Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ПРоект 2 / RTM38_001-94.doc
Скачиваний:
86
Добавлен:
29.03.2015
Размер:
991.74 Кб
Скачать

Расчёт вынужденных колебаний трубопровода

8.2.1. Для количественных оценок сопротивления усталости при вибрациях и амплитуд вибрационных перемещений в характерных сечениях следует проводить расчёт вынужденных изгибных колебаний трубопровода. При этом используются данные о динамических нагрузках, полученные в соответствии с разделом 2.2. при отсутствии достоверных данных о характеристиках возбуждающих вибрации нагрузок, расчёт вынужденных колебаний следует проводить с использованием результатов специальных испытаний.

8.2.2 Расчёт проводится в линейной постановке для детерминированных кинематических и силовых воздействий, заданных в полигармоническом виде. Следует предусмотреть возможность сдвига фаз между нагрузками в различных сечениях трубопровода. Рассматриваются установившиеся колебания системы при рабочих параметрах. Опоры моделируются линейно-упругими связями. Значение коэффициента относительного демпфирования принимается равным 0,02.

8.2.3 Расчёт проводится спектральным методом с разложением по формам собственных колебаний трубопровода. Определяются амплитудно-частотные характеристики перемещений в расчётных сечениях, а также вибрационных нагрузок на опоры, подвески и оборудование.

8.2.4 Расчёт напряжений при вынужденных колебаниях осуществляется по формулам этапа 3а. При этом учитываются размахи колебаний внешних нагрузок и внутреннего давления для всех рассматриваемых возмущающих частот. Приведённые к нормальной температуре амплитуды эквивалентных напряжений в характерных сечениях трубопровода должны быть представлены в спектральной форме.

8.2.5 Для приближённой оценки вибрации в трубопроводах с первой собственной частотой до 60 Гц можно воспользоваться методом «динамической жёсткости». Согласно этому методу определяется отношение первой собственной частоты f1и частот возбуждающих нагрузокfip. С помощью этого отношения по черт.8.1 находится коэффициент динамичностиkid. Значения возмущающих нагрузок сi-той частотой умножаются на соответствующий коэффициент динамичности. Далее проводится расчёт трубопровода на прочность по формулам этапа 3а.

Критерии вибропрочности

8.3.1 Основным средством обеспечения вибропрочности трубопровода является отстройка собственных частот fiот частот возбуждающих нагрузокfip. При этом должны выполняться условия:

fi/fip≤ 0,7 иfi/fip≥ 1,3 (8.6)

8.3.2 Амплитуды вибронапряжений при различных частотах определяются в результате расчёта вынужденных колебаний трубопровода (п.8.2.4). При оценке вибропрочности для каждого характерного сечения следует определить максимальную амплитуду эквивалентных напряжений ( σaev), получаемую в результате наложения различных форм колебаний.

8.3.3 Оценка вибропрочности проводится из условия, что при начальном и конечном размерах трещины (трещиноподобного дефекта) под действием вибронапряжений не достигается величина порога усталости. Такое допущение справедливо, когда число вибрационных циклов превышает 107за время эксплуатации трубопровода. Достижение порогового значения коэффициента интенсивности напряжений при вибрациях означает разрушение трубопровода за существенно меньший период времени, чем расчётный (10-40 лет).

Для исходной полукруговой микротрещины при коэффициенте раскрытия равном 1,0 допускаемая амплитуда вибронапряжений находится из условия:

aev] =Kaeth/ , (8.7)

где Kaeth = 12 МПам? -эффективное значение амплитуды порогового коэффициента интенсивности напряжений при усталости, ао= 0,10,5 мм – радиус исходной полукруговой трещины.

Наряду с допускаемым, в расчётах следует учитывать безопасный уровень вибронапряжений, для которых при реальных размерах поверхностной усталостной трещины порог усталости недостижим. Для оценки этих напряжений можно воспользоваться условием:

aev} =Kaeth/ , (8.8)

где аf– максимальный допускаемый радиус полукруговой трещины, принимаемый равным половине номинальной толщины стенки элемента.

Для оценочных расчётов можно принимать [σaev] = 70 МПа и {σaev} = 30 МПа.

Примечание. Допущение о полукруговом фронте трещины идёт в запас прочности, если её радиус принимается равным полудлине, определённой на поверхности элемента.

8.3.4 Расчётное число полных циклов пусков – остановов трубопроводов с умеренной температурой должно быть меньше допускаемого:

Nc≤ [N] , (8.9)

где [N] в зависимости от амплитуды вибронапряжений и марки стали определяется по формулам (8.10) – (8.12).

При σaev≤ {σaev}:

для углеродистой и легированной стали –

(8.10)

для аустенитной стали -

проверить число 1,975 ?!(8.11)

При {σaev} < σaev< [σaev] для всех сталей :

[N]2 = [N]1 (8.12)

При σaev≥ [σaev] для трубопроводов из всех сталей эксплуатация недопустима.

      1. Для высокотемпературных трубопроводов в условиях вибрации при σe≤ 0,6 [σ20] должно выполняться условие (8.9), а при σe> 0,6 [σ20] следующее:

, (8.13)

где [N]k(k= 1,2) определяется согласно п.8.3.4.

8.3.6 Для типовых трубопроводов в качестве критерия вибропрочности могут быть использованы допустимые амплитуды перемещений в характерных сечениях трубопровода.