ГОСТ 26303-84
Сосуды и аппараты высокого давления. Шпильки. Методы расчета на прочность

ГОСТ 26303-84
(СТ СЭВ 4350-83)

Группа Г02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

Сосуды и аппараты высокого давления

ШПИЛЬКИ

Методы расчета на прочность

High-pressure vessels and apparatus. Threaded
studs. Methods of strength calculation

ОКП 36 1510

Дата введения 1985-07-01

РАЗРАБОТАН Министерством химического и нефтяного машиностроения

ИСПОЛНИТЕЛИ

В.И.Лившиц, канд. техн. наук (руководитель темы); В.К.Погодин, канд. техн. наук; А.К.Древин, канд. техн. наук; А.В.Тасевич

ВНЕСЕН Министерством химического и нефтяного машиностроения

Член Коллегии А.М.Васильев

УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 19 октября 1984 г. N 3616

ВНЕСЕНО Изменение N 1, утвержденное и введенное в действие Постановлением Государственного комитета СССР по управлению качеством продукции и стандартам от 17.04.90 N 905 с 01.11.90

Изменение N 1 внесено юридическим бюро "Кодекс" по тексту ИУС N 7, 1990 год

Настоящий стандарт распространяется на шпильки сосудов и аппаратов, работающих под действием внутреннего избыточного давления свыше 10 до 100 МПа в химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности, и устанавливает методы расчета прочности, а также усилий, действующих на шпильки, в неподвижных уплотнительных узлах с плоской металлической прокладкой и металлическими кольцами двухконусного и треугольного сечений.

Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 4350-83.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Расчетная температура, рабочее и расчетное избыточные давления - по ГОСТ 14249-89.

1.2. Значения пробного избыточного давления - по ГОСТ 25215-82.

1.3. Границы применения уплотнений в зависимости от диаметра, давления, температуры, в соответствии с приложением 1.

1.4. Условные обозначения величин в соответствии с приложением 3.

Раздел 1. (Измененная редакция, Изм. N 1).

2. РАСЧЕТ УСИЛИЙ, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА ШПИЛЬКИ

2.1. На черт.1-4 приведены расчетные модели уплотнений и шпильки. Черт.1-4 приведены для указания необходимых расчетных размеров.

2.2. Расчетное усилие, действующее на шпильки,

. (1)

(Измененная редакция, Изм. N 1).

2.3. Осевая нагрузка от действия давления среды на крышку

. (2)

2.4. Уплотнение с двухконусным кольцом

2.4.1. Осевая реакция уплотнительного кольца

, (3)

где

{; 40 МПа}.

2.4.2. Расчетный диаметр уплотнительной поверхности

. (4)

2.4.3. Высота кольца по средней линии уплотнительной поверхности

. (5)

Геометрические размеры уплотнительного кольца , , , приведены на черт.1 и в справочном приложении 2.

Черт.1. Расчетная модель уплотнения с двухконусным кольцом

Расчетная модель уплотнения с двухконусным кольцом

Черт.1

2.5. Уплотнение с кольцом треугольного сечения

2.5.1. Осевая реакция уплотнительного кольца

. (6)

Геометрические размеры уплотнительного кольца , , приведены на черт.2 и в справочном приложении 2.

Черт.2. Расчетная модель уплотнения с кольцом треугольного сечения

Расчетная модель уплотнения с кольцом треугольного сечения

Черт.2

2.6. Уплотнение с плоской прокладкой

2.6.1. Осевая реакция прокладки

, (7)

где

.

2.6.2. Ширина прокладки должна удовлетворять условию

, (8)

где внутренний диаметр уплотнения принимают по конструктивным соображениям; расчетные размеры , , приведены на черт.3.

Черт.3. Расчетная модель уплотнения с плоской прокладкой

Расчетная модель уплотнения с плоской прокладкой

Черт.3

2.6.3. За допускаемое контактное напряжение на уплотнительных поверхностях принимают меньшее значение предела текучести материалов уплотнительных поверхностей корпуса или крышки

+180 МПа. (9)

Для пробного давления вместо подставляют .

2.6.4. Герметизирующее напряжение смятия прокладки для расчетного давления принимают:

=70 МПа - для алюминия;

=100 МПа - для меди;

=180 МПа - для стали с 230 МПа.

При пробном давлении принимают равным половине герметизирующего напряжения смятия прокладки для расчетного давления.

2.7. Осевую нагрузку от неравномерности нагрева элементов уплотнения и разности значений коэффициентов линейного расширения сопрягаемых деталей, действующих на шпильки, определяют по специальным методикам и не учитывают, если расчетная температура не превышает:

100 °С - для всех типов уплотнений с любым сочетанием сталей элементов уплотнений и скоростями подъема температуры стенки сосуда или аппарата не более 30 °С/ч;

200 °С - для уплотнения с плоской прокладкой и 300 °С для других типов уплотнений, элементы которых изготовлены из сталей, имеющих разность коэффициентов линейного расширения меньше значения 2,5·10 1/°С и скорость подъема температуры стенки сосуда или аппарата при выводе на режим или во время технологического процесса не более 30 °С/ч.

(Введен дополнительно, Изм. N 1).

3. РАСЧЕТ ПРОЧНОСТИ ШПИЛЕК

3.1. Расчет диаметра стержня шпильки (черт.4).

Черт.4. Расчетная модель крепежной шпильки

Расчетная модель крепежной шпильки

Черт.4

3.1.1. Расчетный диаметр стержня шпильки

. (10)

Диаметр резьбы шпильки принимают конструктивно, исходя из диаметра .

Исполнительный диаметр стержня принимают из условия

.

3.1.2. Коэффициент принимают равным 1, за исключением случаев затяжки шпилек уплотнения с плоской прокладкой приложением крутящего момента, когда =1,1.

3.1.3. Коэффициент , учитывающий неравномерность распределения нагрузки между шпильками, принимается равным:

1,1 - при обеспечении равномерной затяжки всех шпилек (в пределах ±10% номинального значения нагрузки), контроля удлинений и усилий непосредственно в шпильках после затяжки;

1,3 - при затяжке шпилек по отработанным режимам, обеспечивающим герметичность разъемного соединения в рабочих условиях, с контролем усилий и удлинений, создаваемых специальными приспособлениями в процессе затяжки;

1,5 - в остальных случаях.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

3.1.4. Допускаемое напряжение для материала шпильки

, (11)

где =1,5.

3.2. Расчет длины свинчивания резьбы

3.2.1. Расчет применим для резьбовых соединений при соблюдении следующих условий

для 6 мм;

для =6 мм.

3.2.2. Расчетную длину свинчивания резьбы определяют исходя из соотношения механических характеристик резьбовой пары шпилька - гнездо корпуса:

; (12)

при . (13)

3.2.3. Исполнительная длина свинчивания резьбовой пары должна быть не менее расчетной .

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 (справочное). ОРИЕНТИРОВОЧНЫЕ ДАННЫЕ ОБ УСЛОВИЯХ ПРИМЕНЕНИЯ УПЛОТНЕНИЙ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ДИАМЕТРА, ДАВЛЕНИЯ И ТЕМПЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Справочное

Таблица 1

Примечания: 1. Ограничительные линии проведены:

для уплотнения с двухконусным уплотнительным кольцом;

для уплотнения с уплотнительным кольцом треугольного сечения;

для уплотнения с плоской прокладкой.

2. Уплотнения применимы во всем диапазоне температур от минус 40 °С и до верхнего предела.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 (справочное). ОРИЕНТИРОВОЧНЫЕ РАЗМЕРЫ УПЛОТНИТЕЛЬНЫХ КОЛЕЦ

ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Справочное

Таблица 1

Размеры уплотнений с двухконусным уплотнительным кольцом, выполненным
из материала с пределом текучести 300 МПа

Размеры в мм

200	30	15	17
300	35	18	20
400	45	22	23
500	50	25	26
600	60	30	30
800	70	35	34
1000	85	42	40
1200	100	52	47
1400	115	58	53	30°
1600	135	68	61
1800	150	75	67
2000	165	82	74
2200	180	92	82
2400	200	100	89
2600	220	110	96
2800	235	118	103
3000	250	125	109
3200	270	135	117

Таблица 2

Размеры уплотнений с кольцом треугольного сечения, выполненным из материалов
с пределом текучести 200 МПа

Размеры в мм

200	226	13
300	328	15
400	432	16
500	537	18	47°	45°
600	637	20
800	837	24
1000	1048	26
1200	1248	30

(Измененная редакция, Изм. N 1).

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 (справочное). УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Справочное

	-	внутренний диаметр сосуда или горловины, мм (см);
	-	внутренний диаметр уплотнения, мм (см);
	-	расчетный диаметр уплотнительной поверхности, мм (см);
	-	наружный диаметр резьбы шпильки, мм (см);
	-	диаметр центрального отверстия в шпильке, мм (см);
	-	расчетный диаметр стержня шпильки, мм (см);
	-	исполнительный диаметр стержня шпильки, мм (см);
	-	средний диаметр резьбы шпильки, мм (см);
	-	внутренний диаметр резьбы шпильки, мм (см);
	-	расчетное усилие, действующее на шпильки при расчетном давлении, Н;
	-	осевая реакция уплотнительного кольца или прокладки, Н;
	-	осевая нагрузка от действия давления на крышку, Н:
, , ,	-	основные размеры уплотнительных колец (черт.1, 2), мм (см);
	-	исполнительная толщина уплотнительного кольца (черт.1) или ширина прокладки (черт.2), мм (см);
	-	коэффициент, учитывающий тангенциальные напряжения в шпильке при затяжке;
	-	коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между шпильками;
	-	расчетная длина резьбы, мм (см);
	-	коэффициент запаса прочности по пределу текучести;
	-	расчетное давление, МПа;
	-	расчетное давление с учетом влияния предварительной затяжки при определении расчетного усилия, МПа;
	-	шаг резьбы, мм (см);
	-	число шпилек;
	-	угол наклона уплотнительной поверхности корпуса или крышки сосуда или аппарата, ...°;
	-	угол наклона уплотнительной поверхности уплотнительного кольца, ...°;
	-	минимальное значение предела текучести материала уплотнительной поверхности, корпуса или крышки при расчетной температуре, МПа;
	-	минимальное значение предела текучести материала уплотнительной поверхности корпуса или крышки при температуре 20 °С, МПа;
	-	минимальное значение предела текучести материала прокладки при температуре 20 °С, МПа;
	-	минимальное значение временного сопротивления материала шпильки при расчетной температуре, МПа;
	-	минимальное значение временного сопротивления материала фланца или горловины корпуса сосуда или аппарата при расчетной температуре, МПа;
	-	минимальное значение предела текучести материала шпильки при расчетной температуре, МПа;
	-	герметизирующее напряжение смятия прокладки для расчетного давления при температуре 20 °С, МПа;
	-	допускаемое напряжение для материала шпильки при расчетной температуре, МПа;
	-	допускаемое контактное напряжение при расчетной температуре, МПа;
	-	осевая нагрузка от неравномерности нагрева элементов уплотнения и разности значений коэффициентов линейного расширения сопрягаемых деталей.

(Измененная редакция, Изм. N 1).