1.2. Допускаемые напряжения, условия прочности и устойчивости

Номинальные допускаемые напряжения определяют по характеристикам материала при расчетной температуре.

Номинальные допускаемые напряжения для элементов с расчетной температурой, равной или ниже T_t, вычисляют по пределу текучести и временному сопротивлению.

Для элементов с расчетной температурой выше температуры T_t номинальные допускаемые напряжения рассчитывают по пределу текучести, временному сопротивлению и пределу длительной прочности.

Температура T_t равна:

293 К (20 С) — для алюминиевых и титановых сплавов;

523 К (250 С) — для циркониевых сплавов;

623 К (350 С) — для углеродистых, легированных, кремнемарганцовистых и высокохромистых сталей;

723 К (450 С) — для коррозионно-стойких сталей аустенитного класса, жаропрочных хромомолибденованадиевых сталей и железоникелевых сплавов.

Номинальное допускаемое напряжение для элементов оборудования и трубопроводов, нагруженных давлением, принимают минимальным из следующих значений:

(1.1)

Для элементов оборудования и трубопроводов, нагруженных внутренним давлением, n_m = 2,6; n_0,2 = 1,5; n_mt = 1,5.

Для элементов оборудования и трубопроводов, нагруженных наружным давлением, превышающим внутреннее, n_m = 2,6; n_0,2 = 2; n_mt = 2.

Окончательную проверку на устойчивость и корректировку (при необходимости) толщин стенок, нагруженных наружным давлением, превышающим внутреннее, проводят в соответствии с нормами [1, cм. разд. 5.5].

Номинальное допускаемое напряжение в болтах или шпильках от давления и усилий затяга определяют так:

(1.2)

где n_0,2 = 2.

Дополнительно в болтах и шпильках, температура которых превышает температуру T_t, в соответствии с требованиями из [1, см. разд. 3.2] устанавливают номинальные допускаемые напряжения от давления как

(1.3)

где n_mt = 3.

Для корпусов страховочных и защитных оболочек номинальные допускаемые напряжения

(1.4)

где n_0,2 = 1,07; n_m = 1,85.

При определении номинальных допускаемых напряжений значения кратковременных или длительных механических характеристик принимают по данным ГОСТ, ОСТ или ТУ. При отсутствии в этих документах необходимых данных следует руководствоваться значениями, приведенными в нормах [1].

При температурах, превышающих Т_t, при заданном ограничении деформации ползучести, элементы рассчитывают по пределу ползучести . В случае отсутствия в ГОСТ, ОСТ или ТУ сведений по пределам ползучести допускается их определение по изохронным кривым, приведенным для ряда материалов в нормах. Коэффициент запаса по пределу ползучести при этом принимают равным единице.

При температурах выше T_t, в тех случаях, когда эксплуатация конструкции предусматривает два и более режимов нагружения, отличающихся по температуре или нагрузке, основные размеры должны удовлетворять условию прочности по накопленному длительному статическому повреждению

(1.5)

где t_i — продолжительность работы на i-м режиме нагружения; [t]_i — допускаемое время нагружения, соответствующее пределу длительной прочности (значения могут быть приняты по нормам [1, см. табл. П1.4]; _i — напряжение i-го режима.

Для стальных отливок, необходимые данные для которых отсутствуют в ГОСТ, ОСТ, ТУ или в нормах [1], значения предела текучести и временного сопротивления принимают равными 85 % значения, приведенного в [1, см. табл. П1.1] для одноименной марки катаной или кованой стали, если отливки подвергаются 100 %-ному ультразвуковому или радиографическому контролю и 75 % указанного выше значения — для остальных отливок.

При контакте элементов конструкций с натрием реакторной чистоты в расчетах используют значения механических характеристик, полученные в результате умножения величин , , , на коэффициент снижения _t, зависящий от типа материала, температуры и длительности эксплуатации.

При выполнении расчета по выбору основных размеров и проведении поверочного расчета для сталей перлитного класса коэффициент снижения находят по формуле

_t = 1 – 0,15h_c/s_R, (1.6)

где h_c— толщина поверхностного слоя стали, обезуглероженного на 30 %.

Значение h_c определяют по данным ТУ на изделие. Для сталей марок 12Х2М, 12Х2М1ФБ допускается определять h_c в порядке, указанном ниже.

На верхнем графике рис. 1.3 или 1.4 находят точку, соответствующую заданным расчетным температуре Т и времени эксплуатации t. На пересечении вертикали от этой точки с кривой нижнего графика определяют точку, а затем — соответствующее значение h_c на оси ординат этого графика по горизонтали от полученной точки. Другой способ сводится к вычислению х по приведенным в подрисуночных подписях к рис. 1.3 или 1.4 формулам и определению по х значения h_c с использованием только нижних графиков.

Рис. 1.3. Диаграмма обезуглероживания стали марки 12Х2М в жидком натрии, х = 7000/T = lgt (T в К)	Рис. 1.4. Диаграмма обезуглероживания стали марки 12Х2М1ФБ в жидком натрии, х = 8650/T= lgt (T в K)

При расчете по выбору основных размеров и поверочном расчете деталей с толщиной стенки более 1 мм и времени эксплуатации не более 210⁵ ч принимают:

– для коррозионно-стойких сталей аустенитного класса с содержанием никеля до 15 % при Т  823 К (550 °С) _t = 1 и при 823 К (550 С) < Т  973 К (700 С) _t = 0,9;

– для железоникелевых сплавов при Т < 873 К (600 °С) _t = 0,9 и при 873 К (600 С) < T  973 К (700 С) _t = 0,8.