ČSN EN OPRAVA

Transkript

1 ČESKÁ TECHNICKÁ NORMA ICS Červenec 006 Netopené tlakové nádoby Část 3: Konstrukce a výpočet ČSN EN OPRAVA idt EN :00/Cor.15: Corrigendum Tato oprava ČSN EN :003 je českou verzí modifikaci evropské normy EN :00, vydanou v souladu s Resolucí BT C57/00 pod následujícím označením změnových stran v jejím záhlaví: Issue 15 (005-07) This Corrigendum to ČSN EN :003 is the Czech version of modification issued in line with resolution BT C57/00 which are identified with following references in the header of pages: EN :00 Issue 15 (005-07) Vypracování opravy normy Zpracovatel: Chevess Engineering, s.r.o. Brno, IČ ; Miroslav Patočka, dipl. tech. Technická normalizační komise: TNK 91 Tlakové nádoby a zařízení chemického průmyslu Pracovník Českého normalizačního institutu: Ing. Jan Jokeš Český normalizační institut, Podle zákona č. /1997 Sb. smějí být české technické normy rozmnožovány a rozšiřovány jen se souhlasem Českého normalizačního institutu.

2 Mění se nebo doplňují následující články. Předmluva se doplňuje: Předmluva Tento dokument (EN :00 a EN :00/A4:005) byl vypracován technickou komisí CEN/TC 54 Netopené tlakové nádoby, jejíž sekretariát zajišťuje BSI. Opravě EN :00 je nutno nejpozději do ledna 006 dát status národní normy, a to buď vydáním identického textu, nebo schválením k přímému používání, a národní normy, které jsou s ní v rozporu, je nutno zrušit nejpozději do ledna 006. EN :00/A4:005 je nutno nejpozději do ledna 006 dát status národní normy, a to buď vydáním identického textu, nebo schválením k přímému používání, a národní normy, které jsou s ní v rozporu, je nutno zrušit nejpozději do ledna 006. Tento dokument byl vypracován na základě mandátu uděleného CEN Evropskou komisí a Evropským sdružením volného obchodu a podporuje základní požadavky Směrnice EU 97/3/EC. Vztah ke směrnici EU viz informativní přílohu ZA, která je nedílnou součástí tohoto dokumentu. V této normě jsou přílohy A, B, C, E, F, G, J, P a Q normativní a přílohy D, H, I, K, L, M, N a O informativní. Tato evropská norma sestává z následujících částí: Část 1: Všeobecně; Část : Materiály; Část 3: Konstrukce a výpočet; Část 4: Výroba; Část 5: Zkoušení a kontrola; Část 6: Požadavky pro navrhování a výrobu tlakových nádob a jejich částí z litiny s kuličkovým grafitem. CR Netopené tlakové nádoby Část 7: Návod na používání postupů posouzení shody Podle Vnitřních předpisů CEN/CENELEC jsou tuto evropskou normu povinny zavést národní normalizační organizace následujících zemí: Belgie, České republiky, Dánska, Estonska, Finska, Francie, Irska, Islandu, Itálie, Kypru, Litvy, Lotyšska, Lucemburska, Maďarska, Malty, Německa, Nizozemska, Norska, Polska, Portugalska, Rakouska, Řecka, Slovenska, Slovinska, Spojeného království, Španělska, Švédska a Švýcarska. Článek 14.1 se upravuje s doplňuje: 14.1 Záměr Tato kapitola uvádí konstrukční pravidla pro vlnovcové kompenzátory, které se skládají z jedné nebo více vln těchto tří následujících typů: a) nevyztužené kompenzátory tvaru U (viz obrázek a); b) vyztužené kompenzátory tvaru U (viz obrázek b); c) toroidální kompenzátory (viz obrázek c) vystavené vnitřnímu nebo vnějšímu tlaku a cyklickým posuvům. Tyto kompenzátory jsou zamýšlené pro instalování na tlakových nádobách, zejména u trubkových výměníků tepla, za účelem poskytnutí adekvátní flexibility pro teplotní roztažnost, při zajištění bezpečné konstrukce proti vnitřnímu tlaku. POZNÁMKA Pozornost konstruktéra musí být věnována skutečnosti, že konstrukce vlnovcových kompenzátorů je komplexní záležitost, protože požadavky na flexibilitu a na pevnost jsou obecně konfliktní. Detailní informace o tomto problému jsou uvedeny v K.1 Pokud je předpokládána eroze nebo očekávány vibrace v důsledku rychlosti procházejícího média, mělo by být uváženo použití vnitřní objímky.

3 Článek se mění: Výztužné a vyrovnávací prstence (Reinforcing and equalizing rings) Zařízení, které těsně přiléhá k patě vlny pro vyztužení kompenzátoru proti vnitřnímu tlaku. Výztužné prstence jsou vyráběny z trubek nebo kruhových tyčí. Vyrovnávací prstence mají přibližně průřez tvaru T a jejich prvořadým účelem je omezit celkový rozsah axiálního posuvu. Obrázek se nahradí následujícím: (1) Vlna ( ) Koncový lem s límcem () Koncový lem bez límce (3) Výztužný límec a) Nevyztužené kompenzátory tvaru U (1) Vlna (4) Koncový vyrovnávací prstenec () Koncový lem (5) Vyrovnávací prstenec (3) Výztužný límec (6) Výztužný prstenec b) Vyztužené kompenzátory tvaru U (1) Vlna () Výztužný límec c) Toroidální kompenzátory Obrázek Tři typy vlnovcových kompenzátorů 3

4 Článek 14.3 opravují se a doplňují následující značky: A je plocha příčného průřezu kovu jedné vlny daná vzorcem ( ); C, C součinitele používané pro vlny tvaru U, viz obrázky , - a -3; p Cf, d C 1, C součinitele dané vzorci ( ) a ( ) používané pro určení součinitelů C p, Cf, Cd ; D c střední průměr límce daný vzorcem (14.5.-); modul pružnosti materiálu vlnovců při konstrukční teplotě; E b E c modul pružnosti materiálu límce při konstrukční teplotě; E o modul pružnosti materiálu vlnovců při pokojové teplotě; e c tloušťka límce, viz obrázek ; K b maxiální tuhost vlnovců daná vzorci ( , nebo ); q rozteč vln, daná vzorcem ( ); r i vnitřní poloměr anuloidu u vlny tvaru U, viz obrázek ; s d deformační napětí vyvolané tvářením při výrobě, viz ; α součinitel spolupůsobení napětí v rovině nestability, daný vzorcem (14.5.-); δ poměr napětí v rovině nestability, daný vzorcem ( ); ν b Poissonova konstanta materiálu vlnovce; σ eq celkový rozkmit napětí od cyklických posuvů. Indexy: b pro vlnovec; r vyztužení; Článek se opravuje a doplňuje: Vlnovce zahrnují válcový koncový lem délky L t s límcem nebo bez límce (viz obrázek ); jestliže je tloušťka stěny koncového lemu menší než tloušťka stěny válcové skořepiny, ke které je vlnovec přivařen, délka Lt musí být taková, že : L t Lc, 5 0 e D i V tomto vzorci je L c = 0, jestliže je vlnovec bez límce. Doplňuje se článek : Počet vrstev musí být takový, že platí: n p 5 Článek první věta se opravuje: Tento článek uvádí pravidla pro vlnovcové kompenzátory zatížené konstantním vnitřním tlakem a cyklickými axiálními posuvy. 4

5 Článek se upravuje: Materiály Tato pravidla platí pro feritickou ocel, austenitickou ocel a slitiny nikl-chrom-železo, nikl-železo-chrom. Článek se nahrazuje následujícím zněním: Svarové spoje Vlnovcové kompenzátory mohou obsahovat jeden nebo více podélných svarů. Nevyztužené vlnovce tvaru U mohou mít rovněž obvodové svary (viz ). Obvodové připojovací svary jednovrstvých nebo vícevrstvých vlnovcových kompenzátorů musí být navrhovány podle náčrtů uvedených v tabulce

6 Stávající tabulka je nahrazena následující: Tabulka Typické připojovací svary vlnovců Typ svaru Varianty (povolené jsou kombinace A až D) A B C D Čís. Obecná konstrukce Zesílené hrdlo Výztužný límec Pomocný límec Jednoduchý Dvojitý 1) ), 3) 1.1 1) Vnější přeplátovaný spoj s koutovým svarem 1. Vnitřní přeplátovaný spoj s koutovým svarem.1 Vnější přeplátovaný spoj s drážkovým svarem. 4) Vnitřní přeplátovaný spoj s drážkovým svarem 4) 3.0 Tupý svar 5) 4.1 Radiální lemový svar (uvnitř nebo vně) 4. Axiální lemový svar (uvnitř nebo vně) POZNÁMKY 1) V případě koutových svarů, musí rozměr svaru a splňovat následující vzorec a 0,7 es kde e s je jmenovitá tloušťka stěny připojené skořepiny. ) Jestliže délka válcového koncového lemu vlnovce L t je větší než: Lt 0, 5 e Di, doporučuje se výztužný límec. 3) Výztužný límec musí být axiálně fixován svarem nebo mechanicky. 4) V případě tupých svarů jsou nutné pro svařování vícevrstvých vlnovců speciální přípravky. 5) Průměr svaru nesmí být větší než střední průměr vlnovce D m o více jak 0% výšky vlny w. 6) Tvarovky a výztužné límce na opačné straně vlnovce od strany nesoucí tlak musí být zaobleny poloměrem nebo úkosem na hraně kontaktu s koncovým lemem vlnovce. POZNÁMKA Tyto obrázky nejsou vyčerpávající. Mohou být použity jiné konfigurace za předpokladu, že vedou k ekvivalentní bezpečnosti. 6

7 Číslo článku se mění na Instalace. Článek první věta se upravuje: Tento článek platí pro dva typy nevyztužených vlnovců majících vlny s nominálním tvarem U. Nad obrázek se doplňuje text: Každá vlna sestává z boční stěny a dvou anuloidů s téměř stejným poloměrem (u vrcholu a paty vlny) v neutrální poloze tak, že profil vlny představuje hladký geometrický tvar uvedený na obrázku Legenda k obrázku se upravuje: Legenda (1) Koncový lem bez výztužného límce () Koncový lem s výztužným límcem (3) Pata vlny (4) Vrchol vlny Článek se nahrazuje zněním: Podmínky platnosti Platí následující podmínky platnosti jako dodatek k podmínkám uvedeným ve Připouští se 10% změna mezi poloměrem u vrcholu vlny r ic a poloměrem u paty vlny r ir (viz obrázek pro definici r ic a r ir ) Poloměr anuloidu musí být takový, že platí: r 3 e, i p kde ric + rir ri = Úhel odchylky bočních stěn α musí být v neutrální poloze: 15 α + 15 stupňů (viz obrázek ); Výška vlny musí být D w i. 3 Obrázek se nahrazuje následujícím: Článek mění se jeho název: Stanovení mezilehlých hodnot 7

8 Doplňuje se článek : Všeobecně Pro stanovení mezilehlých součinitelů jsou použity následující vzorce. Vzorce ( ) až ( ) se nemění, doplňují se vzorce ( ) až ( ): q = 4r i + e ( ) σ m,b δ = ( ) 3σ.1 4 ( 1 δ 4 ) α = 1+ δ + + δ ( ) Doplňuje se článek : Stanovení napětí vyvolaného při přetvoření Maximální skutečné napětí vyvolané při přetvoření vlnovce je dáno vzorcem: b s d = 1, 04 s + s ( ) Skutečné obvodové deformační napětí při přetvoření s c závisí na tvářecím postupu. Pro běžné tvářecí postupy musí být používány následující vzorce: pro hydraulické a podobné postupy, kdy je tváření prováděno 100% k vnějšku výchozího válce: w s = In 1 + ( ) Di při tváření válcováním s 50% tvářením uvnitř a 50% na vnějšku výchozího válce: w s = In 1 + ( ) Di při polovičních vlnách vyráběných z kruhových desek na válcových ohýbačkách nebo jinými způsoby, kde maximální deformační napětí vzniká u vnitřního vrcholu: π 1 i s = In 1- Di + ep ( r + e ) p ( ) Ohybová složka skutečného deformačního napětí vyvolaného přetvořením s p je nezávislá na způsobu tváření a je dána vzorcem: ep s b = In 1 + ( ) ri + ep Článek název se mění: Napětí vyvolané vnitřním tlakem Vzorec ( ) se upravuje: ( Di + e) ( D + e) L E 1 Lt Eb k σ θ,t ( P) = P ( ) e + e D L E k i t b c c c c 8

9 Vzorec ( ) se upravuje: 1 D L E k ( P) = c t c σ θ,c P ( ) e L E + e D L E k ( D + e) i t b c c c c Článek text pod vzorcem ( ) se upravuje: kde K f = 3,0 pro vlnovce ve stavu po tváření (tvářené za studena) ( ) K f = 1,5 pro žíhané vlnovce (netvářené za studena) ( ) Článek se nahrazuje novým zněním: Nestabilita způsobená vnitřním tlakem Prutová nestabilita Dovolený vnitřní konstrukční tlak pro vyrovnání se prutové nestabilitě P s,c je dána vzorcem: P π K b = 0, ( ) Nq s, c 34 Vnitřní tlak P nesmí překročit P s,c : P P s,c Rovinná nestabilita Dovolený vnitřní konstrukční tlak pro vyrovnání se rovinné nestabilitě je dán vzorcem: kde P ARe = ( π ( ) D q α s, i ) m R e je efektivní smluvní mez kluzu materiálu vlnovce při konstrukční teplotě ve stavu po tváření nebo ve stavu po žíhání. Pokud nejsou k dispozici v materiálových normách hodnoty pro následující hodnoty: a) e K d Rp1,0/t R e, musí být pro austenitické oceli použity R = pro vlnovce ve stavu po tváření (tvářené za studena) ( ) b) e 0, 75Rp1,0/t R = pro žíhané vlnovce (netvářené za studena) ( ) kde R p1,0/t je 1% mez kluzu při konstrukční teplotě, jak je definováno v kapitole 4. K d součinitel vlnovce tvářeného za studena, daný: X 1+ 5 sd K d =,0 když s s d d 0, > 0, ( ) Pro neaustenickou ocel: R e = R p0,/t Vnitřní tlak nesmí překročit P s,i: P P s,i 9

10 Článek název se mění: Vnější výpočtový tlak Článek název se mění: Napětí vyvolané vnějším tlakem Vzorec ( ) se nahrazuje vzorcem: D = D + w + e ( ) eq i eq Článek Druhá věta prvního odstavce se upravuje: Dovolený počet cyklů N alw, vypočtený podle tohoto článku, se musí rovnat nejméně: N alw N spe Druhý, čtvrtý a pátý odstavec se upravují: Dovolený počet cyklů daný následujícími vzorci zahrnuje rozumnou rezervu bezpečnosti (součinitel 3 k cyklům a 1,5 k napětí) a reprezentuje maximální počet cyklů pro uvažované provozní podmínky. Proto by se neměl používat dodatečný součinitel bezpečnosti. Příliš konzervativní odhad počtu cyklů může vyžadovat větší počet vln a vede u vlnovců k vyšší náchylnosti ke zkroucení. Jsou-li vlnovce vystaveny různým deformačním cyklům, jako ty které jsou vyvolány najetím nebo odstavením, počítá se jejich celkové poškození použitím Minerova pravidla pro kumulativní únavové poškození (viz ). Použití specifických únavových křivek stanovených výrobcem bude zahrnuto později a specifické požadavky pro jejich používání budou obsaženy v příloze K.3 (podle uvážení CEN/TC 54/WG C). Článek se nahrazuje následujícím zněním: Austenitická ocel a jiné podobné materiály Následující vzorce platí pro vlnovce z austenitické oceli ze slitin nikl-chrom-železo a nikl-železo-chrom ve stavu po tváření. Dovolený počet cyklů je dán (viz obrázek ): když E E 0 b σ eq 1080 N / mm 3,4 9 83,3 N alw = ( ) E0 σ eq 37,3 Eb kde σ eq je vyjádřeno v N/mm -. E0 když σ eq N/mm -. E b 3, ,4 N alw = ( ) E0 σ eq 97,9 Eb 10

11 kde σ eq je vyjádřeno v N/mm - E0 když σ eq 97, 9 N/mm - musí být použit počet cyklů N alw = 10 6 E b Křivka a vzorce platí pouze pro: 370 N alw 10 6 Článek vzorec ( ) se upravuje: K b = F N Δq = π p p Eb D m ( ν ) N w Cf 1 b n e 3 1 ( ) Obrázek se nahrazuje následujícím diagramem a obrázek se ruší bez náhrady Legenda X počet cyklů N Y σ eq v N.mm - Obrázek Únavová křivka při pokojové teplotě (E b = E 0 ) pro nevyztužené vlnovce ve stavu po tváření 11

12 Článek 14.6 se mění a doplňuje: 14.6 Vyztužené vlnovcové kompenzátory tvaru U Záměr Tento článek pro vlnovce vlny s nominálním tvarem U s prstencem pro vyztužení vlnovce proti vnitřnímu tlaku. Každá vlna sestává z boční stěny a dvou anuloidů se stejným poloměrem (u vrcholu a paty vlny) s neutrální poloze tak, že profil vlny představuje hladký geometrický tvar uvedený na obrázku Legenda (1) Vlna (4) Koncový vyrovnávací prstenec () Koncový lem (5) Vyrovnávací prstenec (3) Vyztužující límec (6) Vyztužující prstenec Obrázek Vyztužené vlnovce tvaru U Následující značky platí jako doplněk ke značkám uvedeným v kapitole 4 a článku 14.3 A f je plocha průřezu kovu jednoho vyztužujícího upevňovacího členu, viz obrázek ; A r plocha průřezu kovu jednoho členu vyztužujícího prstence vlnovce, viz obrázek ; C r součinitele výšky vlny vyztuženého vlnovce, daný vzorcem ( ); E f E r modul pružnosti materiálu vyztužujícího upevňovacího členu při konstrukční teplotě; modul pružnosti materiálu vyztužujícího kroužku při konstrukční teplotě; H výsledná celková síla působící na vlnovce a vyztužení od vnitřního tlaku, daná vzorcem ( ); f f f r R dovolené namáhání materiálu vyztužujícího upevňovacího členu při konstrukční teplotě; dovolené namáhání materiálu vyztužujícího kroužku při konstrukční teplotě; poměr síly od vnitřního tlaku, které odolává vlnovec k síle od vnitřního tlaku, kterému odolává vyztužení, daný vzorcem ( ). 1

13 14.6. Podmínky platnosti Platí následující podmínky platnosti jako dodatek k podmínkám uvedeným ve a) Připouští se 10% změna mezi poloměrem u vrcholu vlny r ic a poloměrem u paty vlny r ir (viz obrázek pro definici r ic a r ir ) b) Poloměr anuloidu musí být takový, že platí: kde r 3 e, i p ric + rir ri = c) Úhel odchylky bočních stěn α musí být v neutrální poloze: 15 α + 15 stupňů (viz obrázek ); d) Výška vlny musí být D w i Stanovení mezilehlých veličin Pro stanovení mezilehlých součinitelů jsou použity následující vzorce: e = n p e p ( ) D = + ( ) c Di + e ec D m = D i + w + e ( ) Di e p = ep ( ) D pep m e = n ( ) Lt k = min ( ) ; 1,0 ( ) 1,5 D iep [ w + ( )( r e) ] = i A e π + ( ) C C 1 ri + e = w mep ( ) ri + e = ( ) 1,1 D q = 4r i + e ( ) 100 r 0,3, 1, C = ( ) P + kde P je vyjádřeno v N/mm - H = PD q ( ) r m AEb R 1 = ( ) A E r AEb Lf Dm R = + ( ) Dm Af E f ArEr 13

14 Napětí vyvolaná vnitřním tlakem Koncový lem Obvodové membránové napětí od tlaku: ( Di + e) ( D + e) L E 1 L E k t b σ,t ( P) = P ( ) e i t b + ecdclceck musí vyhovovat vztahu: σ,t ( P) f Límec Obvodové membránové napětí od tlaku: 1 D L E k c t c σ, c ( P) = P ( ) e( Di + e) LtEb + ecdclceck musí platit: σ ( P) c, c f Vlny kompenzátoru a) Obvodové membránové napětí od tlaku: H R σ = ( ) A R + 1 musí platit: f kde σ R =R 1 pro integrální členy vyztužujícího prstence, dáno vzorcem ( ); R = R pro členy vyztužujícího prstence připojené příchytkami, dáno vzorcem ( ). POZNÁMKA V případě, že jsou vyztužující členy vyráběny ze segmentů a připojeny tahovými příchytkami předpokládá tento vzorec, že konstrukce použitá k přidržení příchytky není ohýbaná, aby bylo umožněno vyztužujícímu členu expandování diametrálně. Mimo to musí být konce vyztužujících členů chráněny proti podélnému prstencovému zatížení vlnovců od tlaku. b) Meridiánové membránové napětí od tlaku je dáno vzorcem: ( ) ( w Crq) σ m,m P = 0,85 P ( ) e c) Meridiánové a ohybové napětí musí vyhovovat vztahu: 0,85 w C q ( P) r σ m,b = P ( ) n p e p d) Meridiánové ohybové napětí je dáno vzorcem: ( P) + σ ( P) K f σ ( ) m, m m,b f kde K f = 3,0 K f = 1,5 pro vlnovce ve stavu po tváření (tvářené za studena); pro žíhané vlnovce (bez tváření za studena) 14

15 Člen vyztužujícího prstence Obvodové membránové napětí od tlaku H 1 ( ) σ, r P = ( ) Ar R1 + 1 musí vyhovovat vztahu: σ ( P) r,r f POZNÁMKA V případě použití vyrovnávacího prstence tento vzorec dává pouze jednoduché membránové napětí a neobsahuje ohybové napětí vyvolané excentrickým umístěním upevňovacího členu. Pro stanovení těchto napětí může být použita elastická analýza nebo aktuální zkoušky: Vyztužující upevňovací člen Membránové napětí od tlaku H 1 ( ) σ, f P = ( ) Af R + 1 musí vyhovovat vztahu σ " θ,f ( P) ff Nestabilita od vnitřního tlaku Prutová nestabilita Dovolený vnitřní konstrukční tlak P s,c pro předcházení prutové nestabilitě je dán vzorcem Kb Ps, c = 0, 3 π ( ) Nq Vnitřní tlak P nesmí překročit hodnotu P s,c : P P s,c Rovinná nestabilita Vyztužené vlnovce nejsou vystaveny rovinné nestabilitě Návrh pro vnější tlak Napětí od vnějšího tlaku Použijí se pravidla podle týkající se nevyztužených vlnovců, přičemž se za P bere absolutní hodnota vnějšího tlaku. Když jsou vlnovcové kompenzátory vystaveny vakuu, provede se výpočet za předpokladu, že podtlaku odolává pouze vnitřní vrstva. Vzorce pro napětí od tlaku v se použijí s n p = Nestabilita od vnějšího tlaku Obvodová nestabilita vyztužených vlnovců musí být počítána stejným způsobem jako pro vlnovce nevyztužené. Viz

16 Vyhodnocení únavy Výpočet napětí od celkového ekvivalentního axiálního rozkmitu napětí Δq každé vlny Pro stanovení napětí od celkového ekvivalentního axiálního rozkmitu napětí Δq každé vlny se používají následující vzorce. a) Membránové meridiánové napětí σ m,n (Δq) je dáno vzorcem: ( e ) Eb p σ m,n ( Δq) = Δq ( ) C ( w C q) r f b) Meridiánové ohybové napětí σ m,b (Δq) je dáno vzorcem: 5 E e b p σ m,b ( Δq) = Δq ( ) 3 ( w - Crq) Cd Výpočet celkového rozkmitu napětí od cyklického posouvání Celkový rozkmit napětí od cyklického posouvání σ eq je dán vzorcem: [ σ ( P) + σ ( P) ] + σ ( Δq) + ( Δq) [ ] σ ( ) eq = 0, 7 m,n m,h m,n σ m, h Výpočet dovoleného počtu cyklů Všeobecně a) Specifikovaný počet cyklů N spe musí být určen na základě úvahy o očekávaném počtu cyklů, které se předpokládají během provozní životnosti vlnovce. Dovolený počet cyklů N alw, tak jak je odvozen v tomto článku musí být větší než N spe : Nalw Nspe Dovolený počet cyklů daný následujícími vzorci zahrnuje rozumnou rezervu bezpečnosti (součinitel 3 k cyklům a 1,5 k napětí) a reprezentuje maximální počet cyklů pro uvažované provozní podmínky. Proto by se neměl používat dodatečný součinitel bezpečnosti; příliš konzervativní odhad počtu cyklů může vyžadovat větší počet vln a vede u vlnovců k vyšší náchylnosti ke zhroucení. b) Jsou-li vlnovce vystaveny různým deformačním cyklům, jako ty které jsou vyvolány najetím nebo odstavením, počítá se jejich celkové poškození použitím Minerova pravidla pro kumulativní únavové poškození (viz ). c) Použití specifických únavových křivek stanovených výrobcem bude zahrnuto později a specifické požadavky pro jejich používání budou obsaženy v příloze K.3 (podle uvážení CEN/TC 54/WGC) Austenitická ocel a jiné podobné materiály Tento článek platí pro vlnovce ve stavu po tváření vyrobené z austenitické oceli, slitiny nikl-chrom-železo a slitiny nikl-železo-chrom. Dovolený počet cyklů je dán následujícími vzorci (viz obrázek ): když E0 Eb σ eq 630,4 N/ mm - :,9 4 45,5 N alw = ( ) E0 σ eq 88, Eb kde σ eq je vyjádřeno v N/mm - 16

17 když E0 Eb σ eq < 630,4 N/ mm -, ,9 N alw = ( ) E0 σ eq 30,6 Eb kde σ eq je vyjádřeno v N/mm -. E0 když σ eq 30, 6 N/mm - musí být použito N alw E b Křivka a vzorec platí pouze pro: = 10 6 cyklů. 10 N 10 alw Feritická ocel Musí být použity příslušné únavové křivky nebo Axiální tuhost Teoretická axiální tuhost vlnovců skládajících se z N vln může být vyčíslena následujícím vzorcem: K b π η p e p 1 = C b EbDm ( 1 υ ) N ( w - Crq) f Tento vzorec platí pouze v elastickém rozsahu. 3 ( ) POZNÁMKA Mimo tento rozsah mohou být použity nižší hodnoty založené na zkušenostech výrobce nebo na výsledcích reprezentativních zkoušek (viz K.1). 17

18 Legenda X Počet cyklů N Y σ eq v N.mm - Obrázek Únavová křivka při pokojové teplotě (E = E 0 ) pro vlnovce ve stavu po tváření 14.7 Toroidální vlnovcové kompenzátory Záměr Tento článek platí pro vlnovce s toroidálními vlnami. Každá vlna sestává z anuloidu o poloměru r, jak je vyznačeno na obrázku Legenda 1) Vlna ) Vyztužující límec Obrázek Toroidální vlnovce 18

19 Následující značky platí jako doplněk ke značkám uvedeným ve A c je plocha průřezu kovu všech výztužných límců toroidálních vlnovců; B 1, B, B 3 jsou součinitele dané tabulkou ; r je střední poloměr vlny toroidálního vlnovce Podmínky platnosti Platí všeobecné podmínky platnosti uvedené ve Stanovení mezilehlých veličin Pro stanovení mezilehlých veličin jsou použity následující vzorce: e = n p e p ( ) D = + ( ) c Di + e ec D m = D i + w + e ( ) Di e p = ep ( ) D pep m e = n ( ) Tabulka Součinitele B 1, B, B 3 6,61 r D t m p B 1 B B 3 0 1,0 1,0 1,0 1 1,1 1,0 1,1 1,4 1,0 1,3 3,0 1,0 1,5 4,8 1,0 1,9 5 3,6 1,0,3 6 4,6 1,1,8 7 5,7 1, 3,3 8 6,8 1,4 3,8 9 8,0 1,5 4,4 10 9, 1,6 4, ,6 1,7 5,4 1 1,0 1,8 5, ,,0 6, ,7,1 6, ,0, 7, ,4,3 7, ,9,4 8,5 18 0,3,6 9,0 19 1,9,7 9,5 0 3,3,8 10,0 19

20 Napětí od vnitřního tlaku Koncový lem Obvodové membránové napětí od tlaku: ( Di + e) ( D + e) L E 1 L E w b σ t ( P) = P ( ) e i w b + DcEc Ac musí platit: σ ( P) t t f Límce Obvodové membránové napětí od tlaku: 1 D L E c w c σ c ( P) = P ( ) e( Di + e) LwEb + DcEc Ac musí platit σ ( P) c c f Vlny vlnovců Pro určování vln vlnovců jsou použity následující vzorce: a) odové membránové napětí od tlaku: r σ θ ( P) = P ( ) e musí platit σ θ ( P) f b) idiánové membránové napětí od tlaku: r Dm r σ m,m ( P) = P e D r ( ) m musí platit σ m,m ( P) f Nestabilita od vnitřního tlaku Prutová nestabilita Dovolený vnitřní konstrukční tlak P s,c pro předcházení prutové nestabilitě je dán vzorcem P π K b = 0, ( ) Nr s, c 15 Vnitřní tlak P nesmí překročit hodnotu P s,c : P P s,c Rovinná nestabilita Toroidální vlnovce nejsou vystaveny rovinné nestabilitě. 0

21 Návrh pro vnější tlak Napětí od vnějšího tlaku Použijí se pravidla podle týkající se nevyztužených vlnovců, přičemž ze za P bere absolutní hodnota vnějšího tlaku a ve vzorci se použije A c. Když jsou vlnovcové kompenzátory vystaveny vakuu, provede se výpočet za předpokladu, že podtlaku odolává pouze vnitřní vrstva. Vzorce pro napětí od tlaku v se použijí s n p = Nestabilita od vnějšího tlaku Nestabilita od vnějšího tlaku není současnými pravidly pokryta Vyhodnocení únavy Výpočet napětí od celkového ekvivalentního axiálního rozkmitu napětí Δq každé vlny Pro stanovení napětí od celkového ekvivalentního axiálního rozkmitu napětí Δq každé vlny se používají následující vzorce. a) membránové meridiánové napětí σ m,m (Δq) je dáno vzorcem: ( e ) Eb p B1 σ m,m ( Δq) = Δq ( ) 3 34,3r b) meridiánové ohybové napětí σ m,b (Δq) je dáno vzorcem: EbepB σ m,b ( Δq) = Δq ( ) 5,7r Výpočet celkového rozkmitu napětí od cyklického posouvání Celkový rozkmit napětí od cyklického posouvání σ eq je dán vzorcem: ( P) + σ ( Δq) + ( Δq) σ eq = 3σ m,m m,m σ m, b ( ) Výpočet dovoleného počtu cyklů Všeobecně a) cifikovaný počet cyklů N spe musí být určen na základě úvahy o očekávaném počtu cyklů, které se předpokládají během provozní životnosti vlnovce. Dovolený počet cyklů N alw, tak jak je odvozen v tomto článku musí být větší než N spe : Nalw Nspe. Dovolený počet cyklů daný následujícími vzorci zahrnuje rozumnou rezervu bezpečnosti (součinitel 3 k cyklům a 1,5 k napětí) a reprezentuje maximální počet cyklů pro uvažované provozní podmínky. Proto by se neměl používat dodatečný součinitel bezpečnosti; příliš konzervativní odhad počtu cyklů může vyžadovat větší počet vln a vede u vlnovců k vyšší náchylnosti ke zhroucení. a) Je-li vlnovce vystaveny různým deformačním cyklům, jako ty které jsou vyvolány najetím nebo odstavením, jejich celkové poškození musí být vypočteno s použitím Minerova pravidla pro kumulativní únavové poškození (viz ). b) Použití specifických únavových křivek stanovených výrobcem bude zahrnuto později a specifické požadavky pro jejich používání budou obsaženy v příloze K.3 (podle uvážení CEN/TC 54/WGC) Austenitická ocel a jiné podobné materiály Tento článek platí pro vlnovce ve stavu po tváření vyrobené z austenitické oceli, slitiny nikl-chrom-železo a slitiny nikl-železo-chrom. 1

22 Dovolený počet cyklů je dán následujícími vzorci (viz obrázek ): když E0 Eb σ eq 761,6 N/ mm - : 3, ,4 N alw = ( ) E0 σ eq 88, Eb kde σ eq je vyjádřeno v N/mm - když E0 Eb σ eq < 761,6 N/ mm -, ,9 N alw = ( ) E0 σ eq 30,6 Eb kde σ eq je vyjádřeno v N/mm -. E0 když σ eq 30, 6 N/mm - musí být použito N alw E b Křivka a vzorec platí pouze pro: = 10 6 cyklů. 10 N 10 alw Feritická ocel Musí být použity příslušné únavové křivky nebo Axiální tuhost Teoretická axiální tuhost vlnovců skládajících se z N vln může být vyčíslena následujícím vzorcem: Kb 1 = 1 1 np ep EbD m B3 ( υ ) N r b Tento vzorec platí pouze v elastickém rozsahu. 3 ( ) POZNÁMKA Mimo tento rozsah mohou být použity nižší hodnoty založené na zkušenostech výrobce nebo na výsledcích reprezentativních zkoušek (viz K.1).

23 Legenda X Počet cyklů N Y σ eq v N.mm - Obrázek Únavová křivka při pokojové teplotě (E = E 0 ) pro toroidoální vlnovce ve stavu po tváření 3

24 14.8 Výroba Tváření vlnovců Všeobecně Mohou být používány různé způsoby tváření: Vlnovce vyznačené na obrázku musí být vyráběny tvářením za studena (např. hydraulickým nebo podobným způsobem nebo válcováním) Vlnovce vyznačené na obrázku (poloviční vlny) musí být vyráběny válcováním v ohýbačkách za studena nebo za tepla nebo jiným způsobem. Použitý způsob výroby musí zaručit hladký profil bez vrubů, rýh nebo jiných vad zvyšujících napětí a nesmí ovlivnit antikorozní odolnost vlnovců Omezení tvářecího procesu Rozsah tváření daný skutečným napětím s d podle vzorce ( ) musí být běžně omezen skutečným napětím při porušení s r redukovaným součinitelem k r : s ( 1 A /100) = krin 5 r + sd s r kde A 5 je poměrná deformace zjištěná na zkušební tyči s měrnou délkou rovnou pětinásobku průměru k r dáno v tabulce Tabulka Součinitel bezpečnosti k r Materiál Tloušťka vrstvy e p Součinitel bezpečnosti k r Austenitický a e p 0,7 e p > 0,7 0,9 0,8 Feritický b všechny 0,5 a b Viz kapitolu Re t Materiál s A 5 0 % a R m Tepelné zpracování Žíhání vlnovců po tváření není požadováno, pokud jsou dodržena omezení podle Pokud přichází v úvahu výjimečné případy, jako jsou: křehký lom; koroze; nebo byla překročena omezení ; pro které je požadováno žíhání, musí být provedeno v inertní atmosféře po dokončení postupu tváření Tolerance Všeobecně Tento článek pojednává o tolerancích, které ovlivňují hlavní charakteristiky vlnovců (jako je odolnost proti tlaku, pružnost, únava a instalování). Rozměrové tolerance vln závisí na tolerancích použitého výchozího materiálu a na výrobních postupech. Zodpovídá za ně výrobce kompenzátoru. 4

25 Vlny tvaru U bez obvodových svarů Tloušťka vrstvy e p Tolerance tloušťky vrstvy e p má přímý vztah ke jmenovité tloušťce t N materiálu použitého k výrobě vlnovců. Tolerance jmenovité tloušťky materiálu jako jsou pásy nebo plechy musí odpovídat tabulce Tabulka Tolerance tloušťky stěny t N EN 1058 EN 1059 t N Mezní úchylky t N Mezní úchylky = 0,4 (F) Redukované = 0,5 (S) Zvláštní > 0,4 Normální > 0,5 Normální Výška vlny w Tolerance výšky vlny w nesmí být větší než ±5 % pro e p do 0,5 mm včetně a ±8 % pro e p větší než 0,5 mm Vlny tvaru U s obvodovými svary u vrcholu nebo paty vlny Tloušťka vrstvy e p Tolerance jmenovité tloušťky materiálu plechu musí být v souladu s EN 1059, normální nebo nesmí být větší než ±6 % t N při použití jiných norem. Jestliže je tolerance větší než ±6 % t N, musí být ve výpočtu uvažována skutečná střední tloušťka materiálu plechu Výška vlny w Tolerance výšky vlny w nesmí být větší než ±8 % Koncový lem Tolerance koncového lemu vlny vlnovce musí být v souladu s koncem připojované trubky Toroidální vlnovce Budou definovány později Kontrola a zkoušení Všeobecně Platí následující požadavky jako doplněk k požadavkům v EN : Nedestruktivní kontrola Obvodové připojovací svary Obvodové připojovací svary musí splňovat požadavky části 5. Přeplátované spoje musí být podrobeny magnetické práškové nebo penetrační zkoušce v souladu s požadavky EN :00 a 100%ní těsnostní zkoušce (viz EN :00, příloha D). Obvodové připojovací svary vlnovcových kompenzátorů musí být konstruovány a zkoušeny podle zkušebních skupin 1, nebo 3 (viz EN :00, ). Zkušební skupiny zvolené pro připojovací svary smí být jiné než zkušební skupiny použité pro ostatní části nádoby Svary vln Obvodové svary u vrcholu nebo paty vln Tento odstavec se zabývá obvodovými svary vln u jejich vrcholu nebo paty, jak je uvedeno ve Obvodové svarové spoje vln musí být podrobeny 100%ní nedestruktivní kontrole v souladu s požadavky EN :00. 5

26 Podélné svary Tento článek platí pro vlnovce vyráběné z válců, které jsou tvarovány po svaření na tupo. Tyto podélné tupé svary musí být podrobeny: 100%ní vizuální kontrole před tvarováním vln; nedestruktivní kontrole v souladu s tabulkou po vytvarování vln. U sériově vyráběných vlnovců musí být nedestruktivní kontrole podrobeno nejméně 10 % vlnovců, nejméně však jeden. Vzorky musí být odebírány průběžně během výroby. DN 300 > 300 Tabulka Nedestruktivní kontrola podélných tupých svarů vlnovce bez obvodových svarů e p mm e p, max = min [( 0,087 i ); ( 4 mm) ] a Hydraulické nebo elastomerní tváření a podobně Způsob tváření vlnovce Válcování Jednovrstvé Vícevrstvé Jednovrstvé Vícevrstvé 1,5 PT a vně PT a těsnicí vrstva > 1,5 PT a vně PT a vně PT a těsnicí vrstva e p, max PT a vně PT a těsnicí vrstva > e p, max PT vně PT a těsnicí vrstva PT vně PT a těsnicí vrstva D PT = penetrační zkouška Zkouška musí být provedena na podélných svarech u vnějšího povrchu a u vnitřního povrchu vlny v maximálně fyzicky dostupném rozsahu Radiografická kontrola Když je prováděna radiografická kontrola, platí požadavky EN :00, s následujícími modifikacemi v tabulce z EN :00: pórovitost a póry: maximální průměr póru: 0,4 e p ; maximální počet pórů: 5 na 100 mm. protáhlý pór: nepřípustné; vměstky: nepřípustné; studené spoje a neprůvary: nepřípustné; maximální zápal pro krátké vady: 01, e p ; požaduje se hladký přechod; vruby v kořeni pro krátké vady: 01, e p ; požaduje se hladký přechod Tlaková zkouška Vlnovcové kompenzátory musí být zkoušeny v souladu s EN :00, Konstruktér však musí vzít v úvahu možnost nestability vlnovce způsobenou vnitřním tlakem, jestliže zkušební tlak přesáhne hodnotu: P =,5Max[( P ); ( )], ( ) t, s 1 s,c Ps, i kde P s,c a P s,i musí být vypočteny při pokojové teplotě. 6

27 V tomto případě musí konstruktér buď: a) specifikovat speciální opatření, která budou v průběhu zkoušky provedena, nebo b) změnit konstrukci vlnovce pro splnění zkušebních podmínek. POZNÁMKA Pro vyztužené a toroidální vlnovce se ve vzorci ( ) použije P s,i = Zkouška těsnosti Pro provádění zkoušky těsnosti platí EN :00, příloha D. 7

28 Upozornění : Změny a doplňky, jakož i zprávy o nově vydaných normách, jsou uveřejňovány ve Věstníku Úřadu pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví. ČSN EN OPRAVA 3 Vydal: ČESKÝ NORMALIZAČNÍ INSTITUT, Praha Vytiskl: XEROX CR, s.r.o. Rok vydání 006, 8 stran Distribuce: Český normalizační institut, Hornoměcholupská 40, Praha Cenová skupina 41 +!5J0JG3-hgbcic!