Допускаемые напряжения для низколегированных сталей
Обновлено: 16.05.2024
Калькулятор онлайн определяет расчетные допускаемые напряжения σ в зависимости от расчетной температуры для различных марок материалов следующих типов: углеродистая сталь, хромистая сталь, сталь аустенитного класса, сталь аустенито-ферритного класса, алюминий и его сплавы, медь и ее сплавы, титан и его сплавы согласно ГОСТ-52857.1-2007 [1].
Send mail и мы будем знать, что движемся в правильном направлении.
Спасибо, что не прошели мимо!
I. Методика расчета:
Допускаемые напряжения были определены согласно ГОСТ-52857.1-2007 [1].
для углеродистых и низколегированных сталей
- При расчетных температурах ниже 20°С допускаемые напряжения принимают такими же, как и при 20°С, при условии допустимого применения материала при данной температуре.
- Для промежуточных расчетных температур стенки допускаемое напряжение определяют линейной интерполяцией с округлением результатов до 0,5 МПа в сторону меньшего значения.
- Для стали марки 20 при Re/20 5 ч. Для расчетного срока эксплуатации до 2*10 5 ч допускаемое напряжение, расположенное ниже горизонтальной черты, умножают на коэффициент: для углеродистой стали на 0,8; для марганцовистой стали на 0,85 при температуре < 450 °С и на 0,8 при температуре от 450 °С до 500 °С включительно.
для теплоустойчивых хромистых сталей
- При расчетных температурах ниже 20 °С допускаемые напряжения принимают такими же, как при 20 °С при условии допустимого применения материала при данной температуре.
- Для промежуточных расчетных температур стенки допускаемое напряжение определяют линейной интерполяцией с округлением результатов до 0,5 МПа в сторону меньшего значения.
- Допускаемые напряжения, расположенные ниже горизонтальной черты, действительны при ресурсе 10 5 ч. Для расчетного срока эксплуатации до 2*10 5 ч допускаемое напряжение, расположенное ниже горизонтальной черты, умножают на коэффициент 0,85.
для жаропрочных, жаростойких и коррозионно-стойких сталей аустенитного класса
- При расчетных температурах ниже 20 °С допускаемые напряжения принимают такими же, как и при 20 °С, при условии допустимого применения материала при данной температуре.
- Для промежуточных расчетных температур стенки допускаемое напряжение определяют интерполяцией двух ближайших значений, указанных в таблице, с округлением результатов до 0,5 МПа в сторону меньшего значения.
- Для поковок из стали марок 12Х18Н10Т, 10X17H13M2T, 10Х17Н13М3Т допускаемые напряжения при температурах до 550 °С умножают на 0,83.
- Для сортового проката из стали марок 12Х18Н10Т, 10X17H13M2T, 10Х17Н13М3Т допускаемые напряжения при температурах до 550 °С умножают на отношение (R*p0,2/20) / 240.
(R*p0,2/20 — предел текучести материала сортового проката определен по ГОСТ 5949). - Для поковок и сортового проката из стали марки 08X18H10T допускаемые напряжения при температурах до 550 °С умножают на 0,95.
- Для поковок из стали марки 03X17H14M3 допускаемые напряжения умножают на 0,9.
- Для поковок из стали марки 03X18H11 допускаемые напряжения умножают на 0,9; для сортового проката из стали марки 03X18H11 допускаемые напряжения умножают на 0,8.
- Для труб из стали марки 03Х21Н21М4ГБ (ЗИ-35) допускаемые напряжения умножают на 0,88.
- Для поковок из стали марки 03Х21Н21М4ГБ (ЗИ-35) допускаемые напряжения умножают на отношение (R*p0,2/20) / 250.
(R*p0,2/20 — предел текучести материала поковок, определен по ГОСТ 25054). - Допускаемые напряжения, расположенные ниже горизонтальной черты, действительны при ресурсе не более 10 5 ч.
Для расчетного срока эксплуатации до 2*10 5 ч допускаемое напряжение, расположенное ниже горизонтальной черты, умножают на коэффициент 0,9 при температуре < 600 °С и на коэффициент 0,8 при температуре от 600 °С до 700 °С включительно.
для жаропрочных, жаростойких и коррозионно-стойких сталей аустенитного и аустенитно-ферритного класса
- При расчетных температурах ниже 20 °С допускаемые напряжения принимают такими же, как и при 20 °С, при условии допустимого применения материала при данной температуре.
- Для промежуточных расчетных температур стенки допускаемое напряжение определяют интерполяцией двух ближайших значений, указанных в настоящей таблице, с округлением до 0,5 МПа в сторону меньшего значения.
для алюминия и его сплавов
- Допускаемые напряжения приведены для алюминия и его сплавов в отожженном состоянии.
- Допускаемые напряжения приведены для толщин листов и плит алюминия марок А85М, А8М не более 30 мм, остальных марок — не более 60 мм.
- Для промежуточных значений расчетных температур стенки допускаемые напряжения определяют линейной интерполяцией с округлением результатов до 0,1 МПа в сторону меньшего значения.
для меди и ее сплавов
- Допускаемые напряжения приведены для меди и ее сплавов в отожженном состоянии.
- Допускаемые напряжения приведены для толщин листов от 3 до 10 мм.
- Для промежуточных значений расчетных температур стенки допускаемые напряжения определяют линейной интерполяцией с округлением результатов до 0,1 МПа в сторону меньшего значения.
для титана и его сплавов
- При расчетных температурах ниже 20 °С допускаемые напряжения принимают такими же, как при 20 °С, при условии допустимости применения материала при данной температуре.
- Для поковок и прутков допускаемые напряжения умножаются на 0,8.
II. Определения и обозначения:
Расчетная температура
- [1],п.5.1. Расчетную температуру используют для определения физико-механических характеристик материала и допускаемых напряжений, а также при расчете на прочность с учетом температурных воздействий.
- [1],п.5.2. Расчетную температуру определяют на основании теплотехнических расчетов или результатов испытаний, или опыта эксплуатации аналогичных сосудов.
- За расчетную температуру стенки сосуда или аппарата принимают наибольшую температуру стенки. При температуре ниже 20 °С за расчетную температуру при определении допускаемых напряжений принимают температуру 20 °С.
- [1],п.5.3. Если невозможно провести тепловые расчеты или измерения и если во время эксплуатации температура стенки повышается до температуры среды, соприкасающейся со стенкой, то за расчетную температуру следует принимать наибольшую температуру среды, но не ниже 20 °С.
- При обогреве открытым пламенем, отработанными газами или электронагревателями расчетную температуру принимают равной температуре среды, увеличенной на 20 °С при закрытом обогреве и на 50 °С при прямом обогреве, если нет более точных данных.
- [1],п.5.4. Если сосуд или аппарат эксплуатируются при нескольких различных режимах нагружения или разные элементы аппарата работают в разных условиях, для каждого режима можно определить свою расчетную температуру (ГОСТ-52857.1-2007, п.5).
Блок исходных данных выделен желтым цветом , блок промежуточных вычислений выделен голубым цветом , блок решения выделен зеленым цветом .
Онлайн калькулятор по определению допускаемых напряжений материалов: сталей и сплавов алюминия, меди и титана.
Стали: допускаемые напряжения и механические свойства материалов
Допускаемые напряжения принимаем по нормам, систематизированных в виде таблиц, что удобнее для практического применения при проектировочных и проверочных прочностных расчетов.
Примечание. Условные обозначения термической обработки:
О — отжиг; Н — нормализация; У — улучшение; Ц — цементация; ТВЧ — закалка с нагревом т.в.ч.; В — закалка с охлаждением в воде; М — закалка с охлаждением в масле; НВ — твердость по Бринеллю. Число после М, В, Н или ТВЧ — среднее значение твердости по HRC.
*) Римскими цифрами обозначен вид нагрузки (см. таблицу 1): I — статическая; II — переменная, действующая от нуля до максимума и от максимума до нуля (пульсирующая), III — знакопеременная (симметричная).
Допускаемые напряжения для углеродистых сталей обыкновенного качества в горячекатаном состоянии
| Марка стали по ГОСТ 380 | Допускаемые напряжения, кгс/см2 | |||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| При растяжении [ σ р ] | При изгибе [ σ из ] | При кручении [ τ кр ] | При срезе [ τ ср ] | При смятии [ σ см ] | ||||||||||
| I | II | III | I | II | III | I | II | III | I | II | III | I | II | |
| Ст 2 | 1150 | 800 | 600 | 1400 | 1000 | 800 | 850 | 650 | 500 | 700 | 500 | 400 | 1750 | 1200 |
| Ст 3 | 1250 | 900 | 700 | 1500 | 1100 | 850 | 950 | 650 | 500 | 750 | 500 | 400 | 1900 | 1350 |
| Ст 4 | 1400 | 950 | 750 | 1700 | 1200 | 950 | 1050 | 750 | 600 | 850 | 650 | 500 | 2100 | 1450 |
| Ст 5 | 1650 | 1150 | 900 | 2000 | 1400 | 1100 | 1250 | 900 | 700 | 1000 | 650 | 550 | 2500 | 1750 |
| Ст 6 | 1950 | 1400 | 1100 | 2300 | 1700 | 1350 | 1450 | 1050 | 800 | 1150 | 850 | 650 | 2900 | 2100 |
Механические свойства и допустимые напряжения углеродистых качественных конструкционных сталей
| Марка стали ГОСТ 1050 | Термо- обработка | Предел прочности при растяжении σ в | Предел текучести σ т | Предел выносливости при | Допускаемые напряжения *, кгс/см2, при | |||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| растяжении σ −1р | изгибе σ −1 | кручении τ −1 | растя- жении [σ р] | изгибе [σ из] | кручении [τ кр] | срезе [τ ср] | смятии [σ см] | |||||||||||||
| кгс/мм 2 | I | II | III | I | II | III | I | II | III | I | II | III | I | II | ||||||
| 8 | Н | 33 | 20 | 12 | 15 | 9 | 1100 | 800 | 600 | 1300 | 950 | 750 | 800 | 600 | 450 | 600 | 450 | 350 | 1650 | 1200 |
| 10 | Н | 34 | 21 | 12,5 | 15,5 | 9,5 | 1100 | 800 | 600 | 1450 | 1000 | 750 | 800 | 600 | 450 | 650 | 450 | 350 | 1650 | 1200 |
| Ц-В59 | 40 | 25 | 14,5 | 18 | 11 | 1300 | 900 | 700 | 1550 | 1150 | 900 | 1000 | 650 | 550 | 700 | 500 | 400 | 1950 | 1350 | |
| 15 | Н | 38 | 23 | 13,5 | 17 | 10 | 1250 | 850 | 650 | 1500 | 1100 | 850 | 950 | 650 | 500 | 750 | 500 | 400 | 1850 | 1250 |
| Ц-В59 | 45 | 25 | 16 | 20 | 12 | 1450 | 500 | 800 | 1750 | 1250 | 1000 | 1100 | 800 | 600 | 850 | 600 | 450 | 2100 | 750 | |
| 20 | Н | 42 | 25 | 15 | 19 | 11,5 | 1400 | 1150 | 950 | 1700 | 1200 | 950 | 1050 | 700 | 550 | 850 | 600 | 450 | 2100 | 1750 |
| Ц-В59 | 50 | 30 | 18 | 22,5 | 13,5 | 1650 | 1150 | 900 | 2000 | 1400 | 1100 | 1250 | 750 | 550 | 1000 | 600 | 450 | 2400 | 1750 | |
| 25 | Н | 46 | 28 | 17 | 21 | 12,5 | 1500 | 1100 | 850 | 1800 | 1300 | 1050 | 1100 | 800 | 600 | 900 | 650 | 500 | 2200 | 1650 |
| Ц-В58 | 55 | 35 | 20 | 25 | 15 | 1800 | 1300 | 1000 | 2100 | 1600 | 1250 | 1350 | 950 | 750 | 1100 | 800 | 600 | 2700 | 1950 | |
| 30 | Н | 50 | 30 | 18 | 22,5 | 13,5 | 1650 | 1150 | 900 | 2000 | 1400 | 1100 | 1250 | 900 | 700 | 1000 | 650 | 550 | 2400 | 1750 |
| У | 60 | 35 | 21,5 | 27 | 16 | 2000 | 1400 | 1050 | 2400 | 1750 | 1350 | 1500 | 1050 | 800 | 1200 | 850 | 650 | 3000 | 2100 | |
| 35 | Н | 54 | 32 | 19 | 24 | 14,5 | 1800 | 1250 | 950 | 2100 | 1550 | 1200 | 1350 | 900 | 700 | 1100 | 750 | 550 | 2700 | 1900 |
| У | 65 | 38 | 23 | 29 | 17,5 | 2100 | 1500 | 1150 | 2600 | 1850 | 1450 | 1600 | 1100 | 850 | 1300 | 900 | 700 | 5200 | 2200 | |
| В35 | 100 | 65 | 36 | 45 | 27 | 3300 | 2300 | 1800 | 4000 | 2900 | 2200 | 2500 | 1650 | 1350 | 2000 | 1400 | 1100 | 5000 | 3500 | |
| 40 | Н | 58 | 34 | 21 | 26 | 15,5 | 1900 | 1300 | 1050 | 2300 | 1650 | 1300 | 1400 | 1000 | 750 | 1150 | 800 | 600 | 2800 | 2000 |
| У | 70 | 40 | 25 | 31,5 | 19 | 2300 | 1600 | 1250 | 2700 | 2000 | 1550 | 1700 | 1200 | 950 | 1400 | 1000 | 800 | 3400 | 2400 | |
| В35 | 100 | 65 | 36 | 45 | 27 | 3400 | 2300 | 1800 | 4000 | 2900 | 2200 | 2500 | 1750 | 1350 | 2000 | 1400 | 1100 | 5000 | 3500 | |
| 45 | Н | 61 | 36 | 22 | 27,5 | 16,5 | 2000 | 1400 | 1100 | 2400 | 1750 | 1350 | 1500 | 1050 | 800 | 1250 | 850 | 650 | 3000 | 2100 |
| У | 75 | 45 | 27 | 34 | 20,5 | 2400 | 1700 | 1350 | 2900 | 2150 | 1700 | 1850 | 1300 | 1000 | 1450 | 1050 | 800 | 3600 | 2600 | |
| М35 | 90 | 65 | 32,5 | 40,5 | 24,5 | 3000 | 2100 | 1600 | 3600 | 2600 | 2000 | 2300 | 1650 | 1200 | 1850 | 1250 | 950 | 4500 | 3100 | |
| В42 | 90-120 | 70 | 32,5 | 40,5 | 24,5 | 3000 | 2100 | 1600 | 3600 | 2600 | 2000 | 2300 | 1600 | 1200 | 1850 | 1250 | 950 | 4500 | 3100 | |
| В48 | 120 | 95 | 43 | 54 | 32,5 | 4000 | 2800 | 2100 | 4800 | 3400 | 2700 | 3000 | 2100 | 1600 | 2400 | 1700 | 1300 | 6000 | 4200 | |
| ТВЧ56 | 75 | 45 | 27 | 34 | 20,5 | 2400 | 1700 | 1350 | 2900 | 2100 | 1700 | 1850 | 1300 | 1000 | 1450 | 1050 | 800 | 3600 | 2600 | |
| 50 | Н | 64 | 38 | 23 | 29 | 17,5 | 2100 | 1400 | 1150 | 2500 | 1850 | 1450 | 1600 | 1100 | 850 | 1250 | 850 | 650 | 3100 | 2200 |
| У | 90 | 70 | 32,5 | 40,5 | 24,5 | 3000 | 2100 | 1600 | 3600 | 2600 | 2000 | 2300 | 1800 | 1200 | 1850 | 1250 | 950 | 4500 | 3100 | |
| 20Г | Н | 46 | 28 | 16,6 | 20,5 | 12,5 | 1500 | 1000 | 800 | 1800 | 1300 | 1000 | 1100 | 800 | 600 | 900 | 650 | 500 | 2200 | 1600 |
| В | 57 | 42 | 20,5 | 25,5 | 15 | 1950 | 1300 | 1000 | 2300 | 1650 | 1250 | 1450 | 1000 | 750 | 1150 | 800 | 600 | 2900 | 1900 | |
| 30Г | Н | 55 | 32 | 20 | 25 | 15 | 1800 | 1300 | 1000 | 2100 | 1600 | 1250 | 1350 | 950 | 750 | 1100 | 800 | 600 | 2700 | 1900 |
| В | 68 | 56 | 24,5 | 30,5 | 18 | 2300 | 1600 | 1200 | 2700 | 1950 | 1500 | 1700 | 1200 | 900 | 1400 | 1000 | 750 | 3400 | 2400 | |
| 40Г | Н | 60 | 36 | 22 | 27 | 16 | 2000 | 1400 | 1100 | 2400 | 1750 | 1350 | 1500 | 1050 | 800 | 1200 | 850 | 650 | 3000 | 2100 |
| В45 | 84 | 59 | 35 | 38 | 23 | 2800 | 1900 | 1500 | 3300 | 2400 | 1900 | 2100 | 1500 | 1150 | 1700 | 1200 | 950 | 4200 | 2900 | |
| 50Г | Н | 66 | 40 | 23,5 | 29,5 | 17,5 | 2100 | 1500 | 1150 | 2600 | 1850 | 1450 | 1600 | 1100 | 750 | 1300 | 900 | 700 | 3200 | 2200 |
| В | 82 | 56 | 30 | 37 | 22 | 2700 | 1900 | 1500 | 3300 | 2500 | 1850 | 2500 | 1550 | 1100 | 1650 | 1050 | 750 | 4100 | 2900 | |
| 65Г | Н | 75 | 44 | 27 | 34 | 20 | 2400 | 1750 | 1350 | 2900 | 2100 | 1700 | 1850 | 1300 | 1000 | 1450 | 1050 | 800 | 3600 | 2600 |
| У | 90 | 70 | 32,5 | 40,5 | 24,5 | 3000 | 2100 | 1600 | 3600 | 2600 | 2000 | 2300 | 1600 | 1200 | 1850 | 1250 | 950 | 4500 | 3100 | |
| М45 | 150 | 125 | 53 | 67 | 40 | 5000 | 3500 | 2600 | 6000 | 4300 | 3300 | 3800 | 2600 | 2000 | 3000 | 2100 | 1600 | 7600 | 5200 | |
Примечание:
Марки стали 20Г; 30Г; 40Г; 50Г; 65Г — старые марки стали, действующие до 1988 г. Буква Г в них обозначала содержание марганца около 1 %.
Приложение 1. Допускаемые напряжения для разных видов сталей
Примечания:
1. При расчетных температурах ниже 20 °С допускаемые напряжения принимают такими же, как при 20 °С, при условии допустимого применения материала при данной температуре.
2. Для промежуточных расчетных температур стенки допускаемое напряжение определяют линейной интерполяцией с округлением результатов до 0,5 МПа (5 кгс/см 2 ) в сторону меньшего значения.
3. Для стали марки 20 при R 20 ee/220 (R 20 e/2200).
4. Для стали марки 10Г2 при R 20 p0,2 p0,2 /270 (R 20 p0,2 <2700).
5. Для стали марок 09Г2С, 16ГС классов прочности 265 и 296 по ГОСТ 19281 допускаемые напряжения независимо от толщины листа принимают равными указанным в графе, соответствующей толщине свыше 32 мм.
Таблица 6. Допускаемые напряжения для теплоустойчивых хромистых сталей
| Расчетная температура стенки сосуда или аппарата, °С | Допускаемое напряжение [σ], МПа (кгс/см 2 ), для сталей марок, МПа (кгс/см 2 ), для сталей марок | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| 12ХМ | 12МХ | 15ХМ | 15Х5М | 15Х5М-У | |
| 20 | 147 (1470) | 147 (1470) | 155 (1550) | 146 (1460) | 240 (2400) |
| 100 | 146,5 (1465) | 146,5 (1465) | 153 (1530) | 141 (1410) | 235 (2350) |
| 150 | 146 (1460) | 146 (1460) | 152,5 (1525) | 138 (1380) | 230 (2300) |
| 200 | 145 (1450) | 145 (1450) | 152 (1520) | 134 (1340) | 225 (2250) |
| 250 | 145 (1450) | 145 (1450) | 152 (1520) | 127 (1270) | 220 (2200) |
| 300 | 141 (1410) | 141 (1410) | 147 (1470) | 120 (1200) | 210 (2100) |
| 350 | 137 (1370) | 137 (1370) | 142 (1420) | 114 (1140) | 200 (2000) |
| 375 | 135 (1350) | 135 (1350) | 140 (1400) | 110 (1100) | 180 (1800) |
| 400 | 132 (1320) | 132 (1320) | 137 (1370) | 105 (1050) | 170 (1700) |
| 410 | 130 (1300) | 130 (1300) | 136 (1360) | 103 (1030) | 160 (1600) |
| 420 | 129 (1290) | 129 (1290) | 135 (1350) | 101 (1010) | 150 (1500) |
| 430 | 127 (1270) | 127 (1270) | 134 (1340) | 99 (990) | 140 (1400) |
| 440 | 126 (1260) | 126 (1260) | 132 (1320) | 96 (960) | 135 (1350) |
| 450 | 124 (1240) | 124 (1240) | 131 (1310) | 94 (940) | 130 (1300) |
| 460 | 122 (1220) | 122 (1220) | 127 (1270) | 91 (910) | 126 (1260) |
| 470 | 117 (1170) | 117 (1170) | 122 (1220) | 89 (890) | 122 (1220) |
| 480 | 114 (1140) | 114 (1140) | 117 (1170) | 86 (860) | 118 (1180) |
| 490 | 105 (1050) | 105 (1050) | 107 (1070) | 83 (830) | 114 (1140) |
| 500 | 96 (960) | 96 (960) | 99 (990) | 79 (790) | 108 (1080) |
| 510 | 82 (820) | 82 (820) | 84 (840) | 72 (720) | 97 (970) |
| 520 | 69 (690) | 69 (690) | 74 (740) | 66 (660) | 85 (850) |
| 530 | 60 (600) | 57 (570) | 67 (670) | 60 (600) | 72 (720) |
| 540 | 50 (500) | 47 (470) | 57 (570) | 54 (540) | 58 (580) |
| 550 | 41 (410) | - | 49 (490) | 47 (470) | 52 (520) |
| 560 | 33 (330) | - | 41 (410) | 40 (400) | 45 (450) |
| 570 | - | - | - | 35 (350) | 40 (400) |
| 580 | - | - | - | 30 (300) | 34 (340) |
| 590 | - | - | - | 28 (280) | 30 (300) |
| 600 | - | - | - | 25 (250) | 25 (250) |
Примечания:
1. При расчетных температурах ниже 20 °С допускаемые напряжения принимают такими же, как при 20 °С, при условии допустимого применения материала при данной температуре.
2. Для промежуточных расчетных температур стенки допускаемое напряжение определяют линейной интерполяцией с округлением результатов до 0,5 МПа (5 кгс/см 2 ) в сторону меньшего значения.
3. При расчетных температурах ниже 200 °С сталь марок 12МХ, 12ХМ, 15ХМ применять не рекомендуется.
Таблица 7 * Допускаемые напряжения для жаропрочных, жаростойких и коррозионностойких сталей аустенитного класса
| Расчетная температура стенки сосуда или аппарата, °С | Допускаемое напряжение[σ], МПа (кгс/см 2 ), для сталей марок | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| 03Х21Н21М4ГБ | 03Х18Н11 | 03Х17Н14М3 | 08Х18Н10Т, 08Х18Н12Т, 08Х17Н13М2Т, 08Х17Н15М3Т | 12Х18Н10Т, 12Х18Н12Т, 10Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М3Т | |
| 20 | 180 (1800) | 160 (1600) | 153 (1530) | 168 (1680) | 184 (1840) |
| 100 | 173 (1730) | 133 (1330) | 140 (1400) | 156 (1560) | 174 (1740) |
| 150 | 171 (1710) | 125 (1250) | 130 (1300) | 148 (1480) | 168 (1680) |
| 200 | 171 (1710) | 120 (1200) | 120 (1200) | 140 (1400) | 160 (1600) |
| 250 | 167 (1670) | 115 (1150) | 113 (1130) | 132 (1320) | 154 (1540) |
| 300 | 149 (1490) | 112 (1120) | 103 (1030) | 123 (1230) | 148 (1480) |
| 350 | 143 (1430) | 108 (1080) | 101 (1010) | 113 (1130) | 144 (1440) |
| 375 | 141 (1410) | 107 (1070) | 90 (900) | 108 (1080) | 140 (1400) |
| 400 | 140 (1400) | 107 (1070) | 87 (870) | 103 (1030) | 137 (1370) |
| 410 | - | 107 (1070) | 83 (830) | 102 (1020) | 136 (1360) |
| 420 | - | 107 (1070) | 82 (820) | 101 (1010) | 135 (1350) |
| 430 | - | 107 (1070) | 81 (810) | 100,5 (1005) | 134 (1340) |
| 440 | - | 107 (1070) | 81 (810) | 100 (1000) | 133 (1330) |
| 450 | - | 107 (1070) | 80 (800) | 99 (990) | 132 (1320) |
| 460 | - | - | - | 98 (980) | 131 (1310) |
| 470 | - | - | - | 97,5 (975) | 130 (1300) |
| 480 | - | - | - | 97 (970) | 129 (1290) |
| 490 | - | - | - | 96 (960) | 128 (1280) |
| 500 | - | - | - | 95 (950) | 127 (1270) |
| 510 | - | - | - | 94 (940) | 126 (1260) |
| 520 | - | - | - | 79 (790) | 125 (1250) |
| 530 | - | - | - | 79 (790) | 124 (1240) |
| 540 | - | - | - | 78 (780) | 111 (1110) |
| 550 | - | - | - | 76 (760) | 111 (1110) |
| 560 | - | - | - | 73 (730) | 101 (1010) |
| 570 | - | - | - | 69 (690) | 97 (970) |
| 580 | - | - | - | 65 (650) | 90 (900) |
| 590 | - | - | - | 61 (610) | 81 (810) |
| 600 | - | - | - | 57 (570) | 74 (740) |
| 610 | - | - | - | - | 68 (680) |
| 620 | - | - | - | - | 62 (620) |
| 630 | - | - | - | - | 57 (570) |
| 640 | - | - | - | - | 52 (520) |
| 650 | - | - | - | - | 48 (480) |
| 660 | - | - | - | - | 45 (450) |
| 670 | - | - | - | - | 42 (420) |
| 680 | - | - | - | - | 38 (380) |
| 690 | - | - | - | - | 34 (340) |
| 700 | - | - | - | - | 30 (300) |
_______________ * Данные таблицы соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.
Примечания:
1. При расчетных температурах ниже 20 °С допускаемые напряжения принимают такими же, как и при 20 °С, при условии допустимого применения материала при данной температуре.
2. Для промежуточных расчетных температур стенки допускаемое напряжение определяют интерполяцией двух ближайших значений, указанных в таблице, с округлением результатов до 0,5 МПа (5 кгс/см 2 ) в сторону меньшего значения.
3. Для поковок из стали марок 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М3Т допускаемые напряжения, приведенные в табл.7 при температурах до 550 °С, умножают на 0,83.
4. Для сортового проката из стали марок 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М3Т допускаемые напряжения, приведенные в табл.7 при температурах до 550 °С, умножают на отношение
где Rp0,2* - предел текучести материала сортового проката определен по ГОСТ 5949; для сортового проката из стали марки 03Х18Н11 допускаемые напряжения умножаются на 0,8.
5. Для поковок и сортового проката из стали марки 08Х18Н10Т допускаемые напряжения, приведенные в табл.7 при температурах до 550 °С, умножают на 0,95.
6. Для поковок из стали марки 03Х17Н14М3 допускаемые напряжения, приведенные в табл.7, умножают на 0,9.
7. Для поковок из стали марки 03Х18Н11 допускаемые напряжения, приведенные в табл.7, умножают на 0,9; для сортового проката из стали марки 03Х18Н11 допускаемые напряжения умножают на 0,8.
8. Для труб из стали марки 03Х21Н21М4ГБ (ЗИ-35) допускаемые напряжения, приведенные в табл.7, умножают на 0,88.
9. Для поковок из стали марки 03Х21Н21М4ГБ (ЗИ-35) допускаемые напряжения, приведенные в табл.7, умножают на отношение
где Rp0,2* - предел текучести материала поковок, определен по ГОСТ 25054 (по согласованию).
Таблица 8. Допускаемые напряжения для жаропрочных, жаростойких и коррозионностойких сталей аустенитного и аустенито-ферритного класса
| Расчетная температура стенки сосуда или аппарата, °С | Допускаемое напряжение [σ], МПа (кгс/см 2 ), для сталей марок | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 08Х18Г8Н2Т (КО-3) | 07Х13АГ20 (ЧС-46) | 02Х8Н22С6 (ЭП-794) | 15Х18Н12С4ТЮ (ЭИ-654) | 06ХН28МДТ, 03ХН28МДТ | 08Х22Н6Т, 08Х21Н6М2Т | |
| 20 | 230 (2300) | 233 (2330) | 133 (1330) | 233 (2330) | 147 (1470) | 233 (2330) |
| 100 | 206 (2060) | 173 (1730) | 106,5 (1065) | 220 (2200) | 138 (1380) | 200 (2000) |
| 150 | 190 (1900) | 153 (1530) | 100 (1000) | 206,5 (2065) | 130 (1300) | 193 (1930) |
| 200 | 175 (1750) | 133 (1330) | 90 (900) | 200 (2000) | 124 (1240) | 188,5 (1885) |
| 250 | 160 (1600) | 127 (1270) | 83 (830) | 186,5 (1865) | 117 (1170) | 166,5 (1665) |
| 300 | 144 (1440) | 120 (1200) | 76,5 (765) | 180 (1800) | 110 (1100) | 160 (1600) |
| 350 | - | 113 (1130) | - | - | 107 (1070) | |
| 375 | - | 110 (1100) | - | - | 105 (1050) | |
| 400 | - | 107 (1070) | - | - | 103 (1030) | |
Примечания:
1. При расчетных температурах ниже 20 °С допускаемые напряжения принимают такими же, как и при 20 °С, при условии допустимого применения материала при данной температуре.
2. Для промежуточных расчетных температур стенки допускаемое напряжение определяют интерполяцией двух ближайших значений, указанных в таблице, с округлением до 0,5 МПа (5 кгс/см 2 ) в сторону меньшего значения.
1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ
1.1.1. Расчетную температуру используют для определения физико-механических характеристик материала и допускаемых напряжений.
1.1.2. Расчетную температуру определяют на основании теплотехнических расчетов или результатов испытаний.
За расчетную температуру стенки сосуда или аппарата принимают наибольшее значение температуры стенки. При температуре ниже 20 °С за расчетную температуру при определении допускаемых напряжений принимают температуру 20 °С.
1.1.3. Если невозможно провести тепловые расчеты или измерения и если во время эксплуатации температура стенки повышается до температуры среды, соприкасающейся со стенкой, то за расчетную температуру следует принимать наибольшую температуру среды, но не ниже 20 °С.
При обогреве открытым пламенем, отработанными газами или электронагревателями расчетную температуру принимают равной температуре среды, увеличенной на 20 °С при закрытом обогреве и на 50 °С при прямом обогреве, если нет более точных данных.
1.2. Рабочее, расчетное и пробное давление
1.2.1. Под рабочим давлением для сосуда и аппарата следует понимать максимальное внутреннее избыточное или наружное давление, возникающее при нормальном протекании рабочего процесса, без учета гидростатического давления среды и без учета допустимого кратковременного повышения давления во время действия предохранительного клапана или других предохранительных устройств.
1.2.2. Под расчетным давлением в рабочих условиях для элементов сосудов и аппаратов следует понимать давление, на которое проводится их расчет на прочность.
Расчетное давление для элементов сосуда или аппарата принимают, как правило, равным рабочему давлению или выше.
При повышении давления в сосуде или аппарате во время действия предохранительных устройств более чем на 10 %, по сравнению с рабочим, элементы аппарата должны рассчитываться на давление, равное 90 % давления при полном открытии клапана или предохранительного устройства.
Для элементов, разделяющих пространства с разными давлениями (например, в аппаратах с обогревающими рубашками), за расчетное давление следует принимать либо каждое давление в отдельности, либо давление, которое требует большей толщины стенки рассчитываемого элемента. Если обеспечивается одновременное действие давлений, то допускается производить расчет на разность давлений. Разность давления принимается в качестве расчетного давления также для таких элементов, которые отделяют пространства с внутренним избыточным давлением от пространства с абсолютным давлением, меньшим чем атмосферное. Если отсутствуют точные данные о разности между абсолютным давлением и атмосферным, то абсолютное давление принимают равным нулю.
Если на элемент сосуда или аппарата действует гидростатическое давление, составляющее 5 % и выше рабочего, то расчетное давление для этого элемента должно быть повышено на это же значение.
1.2.3. Под пробным давлением в сосуде или аппарате следует понимать давление, при котором проводится испытание сосуда или аппарата.
1.2.4. Под расчетным давлением в условиях испытаний для элементов сосудов или аппаратов следует понимать давление, которому они подвергаются во время пробного испытания, включая гидростатическое давление, если оно составляет 5 % или более пробного давления.
1.3. Расчетные усилия и моменты
За расчетные усилия и моменты принимают действующие для соответствующего состояния нагружения (например, при эксплуатации, испытании или монтаже), усилия и моменты, возникающие в результате действия собственной массы присоединенных трубопроводов, ветровой, снеговой и других нагрузок.
Расчетные усилия и моменты от ветровой нагрузки и сейсмических воздействий определяют по ГОСТ 24756.
1.4. Допускаемое напряжение, коэффициенты запаса прочности и устойчивости
1.4.1. Допускаемое напряжение [ s ] при расчете по предельным нагрузкам сосудов и аппаратов, работающих при статических однократных* нагрузках, определяют:
для углеродистых и низколегированных сталей
- для аустенитных сталей
* Если сосуды и аппараты работают при многократных статических нагрузках, но количество циклов нагружения от давления, стесненности температурных деформаций или других воздействий не превышает 10 3 , то такая нагрузка в расчетах на прочность условно считается однократной. При определении числа циклов нагружения не учитывают колебание нагрузки в пределах 15 % расчетной.
Предел ползучести используют для определения допускаемого напряжения в тех случаях, когда отсутствуют данные по пределу длительной прочности или по условиям эксплуатации необходимо ограничить величину деформации (перемещения).
При отсутствии данных по условному пределу текучести при 1 %-ном остаточном удлинении допускаемое напряжение для аустенитной стали определяют по формуле ( 1 ).
Для условий испытания допускаемое напряжение определяют по формуле
Для условий испытаний сосудов и аппаратов из аустенитных сталей допускаемое напряжение определяют по формуле
1.4.2. Коэффициенты запаса прочности должны соответствовать значениям, приведенным в табл. 1.
Коэффициент запаса прочности
Для сосудов и аппаратов группы 3, 4 по «Правилам устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением» Госгортехнадзора СССР коэффициент запаса прочности по временному сопротивлению n в допускается принимать равным 2,2.
В случае, если допускаемое напряжение для аустенитных сталей определяют по формуле ( 1 ), коэффициент запаса прочности n т по условному пределу текучести Rp 0,2 для рабочих условий принимается равным 1,3.
Для сосудов и аппаратов, работающих в условиях ползучести при расчетном сроке эксплуатации 10 4 до 2 × 10 5 ч, коэффициент запаса прочности n д равен 1,5. При расчетном сроке эксплуатации 2 × 10 5 ч допускается коэффициент запаса прочности n д принимать равным 1,25, если выполняют контроль жаропрочности и длительной пластичности материала в эксплуатации, а отклонение в меньшую сторону длительной прочности и ползучести от среднего значения не превышает 20 %.
Расчет на прочность цилиндрических обечаек и конических элементов, выпуклых и плоских днищ для условий испытания проводить не требуется, если расчетное давление в условиях испытания будет меньше, чем расчетное давление в рабочих условиях, умноженное на1.4.3. Поправочный коэффициент к допускаемым напряжениям ( h ) должен быть равен единице, за исключением стальных отливок, для которых коэффициент h имеет следующие значения:
0,8 - для отливок, подвергающихся индивидуальному контролю неразрушающими методами;
0,7 - для остальных отливок.
1.4.4. Для сталей, широко используемых в химическом, нефтехимическом и нефтеперерабатывающем машиностроении, допускаемые напряжения для рабочих условий при h = 1 должны соответствовать приведенным в приложении 1 .
1.4.5. Для стального листового проката, изготовляемого согласно техническим условиям по двум группам прочности, допускаемые напряжения для первой группы прочности принимают по табл. 5 приложения 1. Для листового проката второй группы прочности (стали ВСт3пс, ВСт3сп, ВСт3Гпс и 09Г2С) допускаемое напряжение, принимаемое по табл. 5 приложения 1, увеличивают на 6 %, а для стали 09Г2 - на 7 %. При применении сталей ВСт3пс ВСт3сп и ВСт3Гпс второй группы прочности при температуре выше 250 °С, а сталей 09Г2С и 09ГС второй группы прочности при температуре выше 300 °С допускаемые напряжения принимают такими же, как для стали первой группы.
1.4.6. Разрешается допускаемое напряжение при температуре 20 °С определять по п. 1.4.1 , принимая гарантированные значения механических характеристик в соответствии со стандартами или техническими условиями на стали с учетом толщины листового проката. При повышенных температурах допускаемые напряжения, принимаемые с учетом толщины проката и групп прочности стали, разрешается определять по нормативно-технической документации, утвержденной в установленном порядке.
1.4.7. Расчетные механические характеристики, необходимые для определения допускаемых напряжений при повышенных температурах для сталей, не приведенных в приложении 1 , определяют после проведения испытаний представительного количества образцов, обеспечивающих гарантированные значения прочностных свойств.
1.4.8. Для элементов сосудов и аппаратов, работающих в условиях ползучести при разных за весь период эксплуатации расчетных температурах, в качестве допускаемого напряжения разрешается принимать эквивалентное допускаемое напряжение [ s ]экв, вычисляемое по формуле
где [ s ] i = [ s ]1; [ s ]2; . [ s ] n - допускаемое напряжение для расчетного срока эксплуатацTии при температурах ti ( i = l, 2 . );
Ti - длительность этапов эксплуатации элементов с температурой стенки соответственно ti ( i = l, 2 . ), ч;
- общий расчетный срок эксплуатации, ч;
т - показатель степени в уравнениях длительной прочности стали (для легированных жаропрочных сталей при разнице расчетных температур эксплуатации не более 30 ºС рекомендуется принимать m = 8).
Этапы эксплуатации при разной температуре стенки рекомендуется принимать по ступеням температуры в 5 и 10 °С.
1.4.9. Для сосудов и аппаратов, работающих при многократных нагрузках, допускаемую амплитуду напряжений определяют по ГОСТ 25859.
1.4.10. Для элементов сосудов и аппаратов, рассчитываемых не по предельным нагрузкам (например, фланцевых соединений) допускаемые напряжения должны определять по соответствующей нормативно-технической документации, утвержденной в установленном порядке.
1.4.11. Расчетные значения предела текучести, временного сопротивления и коэффициентов линейного расширения приведены в приложениях 2 , 3 .
1.4.12. Коэффициент запаса устойчивости ( n у ) при расчете сосудов и аппаратов на устойчивость по нижним критическим напряжениям в пределах упругости следует принимать:
2,4 - для рабочих условий;
1,8 - для условий испытания и монтажа.
1.5. Расчетные значения модуля продольной упругости
1.5.1. Расчетные значения модуля продольной упругости Е для углеродистых и легированных сталей в зависимости от температуры должны соответствовать приведенным в приложении 4 .
1.6. Коэффициенты прочности сварных швов
При расчете на прочность сварных элементов сосудов и аппаратов в расчетные формулы следует вводить коэффициент прочности сварных соединений:
j р - продольного шва цилиндрической или конической обечаек;
j т - кольцевого шва цилиндрической или конической обечаек;
j к - сварных швов кольца жесткости;
j a - поперечного сварного шва для укрепляющего кольца;
j , j А , j В - сварных швов выпуклых и плоских днищ и крышек (в зависимости от расположения).
Числовые значения этих коэффициентов должны соответствовать значениям, приведенным в приложении 5 .
Для бесшовных элементов сосудов и аппаратов j = 1.
1.7. Прибавки к расчетным толщинам конструктивных элементов
1.7.1. При расчете сосудов и аппаратов необходимо учитывать прибавку с к расчетным толщинам элементов сосудов и аппаратов.
Исполнительную толщину стенки элемента сосуда и аппарата должны определять по формуле
где sp - расчетная толщина стенки элемента сосуда и аппарата.
Прибавку к расчетным толщинам следует определять по формуле
При поверочном расчете прибавку вычитают из значений исполнительной толщины стенки.
Если известна фактическая толщина стенки, то при поверочном расчете можно не учитывать c 2 и c 3 .
1.7.2. Обоснование всех прибавок к расчетным толщинам должно быть приведено в технической документации.
При двухстороннем контакте с коррозионной и (или) эрозионной средой прибавку c 1 для компенсации коррозии и (или) эрозии должны соответственно увеличивать.
Технологическая прибавка c 3 предусматривает компенсацию утонения стенки элемента сосуда или аппарата при технологических операциях - вытяжке, штамповке, гибке труб и т. д. В зависимости от принятой технологии эту прибавку следует учитывать при разработке рабочих чертежей.
Прибавки c 2 и c 3 учитывают в тех случаях, когда их суммарное значение превышает 5 % номинальной толщины листа.
Технологическая прибавка c 3 не включает в себя округление расчетной толщины до стандартной толщины листа.
При расчете эллиптических днищ, изготовляемых штамповкой, технологическую прибавку c 3 для компенсации утонения в зоне отбортовки не учитывают, если ее значение не превышает 15 % расчетной толщины листа.
1.8. Проверка на усталостную прочность
1.8.1. Для сосудов и аппаратов, работающих при многократных нагрузках с количеством циклов нагружения от давления, стесненности температурных деформаций или других воздействий более 10 3 за весь срок эксплуатации, кроме расчета по настоящему стандарту, следует выполнять проверку на усталостную прочность.
1.8.2 . Сосуды и аппараты, работающие при многократных нагрузках, проверяют на циклическую прочность по ГОСТ 25859.
2. РАСЧЕТ ОБЕЧАЕК ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ
2.1. Расчетные схемы
2.1.1. Расчетные схемы цилиндрических обечаек приведены на черт. 1 - 4 .
Гладкие цилиндрические обечайки
а - обечайка с фланцем или с плоским днищем,
б - обечайка с жесткими перегородками
Гладкие обечайки с выпуклыми
или коническими днищами
а - обечайка с отбортованными днищами,
б - обечайка с неотбортованными днищами
Гладкие обечайки с рубашкой
Цилиндрическая обечайка,
подкрепленная кольцами жесткости
Примечание . Черт. 1 - 4 не определяют, конструкцию и приведены только для указания расчетных размеров.
2.2. Условия применения расчетных формул
для обечаек и труб при D ³ 200 мм;
для труб при D < 200 мм.
2.2.2. Расчетные формулы, приведенные в пп. 2.3.2 ; 2.3.4 - 2.3.7 и 2.4.2 следует применять при условии, что расчетные температуры не превышают значений, при которых учитывается ползучесть материалов, т. е. при таких температурах, когда допускаемое напряжение определяют только по пределу текучести или временному сопротивлению (пределу прочности). Если нет точных данных, то формулы допускается применять при условии, что расчетная температура стенки обечайки из углеродистой стали не превышает 380 °С, из низколегированной 420 °С, а из аустенитной 525 °С.
2.2.3. Для обечаек, подкрепленных кольцами жесткости, дополнительно к требованиям пп. 2.2.1 и 2.2.2 должны выполняться следующие ограничения:
- отношение высоты сечения кольца жесткости к диаметру
расчетные формулы следует применять при условии равномерного расположения колец жесткости;
- в тех случаях, когда кольца жесткости установлены неравномерно, значения b и l 1 необходимо подставлять для того участка, на котором расстояние между двумя соседними кольцами жесткости максимальное;
- если l 2 > l 1 , то в качестве расчетной длины l принимается l 2 .
2.2.4. Расчетные формулы для обечаек, работающих под действием осевого сжимающего усилия, приведенные в п. 2.3.4 , применимы при следующем условии:
Читайте также: