Введен в действие
Приказом Федерального
агентства по техническому
регулированию и метрологии
от 9 апреля 2019 г. N 124-ст
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
ТУРБИНЫ ПАРОВЫЕ СТАЦИОНАРНЫЕ
НОРМЫ РАСЧЕТА НА ПРОЧНОСТЬ КОРПУСОВ ЦИЛИНДРОВ И КЛАПАНОВ
Stationary steam turbine. Norms of calculation
for strength of cylinder and valve casings
ГОСТ 34484-2018
МКС 27.040
Дата введения
1 июля 2019 года
Предисловие
Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены в ГОСТ 1.0-2015 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2-2015 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены"
Сведения о стандарте
1 РАЗРАБОТАН Техническим комитетом по стандартизации ТК 244 "Оборудование энергетическое стационарное", Федеральным государственным унитарным предприятием "Всероссийский научно-исследовательский институт стандартизации и сертификации в машиностроении" (ВНИИНМАШ)
2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии
3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 29 ноября 2018 г. N 54)
За принятие проголосовали:
Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97 Код страны по МК (ИСО 3166) 004-97 Сокращенное наименование национального органа по стандартизации
Армения AM Минэкономики Республики Армения
Беларусь BY Госстандарт Республики Беларусь
Киргизия KG Кыргызстандарт
Россия RU Росстандарт
Узбекистан UZ Узстандарт
4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 9 апреля 2019 г. N 124-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 34484-2018 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 июля 2019 г.
5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)
1 Область применения
Настоящий стандарт распространяется на паровые стационарные турбины для тепловых и атомных электростанций и приводные паровые турбины.
Настоящий стандарт устанавливает общие требования к расчету на прочность наружных и внутренних корпусов цилиндров высокого и среднего давления и корпусов регулирующих и стопорных клапанов на всех стадиях жизненного цикла, в том числе при проектировании и в ходе эксплуатации с целью продления срока службы турбины.
Стандарт не предъявляет требований к работам, связанным с контролем состояния металла корпусов цилиндров и клапанов в периоды ремонтов турбин, которые регламентируются техническими условиями на ремонт, инструкциями по контролю состояния металла и продлению срока службы элементов турбин и иными отраслевыми нормативными документами.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие межгосударственные стандарты:
ГОСТ 25.502-79 Расчеты и испытания на прочность в машиностроении. Методы механических испытаний металлов. Методы испытаний на усталость
ГОСТ 25.504-82 Расчеты и испытания на прочность. Методы расчета характеристик сопротивления усталости
ГОСТ 25.506-85 Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при статическом нагружении
ГОСТ 977-88 Отливки стальные. Общие технические условия
ГОСТ 3618-82 Турбины паровые стационарные для привода турбогенераторов. Типы и основные параметры
ГОСТ 9066-75 Шпильки для фланцевых соединений с температурой среды от 0 °C до 650 °C. Типы и основные размеры
ГОСТ 9064-75 Гайки для фланцевых соединений с температурой среды от 0 до 650 °C. Типы и основные размеры
ГОСТ 16093-2004 Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба метрическая. Допуски. Посадки с зазором
ГОСТ 20689-80 Турбины паровые стационарные для привода компрессоров и нагнетателей. Типы, основные параметры и общие технические требования
ГОСТ 20700-75 Болты, шпильки, гайки и шайбы для фланцевых и анкерных соединений, пробки и хомуты с температурой среды от 0 до 650 °C. Технические условия
ГОСТ 23269-78 Турбины стационарные паровые. Термины и определения
ГОСТ 24277-91 Установки паротурбинные стационарные для атомных электростанций. Общие технические условия
ГОСТ 24278-89 Установки турбинные паровые стационарные для привода электрических генераторов ТЭС. Общие технические требования
ГОСТ 27625-88 Блоки энергетические для тепловых электростанций. Требования к надежности, маневренности и экономичности
ГОСТ 24705-2004 Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба метрическая. Основные размеры
ГОСТ 28969-91 Турбины паровые стационарные малой мощности. Общие технические условия
Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.
3 Сокращения
В настоящем стандарте использованы следующие сокращения:
АЭС - атомная электростанция;
К - конденсационные турбины;
КИН - коэффициент интенсивности напряжений;
КРТ - критическое раскрытие трещины;
ЛМЗ - Ленинградский металлический завод;
МУ - методические указания;
НД - нормативная документация;
ПНАЭ - правила и нормы в атомной энергетике;
ПТ - теплофикационные турбины с производственным и отопительным отбором пара;
Р - теплофикационные турбины с противодавлением, без регулируемого отбора пара;
Т - теплофикационные турбины с отопительным отбором пара;
УТЗ - Уральский турбинный завод;
ТУ - технические условия;
ТЭС - тепловая электростанция;
ХТЗ - Харьковский турбинный завод.
4 Термины и определения
В настоящем стандарте применены термины в соответствии с ГОСТ 23269, а также следующие термины с соответствующими определениями:
4.1 цилиндр высокого давления; ЦВД: Первый по ходу пара цилиндр многоцилиндровой паровой турбины.
4.2 цилиндр среднего давления; ЦСД: Промежуточный по ходу пара цилиндр многоцилиндровой паровой стационарной турбины с конденсатором.
4.3 стопорный клапан; СК: Автоматический клапан, предназначенный для прекращения подачи пара в цилиндр паровой стационарной турбины в аварийной ситуации.
4.4 регулирующий клапан; РК: Клапан для регулирования расхода пара через проточную часть цилиндра паровой стационарной турбины.
5 Общие положения
5.1 Настоящий стандарт определяет общую методологию и порядок выполнения расчетов на прочность корпусов ЦВД, ЦСД, СК и РК основных типов паровых стационарных турбин:
- турбин для привода электрических генераторов ТЭС, соответствующих требованиям ГОСТ 24278 и ГОСТ 3618;
- турбин для атомных электростанций, соответствующих техническим условиям ГОСТ 24277;
- турбин малой мощности, соответствующих техническим условиям ГОСТ 28969;
- турбин для привода компрессоров и нагнетателей, соответствующих требованиям ГОСТ 20689.
5.2 Требования стандарта в целях обеспечения безопасной работы паровых турбин обязаны выполнять эксплуатирующие организации, а также любые сторонние организации и физические лица, выполняющие работы (оказывающие услуги) в области его применения.
5.3 Назначенный срок службы турбины определяется требованиями нормативной документации, в том числе:
- турбин стационарных паровых для привода турбогенераторов ТЭС - в соответствии с ГОСТ 24278, ГОСТ 28969 не менее 40 лет (за исключением быстроизнашивающихся деталей);
- турбин стационарных паровых мощностью 30 МВт и выше с номинальной частотой вращения ротора 50 и 25 с-1, предназначенных для работы на АЭС, - в соответствии с ГОСТ 24277 не менее 30 лет (за исключением быстроизнашивающихся деталей);
- турбин стационарных паровых мощностью от 6 000 до 30 000 кВт с начальным абсолютным давлением пара от 3,4 до 10 МПа, предназначенных для привода воздушных компрессоров для доменных печей и воздухоразделительных установок, компрессоров и нагнетателей турбин для привода компрессоров и нагнетателей, - в соответствии с ГОСТ 27625 не менее 25 лет (за исключением быстроизнашивающихся деталей).
6 Методика расчета на статическую прочность
6.1 Расчет по выбору основных размеров
6.1.1 Расчет по выбору основных размеров корпусов выполняется на стадии эскизного проекта путем решения осесимметричной задачи теории упругости без учета патрубков, фланцев горизонтального разъема цилиндров, приливов.
При расчетах учитываются нагрузки на корпус от внутреннего давления, осевых усилий, передающихся от диафрагм, обойм, а также температурное поле корпуса при номинальном режиме эксплуатации.
6.1.2 Значения пределов текучести и прочности материала при рабочей температуре принимаются по нижнему значению механических свойств, приводимых в ТУ на отливки. Для корпусов, отливаемых из легированных сталей, при температурах более 420 °C следует учитывать снижение предела текучести материала из-за влияния длительной наработки при сроке эксплуатации свыше 100 тыс. ч.
Значительное уменьшение пределов текучести и прочности наблюдается при температурах 510 °C - 540 °C. Оно может быть оценено путем испытания образцов из вырезок металла корпусов после длительной наработки. Если такие данные отсутствуют, то допускается использовать результаты испытаний из банка данных для литых корпусов, представленные в таблице 1.
Таблица 1
Снижение пределов текучести и прочности корпусных
сталей по отношению к исходному состоянию
после длительной наработки
Марка стали Температура испытания, °C Наработка, тыс. ч Снижение пределов, %
текучести прочности
20ХМЛ 510 200 16 - 20 10 - 13
20ХМФЛ 535 100 - 200 20 - 25 15 - 20
15Х1М1ФЛ 540 200 14 10
6.2 Поверочный расчет на прочность
6.2.1 Поверочный расчет корпуса выполняется при проектировании и наличии отклонений геометрических размеров корпуса от требований конструкторской документации, возникших при изготовлении, вследствие эрозионного размыва или выполненных ремонтных работ (например, выборки трещин), а также при продлении срока службы турбины для обоснования допускаемого времени дополнительной эксплуатации.
При поверочном расчете прочности следует использовать исполнительные размеры корпуса с учетом местных утонений стенок, размывов металла на внутренних поверхностях, выборок металла в зоне дефектов, трещин.
6.2.2 При расчете на прочность учитываются все возможные нагрузки. Весовые нагрузки допускается не учитывать из-за их незначительного влияния на напряженное состояние корпуса.
6.2.3 При расчете на прочность в соответствии с особенностями эксплуатации должны быть учтены все возможные механизмы разрушения:
- кратковременное вязкое или хрупкое разрушение;
- разрушение вследствие ползучести материалов;
- разрушение вследствие усталости материалов.
6.2.4 При оценке прочности должны быть выполнены следующие виды расчетов:
- расчет на статическую кратковременную и длительную прочность;
- расчет на сопротивляемость малоцикловому нагружению;
- расчет на сопротивляемость хрупкому разрушению;
- оценка плотности фланцев разъемных соединений корпусов цилиндров и клапанов и прочности шпилек, обеспечивающих герметичность корпусов.
6.3 Напряжения и запасы прочности
6.3.1 Упругое напряженное состояние
Механические свойства металла в упругом состоянии и модуль нормальной упругости при эксплуатационных температурах принимаются по справочным данным.
В качестве критерия напряженного состояния для упругой стадии применяется эквивалентное растягивающее напряжение
(6.1)
где , - главные нормальные напряжения .
Коэффициенты запаса прочности определяются при номинальном режиме эксплуатации без учета термических напряжений, с учетом влияния рабочей температуры (Tраб) и времени эксплуатации t на предел текучести материала (с использованием данных таблицы 1) по зависимости:
(6.2)
Эквивалентные напряжения с учетом концентрации подсчитываются путем численного расчета на основе метода конечных элементов. Допускается определение эквивалентных напряжений в зонах концентрации при помощи формулы:
(6.3)
Для просмотра документа целиком скачайте его >>>
