ГОСТ 32388-2013. Межгосударственный стандарт. Трубопроводы технологические. Нормы и методы расчета на прочность, вибрацию и сейсмические воздействия

9.6. Расчет на малоцикловую усталость

9.6.1. Оценку малоцикловой усталости проводят на основе анализа усилий, определяемых по данным упругого расчета на этапах 2 и 3. Основной расчетной нагрузкой является малоцикловое температурное воздействие, вызываемое колебаниями температуры.

9.6.2. На основе вероятностной оценки условий эксплуатации в течение года задают температурную историю, составленную из полных циклов с различными изменениями температуры по ГОСТ 25.101. Температурная история имеет вид:

 

...	...	...

 

и обычно строится в порядке убывания интервалов времени и изменений температуры, т.е.

 

 

 

причем и относятся к циклу с наибольшим изменением температуры.

Каждый цикл i-го типа характеризуется частотой повторения в определенном интервале времени и изменением температуры .

Допускается не учитывать изменения температуры в пределах +/- 2,5% от наибольшего значения, принятого в расчете.

9.6.3. При оценке малоцикловой усталости расчетный срок эксплуатации трубопровода рекомендуется принимать не менее 20 лет, если в задании на проектирование не оговорен иной срок.

9.6.4. Приведенные к холодному (нерабочему) состоянию размахи знакопеременных усилий для цикла с наибольшим изменением температуры определяют на этапе 4 расчета для каждого расчетного сечения как разность усилий на этапах 2 и 3:

 

(9.34)

 

где , , , - моменты и продольное усилие в рабочем состоянии трубопровода;

, , , - то же, в холодном (нерабочем) состоянии трубопровода.

9.6.5. По изменениям знакопеременных усилий определяют:

- переменные напряжения от изменений осевой силы, изгибающего момента и крутящего момента - по формулам (9.8), (9.9) и (9.10);

- переменные напряжения от внутреннего давления - по формуле (9.6);

- размах эквивалентных напряжений для цикла с наибольшей расчетной температурой, вычисляемый по формуле

 

(9.35)

 

9.6.6. Размахи эквивалентных напряжений с меньшей температурой согласно температурной истории рассчитывают по формуле

 

i = 2, 3, ..., k. (9.36)

 

9.6.7. Допускаемый размах эквивалентных напряжений, МПа, выбирают по формуле

 

(9.37)

 

где - допускаемый размах эквивалентных напряжений из условия малоцикловой усталости, определяемый согласно таблице 9.2;

- допускаемый размах эквивалентных напряжений, определяемый согласно таблице 9.2;

- расчетное число полных циклов нагружения (полных пусков и остановов).

- коэффициент приведения к температуре 20 °C

 

(9.38)

 

, - коэффициенты запаса прочности по числу циклов и по напряжениям, принимаемые:

- для трубопроводов из алюминия, меди и их сплавов , ;

- для трубопроводов из титана и его сплавов , ;

, A, B - коэффициенты, принимаемые согласно таблице 9.3. При принимают .

 

Таблица 9.2

 

Допускаемый размах напряжений

 

Материал трубопровода
Трубопроводы из углеродистой и низколегированной (неаустенитной) стали
Трубопроводы из аустенитной стали
Трубопроводы из алюминия, меди, титана и их сплавов

 

9.6.8. Малоцикловая усталость трубопровода на этапе 4 обеспечена, если выполняется условие

 

(9.39)

 

9.6.9. В случае расчета врезки из различных материалов определяющим является материал, дающий наименьшее значение .

 

Таблица 9.3

 

Коэффициенты для расчета малоцикловой усталости

 

Материал	A, МПа	B, МПа
Сплавы алюминия марок АМцС, АМг2, АМг3
Сплавы алюминия марок АМг5, АМг6
Медь марок М2, М3, М3р
Медные сплавы марок ЛС59-1, Л63, ЛО62-1, ЛЖМц
Титан марок ВТ1-0, ВТ1-00
Титановый сплав марки ОТ4-0
Титановый сплав марки АТ3

 

9.6.10. Расчетное число полных циклов при вычисляют по формуле

 

(9.40)

 

где - число полных циклов с размахами эквивалентных напряжений ;

n - число ступеней амплитуд эквивалентных напряжений с числом циклов на каждой ступени, равным ;

- коэффициент, равный:

- для трубопроводов из углеродистой и низколегированной (неаустенитной) стали

 

(9.41)

 

- для трубопроводов из аустенитной стали

 

(9.42)

 

- для трубопроводов из алюминия, меди, титана и их сплавов

 

(9.43)