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OK 66.023:539.4.001.24 Fachbereichstandard November 1983

TG[ - -32 903/22

Behälter und Apparate

Fest igkeitsberechnu ng

Doppelmantelbehälter Gruppe 131000 921010

CocynH H annapaTH HopMbl H MeTonH pacqeTa Ha upoqHocTL

CocynH c py6awKaMH

Veesele and Equip•ent

Calculation of Strength

~acketed Veeeele

·s- rr·A y D ' ~- D ~-,.;,.r· -~ ·L-~ „ f\. ·" r. ._, ~ .. ~-> ~~ ,_..,_ „_,. - ---- • - - ---

Doppelmantelbehaelter; Festigkeit

verbindlich ab 1.11.1984

In diesem Standard sind die Festlegungen des

ST RGW 3650-82• 1 )

enthalten entsprechend der Konvention über die Anwendung der Standards des Rates für gegsneeitiga Wirtschaftshilfe • Weitere Informationen siehe Abschnitt Hinweise.

D i e e a r s t a n d a r d g i l t für die Festigkeitsberechnung von Behältern ait u-förmigem, zylindrische• oder verankertem Doppel•antel oder mit Kanälen zum Hei­zen oder Kühlen das Behälters, die durch Oberdruck im Behälter- und Mantelraum, durch Eigenlast und durch Temperaturdehnungen belastet eind.

o i e a.e r s t an da r d g i l t n u r für Doppal•antelbahiltar aus Stahl in Verbindung mit TGL 32903/02.

Inhaltsverzeichnis Saite

1. Bezeichnungen und Berechnungsgrößen 1 2. Geltungsbereich der Barachnungsformeln 12

3. Behälter mit U-förmige• Doppel•antal 4. Behälter •it zylindriachem Doppelmantel 5. Behälter ait verankertem Doppal•antal bei

Teilu„antalung 6. Behälter •it Kanälen

1. BEZEICHNUNGEN UND BERECHNUNGSGRÖSSEN 1.1. Prinzipbildar

14 20 23

27

Oie Bilder dieses Standards legen nicht die Konstruktion fest. sie dienen nur zur Angabe der für die Berechnung notwendigen Maße. In geteilten Bildern sind einige Maße nur in einem Teilbild eingetragen.

.„" 1) für die vertragerachtlichen Beziehungen zur ökonomischen und w1saenechaftl1ch­tachniechen internationalen Zuea••enarbeit verbindlich ab 1. 7. 1984.

Porteetzung Seite 2 bis 36

Verantwortlich bestätigt: 10.11.83 , VEB Che•ieanlagenbauko•binat Leipzig/Gri„a. Gri••a

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Seite 2 TGL 32903/22

Behälter mit U-ftirmigem Doppelmantel

o,

Beginn der Leitspirale

D2 Sz ...J Sz D2 _,

Ende der Leitspirale

N

M M

Bild 1a KegelanschluB Bild 1b RinganachluB

TGL 32903/22 Seite 3

Behälter mit zylindrischem Doppelmantel

1

1

o, 1 o, s,

_, _, 52 02

02 52

Bild 2a KegelanschlUS Bild 2b Ringanschluß

Behälter mit verankertem Doppelmantel

A-A

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Bild Ja Samoa-Verankerung Bild 3b Ankerrohre

TGL 32903/22 Seite 5

Behälter mit Kanälen

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Bild 4a Kanalschlange

Seite 6 TGL 32903/22

KegelanschlUaae

C(- 45° ·· a-45° a.-30°

o,

Bild 5a Bild 5b Bild 5c Bild 5d

RinganachlUaae

D

Bild 6a Bild 6b Bild 6c Bild 6d

BodenanschlUaae Leitspirale

Bild ?a Bild ?b Bild 8

Samoa-Verankerung

Cl Cl

Bild 9

Ankerrohre

N

c5 Cl

Bild 10

Kanäle

Halbrohrkanal

Schwerpunkte der Querschnittsflächen der Kanäle

Bild 11a Bild 11b V-Naht Kehl naht

Teilrohrkanal

Bild 11c V-Naht

TGL 32903/22 Seite?

•

Seite 8 TGL 32903/22

1.2. Formelzeichen

a schweißnahtdicke in mm. siehe Bilder 6. a. 10 und 11b b größter freier Abstand zwischen zwei Versteifungen für Zylinderschalen mit

Versteifungsringen in m• Breite des Anschlußringes in mm. siehe Bilder 6 Breite der Leitspirale in mm, siehe Bild 6 Breite des Kanals in mm. siehe Bilder 11 summe aller Zuschläge zu den rechnerisch erforderlichen Wanddicken in mm Außendurchlleaaer der Samca-Verankerung oder des Ankerrohres in mm. siehe Bilder 9 und 10 Durchmesser des Anschlusses des Doppelmantels am Benälterboden in mm. siehe Bilder 1 und 7 Umschließt der Doppelmantel den Behälterboden ohne Bodenanschluß. so ist d1 = O Abstand von der Mitte der Doppelmantelwand zur Behälterwandaußenseite in mm. e0„ o,s [ID2 + s2) -to1+2s1tl

Abstand vom Schwerpunkt des Kanalquerschnittes zur Behälterwandmitte in mm. siehe Bilder 11

Festigkeitsbeiwerte für Kegalanschlüsse. siehe Bilder 12 bis 1S

Festigkeitsbeiwerte für Verankerungen. siehe Bild 16 ausgeführte Höhe des Anschlußringes in mm. siehe Bilder 6 rechnerisch erforderliche Höhe des Anschlußringes in mm Höhe der Leitspirale in mm, siehe Bild 8 Höhe des Kanals in mm. h2 • r 3 • ( 1 - cos '() Berechnungslängen für Zylinderschalen •it Versteifungsringen in mm, 12 siehe Bilder 1 und 4a

13 Länge des anschließenden Elementes. die bei der Bestimmung der Berechnungslänge L berücksichtigt wird. in mm, siehe Bilder 1 und 4a. 13 ist nach TGL 32903/05 zu bestimmen

le effektive Länge der Schale. die bei der Bestimmung des effektiven Trägheits­momentes der Versteifung eingeht, in mm

IR ausgeführte Länge der Wanddickenverstärkung des Doppelmantels am Kegelanschluß in mm. siehe Bild Sb oder Abstand der ersten Rundnaht von der Krempe in mm, siehe Bild Sc

rn bezogenes Stützmoment an der Verankerung n1 Anzahl der Umschl.ngungen der Leitspirale n2 Anzahl der Umschlingungen der Kanalschlange n3 Anzahl der Unterbrechungen der Kanalschlange n4 Anzahl der Sammelkanäle an der Zylinderschale bei Kanalregistern p1 Berechnungsdruck des Behälters im Betriebs- oder Prüfzustand in MPa

wenn absoluter Druck größer Atmosphärendruck: p1> o wenn absoluter Druck kleiner Atmosphärendruck: p1< O

p2 Berechnungsdruck im Doppelmantel oder Kanal i• Betriebe- oder Prüfzustand in MPa [p

2] zulässiger innerer Oberdruck i• Doppelmantel oder Kanal in MPa

'Ci innerer K_rü-ungsradius der Krempe bei Kegelanschlüssen in mm. siehe Bilder Sc und 5d

~ innerer Krümmungsradius der Krempe bei Samca-Verankerungen in mm, siehe Bild 10 r2 Außenradius des Kanals in mm, siehe Bilder 11 '3 llittlerer Radius des Kanals in mm, r 3 • r2 - o.s • s2 So ausgeführte Wanddicke der Ankerrohre in mm. siehe Bild 10 s0R rechnerisch erforderliche Wanddicke der Ankerrohre in •• s1 ausgeführte Wanddicke dar Zylinderschale des Behälters in mm.

siehe Bilder 1 bis 6 und 8 bis 11 s1R rechnerisch erforderliche Wanddicke der Zylinderschale des Bahälters in mm s2 ausgeführte Wanddicke der Zylinderschale des Doppelmantels und des Kegelan­

schlusses oder des Kanals in ••• siehe Bilder 1, 2, 3, s. 6. 9. 10 und 11

TGL 32903/22 Seite 9

52R rechnerisch erforderliche Wanddicke der Zylinderschale des Doppel•antels und des Kegelanschlusses oder des Kanals in ••

53 ausgeführte Wanddicke.des Behälterbodens in m•, siehe Bilder 3 und 7 54 ausgeführte Wanddicke des Doppelmantelbodens in m•, siehe Bilder 3 und 7 SR rechnerische Wanddicke des Doppel•antels in m•

- an der Zylinderschale: sR • s2 - a• gewölbten Boden: sR • s4 effektive Teilung der Verankerung in mm rechnerisch erforderliche Teilung der Verankerung für den Behälter bzw. den Doppelmantel in •• Teilung der Verankerung in Axialrichtung in m• - an der Zylinderschale: siehe Bilder 3, 9 und 10 - am gewölbten Boden: t • (R t R ) . sin 212

p 1 2 2 Teilung der Verankerung in U•fangsrichtung in ••.siehe Bilder 3

O,+ D2 · 6r - an der Zylinderschale: t

1= --2- -sin T

- a• gewölbten Boden: t,-- (R,+R2).sin~ Abstand in Längsrichtung vom Doppel•antelrand zur ersten Ankerreihe in mm, siehe Bilder 3 Abstand in U•fangsrichtung vo• Doppelmantell,and zur ersten Ankerreihe in ••• siehe Bilder 3 t = 01 + D2 . sin ___K

K 2 2 Steigung der Leitspirale oder Kanalschlange in mm, siehe Bilder 4 und 8 Verschwichungsbeiwert für Ausschnitte i• Kanal am Stutzen Querschnittsfläche des Kanals in mm2

Axialkraf tf aktor Beiwert für KegelanschluB Innendurchmesser des Behälters in mm, siehe Bilder 1 bis 6 und 8 bis 11 Innendurchmesser des Doppelmantels in mm, siehe Bilder 1, 2, 3, 5, 6, 9 und 10 mittlerer ~urchmesser des Behälters in m•. D3 • D1 + s1 mittlerer Durchmesser des Doppelmantels in m•, D4 • D2 + s2 größter Innendurchmesser des Dehnungsausgleicher in mm Berechnungsdurchmesser in mm - für Zylinderschale: DR • D1 - für gewölbten Boden: DR • R1 Elastizitätsmodul des B~hälterwerkstoffes in MPa bei Berechnungstemperatur Elastizitätsmodul des Doppelmantel- oder Kanalwerkstoffes in HPa bei Berech­

nungste•peratur Axialkraf t infolge der Eigenlasten in N Eigenlast des Behälters µnd dessen Füllung in N Eigenlast des Doppel.llantels und dessen Füllung in N bezogene Ringhöhe Trägheitsmoment des Kanalquerschnittes um seine Schwerpunktachse parallel

zur Behälterwend in „4

K K K Beiwerte zur SpannungsberechAung an Kegelanschlüssen • "O' ,. 2

~3'~~;s Beiwerte zur Spannungsberechnung bei Verankerungen K!J<'J<~, Bei-rte zur Spannungsberechnung an Kanälen

L Berechnungslänge in ••• siehe Bilder 1, 2. 3 und 4a M bezogenes Belastungsmo•ent

0 . M1,Mi.M:fezogene stütz•o•ente N Lastzyklenzahl [N] zulässige Lastzyklenzahl p Q R, R1

bezogener Druck geometrischer Ringpara•eter innerer Wölbungaradiua i• Behälterbodengrund in „. innerer WölbuRgaradiua i• Doppel.llentelbodeagrund in

e1ebe Bilder 3 und 7 „. 818• Bilder 3 uad 7

Seite 10 TGL 32903/22

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"' O"A 6(f, .0.0'0 , Ao1

Temperaturänderung der mittleren Wandtemperatur des Behälters gegenüber 20 °e in K Temperaturänderung der mittleren Wandtemperatur des Doppelmantels gegenüber 20 °e in K Widerstandsmoment pro Längeneinheit der Schweißnaht zwischen Behälter und Anschlußring in mm2 , siehe Tabelle 2

Widerstandsmoment pro Längeneinheit der Schweißnaht zwischen Doppelmantel und Anschlußring in mm2 , siehe Tabelle 2 ~ilfsgrößen

Winkel des Kegelanschlusses in Grad, siehe Bilder 5 mittlerer Temperaturausdehnungskoeffizient des Behälterwerkstoffes in 1/K mittlerer Temperaturausdehnungskoeffizient des Doppelmantel- oder Kanal­werkstoffes in 1/K effektive Kerbwirkungszahlen, siehe Tabelle 1 globaler Koeffizient der Spannungskonzentration, siehe Tabelle 1 halber Öffnungswinkel des Kanals in Grad, siehe Bilder 11 Teilungswinkel der Verankerung am gewölbten Boden in Grad, siehe Bilder 3 Winkel in Umfangsrichtung vom Doppelmantelrand zur ersten Reihe der Ver­ankerung in Grad, siehe Bilder 3 T~ilungswinkel der Verankerung in Umfangsrichtung der Zylinderschale in Grad, siehe Bilder 3 bezogene Längsdehnung im Doppelmantel zulässige Längsdehnung im Doppelmantel Temperaturdehnungsdifferenz Beiwert für Abstand von Behälter und Doppelmantel Belastungsbeiwert Beiwert für Festigkeitsverhältnis von Behälter und Doppelmantel Beiwert für Kegelanschlußlänge bezogene, mittragende Länge des Kegelanschlusses Beiwert für Krempenradius rechnerische Schweißnahtwertigkeit an der Leitspirale Abminderungsbeiwert für die zulässige Spannung bei Stabilitätsberechnung Schweißnahtwertigkeit, siehe Tabelle 2 Verschwächungsbeiwerte für Kanäle

rechnerische Schweißnahtwertigkeiten

Schweißnahtwertigkeit der Radialnähte im AnschluBring Schweißnahtwertigkeit der Längsnähte im Behälter Schweißnahtwertigkeit der Längsnähte im Doppelmantel Schweißnahtwertigkeit der Rundnähte im Behälter Schweißnahtwertigkeit der Rundnähte im Doppelmantel halber Umschlingwinkel des verankerten Doppelmantels in Grad, siehe Bilder 3 Spannungsamplitude in MPa

.c.cr2,.o.113 ,.o.a4 Spannungsänderungen in MPa

'°' 05 . .0.as • 6.0-1, Ma [a]

0 zulässige Spannung des Anschlußringes oder der Ankerrohre in MPa bei Berechnungstemperatur

[o-J, [crj

2

zulässige Spannung des Behälters in MPa bei Berechnungste•peratur zulässige Spannung des Doppelmantels oder der Kanäle in HPs bei Berechnungs­temperatur zulässige Spannungsamplitude des betrachteten Werkstoffes in MPa bei Berechnungstemperatur und bei der Lastzyklenzahl N zulässige Spannungsänderung in MPa

TGL 32903/22 Seite 11

1.3. Oie Größen c. p1' p2 • [O".io• [a-] 1• [a1:z. 1Ppo• <f1p1• 4'p2 , 1Pn und <fT2 sind nach TGL 32903/02 zu bestimmen.

1.4. Oie zulässige Spannungsänderung ist nach Formel (1) zu bestimmen.

(Ö'] = 2. [ o'A]

Die zulässige Spannungsamplitude [O'A] ist nach TGL 32903/31 zu bestim•en. Oie zulässige Lastzyklenzahl [N] ist für die jeweilige Spannungsamplitude nach For•el (2) nach TGL 32903/31 zu bestimmen.

l::.6 C1 --A 2

1.s. Die Temperaturdehnungsdifferenz ET ist nach Formel (3) zu bestimmen.

ET = (cx.1 li.T1 -«i~T2)

( 1)

(2)

(3)

Als Berechnungswert gilt der größte Absolutwert von&T' der innerhalb eines Lastzyklus entsteht.

1.6. Oie Größen ~K1 • ~K2 und l'K sind nech Tabelle 1 zu bestimmen.

Tabelle 1

Konstruktionsformen

Behälter Einzelheit (1K1 (1K2 l'x

Bilder 5 - - 4,0 mit U-förmigem Ge - - 3,5 Doppe lment e l Bild Gb - - 3,5 Bilder 1 Ge - - 3,0

6d ,- - 5,5 5e 2,0 1,G 2,5 5b 2,0 1 ,G 2,5

mit zylindrischem 5c 2,0 - 2,0 Doppelmantel Bild 5d 2,0 - 2,0 Bilder 2 6e 1 2,0 1 ,G 2,5

Gb 1,G 1,G 2,5 6c 2,0 1 ,2 2,0 Gd 2,0 2,0 3,5

mit verankertem 9 2,0 - -Doppelmantel Bild 10 2,0 - -Bilder 3 mit Kanälen Bilder 11 2,0 - -Bilder 4

Seite 12 TGL 32903 22

2. GELTUNGSBEREICH DER BERECHNUNGSFORMELN

2.1. Allge•eine Gültigkeitsbedingungen der Berechnungsformeln

2.1.1. Die Berechnungsformeln gelten unter der Bedingung, daß im Doppelmantel nur innerer Oberdruck auftritt, d. h. p2 ~ o. 2.1.2. Die Berechnungsformeln für die Er•üdungsfestigkeitsnachweise in den Abschnitten 3.6., 4.6., 5.6. und 6.6. gelten unter der Bedingung, daß die Betriebstemperatur die Werte nicht überschreitet, bei denen Kriechen der Werkstoffe eintritt. Kriechen tritt nicht ein bei Te•peraturen, für die bei der.Ermittlung der zulässigen Spannungen nach TGL 32903/02 die Streckgrenze bzw. die 1 %-Dehngrenze oder die Bruchfestigkeit (Bruch­grenze) •aßgebend werden. Sind keine genauen Angaben vorhanden, gelten die Formeln, wenn die Berechnungstempera­tur des betreffenden Elementes folgende werte nicht überschreitet:

380 OC

420 °e 525 °e

bei unlegiertem Stahl bei niedriglegiertem Stahl bei austenitischem Stahl

2.1.3. Die Formel zur Bestimmung der zulässigen Spannungsänderung (CT] gilt unter der Be­dingung, daß bei kaltverfor•ten Teilen die Krümmungsradien r0 , r 1 und r2 größer als die vierfache Wanddicke sind.

2.1.4. Die Ermüdungsfestigkeitsnachweise sind nur für die Verbindungsstellen zwischen Behälter und Doppelmantel bzw. Kanal angegeben. Die Berechnung für alle anderen Elemente,

~die zyklisch belastet sind, erfolgt nach TGL 32903/31.

2.1.5. Die Er•üdungsfestigkeitsnachweise gelten nur für Spannungen, die infolge von Anderungen der mittleren Wandtemperaturen entstehen. Wenn die auftretende Temperatur­differenz benachbarter Stellen über 15 K für unlegierte bzw. niedriglegierte Stähle oder über 20 K für austenitische Stähle beträgt, erfolgt die Ermüdungsfestigkeitsbe­rechnung nach TGL 32903/31.

2.2. Gültigkeitsbedingungen der Formeln für Behälter mit U-förmigem und zylindrischem Doppelmantel

2.2.1. Die Berechnungsformeln gelten für

Durchmesserverhältnisse:

D2 Dl ~ 1,2

Verhältnisse von Wanddicke zu Durchmesser:

Wanddickenverhältnisse:

s2 ' 1,2 81

2.2.2. Die Berechnungsformeln für Kegelanschlüsse gelten für

ot = 30° und ()( = 45°

< e0 -0,S·s 2 r: - -=---= 0 1-cos a. 2.2.3. Die Berechnungsformeln gelten unter der Bedingung, daß die Schweißnähte voll durchgeschweißt sind und bei Lastzyklenzahlen N > 103 unter der zusätzlichen Bedingung, daß die Schweißnaht zlldachen Doppel.llsntel und Kegelanschluß, siehe Bilder Sa und Sb, gegengeschweißt ist.

TGL 32903/22 Seite 13

2.2.4. Die Berechnungsformeln für Anschlußringe gelten für Ringhöhen:

bei U-förmigem Doppelmantel h0 ~ 1,5

o,5 • yo;;; > h0 s::. 1,0 bei zylindrischem Doppelmantel

2.2.5. Die Berechnungsformeln für Anschlußringe gelten unter der Bedingung, daß die Schweißnähte zwischen Doppelmantel und Anschlußring voll durchgeschweißt sind, siehe Bilder 6a, 6b und 6c.

2.2.6. Der Durchmesser d1 des Anschlusses des Doppelmantels am Behälterboden muß der Bedingung

genügen. Die Berechnung des Bodenanschlusses des Doppelmantels ist nicht erforderlich, wenn er entsprechend den Bildern 7 ausgeführt ist.

2.3. Gültigkeitsbedingungen der Formeln für Behälter mit verankertem Doppelmantel

2.3.1. Der Teilungswinkel der Verankerungen muß der Bedingung

genügen.

6r :i30~min{1; 4·~·V 50,c}

2.3.2. Oie Berechnungsformeln nach den Abschnitten 5.3., 5.4. und 5.5. gelten für folgende Bedingungen:

0,8;; !~ ;: 1,25 und ~ O,S

2.3.3. Oie Berechnungsformeln für Samca-Verankerungen gelten für Krempenwinkel von 30° bis 45°, siehe Bild 9, und für voll durchgeschweißte Schweißnähte.

2.3.4. Die Berechnungsformeln für Ankerrohre gelten für eine Schweißnahtdicke

a i::: 0,7min{ s 0 j s 2}

2.3.5. Die Ermüdungsberechnung nach Abschnitt 5.6. gilt für Wanddickenverhältnisse

..!L ~ 10 s1 •

2.4. Gültigkeitsbedingungen der Formeln für Behälter mit Kanälen

2.4.1. Die Berechnungsformeln gelten für

Kanalbreiten

b2 ~ 0,1 • 01

Kanalhöhen

h2 ~ s2

und halbe Offnungswinkel

'21Jo ~ r ~ 900

2.4.2. Die Berechnungsformeln für Kanäle gelten bei V-Schweißnähten nur, wenn sie voll durchgeschweißt sind, und für Halbrohrkanäle auch bei Kehlnähten, siehe Bild 11b

2.4.3. Die Ermüdungsberechnung nach Abschnitt 6.6. ist anwendbar bei Wanddicken­

verhältniaaen

0,5

sei te 14 TGL 32903/22

3. BEHÄLTER MIT U-FÖRMIGEM OOPPELMANTEL. siehe Bilder 1

3.1. Zylinderschalen

3.1.1. Die Zylinderschalen sind nach TGL 32903/05 auf inneren ttberdruck zu berechnen. Der Berechnungsdruck für den Doppelmantel ist p2 und der Berachnungsdruck für den Be­hälter ist p1 , wenn p1 > O ist.

3.1.2. Die Zylinderschale des Behälters ist nach TGL 32903/05 auf äußeren Oberdruck zu berechnen. Für p 1 < o ist der Berechnungsdruck für den gesamten Behälter gleich· 1p11 und im Bereich des Doppelmantels ist er gleich p2 + 1p11 • Für p1 > O ist der Berechnungs­druck i• Bereich des Doppelmantels gleich p2 oder p2 - p1 , wenn dafür die Bedingungen nach TGL 32903/02 erfüllt sind. Die Berechnungslängen L sind nach TGL 32903/05 zu bestimmen.

3.1.3. Die zylindrische Behälterwand mit Versteifungsringen ist nach TGL 32903/05,

Abschnitt "Ringversteifte Zylinderschalen" zu berechnen. Es ist zulässig, Leitspiralen ala Versteifungsringe zu betrachten, wenn folgende Forde­rungen erfüllt sind:

1) Die Steigung ts der Leitspirale ist nicht größer als 0,3 • D1 • Wenn n1 ~ 1, ist die Zylinderschale els unversteift zu berechnen.

2) Die Berechnungslänge 12 ist für die Berechnung nach TGL 32903/05 definiert als exialer Abstand von den Endpunkten der Berechnungslänge L bis zu der Stelle, wo die Leitspirale den ganzen Behälterumfang einmal umschlungen hat, siehe Bild 1.

Für Leitspiralen, die mit Endringen ausgeführt sind, ist 12 nach TGL 32903/05 zu bestimaen.

3) Die Berechnungsgrößen b, folgt zu berechnen: b

11 und le sind für die Berechnung

- max {t5 -b1 ; 12 -0,Sb1}

L n1-1

nach TGL 32903/05 wie

min { t5 .; b1 + 1,1.yo,-( s1-c)'} h

4) Der Querschnitt der Leitspirale muß der Bedingung ~ ~ 8 genügen, damit ein Kippen 1 ausgeschlossen ist.

5) Die Schweißnahtdicke der

Q

beiden Kehlnähte

-=:; 2·bfh1 o„,o an der Leitspirale muß der Bedingung

(4)

(5)

(6)

(7)

genügen. Oie rechnerische Schweißnahtwertigkeit ~0 iat gleich dem Verhältnis von der Länge der geschweißten Naht zur Gesamtlänge der Spirale. Der Abstand zwischen den Enden der unterbrochenen Naht darf nicht größer sein als 8 Schalenwanddicken e

1, und die Summe

der schweißnahtlängen auf einer Umschlingung darf nicht kleiner sein als die Hälfte des äußeren U•fangs der Leitapirale auf einer Umschlingung. Anfang und Ende der Leitspirale müeeen mit einer Naht veraehen sein.

3.2. Böden

3.2.1. Gewölbte Böden sind nach TGL 32903/07 auf inneren und äußeren Oberdruck zu berechnen. Die Berechnungsdrücke eind wie in den Abschnitten 3.1.1. und 3.1.2. dieses Standards fest­zulegen. Für den Behälterboden ist ee für die Berechnung bei äußere• Oberdruck p2 zulässig, andere Berechnungs•e~hoden anzuwenden, die berücksichtigen, daß der Druck innerhalb des Durchmessers d1 nicht wirkt.

3.2.2. Bei der Berechnung des Doppel•antelbodens ist der Ausschnitt des Bodenenschluseee ait dem ourchmeeeer d1 nicht zu berücksichtigen.

3.3. Kegelanschluß, siehe Bilder 5

3.3.1. Hilfeparaaster

1) Axialkraftfaktor:

A• (8)

TGL 32903/22 Seite 1S

2) Beiwert für Abstand von Behälter und Doppelaantel:

3} Beiwart für Kreapenradius:

~ = { ~o+O,S·s2 V Dt( src)'

4) Beiwert für Anschlußlänge:

A • { 2E +0,25si 'ff E t 0,45 S'

für Kegelanschlüsse nach den Bildern Sa und 5b

für Kegelanschlüsse nach den Bildern Sc und Sd

S) Beiwert für Festigkeitsverhältnis von Behälter und Doppelmantel·

Wenn p1 < o. so ist in Formel (12} mit p1 • O zL rechnen.

6) Rechnerische Schweißnahtwertigkeiten:

min {[c1]1; ~h} fR 1 • fT1' (c1)z

l'Pr2 \f - 'fr2 wenn 18 § 0,5 ·~D2(s2-Cf

R2 ' 1,0 1 wenn IR ~o.s ·~D2(5z-C)°

für Kegelanschlüsse nach den Bildern Sa und Sb

} fUr KegelanechlUeee nach den Bildern 5c und 5d

7) Bezogene. mittragende Länge des Kegelanschlusses

{9)

{10)

{ 11)

{12)

{13)

(14)

f' = min { -lna: ; 'PR1 + fR2 } 4·cos ex. {15)

3.3.2. Zulässiger Oberdruck im Doppel•antel

3.3.3. Beiwert für Kegelanschluß

B „ 2·N -min { X1 ;x2 .,x3)

COS GI. ·( fR1 + fR2 +'A-fl) E 4·coscx

Die Fest1gka1tsbe1werte f 1. f 2 • f 3 und f4 sind 1~ Abhängigkeit von den Hilfsparaaetern e. .Q. l\ und ae nach deri Bildern 12. 13. 14 und 1S zu besti•en.

{~)

(17)

{18)

(19)

(20)

Seite 16 TGL 32903/22

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Feetigkeitebeiwert f 2 <X. = 45°

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z-.......,.._.,.__+----1--- 1+(Eo/e)2 für E <Eo

f2 -0,71 +0,529 + E. ·Z

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Eo-0,50V1•0,839 +O,'J'T 92' ~+--+----!--- Eo -().38~1·0.54 9 + 0.1592 '

9 2 p Bild 13

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TGL 32903/22 Seite 17

Festigkeitsbeiwert t3

Cll.-30° d.- 45°

1,5

2,5 !----+-.

1,4

f3

1,3

2.0 \2

1,1

\0 1,5 0

9 2 0 1 9 2

Bild 14

Festigkeitsbeiwert t 4

IX- 30° Ol-45°

' { . { 456 } f4 =~max 1;mm 1;0.8~ ~ +

+ .2..min {1· 3 } 3 ' 1•"ffe.(1~e(1•9,S-e))

f4 = max { 1; min {1; 0,8 ~ ~} +

-t- j!_ mm{1· J } 2 ' 1•e(1•E(1•5,5E))

1,5 0 1 9 2

Bild 15

Seite 20 TGL 32903/22

4. BEHÄLTER MIT ZYLINDRISCHEM DOPPELMANTEL, siehe Bilder 2

4.1. Zylinderschalen

Die Zylinderschalen des Behälters und des Doppelmantels sind entsprechend den A~schnit­ten 3.1.1., 3.1.2. und 3.1.3. zu berechnen.

4.2. Kegelanschlüsse, siehe Bilder 5

Uie Kegelanschlüsse sind ausreichend dimensioniert, wenn sie in der gleichen Wanddicke wie die Zylinderschale des uoppelmantels ausgeführt werden und den Bedingungen nach Abschnitt 2.2.2. und der Formel (39) genügen.

4.3. Anschlußringe, siehe Bilder 6

4.3.1. Dimensionierung der.Ringhöhe

hoR = 0,6e0-ff,

4.3.2. Schweißnähte

Schweißnahtdicke der Schweißverbindung zwischen Behälter und Anschlußring bei Ringan­schlüssen nach den Bildern 6a, 6b und 6d:

max{p2 ~ ;min{[o]0 ;2[6'J 1 (~ J2}}

a ~ 0.4- ho min {lo'J . [O'J } 0' 1

bei Ringanschlüssen nach Bild 6c:

(40)

(41)

(42)

a - ho (43)

4.4. Dehnungsausgleicher

Wenn es als Ergebnis der Ermüdungsfestigkeitsnachweise für notwendig erachtet wird, einen Uehnungsausgleicher in den Doppelmantel einzubauen, siehe Abschnitt 4.6.3., so ist der zu­lässige uberdruck [P2] im Doppelmantel für Kegelanschlüsse nach Abschnitt 3.3. und für Anschlußringe nach Abschnitt 3.4. zu berechnen. Dabei ist der Axialkraftfaktor A nach Formel (44) anstatt nach Formel (8) zu verwenden.

(44)

Der Dehnungsausgleicher ist zu berechnen bei Belastung durch den Druck p2 unter der Gegeben-

heit, daß seine Reaktionskraft: FK • _ 11'.4 .. p

2 ·D~·A von den angrenzenden Bauteilen

aufgenommen wird.

4.5. Eigenlasten

Tragfähigkeitsnachweis für die Eigenlasten:

IFI 6. TD~ · [~]A F nach Abschnitt 3.5. [P2] nach Abschnitt 3.3. bei Kegelanschlüssen und nach

Abschnitt 3.4. bei Anschlußringen A nach Formel (8) mit d1 = O

(45)

Für Doppelmäntel mit Dehnungsausgleicher gilt die Formel (45) unter der Bedingung, daß die Tragelemente nicht am Doppelmantel befestigt sind.

TGL 32903/22 Seite 21

4.6. Ermüdungsfestigkeitsnachweise

4.6.1. Kegelanschlüsse, ~iehe Bilder 5

Bezogene Längsdehnung im Doppelmantel:

ET nach Abschnitt 1.5.

52 ~· ----;::::O=fl=·ta=n=2a.=·=(1=·0=,6====51;:::::) ==.

1 + ( 0,5-tan2«.~1+0.6 ~) )2

E·(E•032( 52 )2) ' 51

€ nach Formel (9)

Bedingung für die bezogene Längsdehnung:

Rechnerische Schweißnahtwertigkeit:

lf'R ={1,0 für Er,.. 0 J cp1 für Er < 0

(46)

(47)

( 1.8)

(1.9)

~1 Abminderungsbeiwert für zulässige Spannung bei Stabilitätsberechnung nach TGL 32903/05 berechnet für den Doppelmantel

Spannungsänderung in der Schweißnaht zwischen Behälter und Kegelanschluß:

Spannungsänderung in der Schweißnaht zwischen Doppelmantel und Kegelanschluß bei Kegelanschlüssen nach den Bildern 5a und 5b:

BK1, "1<2 und rK nach Tabelle 1

(52)2 ~ 1- ~t..!Q_· 4 -s,. {1-_§_(1-1..(~)2 )]

K, 251 52 VH3ecot«.f f1 2 51

{

~/g4 + 0,41 für E1 - V

~ea„s,o' für cc-45°

cL - 30°

. 0,1 ( ( 52 )2) K 2 - 1 + ~ + eo • 4 2- f: 1- Si ,

251 52 \j 1 +{ 2·E·COt ct)4

(SO)

(51)

(52)

(53)

(54)

Der Ermüdungsfestigkeitsnachweis ist nach Formel (55) und für Kegelanschlüsse nach den Bildern 5a und 5b zusätzlich nach Formel (56) zu führen,

,.., Ao; ~ [6']

1 oder N :i [N], (55)

M2 ~ [o\ oder N (56)

Die zulässige Spannungsänderungen lÖ'J 1 und [iYJ 2 oder die zulässigen Lastzyklenzahlen [N] 1 und [N] 2 sind nach Abschnitt 1.4. zu bestimmen. Der Index 1 gilt für die Schweißnaht zwischen Behälter und Kegelanschluß und der Index 2 für die Schweißnaht zwischen Doppel­

mantel und Kegelanschluß.

Seite 22 TGL 32903/22

4.6.2. Anschlu8ringe, siehe Bilder 6

Bezogene Längsdehnung im Doppelmantel: l «rl

~- 0452 04 lbo )( easz ) 1-t "i'\"S + -c-(.:~h +. ~5 52 +OS 52 ~ ... , -'O v1.13:.1 , • 2

Ei nach Abschnitt 1.s. Bedingung für die bezogene Lingsdehnung;

Rechnerische schwei8nahtwertigkeit;

Abminderungsbeiwert für zulässige Spannung bei stabilitätsbe­rechnung nach TGL 32903/05 berechnet für den Doppelmantel nach Tabelle 2

Spannungsänderung in der Schweißverbindung zwischen Behälter und Anschlußring:

. 2eo52 04 PiD1 Ad,· f.p"Ei~K1· W r;+{.ii_l2). ~ + (s,-c)

1 t s, Spannungsänderung in der Schweißnaht zwischen Doppelmantel und Anschluß~ing:

~~ - e ·E ·(\ . eo·S2 . lho + vo;:s; + P2. 02 . a-K 2 P 2 2 Wi-&+2(iil2] Jho+VO:i51' 2(sl-c)

Tabelle 2

Anschluß ring

nach Bild 6a

nach Bild 6b

nach Bild 6c

nach Bild 6d

nach Tabelle 2 nach Tabelle

w, (h0+a)l

a· hp+2a

h2 Q~

hg+O

a2

6 (h0+a)2

0 h0+2:a

W2 IP2

$2 !.L •n 6

$2

it 0,5

(57)

(58)

(59)

(&l)

(61)

Die Er•üdungsfestigkeitenachweise sind nach den Formeln (55) und (56) zu führen. üabei sind die zulässigen Spannungainderungen [Öl1 und [O'.J2 oder die zulässigen Lastzyklenzahlen t;.) 1 und 00 2 nach Abschnitt 1.4. zu beati•een. Der Index 1 gilt für die Schweißverbindung zwischen Behälter und Anschlu8ring und der Index 2 für die Schweißnaht zwischen Doppelmantel und Anschlu8ring.

4.6.3. wenn die Er•üdungsfestigkeitenachweise nach Abschnitt 4.6.1. oder 4.6.2. nicht erfüllt sind, ao •üssen konstruktive Änderungen vorgenom•en werden. z. B. Einbau eines Dehnungsausgleichers. In diese• Fall muß der Dehnungsausgleicher die Teepe~aturauedehnung L • E.T bei der Betriebslaetzyklenzahl aufnehllen 1 und es müssen die :wsltzlichen Berechnungen nach Abechnitt 4.4. durchgeführt werden.

4.6.4. Es ist zulieeig. genauere Werte für die Spannungsänderungen und damit die :alä$sige SpennungHeplitude oder die zulieeige Lastzyklenzahl nach TGL 32903/31, Abschnitt •Ausführlicher Ereüdungsfeeiigkeitenach ... 1e• zu besti-en ••

TGL 32903/22 Seite 23

5. BEHÄLTER MIT VERANKERTEM DOPPELMANTEL BEI TEILUMMANTELUNG, siehe Bilder 3

5.1. Zylinderschale

5.1.1. Die Zylinderschale des Behälters ist nach TGL 32903/05 auf inneren Oberdruck mit dem Berechnungsdruck p1 zu berechnen, wenn p1 > o.

5.1.2. Die Zylinderschale des Behälters ist nach TGL 32903/05 auf äußeren Uberdruck mit dem Berechnungsdruck lp11 zu berechnen, wenn p1 < o. 5.1.3~ Die ummantelten Teile der Zylinderschale des Behälters und die zylindrischen Teile des Doppelmantels sind bei Belastung durch den Druck p2 als ebene Plattenfelder nach Abschnitt 5 •. 3. zu berechnen. Wenn p1 < O, müssen zusätzlich die Bedingungen nach Formel (62) und nach Abschnitt 2.3.1. erfüllt sein, damit zwischen den Verankerungen ein Beulen der Zylinderschale des Behälters ausgeschlossen ist.

5.2. Böden

s,-c o,

P1 ( eh )2 4,5 . E, . 3500 (62)

5.2.1. Die gewölbten Böden des Behälters sind nach TGL 32903/07 auf inneren Oberdruck mit dem aerechnungsdruck p1 zu berechnen, wenn p1 > O, und auf äuße.ren Lberdruck mit dem Berechnungsdruck lp11 , wenn p1 < o. 5.2.2. Oie ummantelten Teile der Böden des Behälters und die Teilschalen des Doppelmantels am Boden sind bei Belastung durch den Druck p2 als ebene Plattenfelder nach Abschnitt 5.3. zu berechnen.

5.3. Plattenfelder

5.3.1. Zulässiger Oberdruck im Doppelmantel

Behälterwand: J (s1-cJ2 f [ ( P,·DR )21

[P2]-lo' 1' tp· tr · s' l- 2{6J;ts,-cl J

Doppelmantel: 2

rpl =ra-1. (s2-c) .f ~ :1..1 ~ J2 t . t 6

p T

Die Festigkeitsbeiwerte sind nach Sild 16 in Abhängigkeit von dem Verhältnis doft0 und dem bezogenen Stützmoment m nach Formel (66) zu bestimmen.

ta-M

1,0

m - 1,0

5.3.2. Dimeneionierung der Plattenfelder

Teilung:

bei der Bestimmung von f 5 bei der Bestimmung von t 6 von Samca-Verankerungen

bei der Bestimmung von t 6 von Ankerrohren

(63)

(64)

(65)

(66)

(67)

(68)

(69)

Seite 24 TGL 32903/22

Für ein vorgegebenes Verhältnis d0/t0 und m sind die Festigkeitsbeiwerte f5

und f6

nach Bild 16 zu bestimmen. Ist dar Durchmesser d0 vorgegeben, so sind t 1 und t 2 durch Iteration zu berechnen. Bei der Festlegung von tp und tT anhand der Formeln (69) und (65) ist die Bedingung nach Abschnitt 2.3.2. zu beachten.

Wanddicken:

s1 ~ s1R+ C

s2R = to ·~ L<rJ~ f6 '

Die Teilung t0 ist nach Formel (65) und die Festigkeitsbeiwerte t5

und t6

sind nach Bild 16 zu bestimmen. Bei der Dimensionierung von a

2 bei Behältern mit Ankerrohren ist

die Abhängigkeit des bezogenen Momentes m von s2 durch Iteration zu berücksichtigen.

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

= --

-= -..... ..... --..... = ....

Festigkeitsbeiwerte f5

und f6

I J )

/ ) /

///~

S111 l 1111 11111 : 1111 1111 11111 l 1111 i 1II111111 , 1111

0 0,1 0.2 o.s

Bild 16

(70)

(71)

(72)

(73)

TGL 32903/22 Seite 25

5.3.3. Randbereiche der verankerten Doppelmäntel

Die Kegelanschlüsse an den Rändern des Doppelmantels sind nach Abschnitt 4.2., die Anschlußringe nach Abschnitt 4.3. auszulegen. Die Abstände von den Rändern des Doppelmantels zur ersten Reihe der Verankerungen müssen den Bedingungen nach Formel (74) und (75) genügen.

tl ~ tP· min [ 1 ;0,5 + y lpt·rfs,}

tK ~ tr·min[ 1i0,5+ ~l f6 nach Bild 16 mit t0 nach Formel (65) und m nach Formel (66)

5.4. Dimensionierung der Samca-Verankerungen, siehe B~ld 9

P2 ·tp· tr ·Q

ri= 1 -r(~~/ t 0 nach Formel (65)

5.5. Dimensionierung der Ankerrohre, siehe Bild 10

soR = min{ [O']o j [C5], J~J2;Hda-2so)·t' '1 nach Formel (78)

0 <:: 1,41 SOR

s0

ii: SOR-t C

Bei der Festlegung der Kehlnaht- und Ankerrohrdicke ist die Bedingung nach Abschnitt 2.3.4. zu berücksichtigen.

5.6. Ermüdungsfestigkeitsnachweise

5.6.1. Spannungsänderungen in den Schweißnähten

1) Samca-Verankerungen

2) Ankerrohre

nach Abschnitt 1.5.

nach Bild 17 •it t 0 nach For•el (65) nach Tabelle 1

für Doppel•antel an der Zylinderschale:

(84)

(74)

(75)

(76)

(77)

(78)

(79)

(80)

(81)

(82)

(83)

(85)

Seite 26 TGL 3290 22

für Doppelmantel am gewölbten Boden:

(86)

5.6.2. Spannungsänderungen in de~Plattenfeldern

( E 1 Erl tp tr \ A

~o;_- --.<S+ s~-K 6 ·P2)·1'K2

~K2 ist gleich dem Beiwert S für Schweißnahteinf luß nach TGL 32903/31 für die Schweißnähte in den Plattenfeldern

K6 nach Bild 18 mit t 0 nach Formel (65)

~ ·{ K1 nach Bild 19

1 + fu.3 R,. S3

Beiwert K5

~

§

für Doppelmantel an der Zylinderschale für Doppelmantel am gewölbten Soden

Beiwert K6

1

~(!B)=~o '~ 0 ~

---

20 Ks 10 8 6

1 , -,..

3

2 I= ~

~ 1 1

0 0,1

2,0 0,5

1,8 ~

1,6 Bild 17

1,4

1,2

1,0 oo 3QO

1 1

0,2

Bild 18

Beiwert ~

/ /

0,2~ 1,0 8,0

1

0,3 do 0,4 to

60"· ~ 120" 'II 150°

Bild 19

-

1

0,5

180°

(87)

(88)

(89)

5.6.3. Oie Ermüdungsfestigkeitsnachweise sind nach den Formeln (90) und (91) zu föhren.

66'3 ~ ~]3 oder N :ii [N] 3 (90)

6o','-[~J4 oder N ~[N]4 (91)

Die zulässigen Spsnnungaänderungen [cr]3 und (ctJ4 oder die zulässigen Lastzyklenzahlen [NJ 3 und [N) 4 sind nach Abschnitt 1.4. zu besti••en. Der Index 3 gilt für die Schweiß­naht zwischen Behälter und Saaca-Verankerung oder für die Schweißnaht zwischen Doppel­•antel und Ankerrohr. der Index 4 gilt für den Doppel•antel,

s.7. Es ist zulässig, die Berechnungsaethode nach Abschnitt s. näherungsweise auch für volluaaantelte Behälter zu verwenden.

•

TGL 32903/22 Seite 27

6. BEHÄLTER MIT KANÄLEN, siehe Bilder 4

6.1. Zylinderschale

6.1.1. Die Zylinderschale des Behälters ist nach TGL 32903/05 auf inneren Oberdruck mit dem Berechnungsdruck p1 zu berechnen, wenn p1 > o.

6.1.2. Die Zylinderschale des Behälters ist nach TGL 32903/05 auf äußeren Oberdruck mit dem Berechnungsdruck lp11 zu berechnen, wenn p1 < o. 6.1.3. Bei Behältern mit Kanalschlange, siehe Bild 4a, ist es zulässig, die Kanalschlange als Versteifungsringe zu betrachten. Die Zylinderschele ist dann nach.TGL 32903/05, Abschnitt •Ringversteifte Zylinderschalen• mit dem Berechnungsdruck lp1J zu berechnen, wobei folgende Forderungen zu erfüllen sind:

1) Die Steigung t 5 der Kanalschlange ist nicht größer als 0,3 • o1 • Wenn n2 ~ n3 + 1, ist die Zylinderschale als unversteift zu berechnen

2) Die Berechnungslänge 12 ist für die Berechnung nach TGL 32903/05 definiert als axialer Abstand von den Endpunkten der Berechnungslänge L bis zu der Stelle, wo die Kanalschlange den ganzen Behälterumfang einmal umschlossen hat, siehe Bild 4a.

3) Die Berechnungsgrößen b, 11 und le sind für die Berechnung nach TGL 32903/05 wie folgt zu berechnen:

le -min {tsi 2(s2-c)+b2+1,1VO,Cs1-c)0

; fs- ~+1,1\fÖ1(s,-c)1

;

2(s2- c + 1,1 '\jD1(s1-ci')}

4) Die in TGL 32903/05 benötigten Größen e, IK und~ sind zu berechnen aus: s,-c

e - e 2 - -2

- + 0,65·h2

(92)

(93)

(94)

(95)

2 ) _(_ rK=s·h2(s2c ·0,3roo (96)

l

AK- (~) {

r 3·(s2 -c)·1T· 900 für p1 :ii0

( ) 1T t 11'" p 2 h b fur" 0 r3· 52-c · • goo - 4· [<1]2 · 2· 2 Pi>

6.1.4. Die Zylinderschale des Behälters ist bei Belastung durch den Druck p2 in den Kanälen als Schslenstreifen der Breite b2 nach Abschnitt 6.3. zu berechnen.

6.2. Böden

6.2.1. Gewölbte Böden sind nach TGL 32903/07 auf inneren Oberdruck •it de• Berechnungs­druck p1 zu berechnen, wenn p 1 > O, und auf äußeren Oberdruck •it dem Berechnungsdruck lp11

-nn p1 < o. 6.2.2. Gewölbte Böden sind bei Belastung durch den Druck p2 in den Kanälen als Schalen­streifen der Breite b2 nach Abechnitt 6.3. zu berechnen.

6 0 3 0 schalenstreifen unter den Kanälen

6.3.1. Kanäle in Ullfengerichtung der Zylinderschale

(98)

Seite 28 TGL 32903/22

Wenn p1 < o, muß zusätzlich folgende Bedingung erfüllt sein:' . 2

P2 ~ 1 _ ( IP11-01 )·( D1(s1-c) + b2 ) IP;J - 4{a'l~s1 -c) D1 (s1 -c)+O.Sb~

Wenn p2 > p1 > O, 11Uß zusätzlich folgende Bedingung erfüllt sein:

PrP1 ( P1·D1 ) [P~ ;a

1 - 4{o'] ;< s1- c)

6.3.2. Kanäle in Längsrichtung der Zylinderschale und Kanäle am Boden

6.4. Kanäle

6.4.1. Hilfsparameter

Der Verschwächungsbeiwert v an den Anschlußstutzen der Kanäle ist nach TGL 32903/15 zu berechnen. Besitzen Kanal und Anschlußstutzen die gleichen Rohrabmessungen und gleiches Material, so ist es zulässig, v nach Formel {102) zu berechnen.

V - 0,9+ ~ 8(~-C)I Rechnerische Schweißnahtwertigkeiten für

V-Naht nach den Bildern 11a und 11c:

Kehlnaht nach Bild 11b:

'PRs -min{o,4; 0,7· 52°_c} 'fR6 - 0,4

Verschwächungsbeiwerte für Kanäle:

T3 = min{ v; fRs}

f4 - min{ v i fRs}

6.4.2. Zulässiger Oberdruck im Kanal

6.4.3. Dimensionierung der Kanalwanddicke

2·r2·P2 5 2R - ---=--=-

2·B'1J 2·Cf'4 +p2

für KehlnAhte

6.s. s ... elkan6le bei Behältern llit Kanalregistern, siehe Bild 4b

Die Berechnung ist enteprechend Abschnitt 6.4. durchzuführen, wobei die Größen v, • 3 und ~4 nach den FonMln (112), (113) und (114) zu besti-en sind.

(99)

(100)

(101)

(102)

(103)

(104)

(105)

(Ui)

{107)

(108)

(1)9)

(110)

(111)

TGL 32903/22 Seite 29

V

lf'3

'P 4

=1-El._ ts

V· !fRS

=V. 'f'R6

~RS' ~R6 nach Abschnitt 6.4.1.

6.6. Ermüdungsfestigkeitsnachweise

6.6.1. Spannungsänderungen in den Schweißnähten zwischen Behälter und Kanal

ET Temperaturdehnungsdifferenz nach Abschnitt 1.s. ~Kl nach Tabelle 1

Ku ~{ ~ qs ~' für V-Nähte nach den Bildern 11s und 11c

für Kehlnähte nach Bild llb

Kn -{/~, 1'

tUr V-:Rähte nach den Bildern 11a und 11c

für Kehlnähte nach Bild llb

6.6.2. Spannungsänderungen im Kanalquerschnitt

~ IP11251 +E2 1Er1 r3·S2 Y"'

1 -t ts ·51 . 11' 90°

'

für Kanäle in U•fangsrichtung der Zylinderschale und all Boden

für Kanäle in Längsrichtung der Zylinderschale (Sammelkanäle)

( 112)

(113)

(114)

(115)

( 116)

(117)

(118)

(119)

6.6.3. Die Ermüdungsfestigkeitsnachweise sind nach den Foraeln (120) und (121) zu führen.

Äcs; ~ [a\ Ä<f6 5 ccrJ6

oder N

oder N

(120)

( 121)

Die zulässig~n Spannungsänderungen [~)5 und [ä-)6 oder die zulässigen Lastzyklenzahlen [N]

5 und [N) 6 sind nach Abschnitt 1,4. zu besti••en. Der Index 5 gilt für die Schweiß­

naht zwischen Behälter und Kanal, dar Index 6 gilt für die Kanäle.

Seite 30 TGL 32903/22

Hinweise

Änderungen gegenUber ST RGW 3650-821 Oie Titelergänzung wurde neu formuliert, die Originalfassung lautet: "Dieser RGW-Standard gilt für die Festigkeitsberechnung von Behältern aus Stahl mit U-fönaigem, zylindrischem oder verankertem Doppelmantel oder mit Kanälen zum Heizen oder Kühlen des Behälters, die durch Oberdruck im Behälter- und Mantelraum, durch Eigenlast und durch Temperaturdehnungen belastet sind und den Forderungen des ST RGW 800-77 entsprachen.

Dieser Standard gilt in Verbindung mit ST RGW 596-77." Gegenüber ST RGW 3650-82 wurden folgende Ergänzungen oder Präzisierungen aufgenommen: Abschnitt 1.2.1 Abschnitt 2.3.2.: Abschnitt 3.4.4.:

Abschnitt 3. 5. Abschnitt 3.6.:

Abschnitt 4.4.:

Abschnitt 4.5.:

Abschnitt 4.6.4.:

Abschnitt 5.3.3.:

Abschnitt 5.6.2.:

Abschnitt 6.1.3.:

Abschnitt 6.6.2.:

die Anzahl n4 d --==o== " os die Bedingung ~ ~ .

in der ersten Zeile der Formel (35) die Kraft F und die ganze zweite Zeile der Formel (35) in Formel (36) das zweite Glied des Minimums der vorletzte Satz und im letzten Setz der Hinweis "Ausführlicher Ermüdungsfestigkeitsnachweis"

auf den Abschnitt

im ersten Satz die Bezüge auf Abschnitt 3.3. und 3.4. anstatt auf die Formeln (16) und 32)

im zweiten Satz dar Einschub "anstatt nach Formel (8)" unter Formel (45) die Bezüge auf Abschnitt 3.3. und 3.4. anstatt auf die For111eln (16) und (32) der Hinweis auf den Abschnitt "Ausführlicher Ermüdungsfestigkeitsnachweis" die Erläuterung für f6 unter Formel (75)

der Faktor ~K2 in Formel (88) und die Erläuterung für ~K2 im zweiten Satz der Einschub "mit dem Berechnungsdruck lp11" der zweite Teil der Formel (119), die Erläuterungen für beide Teile der Formel und im ersten Teil der Formel die Betragsstriche für p1

Folgende Druckfehler im ST RGW 3650-82 sind berichtigt: Seite ?: bei Erläuterung von a muß stehen 11 11 b" anstelle "11 a" Seite 9: Verscbwächungsbeiwert "v" anstelle "V" Seite 10: bezogener Druck "P" anstelle "P" Seite 14: Bedingung für Krempenradius ro lautet: ro ~ ••• Seite 1?: Formel ( 10) untere Zeile muß lauten: ~ + o,ss2 Seite 18: Pormel (13) wurde vergessen D2lsrc)'

Seite 19, Bild 12: in der oberen Zeile der Formel lautet der Klammerausdruck 1 (-ae.-1)2 " Seite 22, Formel (33): fUr bezogenen Druck zweimal "P" anstelle "p" Seite 25: unter Formel (4?) hinter r~ee-no wopMy~e (9)", r~e c = on eri!;änzen Seite 28, P'ormel (62): "E.Tn anstelle "<rT" Pkt. 5.2.1. hinter·~HHll!a" muJ3 stehen"cocy~a· Seite 34, Formel (99): ~ i .•• anstelle GlJ

2 ~ •••.

Seite 35: von Pkt. 6.4.l. bis Pk:t. 6.5. im Text und in der Formel nvn anstelle "V"

Im vorliegenden Standard ist auf folgende Standards Bezug genommen: TGL 32903/02 (ST RGW 596-??), /05 (ST RGW 59?-??), /O? (ST RGW 1039-78),/15 (ST RGW 1639-79), /31 (.ST RGW 3648-82)

Folgender Standard wird noch ausgearbeitet: Behälter und Apparate; Pestigkeitsbereobnung, Dehnungsausgleicher

Erläuterungen: Zu Abschnitt 1.1.: Hinweise zur Auewahl und zur konstruktiYen AuefUhrung der ScbWeißnähte siebe Konstruktionskatalog BKS 026, herausgegeben vom VEB Komplette Chemieanlagen Dresden.

Formeln der Diagramme für die Anwendung der EDV:

Bild 17:

Bild 1B:

= 19

. 1-x2+y(0,7+1.3x2 )

' x2.(4-x2)-4lnx

_ 42

. 1-x2 +y(0,7+1,3x2 )

' 1-x4+ y (0,7+3,3x4)-4x2[y+(1,3y-1)·ln x]

Bei der Bestimmung von K5, K6 sind: .

X

Bild 19:

Anwendungsbeispiel 1:

TGL 3290~22 Seite 31

!Ur Samca-Verankerung

!Ur Ankerrohre

Ein Behälter mit U-förmigem Doppelmantel nach Bild la mit Leitspirale, mit Kegelanschluß OC.= 30° nach Bild 5d und mit Bodenanschluß nach Bild 7a wird im Betriebszustand bei fol­genden Parametern betrieben:

Berechnungsdruck im Behälter: 2,0 MPa Berechnungsdruck im Doppelmantel: 1,6 MPa Berechnungstemperatur der Behälterwand: 200 °e Berechnungstemperatur der Doppelmantelwand: · 200 °e

Der Doppelmantelbehälter wird im jahr etwa 600mal an- und abgefahren, wobei die Drücke von Null auf die Berechnungsdrücke und die Temperaturen von 20 °e auf die Berechnungs­temperaturen ansteigen und wieder abfallen.

Gesucht:

Gegeben:

Tragfähigkeitsnachweise im Betriebszustand und Lebensdauer des Doppelmantelbehälters

Werkstoff des Behälters: XBerNiTi lB.10 nach TGL 7143 El „ 191000 MPa; ot1 • 17 ,0 • 10-6 /K; [o-] 1 „ 127 MPa nach TGL 32903/02

Werkstoff des Doppelmantels: St38b-2 nach TGL 7960 E2 • 190000 MPa; 0(2 „ 12,1 • 10-6/K; [0"]2 „ 133 MPa nach TGL 32903/02

Abmessunsen

Zylinderschalen:

Behälter:

Doppelmantel:

D1 • 1960 mm; s1 • 20 mm; c • O, da c1 • 0 und c2 + c3 < 5 % • s1 nach TGL 32903/02; 'Pl • O,B

D2

• 2160 mm; s2 • 20 11m; c = 1,0 mm, da c1 = 1,0 mm und c2 + c3 <5 % • s2 nach TGL 32903/02; 11' p2 = O ,8

Korbbodenböden nach TGL 4398:

Behälter: 2000 x 18 mit R1

• 1600 mm; s 3 = 18 mm; c • o, da c 1 = O und

c2 + c 3 < 5 % • s 3 ; ~l • 0,8

Doppelmantel: 2200 x 18 mit ~ • 1760 mm; s4 = 18 mm; c „ 1,0 mm, da o1 = 1,0 11111 und

•2 + S3 < 5 % • •4: ~1 „ 0,8

mit Bodenenschluß: und AUslaufetutzen:

dl „ 400 1111 R 273 x 10 TGL 36650 X8erN1Ti 18.10 0 R 12, c • 1,5 1111, 11 • 200 mm

Seite 32 TGL 32903/22

Kegelanechluß: OC. • 30°, r

0 • 100 am, e

0 • 0,5((2160 + 20) - (1960 + 2 • 20)) • 90 ••• lR • 200 •m, ~T1 = 0,8

Leitepirala: aus St38b-2 n1 • 6 ; b1 • 10 ••i h1 • 75 mm

ts • 350 ••

Berechnungslänge: L • 2004 +eo+ 499/3 ~2250 mm {2004 ma Zylinderschalenlänge ab Kegelanschluß,

eo aa Bordhöhe h2 des Bodens, 13 • 166 mm • h1/3 nach TGL 32903/05 für 499 ma Bodenhöhe h1)

Belastungen:

p1 • 2,0 MPa, p2 = 1 1 6 MPa, G2 ~ 35000 N (Eigenlast des Doppelmantels) 6T1 = 180 K,AT2 • 180 K.

Die Gültigkeitsbedingungen nach Abschnitt 2.1. und 2.2. sind überprüft und erfüllt.

Löeun9 nach Abschnitt 3:

1. Zylinderschalen nach Abachnitt 3.1.

Innerer Oberdruck:

Behälter: Berechnungsdruck p • p1 • 2 MPa

Mit o • 1960 ••, s - c • 20 ••· 'l'p • o,e und [er]• 127 MPa folgt nach TGL 32903/05,

Abschnitt 3.1.: [P] • 2,05 MPa > p

Doppelmantel: Berechnungadruck p • p2 • 1,6 MPe

Mit D • 2160 ma, s - c • 19 aa, ~p • 0,8 und lo'J • 133 MPa folgt nach TGL 32903/05,

Abschnitt 3.1.: [P) • 1,86 MPa > p

~Berar Oberdruck:

Behälter: Berechnungsdruck p • p2 • 1,6 MPa

Oie Leitspirale wird als Varsteifungsringe betrachtet:

1) ts • 350 •• < 0,3 o1 • 588 ••, n1 • 6 > 1

2) 12 • t 8 + 160 •• • 510 ••; die Leitspirale beginnt 160 aa unter der Anschlußstelle des Doppel•antela und endet auf daa Boden, so daß dort 12 kleiner iat.

3) b • aax {350-10; 510-0,5 • 10} • 505 ••

• 450 ••

~ •• llin { 350; 10 + 1,1 • v1~ • 20 } • 226 ••

4) h1/b1 • 7,5 < 8

. 2·.&0·7~ ~ 5) a • 3 ... ;io-·b.~· iiHlb • 1,3 „. wobei To • 0,6, da die Leitapirala ait

unttrbroo~er'!~ Doppelkahlneht engeachweJ.8t iat.

Nach T<i'- avp~ •• Abachni tt 4'.2. arhllt •an a1 t

IK • (!Q„~•tt•,(ZicUJ • 270150 fil//l4 : ~ • (10-2•1)•(75-1) • 592 - 2 ; e • 10 + (75-1)/2 • 47 aa

1 • 11'1ff1 „4 ' k • 2,31

. i!I . 13J • 1,0 ~·t.11~~.o·ao • 2 [P] 1P • • 2,74 .... $ ••

1HO + ao

TGL 32903/22 Seite 33

[P] 1 2174 = 2,36 MPa

y1+<l:~1>2.

2 + 5052

2°127•1t§•20 1§~·2a [P] 2P " 1§ +20 •

1 0 5052 • 2,91 MPa 1 + r.ti' • 1960·20

[P] 2E • 18•10-6 •191000 2.a.1,0

1960 (100.20)2,5 • ~.--mm • 5,85 MPa

2 •91 = 2,61 MPa

y1+c~:ü§>2. [P] •min {2,36; 2,61} • 2,36 MPa<p • 1,6 MPa

2, Böden nach Abachnitt 3.2.

Innerer Oberdruck:

Behälter: Berechnungsdruck p " p1 • 2,0 MPs

Mit o1 • 2000 mm, R • 1600 mm, s1 - c • 18 mm, ~1 • 0,8 als Naht II entsprechend Tabelle in TGL 32903/07 und [O'] = 127 MPa folgt nach TGL 32903/07, Abschnitt 4.1. mit

lp • 1; ~2 • 0,96

l\l s 0 1 8

(p] = 2, 38 MPa

[P) • 2,26 MPa

(Randbereich)

(Mittenbereich mit Schweißnaht)

Für den AUslaufstutzen mit dR • 273-2•10+2•1,5 • 256 mm, a1 - c5 • 8,5 mm, 1 • 200 mm und [O'] 1 = 127 MPa erhält man nach TGL 32903/15 eine Verschwächungswertigkeit V • 0,81 und eine Schweißnahtwertigkeit ~- 1, da die Schweißnaht außerhalb des Stutzens liegt. Damit folgt nach TGL 32903/15, Abschnitt 4.4.

IP•l; V=0,81 (p] • 2, 30 MPa (Mittenbereich mit Stutzen)

Doppelmantel: Berechnungsdruck p • p2 • 1,6 MPa

Mit o1 • 2200, R • 1760 mm, s1 - c • 17 mm, <p 1 • 0,8 als Naht II entspreche.nd Tabelle in TGL 32903/07 und [O'] • 133 MPe folgt nach TGL 32903/07, Abschnitt 4,1. mit

1(1" 1; 02 • 0,99 : [P) "2,08 MPa

'P • 0 ,8 [p] • 2,04 MPa

(Randbereich)

(Aittenbereich mit Schweißnaht)

Entsprechend Abschnitt 3.2.2. wird der AUssdhnitt d1 des Doppelmantelbodens nicht berücksichtigt.

Außerer Oberdruck:

Behälter: Berechnungsdruck p • p2 • 1,6 MPa

Mit den obigen Angaben folgt nach TGL 32903/07, Abachnitt 4,2.

[p]p • 2,83 MPa : [P) E • 2,62 MPa ; [P] • 1,92 HPa

3. Kegelanschluß nach Abschnitt 3.3. 3.1. Hilfsparameter

1) A • 1960•2160-4002 • 0,873 nach For'llel (8) 21602

2) € . 90

~2160•(20-~,0) ' • 0,444 nach Foniel (9)

3) 0 • 100+o15•20 • 0,543 nach For'llel (10) v2160·c20-1,o>

TGL 32903/22 Seite 34

4) >.. 2•0.444+0,25•0. 543 = 1,024 nach Formel (11)

5) nach Formel (12)

6 ) \jlR1'" nach Formel (13)

(j>R2 " 1,0, da lR • 200 mm > 0,5• V2160•191

„ 101 mm nach Formel (14)

7) µ.. • min{0

•444

sin 30° : v0.764+1.~·} = o.714

4•cos 30

f 1 1,807 nach Bild 12

f 2 3,702 nach Bild 13

f 3 1,732 nach Bild 14

f4 1,732 nach Bild 15

cos 30°

0,444 ( o.764+1.~

4•COS 30

„ v1+1,o' • 3.702 „ 5,235

+ 1,024. 1,007) = 4,602

nach Formel (15)

nach Formel (18)

nach Formel (19)

1,716 • 1,732 + ( .:::o„ • .:.7..:::64~+.::1.a..o.:c-.. ___ _ 0,714 • 4 • cos 30°

+ 0,714) • 1,732 = 5,444 nach Formel (20)

B 2•V2f&l1

• min { 4,602: 5,235: 5,444} „ 0,863

2•133•19•0.8 2160+19

0,863 0,873

= 1,83 MPa > P2 = 1,6 MPa

Der Nachweis für den Kegelanschluß ist erfüllt.

nach Formel (17)

nach Formel (16)

(Wird der Doppelmantelanschluß als RinganschluB nach Bild 6a aus St3Bb-2 mit b0

= 100 mm;

'Ppo • 1.0: 41T2 • o.a und [cr] 0 = 107 MPa ausgeführt. so beträgt die erforderliche. rechne­rische Ringhöhe h0R • 87,7 mm und die Kehlnahtdicke a muß größer B,3 mm, wenn h

0 • 90 mm

ausgeführt wird.)

4. Eigenlasten nach Abschnitt 3.5.

F • G2 • 35000 N, da Tragelemente am Behälter befestigt sind.

Nachweis nach Forael (36):

l .L.2... • 4·35000 2 I · o.874 + 0.006 • 0,88 < 1 1,83 ,.. • 1,83 • 2160 • 0,873

5. Ermüdungsfestigkeitsnachweis nach Abschnitt 3.6.

ÄO"o • 133•410 (1.6+190000•8,82•10-4

2250•400 183 21602 (~)lJ + (ifF)i.5 )• 491 MPa

mit: .

• V11so dE • max { 400; 0,7 • v1soo • 18: 0,7 • 18° } • 400 mm

[!>~· 1,83 MPa nach Formel (16)

ET • 17,0•10-6 • 180 - 12 1 1•10-6 180 • 0,02•10-4

~K • 4,0 nach Tabelle 1

nach Formel (37)

nach Formel ( 3)

TGL 32903/22 Seite 35

Die zulässige Lastzyklenzahl [NJ 0 erhält man für CJ"A • ~ • 245,5 MPa nach Formel (2) aus TGL 32903/31 für den unlegierten Stahl.St38b-2 mit der Biegewechselfestigkeit bei 106 Lastzyklen CJ'co • 180 MPa nach TGL_ 19340/D2, der Streckgrenze bei 20 °e O"'T20 • 240 MPa und der Berechnungstemperatur 200 °e zu [NJ 0 • 10563.

Der Ermüdungsfestigkeitenachweis nach Formel (36) ist für etwa 1B Jahre, d.h. N • 18•600 • 10800 Lastzyklen erfüllt.

Entsprechend Abschnitt 2.1.4. sind für alle anderen Bauelemente, die ermüdungsgefährdet sind (z.B. AUslaufstutzen im Behälterboden, Krempen der Böden oder Wanddickenänderungen von den Böden zu den Zylinderschalen), Ermüdungsfestigkeitsnachweise nach TGL 32903/31 zu führen.

Anwendungsbeispiel 2:

Ein Behälter mit zylindrischem Doppelmantel nach Bild 2a mit Leitspirale, mit Kegelan­schlüssen Ola 30° nach Bild 5d wird unter den gleichen Bedingungen wie der Behälter in Beispiel 1 betrieben.

gesucht: Tragfähigkeitsnachweise ~m Betriebszustand und Lebensdauer des Doppelmantel­behälters

gegeben: Werkstoffe und Abmessungen der Zylinderschalen, der Kegelanschlüsse und der Leitspirale sowie die Belastungen sind wie in Beisp~.el 1.

Berechnungslänge des uoppelmantels:

L • 2250 mm; o3 = 1960 + 20 • 1980 mm; o4 • 2160 + 20 • 2180 mm

Oie Gültigkeitsbedingungen nach Abschnitt 2.1. und 2.2. sind überprüft und erfüllt.

Lösung nach Abschnitt 4:

1. Zylinderschalen nach Abschnitt 4.1. Berechnung wie in Beispiel 1

2. Kegelanschlüsse nach Abschnitt 4.2. Der Tragfähigkeitsnachweis ist erfüllt, da

e0

= 90 111m < 1,8 • V2160 • (20-i) „ 365 111m nach Formel (39)

3. Eigenlasten nach Abschnitt 4.5. F • 35000 N nach Abschnitt 3.5 •

• 1,76 MPa nach Abschnitt 3.3. (Entnommen aus Beispiel 1 und auf aktuelles A umgerechnet)

A • 1960 • 2160-02

21602 • 0,907 nach Formel (8) mit d1 m 0

Nachweis nach Formel (45):

1( 2 6 IFI • 35000 N<2 • 2160 • 1,76 • 0,907 • 11,7 • 10 N

4. Ermüdungsfestigkeitenachweis nech Abschnitt 4.6.1.

~ • 17,0 • 10-6 • 180 - 12,1 • 10-6 • 180 • 8,82 • 10-4

90 E • V2160 • '1JJ0

• 0,433

nach Formel ( 3)

nach Formel (9) •it c • 0

Seite 36 TGL 32903/22

e = p 8 82 • 10-4

2180 • 20 2180 1 + 198ä • 20 + 2250 • 2,155

Oberprüfung der bezogenen Längsdehnung:

„ 2,155

~ • 2,106 • 10-4 < i&j000 • 1,0 • ~ • 6,3ss•10-4

E1 = ~0,4334 + 0,41 • 0,817

20 2

nach Formel (47)

nach Formel (46)

nach Formel (49)

nach Formel (48)

nach Formel (53)

20 90 -Tr====== ..... =p .... , 1- §·:!~ •(1- ,a;. (~) 2 ) • 4,87 4-(~) [ ]

Kl „ 1 ,_ ~ + ~ • V 0 lJ " .:.u 1+ (3•0,433•cot 30 ) '

~o'l • 2,10,6•10-4 •191000•2,0•4,87 + 1 •6 ' 2160 • 2,0 • 574 MPa 2•19

mit: ~Kl = 2,0 nach Tabelle 1

OK • 2,0 nach Tabelle 1

nach Formel (52)

nach Formel (50)

Die zulässige Lastzyklenzahl [N) 1 erhält man .für cfA • ~ „ 287 MPa nach Formel (2) aus TGL 32903/31 für den unlegierten Stahl ST38b-2 mit der Biegewechselfestigkeit bei 106 Lastzyklen cfco • 180 MPa nach TGL 19340/02, der Streckgrenze bei 20 °e O"T20 • 240 MPa und der Berechnungstemperatur 200 °e zu [N) 1 • 6811.

Der Ermüdungsfestigkeitsnachweis nech Formel (55) ist für etwa 11 Jahre, d, h. N • 11 • 600 • 6600 Lastzyklen, erfüllt.