SVENSK STANDARD SS-EN 13445/C16:2005 Fastställd 2005-11-11 Utgåva 1 Tryckkärl (ej eldberörda) Unfired pressure vessels ICS 23.020.30 Språk: svenska Publicerad: april 2006 Copyright SIS. Reproduction in any form without permission is prohibited.
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 13445-3, SS-EN 13445-4 och SS-EN 13445-5. 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 13445-3, SS-EN 13445-4 och SS-EN 13445-5. Upplysningar om sakinnehållet i standarden lämnas av SIS, Swedish Standards Institute, telefon 08-555 520 00. Standarder kan beställas hos SIS Förlag AB som även lämnar allmänna upplysningar om svensk och utländsk standard. Postadress: SIS Förlag AB, 118 80 STOCKHOLM Telefon: 08-555 523 10. Telefax: 08-555 523 11 E-post: sis.sales@sis.se. Internet: www.sis.se
Sida 3 EN 13445-3:2002/C15:2005 EN 10.7 Plana gavlar med icke-cirkulär form och ringformiga plana gavlar... 132 11 Flänsar... 136 11.1 Syfte... 136 11.2 Specifika definitioner... 136 11.3 Specifika beteckningar... 137 11.4 Allmänt... 138 11.5 Flänsar med packning innanför skruvarna... 142 11.6 Flänsar med mjuk packning över hela flänsytan... 153 11.7 Tätsvetsade flänsförband... 156 11.8 Inåtvända flänsar med packning innanför skruvarna... 157 11.9 Inåtvända flänsar med packning över hela flänsytan... 159 11.10 Flänsar med metallisk kontakt över hela flänsytan... 162 12 Skruvade tallriksgavlar... 165 12.1 Syfte... 165 12.2 Specifik definition... 165 12.3 Specifika beteckningar... 165 12.4 Allmänt... 165 12.5 Skruvade tallriksgavlar med packning innanför skruvarna... 165 12.6 Skruvade tallriksgavlar med packning över hela flänsytan... 167 13 Tubplattor i värmeväxlare... 169 13.1 Syfte... 169 13.2 Specifika definitioner... 169 13.3 Specifika beteckningar... 170 13.4 U-tubvärmeväxlare... 172 13.5 Värmeväxlare med fasta tubplattor... 185 13.6 Värmeväxlare med flytande tubplatta... 211 13.7 Karakteristika för tubplatta... 227 13.8 Maximalt tillåten spänning mellan tub och tubplatta... 234 13.9 Största tillåtna axiella tryckspänning i tuber... 235 13.10 Beräkning av tubplattans flänsdel med packning innanför skruvarna... 238 13.11 Beräkning av tubplattans flänsdel med packning över hela ytan... 241 13.12 Speciella svetsskarvar mellan tubplatta och tub... 243 14 Expansionsbälgar... 247 14.1 Syfte... 247 14.2 Specifika definitioner... 247 14.3 Specifika beteckningar... 249 14.4 Begränsningar... 250 14.5 Oförstärkta bälgar med U-profil... 253 14.6 Förstärkta bälgar med U-profil... 267 14.7 Toroidiska bälgar... 271c 14.8 Tillverkning... 271j 14.9 Kontroll och provning... 271l 14.10 Bälgar utsatta för axiella, laterala eller vinkelförskjutningar... 271n 15 Rektangulära tryckkärl... 276 15.1 Syfte... 276 15.2 Specifika definitioner... 276 15.3 Specifika beteckningar... 276 15.4 Allmänt... 277 15.5 Oförstärkta kärl... 277 15.6 Förstärkta kärl... 283 15.7 Hål... 290 16 Lokala laster... 292 16.1 Syfte... 292 16.2 Specifika definitioner... 292 16.3 Specifika beteckningar... 293 16.4 Lokala laster på stutsar i sfäriska mantlar... 294 16.5 Lokala laster på stutsar i cylindriska mantlar... 303 16.6 Linjelaster... 311 16.7 Lyftöglor... 317
Sida 4 EN 13445-3:2002/C16:2005 16.8 Horisontella kärl i sadlar... 320 16.9 Horisontella kärl i ringar... 333 16.10 Vertikala kärl på konsoler... 337 16.11 Vertikala kärl på ben... 342 16.12 Vertikala kärl på kjol... 344 16.13 Vertikala kärl med stödring... 358 16.14 Globala laster... 368 17 Förenklad utmattningsanalys... 373 17.1 Syfte... 373 17.2 Specifika definitioner... 373 17.3 Specifika beteckningar... 375 17.4 Begränsningar... 376 17.5 Allmänt... 376 17.6 Bestämning av antalet tillåtna tryckcykler... 377 17.7 Bedömningsregel... 403 17.8 Konstruktion och tillverkning... 403 17.9 Provning... 403 18 Detaljerad utmattningsanalys... 405 18.1 Syfte... 405 18.2 Specifika definitioner... 405 18.3 Specifika beteckningar... 408 18.4 Begränsningar... 410 18.5 Allmänt... 411 18.6 Svetsat material... 413 18.7 Osvetsade komponenter och skruvar... 417 18.8 Elastisk-plastiskt tillstånd... 419 18.9 Utmattning... 421 18.10 Utmattningshållfasthet hos svetsade komponenter... 424 18.11 Utmattningshållfasthet hos osvetsade komponenter... 444 18.12 Utmattningshållfasthet hos stålskruvar... 450 Bilaga A (normativ) Konstruktionskrav för tryckbärande svetsar... 452 Bilaga B (normativ) Beräkning med analys (DBA) Direct route... 476 Bilaga C (normativ) Beräkning med analys (DBA) Spänningskategorisering... 495 Bilaga D (informativ) Verifiering av formen på kärl utsatta för yttre tryck... 513 Bilaga E (normativ) Beräkning av avvikelsen från cirkulär form för cylindrar och koner... 519 Bilaga F (normativ) Tillåtet yttre tryck för kärl med orundhet utanför tillåtna toleranser... 522 Bilaga G (normativ) Alternativa beräkningsregler för flänsar och packningsförsedda flänsförband... 524 Bilaga H (informativ) Packningsfaktorer m och y... 569 Bilaga I (informativ) Ytterligare information om beräkning av tubplattor... 572 Bilaga J (normativ) Alternativ metod för beräkning av tubplattor... 576 Bilaga K (informativ) Ytterligare information om beräkning av expansionsbälgar... 612 Bilaga L (informativ) Bakgrund till beräkningsreglerna för tillkommande icke tryckberoende laster... 619 Bilaga M (informativ) Övervakning under drift... 621 Bilaga N (informativ) Litteratur till avsnitt 18... 623 Bilaga O (informativ) Fysikaliska egenskaper hos stål... 624 Bilaga P (normativ) Klassificering av svetsdetaljer för användning med huvudspänningsomfång... 631 Bilaga Q (normativ) Förenklad procedur för utmattningsanalys av osvetsade områden... 644 Annex ZA (informativ) Kapitel i denna Europastandard, som hänför sig till grundläggande säkerhetskrav eller andra krav i EG-direktiv... 645
Sida 5 EN 13445-3:2002/C15:2005 EN Förord Detta dokument (EN 13445-3:2002 och EN 13445-3:2002/A4:2005) är utarbetat av den tekniska kommittén CEN/TC 54 "Unfired pressure vessels", där sekretariatet ligger hos BSI. EN 13445-3:2002 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 2002. EN 13445-3:2002/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 2006. 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 13445-7, 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.
Sida 6 EN 13445-3:2002/C16:2005 1 Omfattning Denna del av denna Europastandard anger krav på konstruktion av icke-eldberörda tryckkärl som täcks av EN 13445-1:2002 och är tillverkade av stål enligt EN 13445-2:2002. EN 13445-5:2002, 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 1591-1, utg. 1, Rörflänsar Flänsförband Konstruktionsregler för cirkulära flänsförband med packning SS-EN 1708-1, 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 13445-1:2002, EN 13445-2:2002 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
Sida 7 EN 13445-3:2002 3.4 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. 3.10 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
Sida 8 EN 13445-3:2002/C16:2005 3.15 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 = 1 3.16 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 13445-1:2002 och EN 13445-2:2002 har antagit terminologin, symbolerna och definitionerna i pren 764-1:2001, EN 764-2:2002 och EN 764-3:2002. 3.22 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 13445-1:2002, EN 13445-2: 2002 och tabell 4-1:
Sida 9 EN 13445-3:2002/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.
Sida 10 EN 13445-3:2002 5 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 5.2.1 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. 5.2.2 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).
Sida 23 EN 13445-3:2002/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 3. 7.2.1 cylinder rak cirkulär cylinder 7.2.2 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 7.2.3 Klöpper-gavel torosfärisk gavel där R/D e = 1,0 och r/d e = 0,1 7.2.4 djupkupad gavel torosfärisk gavel där R/D e = 0,8 och r/d e = 0,154 7.2.5 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 7.4.1 Begränsningar Reglerna i 7.4.2 och 7.4.3 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 7.4.2 och 7.4.3 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.