также — при повышенных температурах — оценку длительной прочности. Для поковок п отливок из легированных сталей длительная прочность должна учитываться при рабочих температурах более 420°С, для углеродистых сталей — более 350°С.
Расчет прочности фланцевого разъема корпусов цилиндров и шпилек выполняется в соответствии с ОСТ 108.021.110—84 и РТМ 108.021.104—77. Расчет прочности фланцевых соединении корпусов клапанов выполняется по «Нормам расчета на прочность элементов реакторов, парогенераторов, сосудов и трубопроводов атомных электростанций, опытных и исследовательских ядерпых реакторов и установок».
Пробное давление при гидропспытании корпусов рекомендуется принимать равным не более 1,05 от минимального значения, определяемого по ОСТ 108.020.127—82. Пробное давление для корпусов клапанов допускается определять в соответствии с ГОСТ 356—80 по формуле
где К =
P„v= Крр
1,5 при pv
адоп (20 °С)
«л,,., (20 °С)
S,1O1I П*р)
1,4 при рр
Зл.>.. (20 °С)
3Л1>|| (Ор)
®ДОН (^р)
(1)
^20 МПа;
>20 МПа;
Др—рабочее давление, МПа;
Одон — минимальные допускаемые напряжения материала при температуре 20°С п рабочей температуре 0р для ресурса 105 ч соответственно, определяемые стандартом, МПа.
Под рабочим давлением при упругом состоянии корпуса следует понимать наибольшее избыточное давление, при котором обеспечивается заданный режим эксплуатации. При наличии ползучести материала рабочее давление принимается равным давлению номинального режима для ресурса 105—2-Ю5 ч.
Значення пределов текучести и длительной прочности материала при рабочей температуре принимаются по нижнему уровню механических свойств, приводимых в технических условиях па отливки и поковки согласно ОСТ 108.961.02—79 и ОСТ 108.030.113—77.
Вее расчеты напряженного состояния корпусов автоматизированы; для проведения их в вычислительном центре НПО ЦКТИ имеются соответствующие программы и инструкции для пользователей. Программы и инструкции могут быть переданы предприятиям, располагающим ЭВМ ЕС-10.33, ЕС-1050, ЕС-1000. При необходимости расчеты моїут выполняться НПО ЦКТИ. Допустимо производить расчеты но имеющимся па предприятиях аналогичным программам.
В рекомендуемом приложении I рассмотрен приближенный способ определения напряжении в стенке корпуса при состоянии установившейся ползучести материала ио результатам расчета корпуса в упругом состоянии. Примеры расчетов внутреннего корпуса цилиндра и корпусов клапанов даны в справочном приложении 2. Значения теоретических коэффициентов концентрации напряжений для корпусных деталей турбин п характеристики прочности и ползучести сталей приведены в справочных приложениях 3 и 4.
РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ КОРПУСОВ ЦИЛИНДРОВ
ВЫСОКОГО И СРЕДНЕГО ДАВЛЕНИЯ
Расчет наружных н внутренних корпусов цилиндров на стадии эскизного проекта
Форма и размеры корпуса определяются конструкцией турбины, перепадом давлений па стоику и температурой при поминальном режиме, при этом учитываются также жесткости нижней половины корпуса п корпуса в сборе и технология изготовления.
Для расчетов статической прочности корпуса используется метод, основанный па теории упругих осесимметричных оболочек переменной толщины с произвольной базовой поверхностью. Оболочка нагружена рабочим давлением (внутренним и наружным) и осесимметричными усилиями ог обойм, соплового аппарата, а также усилием от поперечных шпонок, которое заменяется в расчете эквивалентной осесимметричной нагрузкой.
При расчете принимаются некоторые упрощения: рассматривается вертикальное сечение корпуса без учета влияния фланцев горизонтального разъема, патрубков п приливов; силы трения, возникающие при температурном расширении корпуса, не учитываются.
Оценка длительной прочности корпуса производная ио напряжениям для упругого состояния по и. 2.1.2 без учета температурных напряжений.
На цилиндрических участках корпуса максимальные окружные напряжения в районе патрубка при состоянии установившейся ползучести материала приближенно находятся по формуле
= Л -Д-(О _/() (2)
■Jmax ’ ш / 2/l ' " '
где р— перепад давлений при поминальном режиме, МПа; £)„, h — наружный диаметр и толщина стенки корпуса, мм;
nt = ill (0р) — показатель степенного закона ползучести материала, зависящий от температуры.Поверочный расчет на прочность корпуса цилиндра
Поверочный расчет прочности производится после определения размеров корпуса, нагрузок и температурных полей при номинальном н нестационарных режимах.
Расчет статической прочности выполняется по напряжениям в вертикальном ссчсппн корпуса, полученным путем расчета упругих осесимметричных оболочек средней толщины, нагруженных рабочим давлением и усилиями от обойм. Для тонкостенных корпусов с отношением толщины стенки к радиусу кривизны менее 0,1 допускается использовать результаты расчета по теории топких оболочек.
При расчете корпусов, имеющих значительную переменную по меридиану толщину стенки, приливы, галтели и разветвления образующей корпуса, следует использовать методы для решения осесимметричной задачи теории упругости.
Анализ напряженного состояния наиболее нагруженных участков корпуса сложной геометрической формы (зона паровпуска, нсосеспммстричныс торцевые стенки) рекомендуется проводить путем решения трехмерной задачи теории упругости или экспериментальными методами на моделях.
Температурные напряжения в стенке корпуса вычисляются методами, применяемыми для расчета статической прочности корпусов по п. 2.2.1.
Определение напряжений при нестационарных режимах производится для моментов времени, соответствующих максимальным перепадам температур. Дополнительные меридианные напряжения в средней части корпуса, вызванные перепадами средних температур стенки и фланца в каждом сечении, определяются по методике РТМ 108.021.104—77.
Меридианные температурные напряжения во фланце находятся по формуле
e=-j4^(°c-0). (3)
где /:' = /:((),.)— модуль упругости материала, МПа;
а = а(0() — коэффициент линейного расширения, 1/°С;
ц — коэффициент Пуассона;
0, 0(: — текущая п среднспптсгральная но площади поперечного сечения фланца температуры, °С.
При разработке рабочей документации поверочный расчет длительной прочности корпуса рекомендуется выполнять путем решения задачи ползучести для осесимметричных оболочек средней толщины или осесимметричных тел при температурном поле и давлении номинального режима.
Допускается проводить оценку длительной прочности по напряжениям, полученным по п. 2.2.1. На стадии технического проекта допускается определять напряжения при состоянии установившейся ползучести материала с помощью приближенного способа, изложенного в рекомендуемом приложении 1.
Теоретические коэффициент ы копией і рации напряжений в галтелях и отверстиях корпуса, подкрепленных патрубками, находятся по формулам справочного приложения 3. Коэффициент концентрации темпераіурпых напряжении в оівсрстнях принимается равным 2.
Для условии ус іаиовнвпіейся ползучее) и материала корпуса коэффициент концентрации напряжений в іалтслях следует определять по РТЛ 108.021.103 85, а в отверстиях по формуле (2).
РЛСЧГ.Т ПЛ Прочное.) Ь КОРПУСОВ регулирующих
И СТОПОРНЫХ КЛЛНЛНОВ
Расчет корпуса клапана на стадии эскизного проекта
Форма и размеры корпуса клапана определяются конструкцией клапана, диаметрами патрубка п перепускной трубы н параметрами пара.
Расчет на статическую прочность корпусов клапанов, имеющих осевую симметрию, выполняеіся по методам, которые используются для исследования напряженного состояния корпусов цилиндров по и. 2.1.2. При расчете по учитывается влияние боковых патрубков, седла и усилий от паропроводов, крышка считается жестко соединенной с корпусом.
Анализ прочности неосесйммеірнчпых корпусов блоков клапанов, приваренных к торцевым стенкам цилиндров, производи гея по напряжениям о, полученным в результаіе расчета среднего сечения корпуса по теории упругих криволинейных сіержней. Для участка корпуса, ослабленного отверстиями под седла, напряжения в перемычках определяются по формуле
(4)
Коэффициент неравномерное!и напряжений составляет
А'. - 7^7. (•>)
где I — таг между отверстиями диаметра <1, мм.
Оценка длительной прочности корпуса клапана выполняется аналогично расчету по и. 2.1.3.
Поверочный расчет на прочность корпуса клапана
Поверочный расчет сіаіііческой прочинені осесимметричных корпусов и определение термических напряжений при нестационарных режимах производится аналогично расчетам корпусов цилиндров по пн. 2.2.1, 2.2 2 п 2.2.3
При ра.ірабоїке рабочей докуменіацип рпсчеіы напряжений в пеосСсимметрпчпых корпусах блоков регулирующих клапанов выполняются путем решения задачи о плоском обобщенном деформированном сосюяппп с учетом (при повышенных
температурах) ползучести материала. Методы расчета могут быть основаны на уравнениях теории криволинейных стержней с учетом нелинейного распределения напряжений по толщине стенки пли на решениях физически нелинейной плоской задачи.
Допускается проводить оценку длительной прочности по результатам расчета упругого состояния корпуса под действием давления. На стадии технического проекта допускается использовать для определения напряжений при установившейся ползучести материала приближенный способ, изложенный в рекомендуемом приложении 1.
Коэффициенты концентрации напряжений в зоне сопряжения цилиндрического корпуса с боковым патрубком определяются по и. 2.2.4. Вычисление напряжений в зоне сопряжения сферического корпуса с патрубком производится по пи. 2.2.1, 2.2.2 и 2.2.3.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАПАСОВ ПРОЧНОСТИ
Для корпусов цилиндров и клапанов в качестве допускаемого напряжения выбирается величина
_ °0,2 (®р) °ло"— [нт] ’ где [/гт] — минимальное допускаемое значение коэффициента запаса прочности по пределу текучести стали.
Оценка прочности производится по эквивалентным напряжениям равным удвоенному максимальному касательному напряжению Тіпах-'
Зэкв = 2т|11ях =0) аз (а| > ° > °л), (7)
где О|, о2, Оз — главные напряжения в корпусе от действия только рабочего давления.
Коэффициент запаса [пт] принимается равным 1,65. Расчетные пли экспериментальные значения эквивалентных напряжений в любой точке корпуса без учета концентрации не должны ирсвы- ШЭТЬ (Удоц.
При оценке длительной прочности корпусов цилиндров и клапанов используются эквивалентные напряжения
{
