HG 20645.5-1998 化工装置管道机械设计技术规定(附条文说明).docx

化工装置管道机械设计技术规定 HG/T 20645.5—1998 77 1 蒸汽夹套管端板强度计算 1.1 适用范围 本规定适用于蒸汽夹套管端板强度的校核计算。 1.2 计算方法 1.2.1 符号说明 图1.2.1 蒸汽夹套管端板简图 Dm—— 外套管的外径； D,—— 内套管的外径； Em-— 外套管的弹性模数； Ep—— 内套管的弹性模数； E,——端板的弹性模数； Fm-— 外套管的截面积； Fp—— 内套管的截面积； F(p)——由内压引起的作用在外边缘上的反作用力； P— 夹套管内的介质压力； Qp)—— 由内压引起的作用在内边缘上的反作用力； R-— 端板外半径； r— 端板内半径； Tm—— 外套管的温度； 78 Tp—— 内套管的温度； Ts—— 端板的温度； tm——外套管的壁厚； pp——内套管的壁厚； W 变 形 量 ； W。 ——端板内边缘和外边缘最大变形量； W。(aL)——由热膨胀引起的端板变形量； W。(p)——由内压引起的端板变形量； X—p/r, 端板内半径处，X=1, 端板外半径处，X=R/r=a; δ——端板厚度； 转角； μ----泊桑比； am——外套管的热膨胀系数； p—— 内套管的热膨胀系数； as-- 端板的热膨胀系数； — — 径向应力； O 纵向应力； σy——合成应力； Cp(AL)—— 由热膨胀引起的端板径向应力； Cr(AL)— 由热膨胀引起的端板纵向应力； (aL)--- 由热膨胀引起的端板合成应力； Op(P)-—由内压引起的端板径向应力； C? (P)——由内压引起的端板纵向应力； Cy(p)-- 由内压引起的端板合成应力； Cv[F(P)]——由边缘载荷F(p)引起的外边缘(或内边缘)应力； Cvp-- 由内压引起的端板内边缘(或外边缘)综合应力； Cvmax———由热膨胀和内压共同引起的端板内(外)边缘最大应力。 1.2.2 计算公式 引起端板的变形主要是内管与外套管不同的热膨胀量和夹套中的内压，在校核 端板强度时可对这两部分力分别进行计算，然后叠加就可得到端板的总应力。根据应 79 力判断，端板的计算应力必须小于或等于许用应力，以此条件确定端板厚度(已假定) 是否能满足设计要求。 1 计算热膨胀引起的应力和变形 1)径向应力 Cn(AL) (1.2.2-1) 2)纵向应力Ct(AL) (1.2.2—2) 或 Ot( △L)=μop(AL) 3)合成应力 αv(△L) (1.2.2—3) 或 4)变形量W 。( C)=√)+0)-C(L) ·Grcsi) (1.2.2-4) 2 计算由内压引起的端板应力和变形量 夹套管夹套中的内压引起的端板应力分为两部分。其一，夹套管内压均匀地作用 在端板上产生的端板应力；其二，该内压会引起一个作用在外管壁上的反作用力 F(P),这个力F(p)同P(a) 相似，由F(p)也产生端板应力。以上两部分应力之和为内压 引起的端板综合应力。 1)径向应力Cp(P) 80 2)纵向应力Ot(P) 或 C+(P)=μσp(P) 3)合成应力 Cv(P) 或 C,c)=√0)+0)-0gC) ·Oe) 4)变形量W。(p) (1.2.2—5) (1.2.2-6) (1.2.2—7) (1.2.2—8) 5)由Fp) 产生的端板应力σv[F(P)] (1.2.2—9) 6)由内压引起的端板内(外)边缘综合应力cvp (1.2.2-10) 3 由热膨胀和内压共同引起的端板内(外)边缘最大应力avmax(选取二者中的应 力大值作为校核判断依据) Cvmax=0v( △L)+OvF (1.2.2—11) 1.3 计算要求 1.3.1 计算所需原始数据 1 外套管外径Dm;壁厚tm;温度Tm; 热膨胀系数am;弹性模数Em 内套管外径D。;壁厚tp; 温度Tp; 热膨胀系数α,;弹性模数Ep 夹套管长度L; 夹套管压力P。 1.3.2 辅助数据计算 1 系数 a (1.3.2-1) 2 外套管截面积 Fm Fm=(Dm-tm) ·π ·tm (1.3.2-2) 3 内套管截面积F Fp=(Dp—t) ·π ·tp (1.3.2-3) 4 由内外套管热膨胀差引起的作用于外套管边缘上的载荷P(△L) (1.3.2-4) 5 由内压引起的外边缘载荷F(P) F(p)=ηP ·R2 (1.3.2—5)