Tryckkärl (ej eldberörda) Unfired pressure vessels

Transkript

1 SVENSK STANDARD SS-EN 13445/C16:2005 Fastställd Utgåva 1 Tryckkärl (ej eldberörda) Unfired pressure vessels ICS Språk: svenska Publicerad: april 2006 Copyright SIS. Reproduction in any form without permission is prohibited.

2 Europastandarden EN 13445:2002/C16:2005 gäller som svensk standard. Detta dokument innehåller den svenskspråkiga versionen av EN 13445:2002/C16:2005 och berör SS-EN , SS-EN och SS-EN The European Standard EN 13445:2002/C15:2005 has the status of a Swedish Standard. This document contains the Swedish language version of EN 13445:2002/C15:2005 and concern SS-EN , SS-EN och SS-EN Upplysningar om sakinnehållet i standarden lämnas av SIS, Swedish Standards Institute, telefon Standarder kan beställas hos SIS Förlag AB som även lämnar allmänna upplysningar om svensk och utländsk standard. Postadress: SIS Förlag AB, STOCKHOLM Telefon: Telefax: E-post: sis.sales@sis.se. Internet:

3 Sida 3 EN :2002/C15:2005 EN 10.7 Plana gavlar med icke-cirkulär form och ringformiga plana gavlar Flänsar Syfte Specifika definitioner Specifika beteckningar Allmänt Flänsar med packning innanför skruvarna Flänsar med mjuk packning över hela flänsytan Tätsvetsade flänsförband Inåtvända flänsar med packning innanför skruvarna Inåtvända flänsar med packning över hela flänsytan Flänsar med metallisk kontakt över hela flänsytan Skruvade tallriksgavlar Syfte Specifik definition Specifika beteckningar Allmänt Skruvade tallriksgavlar med packning innanför skruvarna Skruvade tallriksgavlar med packning över hela flänsytan Tubplattor i värmeväxlare Syfte Specifika definitioner Specifika beteckningar U-tubvärmeväxlare Värmeväxlare med fasta tubplattor Värmeväxlare med flytande tubplatta Karakteristika för tubplatta Maximalt tillåten spänning mellan tub och tubplatta Största tillåtna axiella tryckspänning i tuber Beräkning av tubplattans flänsdel med packning innanför skruvarna Beräkning av tubplattans flänsdel med packning över hela ytan Speciella svetsskarvar mellan tubplatta och tub Expansionsbälgar Syfte Specifika definitioner Specifika beteckningar Begränsningar Oförstärkta bälgar med U-profil Förstärkta bälgar med U-profil Toroidiska bälgar c 14.8 Tillverkning j 14.9 Kontroll och provning l Bälgar utsatta för axiella, laterala eller vinkelförskjutningar n 15 Rektangulära tryckkärl Syfte Specifika definitioner Specifika beteckningar Allmänt Oförstärkta kärl Förstärkta kärl Hål Lokala laster Syfte Specifika definitioner Specifika beteckningar Lokala laster på stutsar i sfäriska mantlar Lokala laster på stutsar i cylindriska mantlar Linjelaster Lyftöglor

4 Sida 4 EN :2002/C16: Horisontella kärl i sadlar Horisontella kärl i ringar Vertikala kärl på konsoler Vertikala kärl på ben Vertikala kärl på kjol Vertikala kärl med stödring Globala laster Förenklad utmattningsanalys Syfte Specifika definitioner Specifika beteckningar Begränsningar Allmänt Bestämning av antalet tillåtna tryckcykler Bedömningsregel Konstruktion och tillverkning Provning Detaljerad utmattningsanalys Syfte Specifika definitioner Specifika beteckningar Begränsningar Allmänt Svetsat material Osvetsade komponenter och skruvar Elastisk-plastiskt tillstånd Utmattning Utmattningshållfasthet hos svetsade komponenter Utmattningshållfasthet hos osvetsade komponenter Utmattningshållfasthet hos stålskruvar Bilaga A (normativ) Konstruktionskrav för tryckbärande svetsar Bilaga B (normativ) Beräkning med analys (DBA) Direct route Bilaga C (normativ) Beräkning med analys (DBA) Spänningskategorisering Bilaga D (informativ) Verifiering av formen på kärl utsatta för yttre tryck Bilaga E (normativ) Beräkning av avvikelsen från cirkulär form för cylindrar och koner Bilaga F (normativ) Tillåtet yttre tryck för kärl med orundhet utanför tillåtna toleranser Bilaga G (normativ) Alternativa beräkningsregler för flänsar och packningsförsedda flänsförband Bilaga H (informativ) Packningsfaktorer m och y Bilaga I (informativ) Ytterligare information om beräkning av tubplattor Bilaga J (normativ) Alternativ metod för beräkning av tubplattor Bilaga K (informativ) Ytterligare information om beräkning av expansionsbälgar Bilaga L (informativ) Bakgrund till beräkningsreglerna för tillkommande icke tryckberoende laster Bilaga M (informativ) Övervakning under drift Bilaga N (informativ) Litteratur till avsnitt Bilaga O (informativ) Fysikaliska egenskaper hos stål Bilaga P (normativ) Klassificering av svetsdetaljer för användning med huvudspänningsomfång Bilaga Q (normativ) Förenklad procedur för utmattningsanalys av osvetsade områden Annex ZA (informativ) Kapitel i denna Europastandard, som hänför sig till grundläggande säkerhetskrav eller andra krav i EG-direktiv

5 Sida 5 EN :2002/C15:2005 EN Förord Detta dokument (EN :2002 och EN :2002/A4:2005) är utarbetat av den tekniska kommittén CEN/TC 54 "Unfired pressure vessels", där sekretariatet ligger hos BSI. EN :2002 skall ges status av nationell standard, antingen genom publicering av en identisk text eller genom ikraftsättning senast november 2002, och motstridande nationella standarder skall upphävas senast november EN :2002/A4:2005 skall ges status av nationell standard, antingen genom publicering av en identisk text eller genom ikraftsättning senast januari 2006, och motstridande nationella standarder skall upphävas senast januari Detta dokument har utarbetats under ett mandat till CEN från EG-kommissionen och EFTA och stöder grundläggande säkerhetskrav i EG-direktiv 97/23/EG. Den informativa bilagan ZA, som är en integrerad del av detta dokument, beskriver sambandet med EGdirektiv. I denna standard är bilagorna A, B, C, E, F, G, J, P och Q normativa och bilagorna D, H, I, K, L, M, N och O informativa. Denna Europastandard består av följande delar: Del 1: Allmänt Del 2: Material Del 3: Konstruktion Del 4: Tillverkning Del 5: Kontroll och provning Del 6: Konstruktions- och tillverkningskrav för tryckkärl och tryckbärande komponenter av segjärn CR , Tryckkärl (icke eldberörda) Del 7: Vägledning för användning av procedurer för fastställande av överensstämmelse Enligt CEN/CENELECs interna bestämmelser skall följande länder fastställa denna Europastandard: Belgien, Cypern, Danmark, Estland, Finland, Frankrike, Grekland, Irland, Island, Italien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, Nederländerna, Norge, Polen, Portugal, Schweiz, Slovakien, Slovenien, Spanien, Storbritannien, Sverige, Tjeckien, Tyskland, Ungern och Österrike.

6 Sida 6 EN :2002/C16: Omfattning Denna del av denna Europastandard anger krav på konstruktion av icke-eldberörda tryckkärl som täcks av EN :2002 och är tillverkade av stål enligt EN :2002. EN :2002, bilaga C anger krav på konstruktion av åtkomst- och inspektionsöppningar, stängningsmekanismer och speciella låselement. ANM. Denna del avser beräkning och konstruktion av kärl innan de tas i drift. Med tillämpliga ändringa kan den användas för beräkningar och analyser under drift. 2 Normativa hänvisningar Denna Europastandard inkorporerar genom daterade eller odaterade hänvisningar bestämmelser från andra nedan förtecknade publikationer. Dessa normativa hänvisningar anges på de platser i texten där bestämmelserna skall tillämpas. För daterade hänvisningar gäller senare publicerade tillägg, ändringar eller reviderade utgåvor vid användning av denna Europastandard endast när de har inkorporerats i denna genom tilllägg, ändring eller reviderad utgåva. För odaterade hänvisningar gäller senaste utgåvan (inklusive tillägg). SS-EN 286-2, utg. 1, Enkla, ej eldberörda tryckkärl avsedda att innehålla luft eller kväve Del 2: Tryckkärl för luftbroms- och tillhörande system på motorfordon och deras släpfordon SS-EN 288-8, utg. 1, Specifikationer för och godkännande av svetsprocedurer för metalliska material Del 8: Godkännande genom utfallssvetsning pren 764-1:2001, Pressure equipment Terminology Part 1: Pressure, temperature, volume, nominal size SS-EN 764-2, utg. 1, Tryckbärande anordningar Del 2: Storheter, symboler och enheter SS-EN 764-3, utg. 1, Tryckbärande anordningar Del 3: Definition av inblandade parter SS-EN 1092, Flänsar och deras förband Runda flänsar för rör, ventiler, rördelar och tillbehör, PN-betecknade SS-EN , utg. 1, Rörflänsar Flänsförband Konstruktionsregler för cirkulära flänsförband med packning SS-EN , utg. 1, Svetsning Svetsförband i stål Del 1: Trycksatta komponenter SS-EN ISO 4014, utg. 1, Fästelement Delgängade sexkantskruvar Produktklasserna A och B (ISO 4014:1999) SS-EN ISO 4016, utg. 1, Fästelement Delgängade sexkantskruvar Produktklass C (ISO 4016:1999) SS-ISO 261, utg. 1, Metriska ISO-gängor för allmän användning Generalplan 3 Termer och definitioner För denna del av denna Europastandard ges termer och definitioner i EN :2002, EN :2002 och följande: 3.1 last påtryckt termomekanisk påverkan som förorsakar spänning och/eller töjning i en struktur, t ex pålagt tryck, kraft, temperatur 3.2 beräkningstjocklek effektiv tjocklek tillgänglig för att motstå lasterna i korroderat tillstånd 3.3 antagen tjocklek tjocklek antagen av konstruktören mellan minsta erforderliga manteltjocklek e och mantelns beräkningstjocklek e a

7 Sida 7 EN : beräkningstryck differenstryck som används vid beräkning av en komponent 3.5 beräkningstemperatur temperatur som används vid beräkning av en komponent 3.6 kammare enstaka fluidutrymme i en tryckutrustning 3.7 komponent del av tryckutrustning eller aggregat som i beräkningen betraktas som en individuell del 3.8 kryoapplikation applikation för kondenserade gaser vid låg temperatur 3.9 beräkningstryck tryck vid toppen av varje kammare i tryckutrustningen, som valts för bestämning av beräkningstrycket för varje komponent ANM. Godtycklig annan punkt kan specificeras konstruktionstemperatur temperatur vald för bestämning av beräkningstemperaturen för varje komponent 3.11 differenstryck tryck vars algebraiska värde är lika med skillnaden mellan trycken på båda sidor av en komponent 3.12 styrande svetsskarv fullt genomsvetsad huvudskarv, där membranspänningarna genom svetsfaktorn styr komponentens tjocklek 3.13 lastfall kombination av samhörande laster 3.14 huvudskarv svetsskarv mellan de tryckbärande huvuddelarna

8 Sida 8 EN :2002/C16: högsta tillåtna tryck tryck som erhålls med beräkningstjockleken vid beräkningstemperaturen för en komponent vid beräkning med formler 3.15a högsta tillåtna tryck vid normala lastfall tryck som erhålls med beräkningstjockleken e a vid beräkningstemperaturen för en viss komponent vid beräkning med tillämpliga formler eller procedurer 3.15b högsta tillåtna tryck vid provningsfall tryck som erhålls med minsta möjliga tillverkningstjockleken e min vid provningstemperaturen för en viss komponent vid beräkning med tillämpliga formler eller procedurer och z = minsta möjliga tillverkningstjocklek minsta möjliga tjocklek efter tillverkning 3.17 nominell beräkningsspänning spänningsvärde, som ska användas i formlerna för beräkning av tryckbärande komponenter 3.18 nominell tjocklek tjocklek som anges på ritningarna 3.19 provtryck tryck som utrustning utsätts för vid provtryckning 3.20 provningstemperatur temperatur vid vilken provtryckningen av tryckutrustningen utförs 3.21 volym intern volym av en kammare, inklusive volymen av stutsar till första anslutning (fläns, koppling, svets) och exklusive volymen av interna permanenta delar (t ex bafflar, omrörare) ANM. EN :2002 och EN :2002 har antagit terminologin, symbolerna och definitionerna i pren 764-1:2001, EN 764-2:2002 och EN 764-3: a-mått hos kälsvets höjden hos den inskrivna blikbenta triangeln, mätt från den teoretiska rotpunkten 4 Beteckningar I denna del av denna Europastandard, används allmänna beteckningar enligt EN :2002, EN : 2002 och tabell 4-1:

9 Sida 9 EN :2002/C16:2005 EN Tabell 4-1 Symboler, kvantiteter och enheter c Symbol Beskrivning Enhet a a-mått mm e erforderlig tjocklek mm e n nominell tjocklek mm e min minsta möjliga tillverkningstjocklek mm e a beräkningstjocklek mm c korrosions- eller erosionstillägg mm f nominell beräkningsspänning MPa eller N/mm 2 f d högsta nominella beräkningsspänning för normala driftfall MPa eller N/mm 2 f exp högsta nominella beräkningsspänning för exceptionella driftfall MPa eller N/mm 2 f test högsta nominella beräkningsspänning för provningsfall MPa eller N/mm 2 n eq antal ekvivalenta fulla tryckcykler (se 5.4.2) P beräkningstryck MPa eller N/mm 2 a P d konstruktionstryck MPa eller N/mm 2 a P max högsta tillåtna (permissible) tryck MPa eller N/mm 2 a PS, P S högsta tillåtna (allowable) tryck MPa eller N/mm 2 a P test provtryck MPa eller N/mm 2 a R eh lägsta övre sträckgräns MPa eller N/mm 2 R m lägsta brottgräns MPa eller N/mm 2 R m/t lägsta brottgräns vid temperatur t C MPa eller N/mm 2 R p0,2 lägsta 0,2 %-förlängningsgräns MPa eller N/mm 2 R p0,2/t lägsta 0,2 %-förlängningsgräns vid temperaturen t C MPa eller N/mm 2 R p1,0 lägsta 1,0 %-förlängningsgräns MPa eller N/mm 2 R p1,0/t lägsta 1,0 %-förlängningsgräns vid temperaturen t C MPa eller N/mm 2 t temperatur C t d beräkningstemperatur C t test provningstemperatur C TS max, TS min högsta/lägsta tillåtna temperaturer C V volym hos ett kärl (eller kammare) mm 3 b z svetsfaktor ν Poissons tal a b c MPa eller N/mm 2 enbart för beräkningsändamål, annars används enheten bar (1 MPa = 1 N/mm 2 ). mm 3 enbart för beräkningsändamål, annars används enheten liter. Formlerna i denna standard är inte dimensionslösa.

10 Sida 10 EN : Grundläggande beräkningskriterier 5.1 Allmänt Kraven i denna del 3 skall tillämpas när: a) material och svetsar inte utsätts för lokal korrosion av produkter som kärlet skall innehålla; och b) konstruktionen ligger nedanför krypområdet. Om inte annat anges i tillämpliga avsnitt, gäller beräkningskraven upp till 370 C för ferritiska stål och 425 C för austenitiska stål. ANM. Detta skall ändras när avsnittet om krypberäkning skrivs. 5.2 Korrosion, erosion och skydd däremot Allmänt Närhelst ordet "korrosion" används i denna standard skall det anses mena korrosion, oxidering, skalning, nötning, erosion och alla andra slag av materialförlust. ANM. 1 Spänningskorrosionssprickor kan förekomma vid vissa temperaturer och miljöer. Ett korrosionstillägg är inte ett lämpligt sätt att behandla spänningskorrosion. Under sådana förhållanden skall hänsyn tagas till använda material och restspänningar i det färdiga kärlet. ANM. 2 Det är omöjligt att fastställa bestämda förebyggande riktlinjer för säkerhetsåtgärder mot effekterna av korrosion på grund av den komplexa naturen hos korrosion, som kan förekomma i många former, inklusive men inte begränsade till följande: kemisk attack, där metallen löses upp av reagenterna. Den kan vara allmän över hela ytan eller lokal (förorsakande punktkorrosion) eller en kombination av båda två; rost förorsakad av kombinerad inverkan av fukt och luft; erosionskorrosion där en annars oskyldig reagent strömmar över ytan med en hastighet större än något visst kritiskt värde; högtemperaturoxidering (skalning). Hänsyn bör tas till den inverkan som korrosion (både invändig och utvändig) kan ha på kärlets livstid. Vid osäkerhet bör korrosionsprov utföras. Dessa bör utföras på verkligt material (inklusive svetsar och materialkombinationer) under exponering från de kemikalier som verkligen används vid drift. Korrosionsproven bör pågå under tillräckligt lång period för att fastställa en eventuell trend i ändring av korrosionshastigheten med tiden. ANM. 3 Det är mycket farligt att utgå från att huvudbeståndsdelen i en blandning av kemikalier är det aktiva ämnet, i många fall kan små spår av ett ämne utöva en accelererande eller passiverande inverkan utan proportion till den närvarande mängden. Fluidtemperaturer och -hastigheter vid korrosionsprovning bör motsvara dem som förekommer i drift Tillkommande tjockleksmarginal för korrosion I alla fall då en minskning av väggtjockleken kan förekomma på den ena eller andra ytan som ett resultat av ytkorrosion eller erosion, förorsakad av produkterna i kärlet eller av omgivningen, skall en motsvarande extra tjockleksmarginal, tillräcklig för komponenternas beräknade livstid, läggas till. Värdet skall anges på kärlets konstruktionsritning. De valda värdena skall vara tillräckliga för att täcka den totala mängden av förväntad korrosion på endera eller båda kärlytorna. Ett korrosionstillägg erfordras inte när korrosion kan uteslutas, antingen på grund av att de material, inklusive svetsar, som används i tryckkärlsväggarna är motståndskraftiga mot korrosion med hänsyn till innehåll och belastning eller är tillförlitligt skyddade (se 5.2.4).

11 Sida 23 EN :2002/C16:2005 EN 7 Mantlar under invändigt tryck 7.1 Syfte Detta avsnitt ger regler för beräkning av rotationssymmetriska mantlar cylindrar, sfärer, delar av sfärer, kupade gavlar, koner och övergångar från kon till cylinder mot invändigt tryck. Regler ges också för beräkning av sneda koner mellan två cylindrar och för stutsar som helt eller delvis ligger i hålkälspartiet i kupade gavlar. 7.2 Specifika definitioner Följande definitioner tillämpas utöver dem i avsnitt cylinder rak cirkulär cylinder torosfärisk gavel kupad gavel, bestående av en sfärisk kupol, ett toroidiskt hålkälsparti och en cylindrisk rakdel, tre komponenter som har gemensamma tangentlinjer där de möts Klöpper-gavel torosfärisk gavel där R/D e = 1,0 och r/d e = 0, djupkupad gavel torosfärisk gavel där R/D e = 0,8 och r/d e = 0, elliptisk gavel kupad gavel tillverkad med ett helt elliptiskt formningsverktyg 7.3 Specifika beteckningar Följande beteckningar används förutom dem i avsnitt 4. D e D i är mantelns ytterdiameter; är mantelns innerdiameter; D m är mantelns medeldiameter; r är den invändiga krökningsradien i ett hålkälsparti. 7.4 Cylindriska och sfäriska mantlar Begränsningar Reglerna i och gäller för e/d e 0,16. Reglerna för sfärer tillämpas också för sfäriska delar av mantlar, halvsfäriska gavlar, kupolen i torosfäriska gavlar och ett sfäriskt segment som förenar en kon och en cylinder (en hålkäl med r/di= 0,5). ANM. 1 Reglerna i och kan användas för högre värden på e/d e, om beräkningen åtföljs av en detaljerad utmattningsberäkning. ANM. 2 Den tjocklek som ges i detta avsnitt är ett minimivärde. Tjockleken kan behöva ökas vid övergångar mot andra komponenter, eller för förstärkning vid stutsar eller hål, eller för att bära icke-tryckberoende laster.