Расчёты фланцевых соединений

По ОСТ 34.10.756-97 и аналогичным стандартам (с примерами по ГОСТ 33259, ОСТ 34-10-425-90 и др.)

Телефон для связи : WhatsApp.

Отправляйте ваши заявки  на электронную почту или звоните по телефону:

+7 (495) 223-64-73
+7 (495) 726-11-08

E-mail: air2013@yandex.ru

Расчёт фланцевого соединения — это комплексная проверка прочности, герметичности и устойчивости к нагрузкам: внутреннему давлению, осевым силам, изгибающим моментам, температурным деформациям. В энергетической отрасли (ТЭС, АЭС) применяются отраслевые методики, основанные на:

• РД 10-249-98 — «Нормы расчёта на прочность стационарных котлов и трубопроводов паровых и горячих вод»
• ГОСТ 34233.1–34233.12-2017 (аналог ASME B16.5 + расчёт по EN 1591)
• ОСТ 34.10.756-97, ОСТ 34-10-425-90, ГОСТ 33259 — ссылаются на РД 10-249 или ГОСТ 34233
• ПНАЭ Г-7-002-86 — для АЭС

Ниже — универсальная методика с конкретными примерами для всех указанных стандартов.

---

1. Исходные данные (общие).

---

2. Основные нагрузки.

2.1. Сила от внутреннего давления.

Fp=π4Dy2⋅pF_p = \frac{\pi}{4} D_y^2 \cdot pFp​=4π​Dy2​⋅p где DyD_yDy​ — средний диаметр уплотнения (по выступу/впадине), мм $p=1,6\text{МПа}=16\text{бар.}$

2.2. Сила от прокладки (предварительное обжатие).

Fg=π⋅Dy⋅b⋅qF_g = \pi \cdot D_y \cdot b \cdot qFg​=π⋅Dy​⋅b⋅q где $b$ — ширина прокладки, мм; $q$ — удельное давление обжатия, МПа.

2.3. Суммарная осевая нагрузка.

Fос=Fp+Fg=23+127=150 кНF_{ос} = F_p + F_g = 23 + 127 = 150 \, \text{кН}Fос​=Fp​+Fg​=23+127=150кН

---

3. Расчёт болтов/шпилек.

3.1. Площадь сечения одной шпильки.

As=πd024,d0=18,38 мм (М20, резьба с проточкой)A_s = \frac{\pi d_0^2}{4}, \quad d_0 = 18{,}38 \, \text{мм (М20, резьба с проточкой)}As​=4πd02​​,d0​=18,38мм (М20, резьба с проточкой) As=π⋅18,3824=264 мм2A_s = \frac{\pi \cdot 18{,}38^2}{4} = 264 \, \text{мм}^2As​=4π⋅18,382​=264мм2

3.2. Нагрузка на одну шпильку.

Fb=Fосn=150⋅1038=18,75 кНF_b = \frac{F_{ос}}{n} = \frac{150 \cdot 10^3}{8} = 18{,}75 \, \text{кН}Fb​=nFос​​=8150⋅103​=18,75кН

3.3. Напряжение в шпильке.

σb=FbAs=18,75⋅103264=71,0 МПа\sigma_b = \frac{F_b}{A_s} = \frac{18{,}75 \cdot 10^3}{264} = 71{,}0 \, \text{МПа}σb​=As​Fb​​=26418,75⋅103​=71,0МПа

3.4. Допускаемое напряжение (сталь 35ХМ, t=150°C).

[σ]=σTγn⋅γt,σT=540 МПа,γn=1,5,γt=0,9[\sigma] = \frac{\sigma_T}{\gamma_n \cdot \gamma_t}, \quad \sigma_T = 540 \, \text{МПа}, \quad \gamma_n = 1{,}5, \quad \gamma_t = 0{,}9[σ]=γn​⋅γt​σT​​,σT​=540МПа,γn​=1,5,γt​=0,9 [σ]=5401,5⋅0,9=400 МПа[\sigma] = \frac{540}{1{,}5 \cdot 0{,}9} = 400 \, \text{МПа}[σ]=1,5⋅0,9540​=400МПа

Условие выполняется: $71<400$

---

4. Проверка герметичности (по ГОСТ 34233.4)

Удельное давление на прокладку.

qфакт=FgπDyb=127⋅103π⋅135⋅12=25 МПаq_{факт} = \frac{F_g}{\pi D_y b} = \frac{127 \cdot 10^3}{\pi \cdot 135 \cdot 12} = 25 \, \text{МПа}qфакт​=πDy​bFg​​=π⋅135⋅12127⋅103​=25МПа.

Герметичность обеспечена.

---

Пример расчёта для ГОСТ 33259 тип 11 (воротниковый).

---

Пример: ОСТ 34-10-425-90 (АЭС, нерж.).

• Ду50, Ру1,6, t=300°C
• Материал: 08Х18Н10Т
• Прокладка: спирально-навитая (СНП)
• $q=60\text{МПа}$
• Учитывается термическое расширение (α = 17·10⁻⁶)
• Добавляется момент от ΔT: MT=EαΔTI/hM_T = E \alpha \Delta T I / hMT​=EαΔTI/h
• Используется ПНАЭ Г-7-002-86, п. 5.3.2

Результат: Требуется увеличение момента затяжки на 15%.

Выводы и рекомендации.

Расчёт фланцевых соединений — обязательная часть проекта. Используйте РД 10-249-98 как основу, дополняя отраслевыми ОСТ/ГОСТ. Для АЭС — ПНАЭ Г-7-002-86. Всегда проводите гидроиспытания на 1,5 Ру.

---