Тема: Сопоставление применения различных Норм прочности на примере расчета корпуса задвижки

Для анализа прочности сосудов давления применяется ряд нормативных документов. Обычно в каждой отрасли принят свой набор документов. Так, в атомной энергетике расчеты сосудов на прочность регламентируются «Нормами расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок ПНАЭ Г-7-002-86», в общем машиностроении - ГОСТ 14249-89. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность, в нефтехимической отрасли - РД 26-02-62-98 Расчет на прочность элементов сосудов и аппаратов, работающих в коррозионно-активных сероводородо-содержащих средах (Руководящий документ ВНИИНЕФТЕМАШ) и др. До недавнего времени эти документы являлись документами обязательного применения (и являются таковыми до сих пор в атомной энергетике).
В США ситуация несколько отличается. Документы по расчетам на прочность формально не являются обязательными, применение их регулируется только экономически. Конструкции (сосуды), удовлетворяющие требованиям соответствующих документов, продаются дороже и страхуются (на случай аварии) по гораздо меньшей ставке; при этом подтверждение соответствия требованиям норм строго регламентировано. Документом, регулирующим расчеты на прочность сосудов, является. ASME BPVC Секция VIII Нормы на котлы и сосуды высокого давления.
Кроме того, во многих странах существуют свои реализованные нормы по расчетам прочности и жесткости трубопроводов, таких как:
Британские: BS 806, BS 7159,
Немецкие: FBDR,
Французские: CODETI,
Норвежские: ТВК 5-6,
Европейские: EN-13480 и т.д.
Проблема заключается в том, что все перечисленные нормы весьма разнородны по своему статусу и не образуют единой системы.
В данной выпускной работе требования кода ASME BPVC былисопоставлены со стандартами ПНАЭ Г 7-002-86. Такой выбор определялся следующими причинами:
- указанные стандарты открыты (в отличие, например, от авиационных документов);
- применяются не только в атомной энергетике, но и во множестве других отраслей).
Структура документов серии PNAE G-7 и Кодекса ASME существенно различаются. Этот аспект делает очень трудным, если не практически невозможным, оценку и определение полного соответствия между серией PNEG-7 и Кодексом ASME.
При решении поставленных задач в работе использованы теоретические и экспериментальные методы научного познания.
Общенаучные теоретические методы исследования основаны на базовых положениях таких нормативных документов, как «ГОСТ Р 52857.1-2007» -«ГОСТ Р 52857.12-2007», «ГОСТ 17032-2010», «ТР ТС 032/2013», «ГОСТ 14249-89», «ОСТ Р 52857.10-2007», «ПБ 03-605-03», «РД 24.200.17-90», «РД 26-01-169-89» и т.д.
Помимо теоретического литературного обзора был проведен компьютерный анализ напряженного состояния и деформаций компонента трубопровода на примере задвижки ЗМС-50х35.01РР с использованием программного продукта SolidWorks Simulation, Ansys и системы Mathcad.

Купить

Выполненное сравнение расчетов на статическую прочность одной и той же конструкции при одних и тех же нагрузках с использованием отечественных и американских Норм прочности показало:
1) Рассмотренный элемент конструкции - корпус проектируемой задвижки ЗМС-50х35.01РР для фонтанной арматуры скважин - удовлетворяет условиям статической прочности как по российским, так и по американским Нормам.
2) Нагрузка на корпус может быть увеличена при сохранении требования выполнений условий прочности. Это увеличение различно по разным Нормам и даже разным методам расчета, допускаемым одними (американскими) нормами.
Наименьшее увеличение допускают российские Нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок, использующие условные упругие решения и категоризацию напряжений. Увеличение, которое допускает ASME Boiler and Pressure Vessel Code при использовании того же метода расчета, несколько выше - за счет меньшего нормативного запаса по пределу прочности (запас по пределу текучести одинаков). Соответствующее различие составляет около 25%.
ASME BPVC разрешают и применение более современного метода расчета - численного анализа за пределами упругости (со своими коэффициентами запаса). Допускаемая нагрузка, рассчитанная этим методом, оказывается на 20% выше нагрузки, рассчитанной с использованием упругого расчета и категорий напряжений, и на 50% выше нагрузки, рассчитанной по ПНАЭ Г-7-002-86.
3) Механические характеристики материалов, аналогичных по химическому составу, в ASME BPVC и российских нормах отличаются. Это отличие различно для разных марок и составляет от 4% до 50%. Причину этого различия невозможно выяснить без детального анализа технологии производства и стабильности свойств

Купить