JIS B 8277:2008 圧力容器の伸縮継手 | ページ 8

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B 8277 : 2008
                                                k2 bZb
                                                b
                              y1−x1  +Fax x6−
                                      b               +x4 Fax x3+
                                                                 a+ a Za
                                                k1b
                         Mb=                                             (Nmm/mm)
                                                  X
                      ここに, Za :  内側円筒端部での軸方向変位で,次の式による。
                             Pa2−3.0aFax
                         Za=            (mm)
                                 EEt
                      ここに, Zb :  外側円筒端部での軸方向変位で,次の式による。
                                             2   2
                               2           b   a
                             Pb   3.0 aFax         P
                                              2
                         Zb=                         (mm)
                                       EEt
                      ここに,    懿    内側円筒端部での回転角で,次の式による。
                               3
                            Pb           m3  g3     3
                          a=   −2gm2−   −   −2g ln(g)
                            8D           g    2
                      ここに,    拿    外側円筒端部での回転角で,次の式による。
                               3
                            Pb                  2
                          =
                          b     −2m2−m3+5.0−g
                            8D
                      ここに, P,a,b及びtはa),D,EE及びk2bはb),x1,x2,x3,x4,x5,x6,X,
                                m2,m3及びgはd),Faxはf)による。
  2) 環状板に生じる応力 環状板に生じる応力の算定及び評価は,次による。
  2.1) 応力の算定 環状板に生じる応力             次の式による。
                             6      A2               br
                          B= 2
                                A1+    A3r2+A4 ln
                                     2 +
                                                       (N/mm2)
                             t      r
                      ここに, A1=−cMa+cd2Mb+0.65acFaxln (g)−P (0.325m2b2+0.412 5a2) (N)
                                A2=b2 [cMa−cMb−0.65acFaxln (g)+0.087 5m3Pb2] (Nmm2)
                                A3=0.206P (N/mm2)
                                A4=0.65a (Fax−0.5aP) (N)
                      ここに, r :  胴の中心線からの距離 (mm) (図16参照)
        P,a,b及びtはa),c,d,g,m2及びm3はd),Faxはf),Ma及びMbはg) 1)による。
  2.2) 応力の算定箇所及び荷重条件 r=a,r=b及びa        2.1)のσBの式を用い,かつ,表3に示すそれぞれの荷重条件のもとでの応力を計算する。

――――― [JIS B 8277 pdf 36] ―――――

                                                                                             35
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                                   表3−環状板上の応力の種類
                          荷重条件                           応力算定箇所
                                                  r=a  r=b   r=r0i (i=1,2,....min8)
            Fax=Faxp                                 愀     戀             椀
            (Ma,MbはFax=Faxpとして計算する。)
            Fax=Faxd,かつ,P=0                     愀     戀             椀
            (Ma,MbはFax=Faxd,P=0として計算する。)
        また,
                               0
                               0
                               0
                      ここに,添字2,3,4,5,6は応力の種類を示すもので,6.4.2及び6.4.5 a)によ
                      る。添字a,b,0iは,応力の発生箇所を示す。
  2.3) 応力の評価 2.1) 及び2.2) によって求めた応力の制限は,次による。
                             +     愀 尢        愀
                        |
                             +     戀 尢        愀
                        |
                        |      槿       槿尢        愀
                      ここに,   愀       計温度における成形シェルの許容引張応力を示す。
  3) 円筒に生じる応力 円筒に生じる応力の算定及び評価は,次による。
  3.1) 応力の算定 円筒に生じる応力             次の式による。
                             EE  +v2
                          M=          (N/mm2)
                                 r
                      ここに,           : 
                               v1=  戀   y−x) (mm)
                               v2=B1sin (v1)   inh (v1) +B2cos (v1)   os h (v1) (mm)
                                    r
                                 =   '
                                        Pr−3.0F2 (mm)
                                   EEt
                            1   j2M
                         B1=    2
                                    −j1   (mm)
                            z  2   D
                             1  −j1M
                         B2=     2
                                     −j2   (mm)
                             z  2   D

――――― [JIS B 8277 pdf 37] ―――――

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B 8277 : 2008
          前記に示したこれらの式において,
                     内側円筒について計算する場合       外側円筒について計算する場合
                     r=a (mm)                           r=b (mm)
                     t′=ts(la                     t′=t(x                     t′=t又はtsのどちらか小さいほう
                       (x=laのとき) (mm)
                     M=Ma (N)                            M=Mb (N)
                                                                 a    b2  a2
                     F2=Fax (N/mm)                      F2   Fax            P (N/mm)
                                                                 b      2b
                     g′=1.0                             g′=b/a
                       拿  戀愀                            拿  戀戀
                     y=la (mm)                           y=lb (mm)
                     j1=j1a                              j1=j1b
                     j2=j2a                              j2=j2b
                          ea                                  1
                     z=za                                z=zb
                      ここに,x : 図16に示す基準線からの距離(mm),P,a,b,t,ts,la及びlbはa),
                        戀懿     戀拿   j1a,j1b,j2a,j2b,za及びzbはb),eaはc),Faxはf),Ma及びMbはg) 1)
                      による。
  3.2) 応力の算定箇所及び荷重条件 内側円筒についてx=laの点,外側円筒についてx=lbの点の2点
        について,3.1) のσMの式を用い,かつ,表4に示すそれぞれの荷重条件のもとでの応力を計算
        する。
                                    表4−円筒上の応力の種類
                           荷重条件                          応力算定箇所
                                                   内側円筒 (x=la)外側円筒殻 (x=lb)
            Fax=Faxp                                                       
            (Ma,MbはFax=Faxpとして計算する。)
            Fax=Faxd,かつ,P=0                                           
            (Ma,MbはFax=Faxd,P=0として計算する。)
               ここに,
                        円筒端部に内圧によって生じる長手方向の膜応力と曲げ応力との合計
                        円筒端部に伸縮によって生じる長手方向の膜応力と曲げ応力との合計
              添字a,bは,応力の発生箇所を示す。
  3.3) 応力の評価 3.1) 及び3.2) によって求めた応力の評価は,次の式による。
                        |               尢       愀
                        |                尢       愀
                      ここに,    愀       g) 2.3) による。
  4) 繰返し応力及びその評価 繰返し応力の算定及び評価は,次による。
  4.1) 応力の計算 成形シェルの谷部,及び山部に生じる繰返し応力の片振幅     懿         戰        次による。

――――― [JIS B 8277 pdf 38] ―――――

                                                                                             37
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          このときのMa,Mb及びFaxは,繰返し荷重の種類(伸縮量,圧力又はその両方)ごとに,それ
        ぞれg) 1) 及びf) によって計算する。
                              6Ma    Fax
                           =
                          a8    2
                                  +     (N/mm2)
                               t     tg'
                              6Mb        a     b2−a2   1
                           =
                          8b    2 + Fax   +        P    (N/mm2)
                               t         b       2b     t
                      ここに,P,a,b及びtはa),Faxはf),Ma及びMbはg) 1),g′はg) 3) による。
  4.2) 応力の評価 4.1) によって求めた応力の評価は,次による。
                        K'g   E0
                            8a   ≦  N
                         2    EE
                         K'g   E0
                             8b   ≦  N
                          2    EE
                                   '
                      ここに,   Kg : 成形シェルに対する応力集中係数。
                                      − 溶接継手がない場合又は突合せ溶接継手で,内外面の溶
                                                                                       '
                                           接部の余盛りを平滑に仕上げた場合  Kg=1.0
                                                                                       '
                                      − 溶接部の余盛りを滑らかに仕上げた場合  Kg=2.0
                                                                                       '
                                      − 前記以外の場合  Kg=4.0
                                 E0 :  室温における成形シェルの縦弾性係数 (N/mm2)
                                 EE :  b) による。
                                           設計繰返し数を基に,JIS B 8266の附属書8の設計疲労曲線か
                                       ら得られた許容応力振幅 (N/mm2)。

7.2 成形シェル形伸縮継手を熱交換器に設ける場合の応力評価

  JIS B 8274に従って設計された管板をもつ固定管板式熱交換器の胴側に成形シェル形の伸縮継手を設け
る場合の応力評価は,次による。
a) 成形シェルに加わる軸方向力 成形シェルの内側円筒に接続する胴から加わる単位周長当たりの軸方
    向力Faxは,次の式による。ここに,Ps*は胴側の等価圧力であって,表5に従ってそれぞれの荷重条
    件について成形シェルに加わる軸方向力Faxを算定する。ただし,熱交換器の構造などの理由によっ
    て明らかに起こり得ない荷重条件がある場合には,その応力計算を省略してもよい。
                                *
                             aPs
                         Fax      (N/mm)
                              2

――――― [JIS B 8277 pdf 39] ―――――

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B 8277 : 2008
                            表5−成形シェル形伸縮継手の荷重の組合せ
      i                       荷重条件                              Ps*             P
     1   胴側,管側共に圧力がなく,温度差だけがある場合            −Pe             0
     2   胴側だけに圧力がかかり,温度差がない場合                   Ps′           Ps
     3   管側だけに圧力がかかり,温度差がない場合                 Pt−Pt′          0
     4   胴側,管側共に圧力がかかり,温度差がない場合           Pt−Pt′+Ps′     Ps
     5   胴側だけに圧力がかかり,温度差がある場合                 Ps′−Pe         Ps
     6   管側だけに圧力がかかり,温度差がある場合               Pt−Pt′−Pe        0
     7   胴側,管側共に圧力がかかり,温度差もある場合          Pt−Pt′+Ps′−Pe   Ps
      ここに,a,Pは7.1 a),Psは胴側の設計圧力(MPa),Ptは管側の設計圧力(MPa),Pe,Ps′, Pt′はJIS B 8274
    の箇条6による。なお,iは荷重条件の番号を示す。
b) 環状板に生じる応力及び評価 環状板に生じる応力算定及び評価は,次による。
  1) 環状板に生じる応力 環状板に生じる応力については,7.1 g) 2.1) のσBの式を用いて,表5の荷重
      条件(Fax及びPの組合せ)及び表6に示す応力算定箇所における応力を計算する。
        なお,応力算定箇所a,bは図16,応力算定箇所cは次による。ただし,cがaとbとの間にない
      場合又は平方根が実数にならない場合は,cにおける応力算定は行わなくてもよい。
                             − A4   A42+16 A3 A2
                         c=                      (mm)
                                     4 A3
                                   表6−環状板上の応力の種類
                                                             応力算定箇所
                  各荷重条件における軸方向力
                                                  r=a   r=b          r=c
                             Faxi                  σai  σbi           σci
               ここに,添字iは表5の荷重条件の番号を示す。
        なお,環状板の内圧に対する周方向膜応力,子午線方向膜応力及び伸縮による膜応力は0とする。
  2) 応力の評価 1) によって求めた環状板に生じる応力は,1.5      愀                                        愀
      は7.1 g) 2.3) による。
c) 円筒に生じる応力及び評価
  円筒に生じる応力の算定及び評価は,次による。
  1) 円筒に生じる応力 円筒に生じる応力については,7.1 g) 3.1)の      湟        いて,表5の荷重条件
      (Fax及びPの組合せ)に対して,表7に示す応力算定箇所における応力を計算する。
        なお,算定箇所の内側円筒のx=la及び外側円筒のx=lbは7.1 a) による。

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