Nash, David H. (2008) UK Rules For Unfired Pressure Vessels. In: The

Companion Guide to ASME Boiler and Pressure Vessel Code. ASME.

ISBN 9780971902717 ,

This version is available at https://strathprints.strath.ac.uk/6502/

Strathprints is designed to allow users to access the research output of the University of

Strathclyde. Unless otherwise explicitly stated on the manuscript, Copyright © and Moral Rights

for the papers on this site are retained by the individual authors and/or other copyright owners.

Please check the manuscript for details of any other licences that may have been applied. You

may not engage in further distribution of the material for any profitmaking activities or any

commercial gain. You may freely distribute both the url (https://strathprints.strath.ac.uk/) and the

content of this paper for research or private study, educational, or not-for-profit purposes without

prior permission or charge.

Any correspondence concerning this service should be sent to the Strathprints administrator:

strathprints@strath.ac.uk

The Strathprints institutional repository (https://strathprints.strath.ac.uk) is a digital archive of University of Strathclyde research

outputs. It has been developed to disseminate open access research outputs, expose data about those outputs, and enable the

management and persistent access to Strathclyde's intellectual output.

1

CHAPTER

51 UK RULES FOR UNFIRED PRESSURE

VESSELS David H. Nash

2

51.1 INTRODUCTION

Τηε πρεσεντ χοδε ΠD 5500, φορmερλψ ΒΣ 5500 [1] εϖολϖεδ παρτλψ φροm τηε ωελλ−κνοων ΒΣ 1500 [2] ιν τηε 1950�σ ανδ ΒΣ

1515 [3] φιρστ πυβλισηεδ ιν 1965; τηε λαττερ περmιττεδ ηιγηερ λεϖελ αλλοωαβλε στρεσσεσ ανδ mορε αδϖανχεδ ρυλεσ. Ιν 1969,

φολλοωινγ α ρεπορτ φροm τηε Χοmmιττεε οφ Ενθυιρψ ιντο τηε Πρεσσυρε ςεσσελ Ινδυστρψ, τηε Βριτιση Στανδαρδσ Ινστιτυτιον

βρουγητ αλλ τηε πρεσσυρε ϖεσσελ ιντερεστσ τογετηερ υνδερ ονε γενεραλ χοmmιττεε ιν ορδερ το ρατιοναλισε τηε αχτιϖιτψ. Τηισ

βεχαmε ΠςΕ/ ανδ πρεσιδεσ οϖερ α λαργε χοmmιττεε στρυχτυρε. Τηερε αρε α σεριεσ οφ φυνχτιοναλ συβ−χοmmιττεεσ ωηο δεαλ ωιτη

σπεχιφιχ ασπεχτσ ανδ α λαργε νυmβερ οφ τεχηνιχαλ χοmmιττεεσ ασ ωελλ ασ mανψ αδδιτιοναλ συβ χοmmιττεεσ ανδ ωορκινγ γρουπσ.

Μοστ οφ τηεσε mεετ ρεγυλαρλψ. Τηε τεχηνιχαλ χοmmιττεε ΠςΕ/1, Πρεσσυρε ςεσσελσ, ηασ οϖεραλλ ρεσπονσιβιλιτψ φορ ΒΣ 5500. Τηε

φυνχτιοναλ χοmmιττεε ΠςΕ/1/15 Dεσιγν Μετηοδσ ηασ αν οϖεραλλ ρεσπονσιβιλιτψ ρελατινγ το �Dεσιγν� ωιτη παρτιχυλαρ ρεφερενχε

το τηε δεσιγν σεχτιον οφ ΒΣ 5500 (Σεχτιον 3).

Τηε φιρστ εδιτιον οφ ΒΣ 5500 ωασ ισσυεδ ιν 1976. Τηε αχτυαλ ισσυε ωασ δελαψεδ φορ σοmε τιmε βεχαυσε, ιν τηε εαρλψ 1970�σ,

τηερε ωασ αν αττεmπτ ιν Ευροπε το προδυχε αν ιντερνατιοναλ πρεσσυρε ϖεσσελ στανδαρδ. Α δραφτ οφ τηε ιντερνατιοναλ στανδαρδ

αππεαρεδ ασ ΙΣΟ DΙΣ 2694 [4] ιν 1973 βυτ ιτ ωασ νοτ γενεραλλψ αχχεπτεδ ανδ τηε αττεmπτ ωασ αβανδονεδ ιν τηε mιδ 70�σ. Ιτ

ωασ δεχιδεδ το υσε σοmε οφ τηε mατεριαλ φροm 2694 ωιτηιν ΒΣ 5500 σο τηατ αλτηουγη τηε Στανδαρδ ωασ λονγ δελαψεδ ιτ

βενεφιτεδ το σοmε εξτεντ φροm τηε ιντερνατιοναλ εφφορτσ. Ινιτιαλλψ, χοmmιττεε ΠςΕ/λ σετ ουτ τηε χονχεπτ οφ α �mαστερ� πρεσσυρε

ϖεσσελ στανδαρδ ωηιχη χουλδ ρεαδιλψ βε αππλιεδ το ανψ ϖεσσελ ιν ειτηερ φερρουσ ορ νον−φερρουσ mατεριαλσ ανδ φορ ηιγηλψ

σπεχιαλισεδ αππλιχατιον ωιτη τηε mινιmυm οφ συππλεmενταρψ ρεθυιρεmεντσ. Τηε λαψουτ οφ ΒΣ 5500 ισ χονσιστεντ ωιτη τηισ

χονχεπτ ανδ αλτηουγη τηε Στανδαρδ ηασ περηαπσ νοτ φυλφιλλεδ τηισ ηιγη ιδεαλ, ιτ ηασ χερταινλψ βεεν εmπλοψεδ ωιδελψ ιν mανψ

ινδυστριεσ ινχλυδινγ νον πρεσσυρε ϖεσσελ τψπε αππλιχατιονσ. Wηεν ισσυεδ ιτ ηαδ α νυmβερ οφ διστινχτιϖε φεατυρεσ χοmπαρεδ

ωιτη οτηερ πρεσσυρε χοδεσ ϖιζ; ωελδ ϕοιντ φαχτορσ ωερε ρεmοϖεδ, τηε πρεσεντ τηρεε χατεγοριεσ οφ χονστρυχτιον ωερε ιντροδυχεδ,

τηερε ωασ α νεω νοϖελ εξτερναλ πρεσσυρε σεχτιον, ιτ ηασ α λοοσε λεαφ φορmατ ανδ αν αννυαλ υπδατινγ ωασ ιντροδυχεδ. Φυρτηερ

εδιτιονσ οφ ΒΣ 5500 ηαϖε βεεν ισσυεδ εϖερψ τηρεε ψεαρσ σινχε 1982.

51.1.1 Withdrawal of BS 5500 and Issue of PD 5500

Ιν Μαψ 2002 τηε φιρστ ισσυε οφ τηε Ευροπεαν Στανδαρδ ΕΝ 13445 Υνφιρεδ Πρεσσυρε ςεσσελσ [5] ωασ πυβλισηεδ. Τηισ στανδαρδ

ηασ βεεν δεϖελοπεδ το φαχιλιτατε τηε προϖισιον οφ ϖεσσελσ συβϕεχτ το τηε Ευροπεαν πρεσσυρε εθυιπmεντ διρεχτιϖε 97.23.ΕΧ [6]

χοmmονλψ κνοων ασ τηε �ΠΕD�. Υνδερ τηε ΧΕΝ ρυλεσ ΒΣΙ ωασ οβλιγεδ το ωιτηδραω ΒΣ 5500 ωηεν τηε Ευροπεαν Στανδαρδ

ωασ πυβλισηεδ ιν 2002.

Τηε φιρστ εδιτιον οφ ΕΝ 13445 ισ νοτ ασ χοmπρεηενσιϖε ασ ΒΣ 5500, ανδ δυε το δεmανδσ φροm ινδυστρψ ιτ ωασ δεχιδεδ τηατ τηε

Βριτιση πρεσσυρε ϖεσσελ στανδαρδ σηουλδ χοντινυε το βε αϖαιλαβλε ανδ βεχοmε α πυβλισηεδ δοχυmεντ (ΠD) υνδερ τηε νεω

ρεφερενχε PD 5500, ωιτη εθυαλ χοντεντ, ϖαλιδιτψ ανδ αππλιχατιον το τηε πρεϖιουσ BS 5500. Ιτσ πρινχιπλε διφφερενχε ισ τηατ ιτ

δοεσ νοτ ηαϖε τηε στατυσ οφ α ∀νατιοναλ στανδαρδ∀.

Ιτ σηουλδ βε νοτεδ τηατ mοστ οτηερ Ευροπεαν πρεσσυρε ϖεσσελ χοδεσ αρε νοτ νατιοναλ στανδαρδσ (ι.ε. τηεψ αρε νοτ πυβλισηεδ βψ

τηε νατιοναλ στανδαρδσ βοδψ οφ τηε χουντρψ ιν ωηιχη τηεψ αππλψ).

51.1.2 The Pressure Equipment Directive and PD5500

Τηε mαιν προϖισιονσ οφ τηε Πρεσσυρε Εθυιπmεντ Dιρεχτιϖε (ΠΕD) αρε συmmαρισεδ, ανδ αρε χοϖερεδ ιν δεταιλ ιν Χηαπτερ 47

Τηε Πρεσσυρε Εθυιπmεντ Dιρεχτιϖε, 97/23/ΕΧ, ισ ωηατ ισ τερmεδ α �νεω αππροαχη� διρεχτιϖε ωηιχη πρεσχριβεσ Εσσεντιαλ

Σαφετψ Ρεθυιρεmεντσ (ΕΣΡσ) ωηιχη αρε ιντενδεδ το mαινταιν εξιστινγ σαφετψ λεϖελσ ωιτηιν τηε Ευροπεαν Χοmmυνιτψ.

Τηε Ευροπεαν Παρλιαmεντ ανδ τηε Χουνχιλ οφ Μινιστερσ αππροϖεδ τηε ΠΕD ιν Μαψ 1997. Αλλ mεmβερ στατεσ ωερε ρεθυιρεδ το

ιντροδυχε νατιοναλ λαωσ ανδ προϖισιονσ νεχεσσαρψ το χοmπλψ ωιτη τηε ΠΕD βψ 29 Νοϖεmβερ 1999. Α τρανσιτιον περιοδ αππλιεδ

τηρουγη το 29 Μαψ 2002 ωηεν τηε Dιρεχτιϖε βεχαmε φυλλψ ενφορχεδ. Wιτη ιτσ αδϖεντ, mεmβερ στατεσ mυστ νοτ περmιτ τηε

πλαχινγ ον τηε mαρκετ οφ πρεσσυρε εθυιπmεντ ορ ασσεmβλιεσ τηατ δο νοτ χοmπλψ ωιτη τηε ρεγυλατιονσ ιν φορχε.

Το ιmπλεmεντ τηε ρεθυιρεmεντσ οφ τηε ΠΕD ιν τηε ΥΚ τηε Dεπαρτmεντ οφ Τραδε ανδ Ινδυστρψ (DΤΙ) πυβλισηεδ τηε Πρεσσυρε

Εθυιπmεντ Ρεγυλατιονσ 1999 (ΣΙ 1999/2001) [7], ωηιχη βεχαmε λαω ιν Φεβρυαρψ 2000. Τηε DΤΙ ηαϖε αλσο προδυχεδ α φρεε

γυιδανχε βοοκλετ ΥΡΝ 99/1147. Τηε Ηεαλτη & Σαφετψ Εξεχυτιϖε ισ ρεσπονσιβλε φορ τηε ενφορχεmεντ οφ τηε λεγισλατιον ιν τηε

ΥΚ.

Deleted: UK Rules for Unfired

Pressure Vessels

Deleted: ΞΞΞ

Deleted: (εδιτορ − πλεασε αδδ ιν

χορρεχτ χηαπτερ νυmβερ ηερε)

3

Τηε Πρεσσυρε Σψστεmσ ανδ Τρανσπορταβλε Γασ Χονταινερ Ρεγυλατιονσ 1989, ηαϖε βεεν ρεϖοκεδ ανδ αρε ρεπλαχεδ βψ τηε

Πρεσσυρε Σψστεmσ Σαφετψ Ρεγυλατιονσ 2000 (ΣΙ 2000/128), ωηιχη αππλψ το τηε δεσιγν ανδ χονστρυχτιον οφ πρεσσυρε εθυιπmεντ

νοτ χοϖερεδ βψ τηε Πρεσσυρε Εθυιπmεντ Ρεγυλατιονσ, ανδ αλσο το τηε υσε ανδ ονγοινγ ιντεγριτψ οφ πρεσσυρε σψστεmσ.

Τηε ΠΕD αππλιεσ το προδυχτσ ωηιχη αρε φιρστ πλαχεδ ον τηε mαρκετ / πυτ ιντο σερϖιχε / συππλιεδ ιν ανψ ΕΥ mεmβερ στατε, ανδ

αππλιεσ το εθυιπmεντ προδυχεδ φορ τηε ηοmε mαρκετ ασ ωελλ ασ φορ προδυχτσ δεστινεδ φορ υσε ιν οτηερ ΕΥ χουντριεσ. Ιτ αλσο

αππλιεσ το προδυχτσ ιmπορτεδ φροm ουτσιδε τηε ΕΥ.

Τηε ΠΕD χοϖερσ τηε δεσιγν, mανυφαχτυρε ανδ χονφορmιτψ ασσεσσmεντ οφ πρεσσυρε εθυιπmεντ ανδ ασσεmβλιεσ ωιτη α mαξιmυm

αλλοωαβλε πρεσσυρε γρεατερ τηαν 0.5 barg. Τηε ΠΕD δοεσ not αππλψ το mοδιφιχατιονσ, σερϖιχινγ ανδ ρεπαιρ οφ εθυιπmεντ

υνλεσσ τηερε ισ α συβσταντιαλ χηανγε οφ υσε.

Pressure Equipment mεανσ:

Pressure vessels � ηουσινγσ δεσιγνεδ ανδ βυιλτ το χονταιν φλυιδσ υνδερ πρεσσυρε.

Piping � πιπινγ χοmπονεντσ ιντενδεδ φορ τηε τρανσπορτ οφ φλυιδσ ωηεν χοννεχτεδ τογετηερ φορ ιντεγρατιον ιντο α

πρεσσυρε σψστεm.

Safety accessories � δεϖιχεσ δεσιγνεδ το προτεχτ πρεσσυρε εθυιπmεντ αγαινστ τηε αλλοωαβλε λιmιτσ βεινγ εξχεεδεδ.

Pressure accessories � δεϖιχεσ ωιτη αν οπερατιοναλ φυνχτιον ανδ ηαϖινγ πρεσσυρε βεαρινγ ηουσινγσ.

Ιν γενεραλ, τηε δυτιεσ φαλλ ον τηε manufacturer, βυτ χαρε ισ νεεδεδ ιν δετερmινινγ ωηο τηε mανυφαχτυρερ ισ − ιτ ισ νοτ

νεχεσσαριλψ τηε φαβριχατορ. Dυτιεσ mαψ αλσο φαλλ το α δεσιγνερ, αν ιmπορτερ, α υσερ, α συππλιερ, ορ τηε mανυφαχτυρερ∋σ αυτηορισεδ

ρεπρεσεντατιϖε.

Εαχη ιτεm οφ εθυιπmεντ ισ χλασσιφιεδ ιντο ονε οφ τηε φουρ χονφορmιτψ ασσεσσmεντ χατεγοριεσ Ι το Ις αχχορδινγ το τηε ταβλεσ ιν

Αννεξ ΙΙ οφ τηε ΠΕD, ορ ασ �σουνδ ενγινεερινγ πραχτιχε� (ΣΕΠ) φορ ϖερψ λοω ρισκ εθυιπmεντ. Τηε χλασσιφιχατιον δεπενδσ ον

τηε τψπε οφ εθυιπmεντ (ϖεσσελ, στεαm γενερατορ, ορ πιπινγ), τηε στατε οφ τηε φλυιδ χοντεντσ (γασ ορ λιθυιδ), τηε φλυιδ γρουπ οφ

τηε ιντενδεδ χοντεντσ (γρουπ 1 ορ 2) ανδ τηε πρεσσυρε/ϖολυmε οφ τηε εθυιπmεντ.

Φλυιδ Γρουπ 1 χοmπρισεσ τηοσε φλυιδσ χλασσιφιεδ, αχχορδινγ το τηε ΕΧ Dιρεχτιϖε ον τηε χλασσιφιχατιον οφ δανγερουσ συβστανχεσ

(Dιρεχτιϖε 67/548/ΕΕΧ οφ 27 ϑυνε 1967), ασ εξπλοσιϖε, εξτρεmελψ φλαmmαβλε, ηιγηλψ φλαmmαβλε, φλαmmαβλε, ϖερψ τοξιχ, τοξιχ

ορ οξιδισινγ. Γρουπ 2 χοmπρισεσ αλλ οτηερ φλυιδσ ινχλυδινγ στεαm.

Τηε πρεσσυρε/ϖολυmε οφ τηε εθυιπmεντ ισ τηε δεσιγν πρεσσυρε ιν βαρσ mυλτιπλιεδ βψ τηε ϖολυmε ιν λιτρεσ, ορ φορ πιπινγ, τηε

πρεσσυρε mυλτιπλιεδ βψ τηε νοmιναλ σιζε ιν mm.

Εθυιπmεντ χλασσιφιεδ ασ (ΣΕΠ) mυστ βε δεσιγνεδ ανδ mανυφαχτυρεδ αχχορδινγ το �σουνδ ενγινεερινγ πραχτιχε�. ΧΕ mαρκινγ

mυστ not βε αφφιξεδ το ΣΕΠ εθυιπmεντ.

Φορ εθυιπmεντ χλασσιφιεδ ιν Χατεγοριεσ Ι το Ις, τηε τεχηνιχαλ ρεθυιρεmεντσ οφ τηε ΠΕD αρε πρεσεντεδ ασ α σετ οφ βασιχ

πρινχιπλεσ, τηε Εσσεντιαλ Σαφετψ Ρεθυιρεmεντσ (ΕΣΡσ), ωηιχη ηαϖε το βε mετ. Αρτιχλε 3 ανδ Αννεξ Ι οφ τηε ΠΕD στατε τηε

Τεχηνιχαλ Ρεθυιρεmεντσ ανδ τηε ΕΣΡσ ρεσπεχτιϖελψ.

Τηε ΕΣΡσ χοϖερ γενεραλ ρεθυιρεmεντσ, δεσιγν, mανυφαχτυρινγ ανδ mατεριαλσ. Τηε υσε οφ τηε Ευροπεαν ηαρmονισεδ στανδαρδσ

βεινγ δεϖελοπεδ, συχη ασ ΕΝ 13445 ον υνφιρεδ πρεσσυρε ϖεσσελσ, χονφερσ α πρεσυmπτιον οφ χονφορmιτψ το τηε ΕΣΡσ. ΠD 5500

Annex Z γιϖεσ γυιδανχε ον τηε αππλιχατιον οφ ΠD 5500 το πρεσσυρε ϖεσσελσ φαλλινγ ωιτηιν τηε σχοπε οφ τηε ΠΕD.

Το δεmονστρατε τηατ τηε εσσεντιαλ σαφετψ ρεθυιρεmεντσ αρε σατισφιεδ, τηε ΠΕD ρεθυιρεσ εθυιπmεντ το βε συβϕεχτεδ το

χονφορmιτψ ασσεσσmεντ προχεδυρεσ. Τηε χονφορmιτψ ασσεσσmεντ mοδυλεσ ηαϖε βεεν δεσιγνεδ το ρεφλεχτ χυρρεντ ινδυστριαλ

πραχτιχε, ανδ mανυφαχτυρερσ αρε γιϖεν α χηοιχε οφ mοδυλεσ δεπενδινγ ον τηε χατεγορψ.

Εθυιπmεντ ιν Χατεγορψ Ι ισ συβϕεχτ το τηε mανυφαχτυρερ∋σ οων ιντερναλ προδυχτιον χοντρολ. Τηε mοδυλεσ φορ προδυχτσ ιν

Χατεγοριεσ ΙΙ, ΙΙΙ ανδ Ις ρεθυιρε τηε ινϖολϖεmεντ οφ �νοτιφιεδ βοδιεσ� απποιντεδ βψ Μεmβερ Στατεσ ειτηερ ιν τηε αππροϖαλ ανδ

mονιτορινγ οφ τηε mανυφαχτυρερσ∋ θυαλιτψ ασσυρανχε σψστεm ορ ιν διρεχτ προδυχτ ινσπεχτιον.

Materials υσεδ ιν τηε χονστρυχτιον οφ εθυιπmεντ ωηιχη φαλλσ ωιτηιν τηε σχοπε οφ τηε ΠΕD mυστ χοmπλψ ωιτη τηε διρεχτιϖε.

Φορ εθυιπmεντ ωηιχη φαλλσ ωιτηιν τηε σχοπε οφ τηε ΠΕD τηε mατεριαλσ mυστ χοmπλψ ωιτη τηε διρεχτιϖε.

Τηρεε ρουτεσ αρε αϖαιλαβλε το δεmονστρατε χονφορmιτψ ωιτη τηε Dιρεχτιϖε:

− βψ υσινγ mατεριαλσ ωηιχη χοmπλψ ωιτη ηαρmονισεδ Ευροπεαν στανδαρδσ

− βψ υσινγ mατεριαλσ χοϖερεδ βψ α Ευροπεαν Αππροϖαλ οφ Ματεριαλσ (ΕΑΜ)

4

− βψ α Παρτιχυλαρ Ματεριαλ Αππραισαλ (ΠΜΑ)

Τηε ΕΑΜ αππροϖαλ ωιλλ βε περφορmεδ βψ τηοσε νοτιφιεδ βοδιεσ σπεχιφιχαλλψ απποιντεδ φορ τηισ τασκ. Τηε ρεσυλτ οφ αν ΕΑΜ ισ α

Ευροπεαν Dατα Σηεετ, ωηιχη ωιλλ χονταιν αλλ τηε νεχεσσαρψ ινφορmατιον φορ τηε δεσιγν ενγινεερ ασ ωελλ ασ τηε ινσπεχτορ.

Ρεφερενχε το τηε ΕΑΜ ωιλλ βε πυβλισηεδ ιν τηε Οφφιχιαλ ϑουρναλ οφ τηε Ευροπεαν Χοmmυνιτιεσ.

Α Παρτιχυλαρ Ματεριαλ Αππραισαλ φολλοωσ α σιmιλαρ ασσεσσmεντ ρουτε ωιτηουτ συβσεθυεντ πυβλιχατιον οφ τηε ινφορmατιον.

Ματεριαλσ αππροϖεδ βψ τηισ ρουτε χαν ονλψ βε υσεδ βψ τηε mανυφαχτυρερ ωηο οβταινεδ τηε αππροϖαλ ον τηε ϕοβ χονχερνεδ. Ιφ

τηε σαmε mατεριαλ ισ υσεδ ον ανοτηερ ϕοβ, ορ βψ α διφφερεντ mανυφαχτυρερ τηεν α νεω αππροϖαλ mυστ βε οβταινεδ.

Σοmε Ευροπεαν mατεριαλσ στανδαρδσ ηαϖε βεεν πυβλισηεδ, συχη ασ ΕΝ 10028 Φλατ προδυχτσ mαδε οφ στεελσ φορ πρεσσυρε

πυρποσεσ, ανδ ΕΝ 10222 Στεελ φοργινγσ φορ πρεσσυρε πυρποσεσ, βυτ mανψ οφ τηε mατεριαλσ αρε νοτ ψετ ρεαδιλψ αϖαιλαβλε φροm

στοχκ. Ευροπεαν mατεριαλ στανδαρδσ φορ πιπε, τυβε ανδ φιττινγσ ηαϖε νοτ ψετ βεεν πυβλισηεδ. Ιν mανψ χασεσ ιτ ωιλλ βε νεχεσσαρψ

το φολλοω τηε ΕΑΜ ορ ΠΜΑ ρουτεσ ωηερε ηαρmονισεδ προδυχτ ορ mατεριαλ στανδαρδσ αρε νοτ ψετ αϖαιλαβλε, ορ ωηεν τηε

mανυφαχτυρερ ωισηεσ το υσε mατεριαλσ το ΒΣ, ΑΣΤΜ, DΙΝ ορ οτηερ στανδαρδσ.

Ατ πρεσεντ ονλψ φιφτεεν ΕΑΜ αππροϖαλσ ηαϖε βεεν ισσυεδ, αλλ ρελατινγ το Νιχκελ 201 ανδ νιχκελ αλλοψ mατεριαλσ. Τηε ΠΜΑ

ρουτε mυστ βε υσεδ φορ αλλ οτηερ νον−Ευροπεαν mατεριαλσ.

Τηε ΠΕD, Αννεξ Ι συβ−σεχτιον 7.1.2 γιϖεσ σπεχιφιχ ρεθυιρεmεντσ φορ τηε εϖαλυατιον οφ αλλοωαβλε στρεσσεσ. Ιν σοmε χασεσ τηεσε

ρεθυιρεmεντσ αρε mορε χονσερϖατιϖε τηαν ΠD 5500 ρεσυλτινγ ιν λοωερ δεσιγν στρεσσεσ. Ιν παρτιχυλαρ, τηε αλλοωαβλε στρεσσ φορ

φερριτιχ mατεριαλσ ισ λιmιτεδ το τηε σmαλλερ οφ Rε/1.5 ορ Rm/2.4 (σεε ωηερε Rε ισ τηε ψιελδ στρενγτη ανδ Rm ισ τηε υλτιmατε τενσιλε

στρενγτη). Τηε σαφετψ φαχτορ οφ 2.4 φορ τηε τενσιλε στρενγτη ισ σλιγητλψ ηιγηερ τηαν τηε ϖαλυε οφ 2.35 υσεδ το δεριϖε τηε δεσιγν

στρενγτησ φορ φερριτιχ mατεριαλσ ιν ΠD 5500 Tables K.1-2 το K.1-12. Φορ εθυιπmεντ ωηιχη mυστ χοmπλψ ωιτη τηε ΠΕD τηε

δεσιγν στρενγτη ατ αmβιεντ τεmπερατυρε mαψ νεεδ το βε ρεδυχεδ αχχορδινγλψ. Φορ εξαmπλε, τηε δεσιγν στρενγτη το τηε ΠΕD φορ

ΒΣ 1501−224−490Α ορ 490Β mατεριαλ ατ 50°Χ ωουλδ βε 204.17 Ν/mm2 χοmπαρεδ ωιτη 208.0 Ν/mm2 φροm ΠD 5500 Table

K.1-2.

Σιmιλαρλψ, τηε αλλοωαβλε στρεσσ το τηε ΠΕD φορ αυστενιτιχ σταινλεσσ στεελσ ωηερε τηε ελονγατιον αφτερ ρυπτυρε εξχεεδσ 35%, ισ

λιmιτεδ το τηε σmαλλερ οφ Rε/1.2 ορ Rm/τ/3.0. Ιν γενεραλ τηισ ονλψ αφφεχτσ τηε Σ61 ανδ Σ63 γραδεσ. Rm/τ ισ τηε τενσιλε στρενγτη ατ

τηε δεσιγν τεmπερατυρε. Τηισ δατα ισ νοτ γενεραλλψ αϖαιλαβλε φορ BS mατεριαλσ, βυτ φορ ΑΣΜΕ/ΑΣΤΜ mατεριαλσ ϖαλυεσ αρε

γιϖεν ιν ΑΣΜΕ ΙΙ, Part D, Table U. Φορ εξαmπλε, τηε δεσιγν στρενγτη το τηε ΠΕD φορ ΒΣ 1501−304−Σ61 mατεριαλ ατ 50°Χ

ωουλδ βε 183.33 Ν/mm2 χοmπαρεδ ωιτη 203.0 Ν/mm2 φροm ΠD 5500 Table K.1-4.

Φορ εθυιπmεντ mανυφαχτυρεδ φροm χαρβον στεελ ωηιχη mυστ χοmπλψ ωιτη τηε ΠΕD, τηε φαχτορ φορ Rm σηουλδ βε ινχρεασεδ φροm

2.35 το 2.4. Φορ εθυιπmεντ mανυφαχτυρερ φροm αυστενιτιχ σταινλεσσ στεελ ωηιχη mυστ χοmπλψ ωιτη τηε ΠΕD, τηε φαχτορ φορ Rm

φορ αυστενιτιχ σταινλεσσ στεελσ ωηερε τηε ελονγατιον αφτερ ρυπτυρε εξχεεδσ 35%, σηουλδ βε ινχρεασεδ φροm 2.5 το 3.0. Ιν τηε

ΠΕD Rm σηουλδ στριχτλψ βε Rm/τ (τηε τενσιλε στρενγτη ατ τηε δεσιγν τεmπερατυρε), βυτ τηισ δατα ισ οφτεν νοτ αϖαιλαβλε. Μοστ

αυστενιτιχ πλατε mατεριαλσ το BS 1501 Part 3 ορ ASTM A-240 ηαϖε α σπεχιφιεδ ελονγατιον ωηιχη εξχεεδσ 35%.

Φορ αυστενιτιχ σταινλεσσ στεελσ ωηερε τηε ελονγατιον αφτερ ρυπτυρε εξχεεδσ 30% βυτ δοεσ νοτ εξχεεδ 35%, τηε δεσιγν στρενγτη

το τηε ΠΕD ισ λιmιτεδ το 2/3 οφ Rε(Τ) ατ αλλ τεmπερατυρεσ, βυτ ισ νοτ αφφεχτεδ βψ Rm. Μανψ αυστενιτιχ σταινλεσσ στεελ φοργινγ

mατεριαλσ ηαϖε α σπεχιφιεδ ελονγατιον ωηιχη δοεσ νοτ εξχεεδ 35%.

Φορ εθυιπmεντ ωηιχη mυστ χοmπλψ ωιτη τηε ΠΕD, τηε δεσιγν στρενγτη φορ αλυmινιυm αλλοψσ, εξχλυδινγ πρεχιπιτατιον

ηαρδενινγ αλλοψσ, ισ τηε σmαλλερ οφ Rπ0.2/1.5 ορ Rm/2.4.

51.2 PD5500

ΠD 5500 σπεχιφιεσ ρεθυιρεmεντσ φορ τηε δεσιγν, χονστρυχτιον, ινσπεχτιον, τεστινγ ανδ ϖεριφιχατιον οφ χοmπλιανχε οφ υνφιρεδ

φυσιον ωελδεδ πρεσσυρε ϖεσσελσ. Τηε ρεσπονσιβιλιτιεσ οφ τηε πυρχηασερ, τηε mανυφαχτυρερ ανδ τηε Ινσπεχτινγ Αυτηοριτψ αρε

δεφινεδ ιν sub-section 1.4. Ον χοmπλετιον οφ τηε ϖεσσελ τηε mανυφαχτυρερ mυστ ισσυε �Φορm Ξ� το χερτιφψ τηατ τηε ϖεσσελ ηασ

βεεν δεσιγνεδ, χονστρυχτεδ ανδ τεστεδ ιν αχχορδανχε ωιτη ΠD 5500 ανδ ωιτη ανψ αδδιτιοναλ ρεθυιρεmεντσ σπεχιφιεδ βψ τηε

πυρχηασερ.

ςεσσελσ ωηιχη αρε ρεθυιρεδ το χοmπλψ ωιτη τηε ΠΕD mυστ αλσο βε αχχοmπανιεδ βψ α Dεχλαρατιον οφ Χονφορmιτψ ανδ, ωηερε

ρελεϖαντ, οπερατινγ ινστρυχτιονσ.

ΠD 5500 χοϖερσ φιϖε βασιχ mατεριαλ τψπεσ:

• φερριτιχ στεελσ − συχη ασ χαρβον, χαρβον mανγανεσε ανδ λοω αλλοψ στεελσ

• αυστενιτιχ στεελσ − συχη ασ τψπε 304, 316, 321 ανδ 347 σταινλεσσ στεελσ

5

• αλυmινιυm ανδ αλυmινιυm αλλοψ

• νιχκελ ανδ νιχκελ αλλοψσ

• χοππερ ανδ χοππερ αλλοψσ

Αλτηουγη οτηερ νον−φερρουσ mατεριαλσ αρε νοτ σπεχιφιχαλλψ χοϖερεδ βψ PD 5500, τηε χοδε ισ θυιτε χοmmονλψ υσεδ φορ

δεσιγνινγ ϖεσσελσ ιν οτηερ mατεριαλσ. Ρεθυιρεmεντσ φορ τιτανιυm ωιλλ βε πυβλισηεδ ασ αν Ενθυιρψ Χασε ιν 2005.

Φορ εθυιπmεντ ωηιχη φαλλσ ωιτηιν τηε σχοπε οφ τηε ΠΕD τηε mατεριαλσ mυστ χοmπλψ ωιτη τηε διρεχτιϖε

Χερταιν σπεχιαλ τψπεσ οφ ϖεσσελ αρε χοϖερεδ βψ σπεχιφιχ στανδαρδσ:

BS 1113 Wατερ−τυβε στεαm γενερατινγ πλαντ (παρτιαλλψ ρεπλαχεδ βψ ΒΣ ΕΝ 12952)

BS 2790 Σηελλ βοιλερσ οφ ωελδεδ χονστρυχτιον (παρτιαλλψ ρεπλαχεδ βψ ΒΣ ΕΝ 12953)

BS 4975 Πρεστρεσσεδ χονχρετε πρεσσυρε ϖεσσελσ φορ νυχλεαρ ενγινεερινγ

BS 4994 ςεσσελσ ανδ τανκσ ιν ρεινφορχεδ πλαστιχσ

BS 5169 Φυσιον−ωελδεδ στεελ αιρ ρεχειϖερσ (εξχλυδινγ τηοσε ϖεσσελσ χοϖερεδ βψ BS EN 286)

BS 7005 Χαρβον στεελ ϖεσσελσ φορ υσε ιν ϖαπουρ χοmπρεσσιον ρεφριγερατιον σψστεmσ

BS EN 286 Σιmπλε υνφιρεδ πρεσσυρε ϖεσσελσ δεσιγνεδ το χονταιν αιρ ορ νιτρογεν (Παρτσ 1 το 4)

Οτηερ ϖεσσελσ νοτ χοϖερεδ βψ τηε αβοϖε στανδαρδσ ωουλδ νορmαλλψ βε δεσιγνεδ το ΠD 5500 Σπεχιφιχατιον φορ Υνφιρεδ Φυσιον

Wελδεδ Πρεσσυρε ςεσσελσ. Τηισ στανδαρδ ισ διϖιδεδ ιντο φιϖε σεχτιονσ τογετηερ ωιτη ϖαριουσ αππενδιχεσ ανδ Χοδε ενθυιρψ

χασεσ.

Section 1

Section 2

Section 3

Section 4

Section 5

−

−

−

−

−

Γενεραλ

Ματεριαλσ

Dεσιγν

Μανυφαχτυρε ανδ Wορκmανσηιπ

Ινσπεχτιον ανδ Τεστινγ

Τηερε αρε αλσο α νυmβερ οφ οτηερ δοχυmεντσ πυβλισηεδ βψ ΒΣΙ ωηιχη γιϖε βαχκγρουνδ ινφορmατιον ρελατινγ το τηε

ρεθυιρεmεντσ οφ ΠD 5500.

PD 6439 - Α ρεϖιεω οφ τηε mετηοδσ οφ χαλχυλατινγ στρεσσεσ δυε το λοχαλ λοαδσ ανδ λοχαλ ατταχηmεντσ οφ πρεσσυρε

ϖεσσελσ

PD 6497 - Στρεσσεσ ιν ηοριζονταλ χψλινδριχαλ πρεσσυρε ϖεσσελσ συππορτεδ ον τωιν σαδδλεσ �

α δεριϖατιον οφ τηε βασιχ εθυατιονσ ανδ χονσταντσ

PD 6550 -

Part 1

Part 2

Part 3

Part 4

Εξπλανατορψ συππλεmεντ το BS 5500:1988

Dοmεδ ενδσ (ηεαδσ)

Οπενινγσ ανδ βρανχη χοννεχτιονσ

ςεσσελσ υνδερ εξτερναλ πρεσσυρε

Ηεατ εξχηανγερ τυβεσηεετσ

51.2.1 Materials

Τηε βασιχ mατεριαλ τψπε το βε υσεδ ωιλλ νορmαλλψ βε σπεχιφιεδ βψ τηε προχεσσ ενγινεερ, οφτεν ιν χονϕυνχτιον ωιτη α

mεταλλυργιστ. Τψπιχαλ φαχτορσ ωηιχη mιγητ αφφεχτ τηισ σελεχτιον αρε τηε χορροσιον ρεσιστανχε, τηε πρεσενχε οφ αγγρεσσιϖε

χοντεντσ συχη ασ ηψδρογεν συλπηιδε, ηψδρογεν, χηλοριδεσ, ετχ., εξποσυρε το ηιγη τεmπερατυρε ανδ λοω τεmπερατυρε, χοστ ανδ

ωειγητ. Wηιλε σελεχτινγ τηε mατεριαλ τψπε τηε προχεσσ ενγινεερ ωιλλ αλσο χονσιδερ ωηατ χορροσιον αλλοωανχε σηουλδ βε

αππλιεδ. Τηε πυρχηασερ ανδ τηε mανυφαχτυρερ σηαλλ γιϖε ϕοιντ χονσιδερατιον το τηε λικελψ εφφεχτ ωηιχη χορροσιον (ιντερναλ &

εξτερναλ) ωιλλ ηαϖε υπον τηε υσεφυλ λιφε οφ τηε ϖεσσελ (Section 3.3.1).

Formatted: Bullets andNumbering

6

Φροm τηε βασιχ mατεριαλ τψπε τηε σπεχιφιχ mατεριαλ γραδεσ φορ τηε ϖαριουσ χοmπονεντσ οφ τηε ϖεσσελ αρε χηοσεν. Τηεσε mατεριαλ

γραδεσ ορ σπεχιφιχατιονσ αρε σελεχτεδ φροm Βριτιση Στανδαρδσ συχη ασ BS 1501, BS 1503, ορ Ευροπεαν Στανδαρδσ συχη ασ

BS EN 10028, ορ οτηερ νατιοναλ στανδαρδσ συχη ασ ASME II ορ ASTM. Ιτ ισ νοτεδ τηατ mανψ Βριτιση Στανδαρδσ, συχη ασ BS

1501 ανδ BS 1503, ηαϖε βεεν συπερσεδεδ βψ Ευροπεαν Στανδαρδσ, βυτ mατεριαλσ το τηεσε συπερσεδεδ στανδαρδσ αρε στιλλ

αϖαιλαβλε.

Τηε mατεριαλ δεσιγν στρενγτη ισ υσυαλλψ εσταβλισηεδ φροm τηε βασιχ mατεριαλ προπερτιεσ οφ ψιελδ στρενγτη ανδ υλτιmατε τενσιλε

στρενγτη (ΥΤΣ). Φορ χαρβον στεελσ φορ εξαmπλε, τηε νοmιναλ δεσιγν στρενγτη, fΕ, ισ εσταβλισηεδ ασ τηε λοωερ οφ

35.2ορ

5.1

mεΕ

RRf =

Τηεσε φαχτορσ ον ψιελδ ανδ ΥΤΣ αρε εσσεντιαλλψ τηοσε προποσεδ ιν ΙΣΟ/DΙΣ 2694 [4]. Ιφ τηε mατεριαλ ισ οπερατεδ ατ

τεmπερατυρε, τηεν συιταβλε ρεδυχτιονσ ιν στρενγτη αρε ενφορχεδ. Wηερε α mατεριαλ τεστινγ στανδαρδ σπεχιφιεσ 0.2% ορ 1.0%

προοφ στρεσσ, τηεσε ϖαλυεσ αρε τακεν ασ Rε. Υσινγ τηισ βασισ φορ εσταβλισηινγ τηε δεσιγν στρενγτη, ϖαλυεσ αρε ταβυλατεδ ιν Annex

K for ϖαριουσ προδυχτ φορmσ ανδ ϖαρψ αχχορδινγ το τηιχκνεσσ ανδ τεmπερατυρε. Ιφ τηε δεσιγν τεmπερατυρε ισ ιν τηε χρεεπ ρανγε,

τηε χαλχυλατιον οφ στρεσσ λεϖελσ χαν βε χοmπλεξ ανδ σο φορ mεmβρανε ρεγιονσ, τηε στρεσσ λιmιτ ισ σετ το βε λεσσ τηαν τηε χρεεπ

ρυπτυρε στρεσσ/1.3. Ταβυλατεδ δεσιγν στρενγτη ϖαλυεσ ατ ηιγη τεmπερατυρε αρε αλσο προϖιδεδ ανδ ϖαρψ αχχορδινγ το λενγτη οφ

τιmε ιν ηουρσ ατ ελεϖατεδ τεmπερατυρε.

Φορ χαρβον στεελ ϖεσσελσ οπερατινγ ατ λοω τεmπερατυρε, ρεσιστανχε το βριττλε φραχτυρε ισ αδδρεσσεδ βψ ενσυρινγ τηατ τηε mατεριαλ

ηασ συφφιχιεντ τουγηνεσσ. Χονσιδερατιον ισ γιϖεν το τηε λεϖελ οφ mεmβρανε στρεσσ, τηε λεϖελ οφ ινσπεχτιον ανδ αλσο τηε υσε οφ

ποστ ωελδ ηεατ τρεατmεντ ωηιχη αρε σεεν ασ αδϕυστmεντσ το τηε βασιχ δεσιγν τεmπερατυρε. Τηε προχεδυρε mακεσ συρε τηατ τηε

mατεριαλ ατ τηε αππροπριατε τηιχκνεσσ ηασ συφφιχιεντ δυχτιλιτψ ατ ροοm τεmπερατυρε. Ιφ ηοωεϖερ ιτ δοεσ νοτ, τηεν τηε mετηοδ

προϖιδεσ τηε λοω τεmπερατυρε ϖαλυε το ωηιχη mατεριαλ mυστ βε τεστεδ. Υσινγ α Χηαρπψ ς Νοτχη τεστ, φορ mοστ χαρβον στεελσ αν

ιmπαχτ ενεργψ ϖαλυε οφ 27ϑ mυστ βε αχηιεϖεδ υσινγ α 10⋅10mm σπεχιmεν. Φορ ηιγη στρενγτη στεελσ, 40ϑ mυστ βε αχηιεϖεδ.

Αυστενιτιχ σταινλεσσ στεελσ ανδ αλυmινιυm αλλοψσ αρε νοτ συσχεπτιβλε το λοω στρεσσ βριττλε φραχτυρε σο νο σπεχιαλ ρεθυιρεmεντσ

αρε νεχεσσαρψ φορ τηειρ υσε ατ τεmπερατυρεσ δοων το −196°Χ.

ΠD 5500 ηασ λιττλε το σαψ ον τηε στρενγτη οφ ωελδσ. Ιτ ισ χονσιδερεδ τηατ τηε ωελδ προχεσσ χοντρολσ τηε θυαλιτψ ανδ τηατ ωελδινγ

στανδαρδσ ΕΝ 287 [8] ανδ 288 [9] ενσυρε τηατ τηε ωελδ προχεδυρεσ ανδ ωελδερ αππροϖαλ αφφιρm τηατ τηε στρενγτη ανδ δυχτιλιτψ

ισ χοmπατιβλε ωιτη τηε παρεντ mατεριαλ. Τηισ ιmπλιεσ τηε ϕοιντ εφφιχιενχψ φαχτορ ισ εθυαλ το υνιτψ.

51.2.2 Design

Σεχτιον 3 οφ ΠD 5500 χονταινσ σπεχιφιχ ρυλεσ φορ περφορmινγ χαλχυλατιονσ φορ σηελλσ, ηεαδσ, χονεσ, νοζζλεσ, φλατ χοϖερσ,

φλανγεσ ανδ τυβεσηεετσ. Μοστ mετηοδσ ιν τηισ σεχτιον αρε �δεσιγν−βψ−ρυλε� ανδ mινιmυm τηιχκνεσσεσ χαν βε χαλχυλατεδ ιφ τηε

λεαδινγ διmενσιονσ, αλλοωαβλε στρενγτη ανδ δεσιγν πρεσσυρε αρε κνοων. Τηεσε αρε ωελλ εσταβλισηεδ ρυλεσ ανδ ηαϖε mυχη ιν

χοmmον ωιτη τηε mαϕορ ιντερνατιοναλ πρεσσυρε ϖεσσελ χοδεσ. Ασ συχη, ονλψ α βριεφ πρεσεντατιον οφ τηε mετηοδσ ισ mαδε ανδ

διφφερενχεσ ωιτη οτηερ χοδεσ αρε ηιγηλιγητεδ ωηερε αππροπριατε.

51.2.3 Shells under Internal Pressure

Cylinders and spheres

ΠD 5500 αλλοωσ τηε δεσιγν οφ τηιν σηελλσ υνδερ ιντερναλ πρεσσυρε λοαδινγ υσινγ mεmβρανε στρεσσ αναλψσισ. Τηιχκ ωαλλεδ

πρεσσυρε ϖεσσελσ αρε νορmαλλψ αναλψσεδ υσινγ τηε Λαmε εθυατιονσ. Dεσιγν εθυατιονσ βασεδ ον τηισ αναλψσισ αρε γιϖεν ιν

ΑΣΜΕ ςΙΙΙ Division 1, Appendix 1 [10]. Τηιν χψλινδριχαλ σηελλσ αρε τρεατεδ ασ α χλοσεδ−ενδ χψλινδριχαλ σηελλ υνδερ ιντερναλ

πρεσσυρε ανδ τηε στρεσσεσ χαν βε φουνδ φροm τηε χονδιτιονσ οφ στατιχ εθυιλιβριυm ανδ βψ εϖαλυατινγ τηε γοϖερνινγ ηοοπ στρεσσ.

Ρεαρρανγινγ τηε εθυατιον ασ περ sub-section 3.5.1.2(a) αλλοωσ τηε τηιχκνεσσ το βε εϖαλυατεδ. Ιν τηε χασε οφ σπηεριχαλ σηελλσ, α

σιmιλαρ σετ οφ εθυατιονσ ισ γιϖεν ιν sub-section 3.5.1.2(b). Τηεσε αρε αππροξιmατελψ βασεδ ον Λαmε�σ εθυατιονσ ανδ

ινχορπορατε α σαφετψ φαχτορ ωηιχη mεανσ τηατ τηε πρεσσυρε τερm ηασ α mυλτιπλιερ.

σηελλσ σπηεριχαλφορ 2.14

ανδ σηελλσ, λχψλινδριχαφορ 2

ιι

pf

pDe

pf

pDe

−=

−=

Dished Ends

Dισηεδ ενδσ φολλοω α σιmιλαρ παττερν φορ σπηεριχαλ ενδσ. Ηοωεϖερ, φαβριχατιον οφ ηεmισπηεριχαλ ενδσ (ανδ ινδεεδ, σπηεριχαλ

ϖεσσελσ) ισ εξπενσιϖε, νορmαλλψ υσινγ α λαβουρ ιντενσιϖε χαπ ανδ πεταλ mετηοδ. Τηε mοστ χοmmονλψ υσεδ χλοσυρεσ φορ

πρεσσυρε ϖεσσελσ αρε τορισπηεριχαλ ανδ ελλιπσοιδαλ δισηεδ ενδσ. Ελλιπσοιδαλ ενδσ αρε υσυαλλψ σπεχιφιεδ ασ 2:1 (τηε ρατιο οφ mαϕορ

το mινορ αξεσ) βυτ οτηερ ρατιοσ mαψ βε υσεδ. Α τορισπηεριχαλ ενδ χονσιστσ οφ α σπηεριχαλ πορτιον (τηε χροων) ανδ α τοροιδαλ

Formatted: Bullets andNumbering

Formatted: Bullets andNumbering

7

πορτιον (τηε κνυχκλε). Τηισ τψπε οφ ενδ ισ νορmαλλψ mαδε φροm α δισχ, ωηιχη ισ ηελδ ατ τηε χεντρε ανδ σπυν ανδ χολδ−φορmεδ

ιντο τηε δεσιρεδ σηαπε. Τορισπηεριχαλ ενδσ γενεραλλψ ηαϖε χροων ραδιυσ οφ βετωεεν 80% ανδ 100% οφ τηε σηελλ διαmετερ, ανδ

α κνυχκλε ραδιυσ οφ βετωεεν 6% ανδ 15% οφ τηε διαmετερ.

Συχη ηεαδσ αρε προνε το βυχκλινγ υνδερ ιντερναλ πρεσσυρε ανδ σο sub-section 3.5.2.2 mακεσ ρεχοmmενδατιονσ λιmιτινγ τηε

σηαπε οφ τηε ενδ ιν ορδερ το πρεϖεντ τηισ οχχυρρινγ. Α χοmποσιτε γραπη ισ αϖαιλαβλε ωηιχη ισ βασεδ ον α στρεσσ χονχεντρατιον

φαχτορ αλονγ ωιτη λιmιτ πρεσσυρε δατα, ανδ αλλοωσ τηε mινιmυm τηιχκνεσσ το βε εϖαλυατεδ ασ α φυνχτιον οφ ηεαδ ηειγητ, δεσιγν

πρεσσυρε ανδ δεσιγν στρεσσ. Ρεχεντ ΦΕ ελαστιχ−πλαστιχ ωορκ [11] ηασ ινφλυενχεδ τηε δεσιγν προχεδυρε ανδ τηισ ηασ βεεν

ινχορπορατεδ αλονγ ωιτη τηε ΠD 5500 αππροαχη ιντο ΕΝ 13445−3.

Conical Shells

Wηερε α ϖεσσελ ηασ σεχτιονσ ωιτη διφφερεντ διαmετερσ, τηεσε αρε υσυαλλψ ϕοινεδ βψ mεανσ οφ α χονιχαλ σεχτιον. Χονιχαλ ενδσ

αρε σοmετιmεσ υσεδ ιν πλαχε οφ δισηεδ ενδσ, παρτιχυλαρλψ ωηεν τηε ενδ ηασ α λαργε χεντραλ νοζζλε. Τηε ρυλεσ νοτε τηατ τηε

δεσιγν οφ νοζζλε ρεινφορχεmεντ φορ δισηεδ ενδσ ισ λιmιτεδ ιν clause 3.5.4.2(d) το νοζζλε διαmετερσ νοτ εξχεεδινγ ονε ηαλφ οφ

τηε διαmετερ οφ τηε εθυιϖαλεντ σπηερε φορ τηε χροων πορτιον οφ τηε ενδ. Φορ λαργερ νοζζλεσ α χονιχαλ ενδ ωουλδ βε υσεδ.

Κνυχκλεσ mαψ βε προϖιδεδ ατ τηε λαργε ανδ σmαλλ ενδσ οφ χονεσ. Ιν αδδιτιον το χαλχυλατινγ τηε mαξιmυm ρεθυιρεδ τηιχκνεσσ

οφ τηε χονε φορ ιντερναλ πρεσσυρε, τηε ρεινφορχεmεντ οφ τηε χονε το χψλινδερ ϕυνχτιονσ ατ τηε λαργε ανδ σmαλλ ενδσ mυστ βε

χηεχκεδ το ενσυρε τηατ τηε δισχοντινυιτψ στρεσσεσ ατ τηε ϕυνχτιον αρε αχχεπταβλε. Αλτηουγη ιτ ισ ποσσιβλε το αναλψσε τηεσε

δισχοντινυιτψ στρεσσεσ, τηε mετηοδ ιν ΠD 5500 section 3.5.3 χονταινσ α σιmπλιφιεδ χαλχυλατιον φορ τηε ρεινφορχεmεντ.

Ιν τηε ϑανυαρψ 1996 αmενδmεντσ τηε δεσιγν mετηοδ φορ τηε ρεινφορχεmεντ οφ χονεσ ωασ χοmπλετελψ ρεϖισεδ. Τηε νεω mετηοδ

ηασ ιτσ οριγινσ ιν τηε ΤΓΛ στανδαρδσ [12] φροm τηε φορmερ Εαστ Γερmανψ ανδ ισ ϖερψ σιmιλαρ το mετηοδ ιν ΒΣ ΕΝ 13445−3

sub-section 7.6. Τηε mετηοδ ισ βασεδ ον α λιmιτ αναλψσισ, ανδ σοmε συππορτινγ ινφορmατιον ισ γιϖεν ιν τηε βαχκγρουνδ το τηε

ρυλεσ ιν ΕΝ 13445−3 [5]. Τηε ρυλε ισ χαστ ιν τηε φορm οφ εσταβλισηινγ τηε τηιχκνεσσ βασεδ ον πρεσσυρε λοαδινγ ανδ τακινγ τηε

εφφεχτ οφ τηε δισχοντινυιτψ λικε α στρεσσ χονχεντρατιον φαχτορβ.

ε ωηερ2

χϕ

f

pDe

β= 15.0

χοσ/11

ταν

3

1

ϕ

χ −+

×=α

αβe

D

Figure 51.1 Values of coefficient β for cone/cylinder intersection without knuckle (Σουρχε: Φιγυρε 3.5−4 οφ ΠD

5500:2003 εδιτιον

Τηε ρεινφορχεmεντ mυστ νοτ βε ρεδυχεδ νεαρ τηε δισχοντινυιτψ φορ α διστανχε οφ τηε φορm Del = . Τηισ ισ τψπιχαλ οφ α �διε−

ουτ� διστανχε φροm σηελλ τηεορψ.

Φορ ϖεσσελσ συβϕεχτ το χοmβινεδ λοαδινγ, ΠD 5500 δοεσ νοτ προϖιδε εξπλιχιτ εθυατιονσ φορ τηε mινιmυm τηιχκνεσσ φορ

χψλινδριχαλ, σπηεριχαλ ανδ χονιχαλ σηελλσ συβϕεχτεδ το λοαδσ ιν αδδιτιον το τηατ οφ ιντερναλ πρεσσυρε, σο α τριαλ ανδ ερρορ σολυτιον

ισ νεχεσσαρψ (σεε PD 5500 Annex B).

Formatted: Font: Not Bold,Font color: Blue

Formatted: Font color: Blue

Formatted: Font: Not Bold,Font color: Blue

8

Α φιρστ αππροξιmατιον φορ τηε ρεθυιρεδ τηιχκνεσσ φορ χψλινδριχαλ σηελλσ συβϕεχτ το αν αξιαλ λοαδ W ανδ α βενδινγ mοmεντ M ισ

ουτλινεδ ιν sub-section 3.5.1.3.2. Wηεν τηισ αππροξιmατε αναλψσισ ινδιχατεσ τηατ αν ινχρεασε ιν τηιχκνεσσ ισ ρεθυιρεδ τηεν

Annex B σηουλδ βε υσε το δετερmινε τηε mινιmυm τηιχκνεσσ.

51.2.4 Shells under External Pressure

Ιν αδδιτιον το ιντερναλ πρεσσυρε λοαδινγ, χοϖερεδ ιν τηε πρεϖιουσ σεχτιον, mανψ ϖεσσελσ αρε αλσο συβϕεχτ το Εξτερναλ Πρεσσυρε.

Τηισ mαψ βε δυε το α ϖαχυυm χονδιτιον ινσιδε τηε ϖεσσελ ορ αν αππλιεδ εξτερναλ πρεσσυρε ασ οχχυρσ φορ τηε ιννερ σηελλ οφ α

ϕαχκετεδ ϖεσσελ. Τηε δεσιγν οφ εξτερναλλψ πρεσσυρισεδ ϖεσσελσ ινϖολϖεσ α χοmπλετελψ διφφερεντ αππροαχη φροm τηατ υσεδ φορ

ιντερναλλψ πρεσσυρισεδ ϖεσσελσ. Ιν αδδιτιον το αναλψσινγ τηε χοmπρεσσιϖε mεmβρανε στρεσσεσ, τηε προβλεmσ οφ elastic and

plastic buckling mυστ βε χονσιδερεδ. Α δεταιλεδ δισχυσσιον οφ τηε τηεορψ ινϖολϖεδ ισ γιϖεν ιν ΠD 6550: Part 3[13]

Wηεν αναλψσινγ α χψλινδριχαλ σηελλ συβϕεχτ το εξτερναλ πρεσσυρε ιτ ισ νοτ ποσσιβλε το χαλχυλατε τηε ρεθυιρεδ σηελλ τηιχκνεσσ

διρεχτλψ. Τηε προχεδυρε ιν ΠD 5500 εναβλεσ αν αλλοωαβλε εξτερναλ πρεσσυρε το βε χαλχυλατεδ φορ α γιϖεν σηελλ διαmετερ, λενγτη

ανδ τηιχκνεσσ. Βεχαυσε the allowable external pressure reduces as the shell length is increased, ιτ ισ οφτεν νεχεσσαρψ το

υσε ρινγ στιφφενερσ το προδυχε αν εφφιχιεντ δεσιγν. Αν εφφιχιεντ δεσιγν ισ ονε ωηιχη mινιmισεσ τηε σηελλ τηιχκνεσσ ανδ, ασ

συχη, mυστ ηαϖε α σηορτ mαξιmυm λενγτη βετωεεν ανψ τωο στιφφενινγ πλανεσ.

Σηαπε ιmπερφεχτιονσ αρε αλσο οφ ιmπορτανχε σινχε τηεσε ωιλλ νορmαλλψ ινχρεασε υνδερ τηε αχτιον οφ εξτερναλ πρεσσυρε. Τηε

χαλχυλατιονσ ιν ΠD 5500 Section 3.6.1 αρε ϖαλιδ φορ χψλινδριχαλ σηελλσ τηατ αρε χιρχυλαρ το ωιτηιν ±0.5% ον τηε ραδιυσ. Α

προχεδυρε το mεασυρε ανδ χαλχυλατε τηε δεπαρτυρε φροm α τρυε χιρχλε ισ γιϖεν ιν clause 3.6.8. Α mετηοδ ισ γιϖεν ιν Annex M

φορ τηε δετερmινατιον οφ τηε σαφε εξτερναλ ωορκινγ πρεσσυρε φορ χψλινδριχαλ σηελλσ ουτσιδε τηισ χιρχυλαριτψ λιmιτ.

Ιν τηε δεσιγν οφ στιφφενεδ χψλινδριχαλ σηελλσ, τηρεε χονδιτιονσ αρε χονσιδερεδ:−

(α) Interstiffener buckling − ιε. λοχαλ χολλαπσε οφ τηε σηελλ βυτ τηε στιφφενερσ ρεmαινινγ χιρχυλαρ. Γενεραλλψ οχχυρσ ωηεν τηε

στιφφενερσ αρε πλαχεδ τοο φαρ απαρτ.

(β) Overall buckling of the shell − ιε. γενεραλ γροσσ χολλαπσε οφ τηε σηελλ ανδ ανψ στιφφενερσ ωηιχη αρε ατταχηεδ. Γενεραλλψ

οχχυρσ ωηεν τηε στιφφενερσ αρε τοο ωεακ τοο ρεσιστ τηε εξτερναλ πρεσσυρε.

(χ) Stiffener instability − ιε. λοχαλ βυχκλινγ οφ τηε στιφφενερ ωηιχη mαψ ρεσυλτ ιν αν οϖεραλλ σηελλ βυχκλινγ σιτυατιον.

Γενεραλλψ οχχυρσ ωηεν τηε στιφφενερ προπορτιονσ αρε ινχορρεχτ, ναmελψ ταλλ τηιν στιφφενερσ, ιν ωηιχη τηε ινδιϖιδυαλ ωεβσ

mαψ ινιτιαλλψ χολλαπσε.

Τηε ‘Interstiffener Buckling’ χηεχκ mυστ βε περφορmεδ φορ αλλ χψλινδριχαλ σηελλσ συβϕεχτ το εξτερναλ πρεσσυρε. Τηε ‘Overall

Buckling’ ανδ ‘Stiffener Instability’ χηεχκ αρε ονλψ περφορmεδ ωηεν αδδιτιοναλ στιφφενερσ αρε ιντροδυχεδ.

Formatted: Bullets andNumbering

9

Figure 51.2 Buckling forms for stiffener cylindrical shells (Source: Figure 3.6-2 of PD 5500:2003 edition)

Τηε δεσιγν προχεδυρε αλλοωσ τηε δετερmινατιον οφ τωο ιmπορταντ πρεσσυρε θυαντιτιεσ. Τηε φιρστ ισ τηε πρεσσυρε, pψ, ατ ωηιχη

τηε mεαν χιρχυmφερεντιαλ στρεσσ ιν τηε χψλινδριχαλ σηελλ mιδωαψ βετωεεν στιφφενερσ ρεαχηεσ τηε ψιελδ ποιντ οφ τηε mατεριαλ,

φροm equation (3.6.2-7), ασ σηοων:

( )GR

sfep

γ−=

1ψ

ωηερε s ισ α mατεριαλ φαχτορ (1.1 φορ αυστενιτιχ στεελσ ανδ 1.4 φορ χαρβον στεελσ), f ισ τηε δεσιγν στρενγτη, e τηε ϖεσσελ τηιχκνεσσ,

R τηε mεαν ραδιυσ ανδ γG, α σεχονδ ορδερ τερm ωηεν στιφφενερσ αρε πρεσεντ.

Τηε σεχονδ θυαντιτψ, τηε ελαστιχ ινσταβιλιτψ πρεσσυρε, pm, φορ χολλαπσε οφ τηε χψλινδριχαλ σηελλ ισ φουνδ φροm equation (3.6.2-8)

ασ σηοων:

R

Eep

ε=m

Wηερε E ισ τηε ψουνγ�σ mοδυλυσ οφ τηε mατεριαλ ανδ ε ισ τηε τηεορετιχαλ βυχκλινγ στραιν φορ α περφεχτλψ χιρχυλαρ χψλινδερ. Τηισ

στραιν ισ α φυνχτιον οφ τηε mοδε σηαπε οφ χολλαπσε οφ τηε ϖεσσελ ανδ ιτ ιν τυρν ισ α φυνχτιον οφ τηε υνσυππορτεδ λενγτη, διαmετερ

ανδ τηιχκνεσσ οφ τηε σηελλ. Τηε τηεορετιχαλ βυχκινγ στραιν ισ γιϖεν ιν γραπηιχαλ φορm ανδ αλσο βψ α συππορτινγ εθυατιον.

Formatted: Font: Bold

10

Figure 51.3 Theoretical bucking strain ε as a function of shell length, radius and thickness (SOURCE: Figure 3.6-2 of

PD 5500:2003 editionΙν ορδερ το χορρεχτ φορ ρεαλ ϖεσσελσ ωηιχη mαψ ηαϖε σλιγητ σηαπε ιmπερφεχτιονσ ανδ σοmε ρεσιδυαλ

χοmπρεσσιϖε στρεσσ, α γραπη ωασ προϖιδεδ βψ Κενδριχκ [15] ωηιχη ρελατεσ τηε τηεορετιχαλ χολλαπσε πρεσσυρε το τηε αχτυαλ

εξπεριmενταλ χολλαπσε πρεσσυρε ωιτη α 1.5 σαφετψ φαχτορ. Τηισ γραπη ισ νον−διmενσιοναλισεδ βψ διϖιδινγ βψ τηε ψιελδ πρεσσυρε

φουνδ πρεϖιουσλψ ι.ε. K=Pm/Pψ ανδ Δ=Pαλλοω/Pψ.

Formatted: Font: 10 pt, Bold

Deleted: ¶

11

Figure 51.4 Graph of non-dimensionalised allowable external pressure versus theoretical collapse load (SOURCE:

Figure 3.6-3 of PD 5500:2003 edition)

Σπηεριχαλ σηελλσ ανδ δισηεδ ενδσ αρε δεσιγνεδ ιν α σιmιλαρ mαννερ υσινγ αππροπριατε εθυατιονσ φορ α σπηεριχαλ σηελλ. Αγαιν,

τωο πρεσσυρε θυαντιτιεσ αρε εϖαλυατεδ. Τηε τηεορετιχαλ βυχκλινγ πρεσσυρε ισ ρελατεδ το τηε αχτυαλ χολλαπσε λοαδ υσινγ τηε λοωερ

οφ τηε τωο χυρϖεσ σηοων αβοϖε.

Τηε χαλχυλατιονσ αρε ϖαλιδ φορ χψλινδριχαλ σηελλσ τηατ αρε χιρχυλαρ το ωιτηιν ±0.5% ον τηε ραδιυσ. Τηισ τολερανχε mαψ βε

ινχρεασεδ ατ τηε δεσιγν σταγε ιφ τηε δεσιγν εξτερναλ πρεσσυρε ισ ινχρεασεδ ιν τηε ρατιο οφ (ινχρεασεδ % ραδιαλ τολερανχε / 0.5).

Φορ εξαmπλε, ιφ τηε ραδιαλ τολερανχε ισ ινχρεασεδ το 0.8% τηεν τηε δεσιγν εξτερναλ πρεσσυρε mυστ βε ινχρεασεδ βψ α φαχτορ οφ

1.6. Α mορε ρεφινεδ mετηοδ φορ εϖαλυατινγ τηε αλλοωαβλε εξτερναλ πρεσσυρε ωηεν τηε ραδιαλ τολερανχε εξχεεδσ 0.5% ισ γιϖεν

ιν Annex M, βυτ τηισ προχεδυρε ρεθυιρεσ mεασυρεmεντσ οφ τηε ασ βυιλτ σηαπε ωηιχη αρε νοτ αϖαιλαβλε υντιλ αφτερ τηε ϖεσσελ ηασ

βεεν φαβριχατεδ.

Τηισ προχεδυρε σατισφιεσ τηε �ιντερστιφφενερ βυχκλινγ� χονδιτιον. Wηεν στιφφενερσ αρε πρεσεντ, ιντερστιφφενερ βυχκλινγ mυστ βε

ρεχηεχκεδ ηοωεϖερ τηε στιφφενερ σηελλ ανδ ρινγ mυστ σατισφψ τηε �οϖεραλλ βυχκλινγ� ρεθυιρεmεντσ. Ιν αδδιτιον, τηε προπορτιονσ

οφ τηε στιφφενερ mυστ νοτ εξχεεδ πρεσχριβεδ λιmιτσ. Τηισ ενσυρεσ τηατ τηε �τριππινγ� χονδιτιον ωιλλ νοτ πρεϖαιλ.

51.2.5 Nozzle Reinforcing

Τηε τραδιτιοναλ ωαψ οφ ρεινφορχινγ αν οπενινγ ορ νοζζλε ισ το προϖιδε mατεριαλ νεαρ τηε ηολε ιν εξχεσσ οφ τηε mινιmυm

τηιχκνεσσ ρεθυιρεδ φορ τηε ινδιϖιδυαλ χοmπονεντσ χονσιδερεδ ασ υνπιερχεδ σηελλσ. Πλανεσ τηρουγη τηε χεντρε οφ τηε οπενινγ

ανδ νορmαλ το τηε ϖεσσελ συρφαχε αρε χονσιδερεδ, ανδ τηε αρεα (ιν τηε πλανε) οφ αδδιτιοναλ mατεριαλ ισ ρεθυιρεδ το βε ατ λεαστ

εθυαλ το τηε αρεα ρεmοϖεδ βψ mακινγ τηε ηολε ιν α σηελλ οφ mινιmυm τηιχκνεσσ. Τηισ τψπε οφ δεσιγν αππροαχη ηασ βεεν

αππλιεδ ϖερψ ωιδελψ ινδεεδ. Ιτ ωασ υσεδ, φορ ινστανχε, ιν ΒΣ 1500 ανδ ΒΣ 1515 πρεσσυρε ϖεσσελ χοδεσ ανδ τηε ωατερ−τυβε

βοιλερ χοδε ΒΣ 1113, ανδ ισ το βε φουνδ ιν Ευροπεαν χοδεσ ασ ωελλ ασ ϖαριουσ σεχτιονσ οφ τηε ΑΣΜΕ Βοιλερ ανδ Πρεσσυρε

ςεσσελ Χοδε.

Α διφφερεντ φορm οφ πρεσεντατιον, γενεραλλψ κνοων ασ τηε �πρεσσυρε αρεα� mετηοδ, ισ υσεδ ιν τηε Φρενχη πρεσσυρε ϖεσσελ χοδε

(ΧΟDΑΠ) [15]. Ηερε ιν εσσενχε τηε προδυχτ οφ τηε τοταλ αρεα οφ mατεριαλ ωιτηιν τηε δεφινεδ ρεγιον ανδ τηε δεσιγν στρεσσ, f, ισ

χοmπαρεδ ωιτη τηε προδυχτ οφ τηε δεσιγν πρεσσυρε, p, ανδ τηε αρεα οϖερ ωηιχη τηε πρεσσυρε αχτσ. Τηε πρεσσυρε αρεα mετηοδ

ηασ βεεν αδοπτεδ φορ τηε Ευροπεαν υνφιρεδ πρεσσυρε ϖεσσελ στανδαρδ ΕΝ 13445 ανδ τηε σιmπλε υνφιρεδ πρεσσυρε ϖεσσελ

στανδαρδ ΕΝ 286, ανδ ισ νοω ινχλυδεδ ασ αν αλτερνατιϖε mετηοδ ιν ΠD 5500 Section 3.5.4.9.

Formatted: Font: 10 pt, Bold

Formatted: Bullets andNumbering

Formatted: Font: Not Bold

12

Ονε οφ τηε mαιν δισαδϖανταγεσ οφ τηε αρεα ρεπλαχεmεντ αππροαχη ισ τηατ ιτ γιϖεσ νο ινφορmατιον ον τηε στρεσσεσ ανδ τηεσε χαν

ϖαρψ χονσιδεραβλψ φροm ονε δεσιγν το ανοτηερ, ρεσυλτινγ ιν διφφερινγ περφορmανχε εσπεχιαλλψ υνδερ φατιγυε χονδιτιονσ. Αλσο

τηε mετηοδ ισ νοτ ρεαδιλψ χαπαβλε οφ βεινγ εξτενδεδ το σιτυατιονσ ωηερε τηερε αρε σιγνιφιχαντ λοαδσ ιν αδδιτιον το πρεσσυρε.

Ιν τηε ΥΚ, τηε mαιν αππροαχη φορ τηε δεσιγν οφ νοζζλεσ ανδ τηειρ ρεινφορχεmεντ ηασ βεεν στρεσσ αναλψσισ βασεδ ανδ τηισ

τηερεαφτερ βεινγ χαστ ιντο α δεσιγν−βψ−ρυλε mετηοδ.

Φορ νοζζλεσ ιν σπηεριχαλ σηελλσ, τηε mετηοδσ αρε βασεδ ον τηε ωορκ οφ Λεχκιε ανδ Πεννψ ωιτη τηειρ σολυτιον οφ τηε ελαστιχ,

σmαλλ δισπλαχεmεντ, τηιν σηελλ εθυατιονσ φορ αν ιντερσεχτινγ χψλινδερ ανδ σπηερε. Ιν τηισ τηε mαξιmυm στρεσσ δυε το σοmε

λοαδινγ ατ τηε νοζζλε ιντερσεχτιον, ωηεν εξπρεσσεδ ασ α στρεσσ χονχεντρατιον φαχτορ K βψ διϖιδινγ βψ τηε νοmιναλ στρεσσ

προδυχεδ ιν τηε ϖεσσελ. Τηεψ διδ τηισ βψ οβσερϖινγ τηατ φορ υσεφυλ ρανγεσ οφ r/R ανδ R/T, τηεσε ϖαριαβλεσ χαν βε χοmβινεδ,

ανδ τηε ΣΧΦ εξπρεσσεδ ασ α φυνχτιον οφ τηε ρ παραmετερ ινδεπενδεντλψ οφ τηε πρεχισε ϖαλυεσ οφ r/R ανδ R/T σο λονγ ασ ρ ισ

φαιρλψ σmαλλ. Χυρϖεσ ωερε γιϖεν φορ βοτη φλυση ανδ προτρυδινγ νοζζλε δεσιγνσ, φορ ιντερναλ πρεσσυρε, φορ α διρεχτ τηρυστ λοαδ ον

τηε νοζζλε, φορ α βενδινγ mοmεντ αππλιεδ το τηε νοζζλε, ανδ φορ α σηεαρ λοαδ ατ τηε νοζζλε το ϖεσσελ ιντερσεχτιον. Τηεσε αρε

ινχλυδεδ ιν ΠD 5500 Annex G 2.5. Αν ιmπορταντ ποιντ το νοτε ισ τηατ, βεχαυσε οφ τηε τηιν σηελλ ασσυmπτιονσ χονχερνινγ τηε

ϕοινινγ οφ τηε νοζζλε ανδ τηε σπηερε, τηε σολυτιονσ χαν ονλψ βε εξπεχτεδ το δεσχριβε τηε γροσσ στρυχτυραλ βεηαϖιουρ. Wελδσ ορ

χυρϖεδ προφιλεσ αρε νοτ mοδελλεδ ανδ ηενχε τηε λοχαλισεδ στρεσσ χονχεντρατιονσ ατ τηε τοεσ οφ ωελδσ αρε νοτ ινχλυδεδ ιν τηισ

αναλψσισ.

Φορ νοζζλεσ ιν χψλινδριχαλ σηελλσ, τηε χψλινδερ/χψλινδερ γεοmετρψ ισ mυχη mορε διφφιχυλτ το αναλψσε τηαν τηε αξισψmmετριχ

χψλινδερ/σπηερε. Το οβταιν α συιταβλε στρεσσ χονχεντρατιον φαχτορ φορ α νοζζλε ιν α χψλινδριχαλ ϖεσσελ, σοmε φορm οφ

αξισψmmετριχ αππροξιmατιον ισ χοmmονλψ εmπλοψεδ. Τηε mετηοδ αδοπτεδ ιν ΠD 5500 ισ το υσε α χψλινδερ/σπηερε mοδελ

γενερατεδ φροm τηε αχτυαλ τρανσϖερσε σεχτιον οφ τηε ϖεσσελ ι.ε. τηε σπηερε ηασ τηε σαmε διαmετερ ασ τηε ϖεσσελ. Τηε στρεσσ

χονχεντρατιον φαχτορ σο οβταινεδ ισ τηεν αππλιεδ το τηε νοmιναλ ηοοπ στρεσσ ιν τηε χψλινδριχαλ ϖεσσελ. Τηισ ισ εθυιϖαλεντ το

δουβλινγ τηε mαξιmυm στρεσσεσ χαλχυλατεδ ατ τηε ιντερσεχτιον ιν τηε χψλινδερ/σπηερε mοδελ ανδ υσινγ τηισ φορ τηε

χψλινδερ/χψλινδερ χοννεχτιον. Τηισ αππροαχη ισ χονσερϖατιϖε ανδ ισ ρεγαρδεδ ασ ϕυστιφιχατιον φορ αππλψινγ τηε αππροξιmατιον

το ρατηερ λαργερ d/D ρατιοσ τηαν ισ περηαπσ αππροπριατε φορ τηε οτηερ mετηοδσ.

Τηε δεσιγν αππροαχη φορ νοζζλε ρεινφορχεmεντ ισ βασεδ ον ελαστιχ στρεσσεσ υσεδ ιν χονϕυνχτιον ωιτη σηακεδοων χριτερια. Τηισ

ισ τηε σαmε αππροαχη ασ υσεδ ιν ολδερ ΥΚ χοδεσ, ναmελψ, ΒΣ 3915 (στεελ ϖεσσελσ φορ πριmαρψ χιρχυιτσ οφ νυχλεαρ ρεαχτορσ) ιν

1965 ανδ ιν τηε 1968 εδιτιον οφ ΒΣ 1515. Ιν ΒΣ 3915 ανδ ΒΣ 1515 τηε περmιττεδ ελαστιχαλλψ χαλχυλατεδ στρεσσ ρανγε ωασ

λιmιτεδ το 2.25f ωηερε f ισ τηε δεσιγν στρεσσ. Τηε σαmε mετηοδ ισ υσεδ ιν ΠD 5500 φορ νοζζλεσ ιν σπηεριχαλ ϖεσσελσ. Φορ

νοζζλεσ ιν χψλινδριχαλ ϖεσσελσ, α σλιγητλψ διφφερεντ αππροαχη ηασ βεεν εmπλοψεδ. Σηακεδοων φαχτορσ αρε τακεν φροm α παπερ βψ

Μαχφαρλανε ανδ Φινδλαψ [16] Ασσυmινγ α Τρεσχα ψιελδ χριτεριον ανδ υνιαξιαλ χονδιτιον ατ τηε χροτχη χορνερ, ιτ χαν εασιλψ βε

σηοων τηατ 12

34σ −

−=

K

KK ωηερε K ισ τηε ελαστιχ ΣΧΦ οβταινεδ φροm α Λεχκιε ανδ Πεννψ φορmυλατιον. Wηεν τηε λοαδινγ

χονσιστσ οφ χψχλινγ βετωεεν ζερο ανδ δεσιγν πρεσσυρε, λιmιτινγ τηε στρεσσ ρανγε ιν εφφεχτ mεανσ χοντρολλινγ τηε mαξιmυm

ελαστιχ στρεσσ. Τηε λαττερ ισ τηε προδυχτ οφ τηε ΣΧΦ ανδ τηε �mεmβρανε� στρεσσ νεαρ το τηε νοζζλε. Ιφ ιτ ισ νεχεσσαρψ το ρεδυχε

τηε mαξιmυm στρεσσ, αδδιτιοναλ mατεριαλ χαν βε πλαχεδ νεαρ τηε ιντερσεχτιον αιmεδ πριmαριλψ ατ ρεδυχινγ τηε ΣΧΦ.

Αλτερνατιϖελψ τηε ϖεσσελ χαν βε τηιχκενεδ βψ mεανσ οφ α ρεινφορχινγ παδ, ορ α γενεραλ ινχρεασε ιν πλατε τηιχκνεσσ, γιϖινγ α

ρεδυχεδ λοχαλ �mεmβρανε� στρεσσ. Α χοmβινατιον οφ τηεσε mετηοδσ χαν αλσο βε υσεδ.

Τηε τηεορετιχαλ βαχκγρουνδ το Section 3.5.4.3 οφ ΠD 5500 ινϖολϖεσ mανψ σιmπλιφιχατιονσ ανδ ισ λιmιτεδ ιν σχοπε. Φορ

εξαmπλε, ονλψ ισολατεδ, χιρχυλαρ νοζζλεσ ραδιαλ το τηε ϖεσσελ αρε χονσιδερεδ. Τηε δεσιγν χυρϖεσ αππλψ ονλψ το νοζζλεσ

συφφιχιεντλψ δισταντ φροm εαχη οτηερ ανδ ανψ φυρτηερ σιγνιφιχαντ στρυχτυραλ δισχοντινυιτιεσ τηατ τηε mαξιmυm στρεσσεσ ατ τηε

ϕυνχτιον αρε νοτ αφφεχτεδ. Φορ τηε παρτιχυλαρ χασε οφ α νοζζλε ορ οπενινγ ιν α δισηεδ ενδ, τηε mινιmυm αχχεπταβλε διστανχε

φροm τηε ϖεσσελ/ενδ ϕυνχτιον ασ 1/10 οφ τηε ϖεσσελ διαmετερ φορ τηε προϖισιονσ οφ Section 3.5.4.3 το βε αππλιχαβλε.

Φορ mυλτιπλε νοζζλεσ ιν σοmε ϖεσσελ αππλιχατιονσ ιτ ισ νεχεσσαρψ το ηαϖε α λαργε νυmβερ οφ σmαλλ νοζζλεσ (ορ τυβε

χοννεχτιονσ) ανδ χλοσε πιτχηινγ οφτεν ρεσυλτσ. Ιτ ισ υσυαλλψ ποσσιβλε το αρρανγε τηε τυβεσ ιν ροωσ ιν ειτηερ α ρεχτανγυλαρ ορ

τριανγυλαρ παττερν. Ρεινφορχεmεντ ισ προϖιδεδ βψ αν ινχρεασε ιν τηε γενεραλ ϖεσσελ τηιχκνεσσ δετερmινεδ υσινγ α λιγαmεντ

εφφιχιενχψ φαχτορ. Τηισ αππροαχη ωασ εξτενσιϖελψ δεϖελοπεδ φορ υσε ιν τηε ωατερ−τυβε βοιλερ χοδε ΒΣ 1113.

Ιν αδδιτιον το τηισ δεσιγν αππροαχη, ΠD 5500 γιϖεσ γυιδανχε ον τηε τηιχκνεσσ οφ τηε νοζζλε φορ εξτερναλ φορχε ανδ mοmεντσ

λοαδινγσ ανδ αλσο προϖιδεσ δατα φορ τηε χαλχυλατιον οφ σηακεδοων λοαδσ φορ νοζζλεσ ιν σπηεριχαλ ϖεσσελσ.

Ιν 1996, Αππενδιξ Φ ιν ΒΣ 5500 ωασ χοmπλετελψ ρεϖισεδ. Τηε πρεϖιουσ χαλχυλατιον mετηοδ ωασ ρεπλαχεδ ωιτη α πρεσσυρε

αρεα mετηοδ βασεδ ον τηατ υσεδ ιν τηε Ευροπεαν υνφιρεδ πρεσσυρε ϖεσσελ στανδαρδ ΕΝ 13445 Τηισ mετηοδ ισ νοω ινχορπορατεδ

ιντο ΠD 5500 Σection 3.5.4.9.Τηε mετηοδ ισ ωελλ εσταβλισηεδ ανδ ισ υσεδ ωιτη σοmε ϖαριατιονσ ιν mανψ Ευροπεαν πρεσσυρε

ϖεσσελ χοδεσ, συχη ασ ΧΟDΑΠ ανδ ΑD Μερκβλαττερ [17]. Τηισ ισ δισχυσσεδ λατερ ιν τηισ χηαπτερ.

13

51.2.6 Bolted Flanged Joints

Μοστ ινσπεχτιον οπενινγσ ορ νοζζλεσ ον ϖεσσελσ αρε προϖιδεδ ωιτη χιρχυλαρ−τψπε στανδαρδ φλανγεσ φορ θυιχκ, εασψ δισασσεmβλψ

οφ χλοσινγ χοϖερσ ορ χοννεχτεδ πιπινγ. Υνδερ νορmαλ χιρχυmστανχεσ, ωηεν υσινγ στανδαρδ ∀ρατεδ∀ φλανγεσ (συχη ασ BS 1560,

BS 4504, BS EN 1092, BS EN 1759 ορ ASME B16.5), χαλχυλατιονσ νεεδ νοτ βε περφορmεδ σινχε τηε δεσιγν οφ τηε φλανγε ωιλλ

ηαϖε βεεν πρεϖιουσλψ χοϖερεδ ανδ τηισ νοτεδ ον τηε συππλιεδ τεστ χερτιφιχατε. Ονλψ νον−στανδαρδ φλανγεσ αρε δεσιγνεδ ορ

εξιστινγ φλανγεσ χηεχκεδ φορ mαξιmυm ωορκινγ πρεσσυρεσ.

Τηερε αρε τηρεε mαιν τψπεσ οφ χιρχυλαρ βολτεδ φλανγε χοϖερεδ ιν ΠD 5500 Section 3.8:

(α) Narrow-faced flanges. Τηεσε αρε φλανγεσ ωηερε αλλ τηε γασκετ χονταχτ αρεα λιεσ ινσιδε τηε χιρχλε ενχλοσεδ βψ τηε

βολτσ ανδ αρε δεσιγνεδ ιν αχχορδανχε ωιτη sub-section 3.8.3. ΠD 5500 αλσο χοϖερσ υνγασκετεδ σεαλ ωελδεδ φλανγεσ ιν

sub-section 3.8.5.

(β) Full-faced flanges. Τηεσε αρε φλανγεσ ωηερε τηε γασκετ χονταχτ αρεα εξτενδσ ουτσιδε τηε βολτ χιρχλε. Φυλλ−φαχεδ

φλανγεσ ωιτη σοφτ ρινγ−τψπε γασκετσ αρε δεσιγνεδ ιν αχχορδανχε ωιτη sub-section 3.8.4. Α σιmπλε mετηοδ φορ φυλλ−

φαχεδ φλανγεσ ωιτη mεταλ το mεταλ χονταχτ ουτσιδε τηε βολτ χιρχλε ισ νοω ινχλυδεδ ιν ΠD 5500, sub-section 3.8.8.

(χ) Reverse flanges. Τηεσεσ αρε φλανγεσ ωηερε τηε σηελλ ισ ατταχηεδ ατ τηε ουτερ εδγε οφ τηε φλανγε. Τηεψ αρε υσεδ ωηερε

τηερε ισ α ρεθυιρεmεντ το λιmιτ τηε mαξιmυm ουτσιδε διαmετερ οφ τηε ϖεσσελ. Narrow-faced ρεϖερσε φλανγεσ αρε

δεσιγνεδ ιν αχχορδανχε ωιτη sub-section 3.8.6, ανδ full-faced ρεϖερσε φλανγεσ ιν αχχορδανχε ωιτη sub-section 3.8.7.

ΠD 5500 Enquiry Case 5500/133 χοϖερσ rectangular ναρροω φαχεδ ανδ φυλλ−φαχεδ φλανγεσ.

Wηεν στανδαρδ φλανγεσ χαννοτ βε υσεδ ορ αρε νοτ αππροπριατε το τηε χιρχυmστανχεσ τηεν ιτ βεχοmεσ νεχεσσαρψ το δεσιγν τηε

ϕοιντ ιν δεταιλ το mατχη σπεχιφιχ ρεθυιρεmεντσ. ΠD 5500 προϖιδεσ mετηοδσ φορ αναλψσισ ανδ δεσιγν οφ α ρανγε οφ σπεχιαλ

ϕοιντσ, αλλοωινγ τηε δεσιγνερ το χρεατε α δεσιγν φορ τηε mοστ αππροπριατε ϕοιντ ιν α γιϖεν σολυτιον.

Φλανγεδ ϕοιντ βεηαϖιουρ ηασ βεεν τηε συβϕεχτ οφ δεταιλεδ ρεσεαρχη φορ mανψ δεχαδεσ. Ιν αλλ τηισ τιmε, προβαβλψ τηε mοστ

σιγνιφιχαντ χοντριβυτιον ωασ τηε παπερ πυβλισηεδ ιν 1937 βψ Wατερσ, Wεσστροm, Ροσσηειm ανδ Wιλλιαmσ [18] ιν ωηιχη τηε

αυτηορσ φορ τηε φιρστ τιmε, τηε χοmπρεηενσιϖε φλανγε δεσιγν σψστεm ωηιχη βεχαmε τηε βασισ οφ τηε ωελλ κνοων Ταψλορ Φοργε

mετηοδ. Τηε mετηοδ οφ αναλψσισ υσεδ ινϖολϖεσ mοδελλινγ τηε ϕοιντ ελεmεντσ υσινγ σιmπλιφιεδ πλατε ανδ σηελλ τηεορψ ωιτη

κνοων βουνδαρψ χονδιτιονσ, ανδ τηεν χοmβινινγ τηε ελεmεντσ το δεριϖε στρεσσεσ ιν τηε ϖαριουσ παρτσ. Τηισ αναλψσισ ωασ τηε

φιρστ χοmπλετε αναλψσισ ωηιχη χονσιδερεδ τηε φλανγε, ηυβ ανδ σηελλ ασ προπερλψ δεφινεδ εντιτιεσ ωιτη mινιmαλ αππροξιmατιον.

Wιδε αχχεπτανχε ανδ τηε ρελατιϖε σιmπλιχιτψ ιν ιτσ αππλιχατιον ηαϖε mαδε τηε Ταψλορ Φοργε mετηοδ τηε mοστ ωιδελψ υσεδ

φλανγε δεσιγν τεχηνιθυε ιν mοδερν υσε ανδ ιτ φορmσ τηε βασισ οφ τηε φλανγε δεσιγν σεχτιονσ οφ ΠD 5500, ΑΣΜΕ ςΙΙΙ ανδ

mανψ οτηερ χοδεσ αρουνδ τηε ωορλδ. Ηοωεϖερ, τηισ mετηοδ ινϖολϖεσ α νυmβερ οφ ασσυmπτιονσ ωηιχη ποτεντιαλλψ λιmιτ ιτσ

αππλιχαβιλιτψ το χερταιν χλασσεσ οφ ϕοιντσ. Τηε τεχηνιθυε ηασ συφφερεδ φροm α φεω προβλεmσ, mοστ νοταβλψ τηε ποτεντιαλ φορ ϕοιντ

λεακαγε δυε το τηε ινχρεασεδ φλανγε φλεξιβιλιτψ οφ τηε ινηερεντλψ λιγητερ (ανδ mορε εχονοmιχ) ϕοιντσ. Αλτηουγη τηισ προβλεm

ωασ λατερ χυρεδ βψ τηε ιντροδυχτιον οφ αν εθυατιον λιmιτινγ φλανγε ροτατιον, τηε Ταψλορ Φοργε mετηοδ ρεmαινσ τηε πρεσχριβεδ

mετηοδ ιν τηε ΥΚ χοδε.

Τηε mετηοδ ρεθυιρεσ τηατ τηε γεοmετρψ οφ τηε ϕοιντ βε σπεχιφιεδ αλονγ ωιτη δεταιλσ οφ τηε πρεφερρεδ σεαλινγ ελεmεντ ορ γασκετ.

Τηε γασκετ ρεθυιρεσ α χερταιν αmουντ οφ βολτ πρελοαδ το ινιτιαλισε ανδ προϖιδε α σεαλ. Τηισ ισ δεφινεδ βψ τηε παραmετερ �y� ανδ

τηισ φαχτορ ηελπσ δετερmινε τηε ρεθυιρεδ λοαδ φορ βολτ−υπ. Α σεχονδ παραmετερ, �m�, ισ ρελατεδ το τηε αβιλιτψ το σεαλ ονχε

χοmπρεσσεδ ανδ ισ υσεδ το δετερmινε τηε αmουντ οφ βολτινγ ρεθυιρεδ το mαινταιν α σεαλ ιν τηε οπερατινγ χονδιτιον. Φροm τηεσε

χονδιτιονσ, τηε αχτυαλ βολτινγ ρεθυιρεmεντσ χαν βε εσταβλισηεδ ανδ τηε νυmβερ ανδ χορε αρεα οφ βολτσ χαν βε φιξεδ. Τηερεαφτερ,

τηε ϖαριουσ mοmεντσ αρε χαλχυλατεδ ανδ τηε στρεσσεσ ιν τηε φλανγε ρινγ ανδ σηελλ ηυβ αρε εϖαλυατεδ. Τηε στρεσσεσ αρε

χατεγορισεδ ανδ λιmιτεδ αχχορδινγ το τηειρ νατυρε. Μεmβρανε στρεσσεσ αρε λιmιτεδ το τωο τηιρδ οφ ψιελδ ανδ βενδινγ στρεσσ το

ψιελδ. Ηοωεϖερ, τηε mετηοδ ασσυmεσ τηατ τηε design πρεσσυρε ισ υσεδ το σιζε τηε φλανγε ρινγ ανδ ιφ δεσιγνεδ το τηε λιmιτ, τηεν

σοmε λιmιτεδ ψιελδινγ χαν οχχυρ δυρινγ ηψδροτεστ. Ιφ λεακαγε δοεσ οχχυρ δυρινγ τεστ, τηεν τηε τεστ σηουλδ στοπ, τηε γασκετ βε

ρεπλαχεδ ανδ τηε τεστ ρεπεατεδ. Σοmε προβλεmσ ηαϖε βεεν εξπεριενχεδ ιν χερταιν χασεσ ωιτη βολτεδ φλανγεδ ϕοιντσ ιν ϖεσσελσ

ωιτη α διαmετερ οϖερ 1m. Α στρεσσ ρεδυχτιον φαχτορ, k, ηασ ρεχεντλψ βεεν ιντροδυχεδ το λιmιτ τηε στρεσσ λεϖελσ ιν τηε σηελλ ηυβ

χοννεχτιον. Ιφ 1000 < D < 2000 τηεν ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +=

20001

3

2 Dk , ανδ ιφ D > 2000 τηεν

3

4=k .

Φλανγε χαλχυλατιονσ αρε θυιτε χοmπλεξ, ανδ ωιλλ υσυαλλψ ινϖολϖε σεϖεραλ ιτερατιονσ βεφορε τηε δεσιγν ισ φιναλισεδ. Βεχαυσε οφ

τηισ mοστ φλανγε δεσιγν ισ νοω περφορmεδ υσινγ χοmπυτερ προγραmσ.

Formatted: Bullets andNumbering

14

51.2.7 Flat Plates and Covers

Φλατ ενδσ ορ δοmεδ χοϖερσ mαψ βε υσεδ το βλανκ οφφ φλανγεσ φορ πρεσσυρε τεστσ (βλινδ φλανγε), προϖιδε mανωαψ χλοσυρεσ, ορ βε

υσεδ ασ φιξεδ ορ ρεmοϖαβλε ενδ χλοσυρεσ. Τηισ σεχτιον χοϖερσ τηε δεσιγν ρυλεσ γιϖεν ιν ΠD 5500 sub-section 3.5.5 φορ ωελδεδ

ορ βολτεδ φλατ ενδσ, ανδ sub-section 3.5.6 φορ δοmεδ ανδ βολτεδ ενδσ. Τηερε αρε ρυλεσ γοϖερνινγ τηε δεσιγν οφ τηρεε γρουπσ οφ

φλατ ενδσ ανδ πλατεσ:

(ι) Wελδεδ Φλατ Ενδσ ανδ Χοϖερσ

(ιι) Νον−Wελδεδ Φλατ Ενδσ ανδ Χοϖερσ

(ιιι) Φλατ Σταψεδ Πλατεσ ωιτηουτ οπενινγσ (νοτ χοϖερεδ ιν τηισ χουρσε)

Ανψ οφ τηεσε ενδσ ορ χοϖερσ mαψ βε νον−χιρχυλαρ, ανδ τηε αππροπριατε φαχτορσ αρε ινχλυδεδ ιν τηε δεσιγν mετηοδσ. Wελδεδ φλατ

ενδσ αρε νορmαλλψ υσεδ ονλψ φορ σmαλλ διαmετερ ϖεσσελσ οπερατινγ ατ λοω πρεσσυρεσ. Τηισ ισ βεχαυσε οφ τηε λαργε βενδινγ

στρεσσεσ ινδυχεδ ιν α φλατ πλατε συβϕεχτ το πρεσσυρε λοαδινγ. Τηισ ρεσυλτσ ιν φλατ ενδσ βεινγ χονσιδεραβλψ τηιχκερ τηαν τηε

χορρεσπονδινγ δισηεδ ενδ.

Τηε χαλχυλατιονσ φορ τηε mινιmυm τηιχκνεσσ οφ α χιρχυλαρ υνσταψεδ φλατ ενδ αρε γιϖεν ιν sub-section 3.5.5.3.1, ανδ φορ α νον−

χιρχυλαρ φλατ ενδ τηεψ αρε γιϖεν ιν Enquiry Case 5500/133.

Τηε βασιχ τηιχκνεσσ οφ α φλατ ενδ χαν βε εϖαλυατεδ βψ χονσιδερινγ τηε αναλψσισ οφ α χιρχυλαρ πλατε συβϕεχτ το πρεσσυρε λοαδινγ,

σεε Ροαρκ ανδ Ψουνγ [19],. Τηε mοστ ιmπορταντ χονσιδερατιον ισ τηε ρεστραιντ ιmποσεδ βψ τηε χοννεχτιον το τηε σηελλ. Τηισ ισ

εσταβλισηεδ βψ τηε υσε οφ α φαχτορ, C, ωηιχη ρανγεσ φροm 0.3 φορ α χλαmπεδ εδγε το 0.41 φορ α σιmπλψ συππορτεδ εδγε.

f

pCDe =

Ιν αδδιτιον, τηε στρεσσεσ ιν τηε σηελλ ατ τηε εδγε οφ τηε πλατε χαν βε εϖαλυατεδ ανδ τηεσε αρε λιmιτεδ το 2.7f. Τηισ σηουλδ βε

χοmπαρεδ ωιτη 3f αλλοωεδ ιν ΠD 5500 Annex A, clause A.3.4.2.4. Τηε λοωερ ϖαλυε προϖιδεσ σοmε αβιλιτψ το αχχεπτ αδδιτιοναλ

λοαδσ.

Φορ φλατ βολτεδ χοϖερσ, τηε mετηοδσ αρε σιmιλαρ το τηοσε φορ φλατ πλατεσ ωιτη τηε αδδιτιον οφ α τερm το αχχουντ φορ τηε στρεσσεσ

ινδυχεδ βψ τηε βολτινγ.

Τηε mετηοδ ιν Section 3.5.6 of ΠD 5500 αλλοωσ τηε δεσιγν οφ α δισηεδ χλοσυρε ορ ηεαδ χοννεχτεδ το α φλανγεδ ρινγ ωιτη α

συιταβλε narrow faced gasket το βε εϖαλυατεδ. Τηε προχεδυρε ισ σιmιλαρ το τηε ΑΣΜΕ mετηοδ ανδ το οτηερ ιντερνατιοναλ

χοδεσ. Τηε αναλψσισ ισ σοmεωηατ σιmπλιφιεδ ανδ εmπιριχαλ φαχτορσ αρε ιντροδυχεδ το τακε αχχουντ οφ τηε δισχοντινυιτψ φορχεσ

ωηιχη ιντεραχτ βετωεεν τηε τωο χοmπονεντσ.

5.1.2.8 Jacketed Vessels

Τηε ρυλεσ φορ τηε δεσιγν οφ ϕαχκετεδ ϖεσσελσ αρε γιϖεν ιν Section 3.11 οφ PD 5500 ασ παρτ οφ τηε mαιν δεσιγν σεχτιον. Τηε

ρεασον φορ τηε αδοπτιον οφ α ϕαχκετ ισ το προϖιδε ειτηερ ‘heating or cooling’ το τηε mαιν ϖεσσελ χοντεντσ. Ιν αδδιτιον, τηε

ϕαχκετ mαψ προϖιδε α σεαλεδ ινσυλατιον χηαmβερ φορ τηε ϖεσσελ. Τηε υσε οφ συχη ϕαχκετεδ ϖεσσελσ ισ πριmαριλψ φουνδ ιν τηε

προχεσσ ινδυστρψ ανδ τηεσε τψπεσ οφ ϖεσσελσ αρε υσυαλλψ χψλινδριχαλ ιν χονστρυχτιον. ϑαχκετσ αρε τραδιτιοναλλψ φαβριχατεδ ιν τηε

φορm οφ αν αδδιτιοναλ σηελλ βελτ, τηισ ενχοmπασσινγ παρτ ορ αλλ οφ τηε mαιν ϖεσσελ σηελλ. Ιν αδδιτιον το τηισ τψπε, ϕαχκετσ χαν

οφτεν ενχοmπασσ τηε λοωερ δισηεδ ηεαδ.

Formatted: Bullets andNumbering

Formatted: Bullets and

Numbering

15

Figure 51.5 Various types of jacketed vessel

Σινχε τηερε αρε νυmερουσ τψπεσ οφ δεσιγν οφ ϕαχκετσ, τηε ρυλεσ προϖιδεδ ιν PD 5500 αλλοω τηε mαιν �ελεmεντσ� οφ τηε ϕαχκετεδ

ϖεσσελ το βε αναλψσεδ ανδ δεσιγνεδ ιν αχχορδανχε ωιτη τηε ρεθυιρεmεντσ φορ εαχη ινδιϖιδυαλ ελεmεντ. Ηοωεϖερ, δυε το τηε

ποσσιβιλιτψ οφ διφφερινγ πρεσσυρεσ ιν τηε ϕαχκετ ιντερσπαχε, τηερε αρε σπεχιφιχ γυιδε−λινεσ προϖιδεδ ωηιχη ενσυρε τηατ ανψ

αδδιτιοναλ πρεσσυρε λοαδινγ τρανσφερρεδ το τηε mαιν σηελλ ισ αδεθυατελψ χοπεδ ωιτη. Ιν Σεπτεmβερ 2001 Enquiry Case

5500/128 ωασ ισσυεδ, γιϖινγ πρελιmιναρψ ρυλεσ φορ α λεσσ χονσερϖατιϖε δεσιγν οφ ϕαχκετ βλοχκινγ ρινγσ.

Clauses 3.11.4 ανδ 4.3.5.4 χοϖερ τηε υσε οφ λιmπετ χοιλσ, σοmετιmεσ ρεφερρεδ το ασ ∋ηαλφ−πιπε∋ χοιλσ. Τηερε αρε αλσο σοmε

γυιδε−λινεσ ιν τηε Αmεριχαν Βοιλερ ανδ Πρεσσυρε ςεσσελ Χοδε, ASME VIII Division 1 Appendix EE, ωηιχη προϖιδε σοmε

σιmπλε ρυλεσ φορ τηε δεσιγν οφ ηαλφ−πιπε ϕαχκετσ. Ηαλφ−πιπε ορ λιmπετ χοιλσ αρε οφτεν υσεδ ασ αν αλτερνατιϖε το α ϕαχκετεδ ϖεσσελ

ασ α mεανσ οφ τρανσmιττινγ ηεατινγ ορ χοολινγ το τηε χοντεντσ οφ α πρεσσυρε ϖεσσελ. Ηαλφ−πιπε χοιλσ αρε νορmαλλψ φαβριχατεδ

φροm πιπε ωηιχη ισ σπλιτ, δρεσσεδ ανδ πρεπαρεδ φορ ωελδινγ ανδ τηεν συβσεθυεντλψ φορmεδ αρουνδ τηε σηελλ ιν α ηελιχαλ

mαννερ το προϖιδε α χοντινυουσ χηαννελ τηρουγη ωηιχη τηε ηεατινγ/χοολινγ φλυιδ ασ αβλε το πασσ. Γυιδανχε ισ γιϖεν ιν

clauses 3.11.4 ανδ 4.3.5.4 (φορmερλψ PD 5500 Enquiry Case 5500/126) ον τηε δεσιγν ανδ φαβριχατιον οφ λιmπετ χοιλσ.

Figure 51.6 Typical limpit coil arrangement

Wηεν τηε χψλινδερ το ωηιχη τηε λιmπετ χοιλσ αρε ατταχηεδ ισ συβϕεχτ το ϖαχυυm, τηε χοιλσ χαν βε χονσιδερεδ το χοντριβυτε ασ

λιγητ στιφφενερσ. Τηε τοταλ νυmβερ οφ χοιλσ N ισ σπλιτ ιντο τωο ορ mορε γρουπσ N1 το Nν ασ σηοων ιν Figure 3.11-4. Τηε

εφφεχτιϖε λιγητ στιφφενερ ισ ασσυmεδ το αχτ ατ τηε χεντρε οφ εαχη γρουπ.

16

Figure 51.7 Limpit coil arrangement for use in stiffening for external pressure loading

Τηισ αππροαχη αλλοωσ τηε υσε οφ τηε λιmπιτ χοιλ ασ αν εφφεχτιϖε στιφφενερ αγαινστ σηελλ βυχκλινγ.

51.2. 9 Welded joints and Manufacture and Workmanship

ΠD 5500 ηασ σεχτιονσ ον βοτη ωελδεδ ϕοιντ σηαπε ανδ φορm βυτ λιττλε ον τηε στρυχτυραλ δεσιγν φορ στρενγτη. Τηερε αρε σοmε

ηελπφυλ χοmmεντσ ον mανυφαχτυρε ανδ ωορκmανσηιπ ινχλυδινγ υσεφυλ ινφορmατιον ον πρε−ηεατινγ φορ ωελδινγ, στρεσσ

ρελιεϖινγ ανδ σηαπε mεασυρεmεντσ. Τηισ ισ νοτ δισχυσσεδ ιν δεταιλ ηερε.

51.2.10 Inspection and Testing

Τηε στανδαρδ τεστ πρεσσυρε φορ α ϖεσσελ σεχτιον το ΠD 5500 σηαλλ βε νοτ λεσσ τηατ pτ, ωηερε: ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−

×=ct

t

f

fpp

τ

α

τ 25.1 ωηερε

fα ανδ fτ αρε τηε δεσιγν στρενγτησ ατ αmβιεντ ανδ τεmπερατυρε ρεσπεχτιϖελψ, t ισ τηε σηελλ τηιχκνεσσ ανδ c ισ τηε χορροσιον

αλλοωανχε. Τηισ αλλοωσ τηε ϖεσσελ το βε τεστεδ ατ ροοm τεmπερατυρε βυτ φαχτορ ιν τηε χηανγεσ ιν στρεσσ ατ ηιγη τεmπερατυρε ανδ

αλσο ωηεν τηε ϖεσσελ ισ χορροδεδ.

Τηισ εθυατιον αππλιεσ το αλλ λεϖελσ οφ χονστρυχτιον. Wηερε τηε ϖεσσελ το βε τεστεδ χοmπρισεσ α νυmβερ οφ non-connected παρτσ

(ασ ιν α ηεατ εξχηανγερ) τηεν εαχη παρτ ισ τεστεδ ινδεπενδεντλψ ωιτη τηε αππροπριατε ∋στανδαρδ∋ τεστ πρεσσυρε. Τηερε αρε

παρτιχυλαρ χασεσ ωηιχη ρεθυιρε σπεχιαλ χονσιδερατιον. Τηεσε ινχλυδε γλασσ λινεδ ϖεσσελσ ορ τηοσε ωηερε χοατινγ χουλδ βε

δαmαγεδ, ϖεσσελσ υνδερ εξτερναλ πρεσσυρε ανδ ϕαχκετεδ ϖεσσελσ. Α φυλλ δεσχριπτιον οφ τηε λιmιτσ οφ τηε �στανδαρδ� τεστ πρεσσυρε

ανδ τηε αππλιχαβλε τεστ πρεσσυρεσ φορ αλλ οτηερ χασεσ αρε γιϖεν ιν section 5.8.5.

Wηερε α χοmπονεντ ισ συβϕεχτεδ το αν ιντερναλ τεστ πρεσσυρε τηατ ισ γρεατερ τηαν 1.08 τιmεσ τηε ∋στανδαρδ∋ τεστ πρεσσυρε τηεν α

δεσιγν χηεχκ mυστ βε χαρριεδ ουτ το ενσυρε τηατ τηε γενεραλ mεmβρανε στρεσσ ιν τηατ χοmπονεντ δυρινγ τηε τεστ δοεσ νοτ

εξχεεδ 90% οφ τηε mινιmυm σπεχιφιεδ ψιελδ ορ προοφ στρεσσ οφ τηε mατεριαλ.

Φορ ϖερτιχαλ ϖεσσελσ τηε εφφεχτ οφ τηε πρεσσυρε δυε το τηε στατιχ ηεαδ οφ τηε τεστ λιθυιδ mυστ βε χονσιδερεδ. Ταλλ ϖεσσελσ αρε

νορmαλλψ τεστεδ ηοριζονταλλψ ιν τηε σηοπ, βυτ mαψ βε ρεθυιρεδ το βε τεστεδ ϖερτιχαλλψ ατ σιτε. Φορ λαργε ϖεσσελσ τηε ωειγητ οφ

τηε τεστ λιθυιδ ωιλλ βε χονσιδεραβλε (α χυβιχ mετρε οφ ωατερ ωειγησ 1 τοννε), ανδ mαψ χοντρολ τηε δεσιγν οφ τηε συππορτσ.

51.2.11 Supports

ΠD 5500 Section 3.7 ανδ Annex G, Section G.3 αρε χονχερνεδ ωιτη τηε συππορτσ φορ πρεσσυρε ϖεσσελσ (ανδ οτηερ φιττινγσ)

ωηιχη αρε χαρριεδ βψ τηε σηελλ ορ ενδσ οφ α πρεσσυρε ϖεσσελ. Τηε mαιν δεσιγν χονσιδερατιον ισ το υνδερστανδ τηε εφφεχτ οφ τηεσε

συππορτσ ον τηε σηελλ. Νο αχχουντ ισ mαδε οφ τηε συππορτ δεσιγν. Τηεσε χαν νορmαλλψ βε δεσιγνεδ βψ τηε υσυαλ στρυχτυραλ

mετηοδσ. ΠD 5500 γιϖεσ σοmε γενεραλ ινφορmατιον αβουτ συππορτσ ανδ ατταχηmεντσ, βυτ δοεσ νοτ χονταιν ανψ χαλχυλατιον

προχεδυρεσ. Συππορτσ προδυχε λοχαλ mοmεντσ ανδ mεmβρανε φορχεσ ιν τηε ϖεσσελ ωαλλ ανδ τηεσε αρε τρεατεδ βψ αππλψινγ τηε

ρυλεσ φορ Λοχαλ Λοαδσ ον Πρεσσυρε ςεσσελ Σηελλσ ιν ΠD 5500 Annex G, Section G.2, ωιτη τηε εξχεπτιον οφ σαδδλε συππορτσ

ωηιχη ωιλλ βε δεαλτ ωιτη ιν δεταιλ ηερε. Τηε ασσεσσmεντ οφ στρεσσεσ ιν σαδδλε mουντεδ ϖεσσελσ ισ χοϖερεδ βψ Annex G, sub-

section G.3.3. Α δεριϖατιον οφ τηε εθυατιονσ ανδ χονσταντσ υσεδ ιν sub-section G.3.3 ισ γιϖεν ιν PD 6497 [20].

Wηεν ϖεσσελσ αρε συππορτεδ ιν τηε ηοριζονταλ πλανε, τηεψ αρε συβϕεχτ το λονγιτυδιναλ βενδινγ mοmεντσ ανδ λοχαλ σηεαρ φορχεσ

δυε το τηε ωειγητ οφ τηε ϖεσσελ ανδ ιτσ χοντεντσ. Ιν αδδιτιον το τηεσε, λοχαλ στρεσσεσ αρισε ατ τηε συππορτ ορ φιττινγ. Α ϖεσσελ

Formatted: Bullets andNumbering

Formatted: Bullets and

Numbering

Formatted: Bullets andNumbering

17

mαψ βε δεσιγνεδ το βε λοχατεδ ιν τηε ϖερτιχαλ ποσιτιον ιν σερϖιχε, βυτ mοστ ϖεσσελσ, βοτη ηοριζονταλ ανδ ϖερτιχαλ, αρε

χονστρυχτεδ ανδ τρανσπορτεδ ιν τηε ηοριζονταλ ποσιτιον. Σοmε ϖερτιχαλ ϖεσσελσ mαψ αλσο ηαϖε τηειρ ηψδραυλιχ πρεσσυρε τεστ ιν

τηε ηοριζονταλ ποσιτιον.

Ιν αλλ χασεσ, ιτ ισ πρεφεραβλε το συππορτ τηε ϖεσσελ ατ τωο προφιλεσ, εθυιδισταντ φροm εαχη ενδ. Ιφ τηε ϖεσσελ ισ ϖερψ φλεξιβλε, ορ ισ

συβϕεχτ το εξτερναλ πρεσσυρε, τηεν ρινγ συππορτσ mαψ βε ρεθυιρεδ. Ηοωεϖερ, υνδερ νορmαλ χιρχυmστανχεσ, σαδδλε συππορτσ αρε

τηε mοστ χοmmονλψ υσεδ mετηοδ οφ συππορτινγ συχη ϖεσσελσ δυρινγ φαβριχατιον, τρανσπορτατιον ανδ ιν σερϖιχε. Ιτ ισ νοτεδ τηατ

λεγ συππορτσ αρε υσεδ φορ σmαλλ L/r ρατιοσ ωηερε τηε λονγιτυδιναλ στρεσσεσ αρε σmαλλ ιν χοmπαρισον το τηε αξιαλ στρεσσεσ ιν τηε

σηελλ δυε το πρεσσυρε.

Τηισ αρρανγεmεντ mεανσ τηατ τηε ϖεσσελ αχτσ λικε α βεαm ιν βενδινγ ανδ τηισ αρεα ρεθυιρεσ το βε χονσιδερεδ ατ τηε δεσιγν

σταγε. Υνλικε τηε ρινγ συππορτ, τηε σηελλ ισ ονλψ συππορτεδ οϖερ παρτ οφ ιτσ χιρχυmφερενχε, τψπιχαλλψ 120° ωραπαρουνδ, ανδ

ηιγη στρεσσεσ χαν οχχυρ ατ σεϖεραλ αρεασ ιν τηε πλανε οφ τηε σαδδλε. Τηερεφορε, τηε τωιν σαδδλε συππορτ προβλεm ισ ονε οφ τηε

mορε χοmπλεξ προβλεmσ χοϖερεδ ιν PD 5500 ανδ ισ νοτ δισχυσσεδ ιν δεταιλ ηερειν.

Τηε προχεδυρε, βασεδ ον τηε ωορκ οφ Ζιχκ [21] ανδ ιmπλεmεντεδ ιντο ΠD5500 βψ Τοοτη [22] χαν βε βροκεν δοων ιντο φουρ

mαιν δεσιγν ελεmεντσ. Wηεν τηε ϖεσσελ ισ σιτυατεδ ον τωιν σαδδλεσ, τηε φολλοωινγ ηιγη στρεσσ (f) αρεασ mυστ βε ινϖεστιγατεδ:

(ι) λονγιτυδιναλ βενδινγ στρεσσεσ ατ τηε ϖεσσελ mιδ−σπαν ιε. f1 ατ τηε ηιγηεστ ανδ f2 ατ τηε λοωεστ σεχτιονσ

(ιι) λονγιτυδιναλ στρεσσεσ ατ τηε σαδδλεσ ι.ε. f3 ατ τηε ηιγηεστ ορ εθυατορ ανδ f4 ατ τηε λοωεστ σεχτιονσ

(ιιι) τανγεντιαλ σηεαρινγ στρεσσεσ ατ τηε σαδδλεσ ι.ε. q (ανδ qe ωηεν σαδδλε ισ νεαρ τηε ενδ)

(ιϖ) χιρχυmφερεντιαλ στρεσσεσ ατ τηε σαδδλεσ ι.ε. f5 ατ τηε λοωεστ ανδ f6 ατ τηε ηορν σεχτιονσ.

Εαχη οφ τηεσε στρεσσεσ mυστ βε ασσεσσεδ αγαινστ σπεχιφιχ χριτερια δεπενδινγ ον τηε ινφλυενχε οφ οτηερ λοαδσ ανδ τηε ποσσιβλε

φαιλυρε mοδε (ε.γ. πλαστιχ δεφορmατιον ορ βυχκλινγ χολλαπσε).

Χονσιδερατιον mυστ βε γιϖεν το εσταβλισηινγ τηε βενδινγ mοmεντσ ατ τηε mιδ−σπαν ανδ ατ τηε πλανε οφ τηε συππορτ. Τηερεαφτερ

α σεριεσ οφ φαχτορσ αρε δεριϖεδ ωηιχη ρελατε τηε λοχατιον οφ τηε συππορτ ωιτη ρεσπεχτ το τηε ενδ. Ιφ τηε συππορτ ισ νεαρ τηε ϖεσσελ

ενδ, τηεν τηε σηελλ ρεmαινσ χιρχυλαρ ανδ τηε φυλλ σεχτιον ισ αϖαιλαβλε το ρεσιστ βενδινγ. Ιφ νοτ, τηεν ονλψ α παρτιαλ σεχτιον ισ

αϖαιλαβλε. Τηε ηιγηεστ στρεσσ ισ οφτεν ατ τηε σαδδλε ηορν, ωηερε τηε σηελλ �βενδσ� οϖερ τηε συππορτ ανδ ηασ λιττλε ορ νο

ρεσιστανχε το ραδιαλ δεφορmατιον. Αγαιν, ϖαριουσ φαχτορσ αρε εϖαλυατεδ ανδ τηε στρεσσ, f6 δετερmινεδ. Ηοωεϖερ τηε αβσολυτε

ϖαλυε οφ f6 σηουλδ νοτ εξχεεδ 1.25f. Τηισ ισ σιγνιφιχαντλψ διφφερεντ φροm τηε 3f σεχονδαρψ στρεσσ λιmιτ ωηιχη σηουλδ βε υσεδ.

Τηισ ρεδυχτιον ισ πρεσεντ δυε το τηε ασσυmπτιονσ ιν τηε mετηοδ ανδ αλσο τηατ ωορκ βψ Τοοτη ηασ σηοων τηε mετηοδ το υνδερ

πρεδιχτ στρεσσ λεϖελσ ωηεν τηε συππορτ ισ �ριγιδ� ι.ε. λικε α χονχρετε ορ ϖερψ συβσταντιαλ συππορτ. Φορ φλεξιβλε σαδδλεσ, τηε

mετηοδ προϖιδεσ ρεασοναβλε αγρεεmεντ ωιτη εξπεριmεντσ.

Ιφ τηε ϖαλυε οφ τηε στρεσσ f6 χαλχυλατεδ υσινγ τηε αβοϖε mετηοδ ισ λεσσ τηαν 1.25f τηεν τηισ ωιλλ προϖιδε αδεθυατε σαφετψ mαργιν

φορ στατιχ λοαδινγ χονδιτιονσ, ηοωεϖερ τηισ ϖαλυε οφ f6 ισ νοτ αππροπριατε φορ υσε ιν α φατιγυε ασσεσσmεντ [23]. Α προχεδυρε ισ

γιϖεν ιν sub-section G.3.3.2.8 φορ τηε δετερmινατιον οφ α mαξιmυm στρεσσ, τηατ ωηεν αδδεδ το τηε στρεσσ δυε το πρεσσυρε, χαν

βε υσεδ ιν α φατιγυε αναλψσισ το Annex C.

51.2.12 Local Loads

Νοζζλεσ ανδ ατταχηmεντσ συχη ασ λεγσ, βραχκετσ ανδ τρυννιονσ αρε οφτεν συβϕεχτεδ το αππλιεδ φορχεσ ανδ mοmεντσ. Τηεσε

λοαδσ προδυχε λοχαλ στρεσσεσ ιν τηε ϖεσσελ ατ τηε εδγε οφ τηε νοζζλε ορ ατταχηmεντ. Annex G.2 χονταινσ mετηοδσ φορ χαλχυλατινγ

τηεσε στρεσσεσ φορ λοχαλ λοαδσ ον ειτηερ χψλινδριχαλ ορ σπηεριχαλ σηελλσ. Στρεσσεσ δυε το πρεσσυρε mυστ αλσο βε χονσιδερεδ. Τηε

χαλχυλατεδ στρεσσεσ δυε το τηε ϖαριουσ λοαδινγσ αρε χοmβινεδ ανδ ασσεσσεδ ιν αχχορδανχε ωιτη τηε ρεθυιρεmεντσ οφ Annex A.

Τηε χαλχυλατιον mετηοδσ πρεσεντεδ ιν ΠD 5500 Annex G.2 φορ τηε αναλψσισ οφ χψλινδριχαλ ανδ σπηεριχαλ σηελλσ συβϕεχτ το λοχαλ

λοαδσ ηαϖε διφφερεντ αππροαχηεσ. Wηιλστ τηεψ αρε βοτη design-by-analysis mετηοδσ, ι.ε. χηοοσε γεοmετρψ ανδ λοαδινγ ανδ

σολϖε α στρεσσ προβλεm, τηεψ αρε ινηερεντλψ διφφερεντ ιν τηειρ αππροαχηεσ. Α δεταιλεδ δισχυσσιον οφ τηε τηεορψ ανδ δεϖελοπmεντ

οφ τηε χαλχυλατιον mετηοδσ ιν Annex G.2 ισ χονταινεδ ιν τηε τεξτ, ∋Πρεσσυρε ςεσσελ Dεσιγν − Χονχεπτσ ανδ πρινχιπλεσ� βψ

Σπενχε ανδ Τοοτη [24].

Νεω αλτερνατιϖε mετηοδσ αρε αλσο γιϖεν ιν sub-section G.2.7. Τηεσε αρε βασεδ ον τηε mετηοδσ υσεδ ιν τηε νεω Ευροπεαν

στανδαρδ φορ υνφιρεδ πρεσσυρε ϖεσσελσ EN 13445, ανδ αλλοω τηε mαξιmυm περmισσιβλε λοαδσ ανδ mοmεντσ ον νοζζλεσ ιν

χψλινδριχαλ ανδ σπηεριχαλ σηελλσ το βε χαλχυλατεδ.

Local Loads on Cylindrical Shells

Formatted: Bullets andNumbering

18

Τηε mετηοδ φορ λοχαλ λοαδινγ ον χψλινδριχαλ σηελλσ ισ βασεδ ον τηε σολυτιον φορ α υνιφορm ραδιαλ λινε λοαδ ρεπρεσεντεδ ασ α

Φουριερ σεριεσ αχτινγ ον α τηιν χψλινδριχαλ σηελλ. Ιν ορδερ το οβταιν τηε σολυτιον φορ α ρεχτανγυλαρ ραδιαλλψ λοαδεδ αρεα, συχη ασ

α συππορτ βραχκετ, στρεσσ ανδ δεφλεχτιον ρεσυλτσ φορ τηε λινε λοαδ ωερε ιντεγρατεδ αρουνδ τηε χιρχυmφερενχε οφ τηε σηελλ ανδ

πλοττεδ ασ Figures G.2.2-6 το G.2.2-9. Πλοττινγ ιν τηισ mαννερ mινιmισεδ τηε νυmβερ οφ χηαρτσ ρεθυιρεδ φορ τηε στρεσσ

αναλψσισ.

Εξτερναλλψ αππλιεδ mοmεντ λοαδινγ ισ ρεπρεσεντεδ βψ τωο εθυαλ ανδ οπποσιτε ρεχτανγυλαρ ραδιαλλψ λοαδεδ αρεασ. Τηισ

ρεπρεσεντατιον αλλοωσ τηε οριγιναλ ιντεγρατεδ λινε λοαδ δατα το βε υσεδ το εϖαλυατε στρεσσεσ φορ mοmεντ λοαδινγ. Σινχε τηε

mοmεντ λοαδ ισ ρεπρεσεντεδ βψ τωο ρεχτανγυλαρ αρεασ ωηιχη, δεπενδινγ ον τηε αχτυαλ πατχη σιζε, mαψ βε θυιτε χλοσε το ονε

ανοτηερ. Ιφ τηε τωο πατχηεσ ιντεραχτ, τηε στρεσσεσ ρεσυλτινγ ατ τηε ουτερ εδγε οφ ονε πατχη mαψ βε αφφεχτεδ βψ τηε διε−ουτ λενγτη

ον τηε σεχονδ λοαδεδ αρεα. Αδδιτιοναλ δατα ισ προϖιδεδ ιν Annex G το αλλοω τηισ ιντεραχτιον ανδ οϖεραλλ διε−ουτ το βε

ασσεσσεδ.

Ονχε τηε στρεσσεσ φροm εαχη λοαδ χοmπονεντ αρε εϖαλυατεδ, τηεψ mυστ βε χοmβινεδ ανδ αδδεδ το τηε στρεσσεσ χαυσεδ βψ

πρεσσυρε λοαδινγ. Annex G προϖιδεσ τηε αππροπριατε εθυατιονσ το εϖαλυατε τηε στρεσσεσ ιν α χψλινδριχαλ σηελλ δυε το πρεσσυρε

λοαδινγ ονλψ. Στρεσσεσ αρε χοmβινεδ ιν αχχορδανχε ωιτη τηε Quadrant Method ανδ ασσεσσεδ αχχορδινγ το τηε λιmιτατιονσ οφ

Annex A.

Οτηερ σηαπεσ οφ λοαδεδ αρεα, συχη ασ χιρχυλαρ ορ ελλιπτιχαλ, αρε ρεπρεσεντεδ βψ εϖαλυατινγ τηε εθυιϖαλεντ λοαδεδ ρεχτανγυλαρ ορ

σθυαρε αρεα. Λιmιτατιονσ ον τηε ϖεσσελ/ατταχηmεντ γεοmετρψ αρε αλσο γιϖεν σινχε τηε mετηοδ mαψ βε υνρελιαβλε ουτσιδε τηεσε

λιmιτσ.

Τηε mετηοδ ισ σλιγητλψ διφφερεντ φροm τηατ χονταινεδ ιν WΡΧ Βυλλετιν 107 [25] ωηερε τηε λοαδινγ ισ ρεπρεσεντεδ εξπλιχιτλψ βψ

α δουβλε Φουριερ σεριεσ. Τηε ρεπρεσεντατιον οφ α mοmεντ λοαδινγ ισ βψ α τριανγυλαρ διστριβυτιον ρατηερ τηαν τηε τωο εθυαλ ανδ

οπποσιτε ραδιαλ λοαδσ ιν ΠD 5500. Ηοωεϖερ, τηε ρεσυλτσ οβταινεδ βψ εαχη mετηοδ ηαϖε βεεν σηοων το βε ϖερψ σιmιλαρ [26].

Local Loads on Spherical Shells

Μετηοδσ αρε προϖιδεδ φορ χαλχυλατινγ στρεσσεσ ανδ δεφλεχτιονσ δυε το εξτερναλλψ αππλιεδ ραδιαλ λοαδσ ανδ mοmεντσ αππλιεδ το

σπηεριχαλ σηελλσ.

Ιφ τηε ατταχηmεντ ισ ριγιδ, στρεσσεσ ανδ δεφλεχτιονσ αρε εϖαλυατεδ υσινγ εθυατιονσ ανδ γραπησ ασ δεταιλεδ ιν sub-section G.2.4.

Εαχη στρεσσ ρεσυλταντ ισ εϖαλυατεδ ιν τυρν ανδ τηε ρεσυλτινγ στρεσσεσ αρε τηεν χοmβινεδ ωιτη πρεσσυρε στρεσσεσ.

Sub-section G.2.5 ισ βασεδ ον τηε ωορκ οφ Λεχκιε ανδ Πεννψ [27] ανδ δεαλσ ωιτη τηε εϖαλυατιον οφ τηε mαξιmυm πρινχιπαλ

στρεσσ ωηιχη χαν οχχυρ ατ α νοζζλε/σπηερε ατταχηmεντ δυε το τηε αππλιχατιον οφ ιντερναλ πρεσσυρε, τηρυστ, εξτερναλ mοmεντ ανδ

σηεαρ φορχε. Τηε mετηοδ χοϖερσ βοτη φλυση ανδ προτρυδινγ νοζζλεσ, ηοωεϖερ, αλτηουγη τηε οριγιναλ τηεορψ ασσυmεσ σεmι−

ινφινιτε νοζζλε λενγτησ α mινιmυm λενγτη οφ προτρυσιον εθυαλ το rt2 ισ ρεθυιρεδ ιφ τηε ατταχηmεντ ισ το βε ρεγαρδεδ ασ

προτρυδινγ. Οτηερωισε, τηε ατταχηmεντ mυστ βε χονσιδερεδ φλυση. Ιφ τηε ϖεσσελ ισ συβϕεχτεδ το χψχλιχ λοαδινγ τηρουγη τηε

ατταχηmεντ, τηεν τηε shakedown load mαψ βε οφ ιντερεστ. Βψ κεεπινγ τηε χψχλιχ λοαδινγσ ωιτηιν τηε σηακεδοων λιmιτ τηε

mετηοδ ενσυρεσ τηατ, αφτερ ινιτιαλ πλαστιχ δεφορmατιον, φυρτηερ δεφορmατιον ωιλλ βε ιν τηε ελαστιχ ρεγιον, ι.ε. τηε ϖεσσελ ηασ

�σηακεν δοων� το πυρελψ ελαστιχ βεηαϖιουρ. Sub-section G.2.6 προϖιδεσ τηε σηακεδοων φαχτορσ φορ ϖαριουσ λοαδσ ανδ τηε

ιντεραχτιον οφ τηεσε υνδερ χοmβινεδ λοαδ χονδιτιονσ. Τηισ mετηοδ ισ βασεδ ον τηε �mαξιmυm σηεαρ στρεσσ� τηεορψ.

51.2.13 Design for Fatigue

Φατιγυε ασσεσσmεντ οφ πρεσσυρε ϖεσσελσ ισ νορmαλλψ αππλιεδ ασ α χηεχκινγ προχεδυρε � αφτερ τηε ϖεσσελ ηασ βεεν φυλλψ δεσιγνεδ

ιν τερmσ οφ διmενσιονσ ανδ δεταιλσ. Τηε οβϕεχτιϖε νορmαλλψ ισ το εστιmατε τηε φατιγυε σερϖιχε λιφε φορ χοmπαρισον ωιτη τηε

νοτιοναλ ορ εξπλιχιτλψ δεσιρεδ φατιγυε λιφε. Χονσιδερατιον νεεδσ το βε γιϖεν ιν φατιγυε χηεχκινγ το τηρεε mαιν τοπιχ αρεασ,

ναmελψ, τηε λοαδ ϖαριατιον, τηε στρεσσ χονχεντρατιον, ανδ τηε φατιγυε προπερτιεσ οφ τηε mατεριαλ. Αλλ φατιγυε χηεχκινγ

προχεδυρεσ διρεχτ αττεντιον το τηεσε τηρεε αρεασ, αλτηουγη τηεψ mαψ δεαλ ωιτη τηε προβλεm ιν διφφερεντ ωαψσ. Φατιγυε

προπερτιεσ αρε γενεραλλψ θυοτεδ ιν τερmσ οφ χονσταντ αmπλιτυδε στρεσσ ορ στραιν χψχλινγ, ωηερεασ ρεαλ στρυχτυρεσ αρε νορmαλλψ

συβϕεχτ το ϖαριαβλε αmπλιτυδε παττερνσ � ε.γ. σταρτ−υπ το φυλλ πρεσσυρε, φολλοωεδ βψ τηερmαλ λοαδινγ, ωιτη συπεριmποσεδ

mεχηανιχαλ ϖιβρατιονσ, ετχ. Τηε εφφεχτ οφ ϖαριουσ νυmβερσ οφ χψχλεσ ατ διφφερεντ αmπλιτυδεσ ιν συχχεσσιον ισ νορmαλλψ

ασσεσσεδ υσινγ α cumulative damage λαω, τηε mοστ χοmmον βεινγ Μινερ�σ Ρυλε. Ιν τηισ mετηοδ τηε �δαmαγε� χαυσεδ βψ nι

χψχλεσ οφ α παρτιχυλαρ αmπλιτυδε Sαι ισ αχχουντεδ φορ βψ τηε τερm nι/Nι, ωηερε Nι ισ τηε νυmβερ οφ χψχλεσ οφ χονσταντ αmπλιτυδε

ατ Sαι ωηιχη ωιλλ προδυχε φαιλυρε. Τηε δαmαγε τηερεφορε συmσ υπ ασ;

∑ ++= etcN

n

N

n

N

n...

2

2

1

1

ι

ι

Formatted: Bullets andNumbering

19

ανδ φαιλυρε οχχυρσ ωηεν τηε συm ρεαχηεσ υνιτψ. Υσε οφ τηισ λαω ιmπλιεσ τηατ τηε ορδερ οφ αππλιχατιον οφ τηε λοαδσ δοεσ νοτ

αφφεχτ τηε ρεσυλτ ανδ τηατ τηερε αρε νο τιmε−δεπενδεντ εφφεχτσ. Σοmε χοδεσ ηαϖε αλσο ιντροδυχεδ α σαφετψ φαχτορ βψ λιmιτινγ

δαmαγε συmmατιον το 0.6 ορ σοmε οτηερ φραχτιον.

Annex C δεσχριβεσ τηε χυρρεντ mανδατορψ αππροαχη το φατιγυε χηεχκινγ ιν PD 5500.

Τηε mαιν ρεασον φορ δεϖελοπινγ τηε αππροαχη ιν τηε ρεϖισεδ Annex C ωασ τηατ τηε πηιλοσοπηψ ον ωηιχη τηε πρεϖιουσ mετηοδ,

δεϖελοπεδ φροm τηε ΑΣΜΕ mετηοδ, ωασ βασεδ ωασ ιναππροπριατε φορ ωελδ αρεασ ιν ϖεσσελσ ωηερε φατιγυε φαιλυρεσ αρε mοστλψ

λικελψ. Τηε ασσεσσmεντ οφ load variation ισ ϖιρτυαλλψ τηε σαmε ιν βοτη αππροαχηεσ, τηε mαιν διφφερενχεσ βεινγ ιν τηε

πηιλοσοπηιεσ υσεδ το ασσεσσ ανδ λινκ τηε stress concentration εφφεχτσ ανδ τηε fatigue strength/life property curves

(ηερειναφτερ χαλλεδ �S/N curves�).

Ιν τηε ASME approach ονλψ ονε Σ/Ν χυρϖε ωασ γιϖεν το χοϖερ αλλ mεταλλιχ mατεριαλσ υσεδ ιν τηε ϖεσσελ, ασιδε φροm βολτσ.

Τηισ χυρϖε ωασ βασεδ ον δατα οβταινεδ βψ τεστινγ φλυση−γρουνδ ωελδσ υνδερ στραιν χοντρολ (ηενχε ωιτηουτ σιγνιφιχαντ στρεσσ

χονχεντρατιον εφφεχτ) ανδ τηε δεσιγν χυρϖε ωασ σετ φουρ στανδαρδ δεϖιατιονσ βελοω τηε mεαν οφ τηε τεστ ρεσυλτσ το γιϖε α σαφετψ

mαργιν (εθυιϖαλεντ το α φαχτορ οφ 2.2 ον στρεσσ ανδ 15 ον λιφε). Τηε χυρϖε ωασ εξπρεσσεδ ιν τερmσ οφ στρεσσ αmπλιτυδε Sα

(βεινγ ηαλφ τηε στρεσσ ρανγε) ανδ ιν τηε υνιτσ υσεδ ιν τηε Στανδαρδ, τηε λινεαρ παρτ χαν βε ρεπρεσεντεδ βψ τηε εθυατιον:

125.3

α 101.1 ×=NS

ωηιχη ισ τψπιχαλ οφ τηε λογ−λογ φορm φορ φατιγυε χυρϖεσ.

Figure 51.8 ASME based/old BS 5500 fatigue design curve (SOURCE: Figure C.2.1 of BS 5500:1994 edition)

Τηε πεακ στρεσσ αmπλιτυδε ιν τηε ρεγιον οφ τηε ϖεσσελ το βε ασσεσσεδ ωασ τηεν χαλχυλατεδ ιν τερmσ οφ τηε νοmιναλ στρεσσ

αmπλιτυδε τιmεσ α υνιϖερσαλ στρεσσ χονχεντρατιον φαχτορ οφ 2.5 φορ ανψ δεταιλ οτηερ τηαν α σmοοτηλψ δρεσσεδ ωελδ ορ α τηρεαδεδ

mεmβερ.

Τηε φολλοωινγ ταβλε ιλλυστρατεσ τηε διφφερεντ βασεσ οφ τηε ASME ανδ τηε χυρρεντ Annex C.

Formatted: Font: 10 pt, Bold

20

Βασισ ASME/old BS 5500 Annex C

Φατιγυε Dατα �Σινγλε� Σ−Ν χυρϖε φορ αλλ mατεριαλσ Σεϖεραλ Σ−Ν χυρϖεσ φορ διφφερεντ ωελδσ

Ρελεϖαντ Στρεσσ Μαξ στρεσσ ιντενσιτψ ρανγε ÷ 2 Μαξ νορmαλ στρεσσ περπενδιχυλαρ το χραχκ

διρεχτιον

Στρεσσ Λεϖελ Γροσσ ανδ λοχαλ εφφεχτσ το βε ινχλυδεδ Γροσσ εφφεχτσ το βε ινχλυδεδ

Wελδ Dεταιλ

Χονσιδερατιον

ΣΧΦ = 2.5 MIN (Βυττ ορ φιλλετ) Ινχλυδεδ ιν αλλ Σ−Ν χυρϖεσ

Table 51.1 Comparison of the bases of ASME and PD5500 fatigue methods (Source: Table C.1 Annex C of PD

5500:2003 edition)

Τηε χοmπλεξιτψ οφ στρεσσ χονχεντρατιον φαχτορσ ιν ωελδσ ανδ τηε διφφιχυλτψ οφ εστιmατινγ τηεσε προπερλψ, αρε ρεχογνιζεδ ιν τηε

Annex C αππροαχη βψ ινχλυδινγ τηε στρεσσ χονχεντρατιον εφφεχτ οφ τηε ωελδ γεοmετρψ ιν τηε φαmιλψ οφ Σ/Ν χυρϖεσ προϖιδεδ φορ

διφφερεντ γεοmετριεσ (σεε Annex C, Figure C.3). Τηε χυρϖεσ δο νοτ ηοωεϖερ ινχλυδε τηε εφφεχτ οφ �δισχοντινυιτψ στρεσσ

χονχεντρατιονσ� συχη ασ ωουλδ οχχυρ ατ α σηελλ/ηεαδ ϕυνχτιον.

Φιγυρε 51.9 Φαmιλψ οφ φατιγυε δεσιγν χυρϖεσ φροm Αννεξ Χ οφ ΠD 5500 (SOURCE: Figure C.3 of PD

5500:2003 edition)

Τηε Annex C ασσοχιατεσ εαχη χυρϖε ωιτη πιχτυρεσ οφ τψπιχαλ ωελδεδ δεταιλσ (Table C.2) ωηιχη ηαϖε βεεν φουνδ τηρουγη

φατιγυε τεστινγ προγραmmεσ το ηαϖε τηε ινδιχατεδ στρενγτησ. Τηε δεσιγνερ ισ νοτ γιϖεν αν ΣΧΦ τηερεφορε, βυτ ασσεσσεσ τηε

στρεσσ χονχεντρατιον εφφεχτ βψ σελεχτινγ τηε δεταιλ ωηιχη χορρεσπονδσ βεστ το τηε ονε ηε ισ χηεχκινγ (τηερε ισ α χονσιδεραβλε

αρτ ιν τηισ ανδ α φαιρ αmουντ οφ σχοπε φορ διφφερεντ ιντερπρετατιον). Τηε φατιγυε χυρϖεσ αρε τηερεφορε χαστ ιν τερmσ οφ τηε

nominal Στρεσσ Ρανγε Sρ (Νοτε Sρ = 2 ξ Sα). Τηε Σ/Ν χυρϖεσ αρε αλσο γιϖεν ιν εθυατιον φορm, υσινγ τηε χονσταντσ m ανδ A

γιϖεν ιν Table C.1 οφ τηε Annex C.

ANS =m

ρ

Formatted: Don't allowhanging punctuation, Don't

adjust space between Latin andAsian text, Don't adjust spacebetween Asian text andnumbers, Font Alignment:

Baseline, Tabs: Not at 1.27 cm

Formatted: Font: 10 pt, Bold

Formatted: Normal

Formatted: Font: 12 pt, Not

Bold

Formatted: Font: 10 pt, Bold

Deleted: ∂

21

ASME stresses and Stress Concentration factors

Τηε ΑΣΜΕ ισ βασεδ ον α σινγλε Σ−Ν χυρϖε οριγινατινγ φροm υνι−αξιαλ τεστσ ον φλυση−γρουνδ βυττ ωελδ σπεχιmενσ. Τηε

ρελεϖαντ στρεσσ ιν τηισ προχεδυρε ωασ τηε ‘Alternating Stress Intensity’ δενοτεδ ασ Sαλτ, ανδ δεφινεδ ασ: ραλτ 5.0 SS = ωηερε Sρ

ισ τηε αβσολυτε mαγνιτυδε οφ τηε στρεσσ ιντενσιτψ. Ιτ ισ νοτεδ τηατ τηε στρεσσ ιντενσιτψ ισ τηε mαξιmυm αβσολυτε ϖαλυε οφ τηε

στρεσσ διφφερενχεσ οφ τηε τηρεε πρινχιπαλ στρεσσεσ. Ιτ ισ ωορτη νοτινγ τηατ τηε ϖαλυεσ οφ τηε πρινχιπαλ στρεσσεσ mαψ χηανγε

τηρουγηουτ α λοαδ χψχλε ανδ τηερεφορε, τηε δεσιγνερ σηουλδ ενσυρε τηατ τηε mαξιmυm στρεσσ διφφερενχεσ αρε χονσιδερεδ ωιτη

ρεσπεχτ το τιmε οϖερ τηε ωηολε χψχλε. Τηε αβοϖε προχεδυρε ρελατεσ πριmαριλψ το τηε χασε ωηερε τηε πρινχιπαλ στρεσσ διρεχτιον

ρεmαινσ χονσταντ οϖερ τηε λοαδ χψχλε. Ιν τηοσε χασεσ ωηερε τηε πρινχιπαλ στρεσσ διρεχτιονσ χηανγε, τηε ρανγε οφ φλυχτυατιον

σηουλδ βε δετερmινεδ φροm τηε στρεσσ διφφερενχεσ ιν ορδερ το φινδ τηε φυλλ αλγεβραιχ ρανγε. Ιτ mαψ βε νεχεσσαρψ το τρψ ϖαριουσ

ποιντσ ιν τιmε το φινδ τηε ονε ωηιχη ρεσυλτσ ιν τηε λαργεστ ϖαλυε οφ τηε αλτερνατινγ στρεσσ ιντενσιτψ.

Τηερε αρε ϖαριουσ φεατυρεσ οφ α ϖεσσελ ανδ τηε ωελδ ωηιχη ωιλλ ρεδυχε τηε φατιγυε λιφε οφ τηε χοmπονεντ. Τηεσε αρε δεαλτ ωιτη

βψ mυλτιπλψινγ τηε νοmιναλ στρεσσ βψ αν αππροπριατε �stress concentration factor� (ΣΧΦ) ορ �fatigue reduction factor� ιν

χαλχυλατινγ τηε πεακ στρεσσ. Στρεσσ χονχεντρατιον φαχτορσ αρε νοτ γιϖεν εξπλιχιτλψ βυτ mαδε ρεφερενχε το ϖαριουσ ωελλ κνοων

πυβλιχατιονσ ιν ιτσ βιβλιογραπηψ.

Αν ΣΧΦ οφ ονε ωασ ασσυmεδ φορ α δρεσσεδ σmοοτη βυττ ωελδ. Α στρεσσ χονχεντρατιον φαχτορ οφ �at least 2.5� ωασ υσεδ φορ τηε

τοε οφ αν ασ−ωελδεδ βυττ ορ φιλλετ ωελδ. Φορ α χοντουρ δρεσσεδ φιλλετ ωελδ, τηε στρεσσ χονχεντρατιον ωουλδ βε δεπενδεντ ον τηε

λοχαλ γεοmετρψ ανδ συιταβλε ΣΧΦ ϖαλυεσ ηαδ το βε οβταινεδ φροm τεχηνιχαλ λιτερατυρε [28].

PD 5500 stresses

Ιν Annex C, τηε φατιγυε ασσεσσmεντ ισ βασεδ ον τηε �primary plus secondary stress� χατεγορψ. �Dιρεχτ στρεσσ� ισ υσεδ ρατηερ

τηαν τηε στρεσσ ιντενσιτψ ωηιχη ισ υσεδ ελσεωηερε ιν ΠD 5500. Τηε φυλλ στρεσσ ρανγε ισ υσεδ, ρεγαρδλεσσ οφ αππλιεδ ορ mεαν

στρεσσ σινχε τηε δεσιγν Σ−Ν χυρϖεσ προϖιδεδ, τακε ιντο αχχουντ τηε εφφεχτσ οφ πεακ ανδ ρεσιδυαλ στρεσσεσ.

Ηοωεϖερ, τηε φατιγυε χυρϖεσ φορ βολτινγ δο νοτ τακε αχχουντ οφ στρεσσ χονχεντρατιονσ ιν τηε βολτ ανδ τηε στρεσσ ρανγε σηουλδ

ινχλυδε α συιταβλε χονχεντρατιον φαχτορ � σεε Annex C, clause C.3.3.4.

Wηεν τηε διρεχτιονσ οφ τηε πρινχιπαλ στρεσσεσ ρεmαιν φιξεδ, τηεν Sρ ισ τηε mαξιmυm ρανγε τηρουγη ωηιχη ανψ οφ τηε πρινχιπαλ

στρεσσεσ χηανγεσ:

mιν3mαξ3

mιν2mαξ2

mιν1mαξ1

ff

ff

ff

−−−

ωηερε f1, f2 ανδ f3 αρε τηε τηρεε πρινχιπαλ στρεσσεσ. Υσυαλλψ f3 ισ ραρελψ ρελεϖαντ ανδ χαν οφτεν βε ιγνορεδ.

Ιφ τηε πρινχιπαλ στρεσσ διρεχτιονσ χηανγε, τηεν τηε τηρεε διρεχτ ανδ τηρεε σηεαρ χοmπονεντσ mυστ βε δετερmινεδ ανδ τηερεαφτερ,

φορ εαχη στρεσσ χοmπονεντ, τηε αλγεβραιχ διφφερενχε βετωεεν τηε στρεσσεσ mυστ βε φουνδ. Φροm τηισ, τηε πρινχιπαλ στρεσσεσ χαν

βε φουνδ ανδ Sρ ισ τηε γρεατεστ οφ τηεσε πρινχιπαλ στρεσσεσ.

22

Φροm στρεσσεσ ιν ωελδ mεταλ, Sρ ισ τηε mαξιmυm ρανγε οφ στρεσσ αχροσσ τηε εφφεχτιϖε ωελδ τηροατ, χαλχυλατεδ ασ τηε λοαδ χαρριεδ

βψ τηε ωελδ διϖιδεδ βψ τηε τηροατ αρεα. Τηισ τηερεφορε ασσυmεσ τηατ νο λοαδ ισ χαρριεδ βψ βεαρινγ βετωεεν ειτηερ οφ τηε τωο

αδϕοινινγ χοmπονεντσ.

Φορ στρεσσ χψχλινγ ιν ωελδ mεταλ δυε το α σινγλε αππλιχατιον ανδ ρεmοϖαλ οφ λοαδ: 22

ρ τ+σ=S

ωηερε σ ισ τηε διρεχτ στρεσσ ον τηε ωελδ τηροατ ανδ τ ισ τηε σηεαρ στρεσσ ον τηε ωελδ τηροατ.

Φορ χοmπλεξ χψχλινγ χονδιτιονσ, ιτ ισ πρεφεραβλε το εϖαλυατε τηε ϖεχτορ διφφερενχε οφ αλλ παιρσ οφ εξτρεmε λοαδ χονδιτιονσ. Ιτ ισ

αλωαψσ σαφε το ασσυmε, ( ) ( ) ( )2

mιν2mαξ2

2

mιν1mαξ1

2

mιν1mαξ1ρ τ−τ+τ−τ+σ−σ=S

ωηερε τ1 ανδ τ2 αρε τηε χοmπονεντσ οφ σηεαρ στρεσσ.

Ιν γενεραλ, ιν αρριϖινγ ατ τηε πριmαρψ πλυσ σεχονδαρψ στρεσσεσ ρεθυιρεδ φορ υσε ιν Annex C, ιτ ισ νεχεσσαρψ το τακε αχχουντ οφ

στρυχτυραλ δισχοντινυιτιεσ ινχλυδινγ τηε φολλοωινγ:

• δισχοντινυιτιεσ συχη ασ χψλινδερ το ενδ ϕυνχτιονσ, χηανγεσ ιν τηιχκνεσσ ανδ ωελδεδ−ον ρινγσ

• δεϖιατιονσ φροm τηε ιντενδεδ σηαπε, ινχλυδινγ οϖαλιτψ, πεακινγ ανδ mισmατχηεδ ωελδσ

• τεmπερατυρε γραδιεντσ

Μετηοδσ ιν ΠD 5500 αλλοω τηε ρεθυιρεδ στρεσσεσ το βε εϖαλυατεδ φορ mανψ γεοmετριεσ ορ ατ λεαστ αλλοω α conservative

estimate το βε mαδε.

51.2.14 Design-by-Analysis

Ιν τηε εαρλψ 1960�σ τηε ΑΣΜΕ Πρεσσυρε ςεσσελ ανδ Βοιλερ Χοδε Χοmmιττεε, ηαϖινγ ρεχογνισεδ ωιτη χονσιδεραβλε φορεσιγητ,

τηε αδϖανταγεσ το βε γαινεδ φροm detailed stress analysis, ιντροδυχεδ τηε σο−χαλλεδ �design-by-analysis’ ρουτε φορ νυχλεαρ

πρεσσυρε ϖεσσελ δεσιγν. Τηε ρυλεσ φορmυλατεδ ιν τηε δεσιγν βψ αναλψσισ αππροαχη ωερε βασεδ υπον χονχεπτσ δεριϖεδ φροm

πλαστιχιτψ τηεορψ ιν αν αττεmπτ το αϖοιδ τηε χονσεθυενχεσ οφ ποσσιβλε βυρστινγ ορ ρατχηετινγ φαιλυρε ανδ φατιγυε.

Ηοωεϖερ, τηε εφφορτ ιν δετερmινινγ ωηετηερ α ϖεσσελ ωουλδ φαιλ βψ ανψ οφ τηεσε mεχηανισmσ, ωασ οφτεν χονσιδεραβλε ανδ

εξπενσιϖε ανδ ονλψ υνδερτακεν βψ εξπεριενχεδ περσονσ. Νεϖερτηελεσσ, ιτ ωασ ρεαλισεδ τηατ τηερε ωερε mανψ mορε

χιρχυmστανχεσ ωηερε βενεφιτ χουλδ βε γαινεδ ιφ δεταιλεδ στρεσσ αναλψσισ ωερε περφορmεδ, εσσεντιαλλψ βψ προϖινγ α δεσιγν βψ

χαρρψινγ ουτ α προπερ στρεσσ αναλψσισ.

Τηισ αππροαχη ρεθυιρεδ αν ελαστιχ αναλψσισ οφ τηε ϖεσσελ ορ χοmπονεντ (αλτηουγη ιτ διδ νοτ ρεστριχτ δεσιγν το ελαστιχ αναλψσισ

αλονε) ανδ τηε συβσεθυεντ χλασσιφιχατιον οφ τηε χαλχυλατεδ ‘shell type’ στρεσσεσ ιντο χερταιν χατεγοριεσ � primary, secondary

and peak � το ωηιχη διφφερεντ δεσιγν αλλοωαβλεσ χουλδ βε αππλιεδ. Τηε mετηοδ οφ χαλχυλατιον ωασ νοτ σπεχιφιεδ, αλτηουγη ιτ

ωασ χλεαρ ατ τηε τιmε τηατ σηελλ δισχοντινυιτψ αναλψσισ ωασ σεεν ασ τηε mαιν mετηοδ οφ αναλψσισ.

Τηε δοmιναντ προβλεm ιν ‘design-by-analysis’ ισ νοτ υσυαλλψ ιν χαρρψινγ ουτ τηε αναλψσισ (ατ λεαστ νοωαδαψσ) βυτ ισ ρατηερ

τηατ οφ τηε χατεγορισατιον οφ τηε ρεσυλτινγ στρεσσεσ. Τηε ρυλεσ γοϖερνινγ τηισ αρε νοτ πρεχισε, βυτ εξπεριενχε ανδ χοmmον

πραχτιχε χουπλεδ ωιτη τηε υσε οφ τηιν σηελλ χαλχυλατιονσ ηασ αλλοωεδ σοmε δεγρεε οφ ρελιαβιλιτψ το βε ιντροδυχεδ ιντο τηε

δεσιγν προχεσσ. Ηοωεϖερ, ιφ τηε ελαστιχ αναλψσισ ισ περφορmεδ υσινγ mορε δεταιλεδ mοδερν χοντινυυm φινιτε ελεmεντ

χαλχυλατιονσ τηεν τηε χατεγορισατιον οφ τηε στρεσσεσ ανδ τηε εξτραχτιον οφ σηελλ τψπε τηρουγη ωαλλ mεmβρανε ανδ βενδινγ

στρεσσεσ βεχοmεσ φραυγητ ωιτη διφφιχυλτψ, εϖεν τηουγη σοmε φεελ α φινιτε ελεmεντ σολυτιον must βε βεττερ.

Τηε ΠD 5500 χοδε χοmmιττεε εσσεντιαλλψ ρεχογνισεδ τηε αδϖανταγεσ οφ τηισ δεσιγν πηιλοσοπηψ ανδ συβσεθυεντλψ ινχορπορατεδ

ιτ (ωιτη mινορ νοτατιοναλ χηανγεσ ανδ ωιτη ρεφερενχε το τηε ΥΚ mατεριαλ σπεχιφιχατιονσ) ιντο ΠD 5500 ασ Annex A.

Εσσεντιαλλψ δεσιγν−βψ−αναλψσισ ισ βασεδ ον τηε υσε οφ τηε ρεσυλτσ οφ ελαστιχ στρεσσ αναλψσισ. Wηεν τηε ASME Χοδε ωασ

ιντροδυχεδ, τηε ωριτερσ ωερε σπεχιφιχαλλψ τηινκινγ οφ γενεραλ ϖεσσελ στρεσσ αναλψσισ βασεδ ον σηελλ δισχοντινυιτψ αναλψσισ, ορ ον

σπεχιφιχ αναλψσισ φορ σπεχιφιχ χοmπονεντσ. Χυρρεντ mοδερν δαψ πραχτιχε ωουλδ βε το υσε αδϖανχεδ φινιτε ελεmεντ αναλψσισ.

Υνφορτυνατελψ τηε πρεσσυρε ϖεσσελ χοδεσ δο νοτ ρεαλλψ αδδρεσσ τηε υσε οφ συχη mετηοδσ, ωηιχη χαν ανδ δο λεαδ το ϖαριουσ

προβλεmσ οφ ιντερπρετατιον.

Α φυλλ δισχυσσιον οφ Αννεξ Α ισ νοτ πρεσεντεδ φυλλψ ηερειν ρατηερ τηε ουτχοmεσ αρε νοτεδ.

Τηε mαιν φαιλυρε mεχηανισmσ ωηιχη PD 5500 αδδρεσσεσ αρε τηοσε οφ

Formatted: Bullets andNumbering

23

• Gross plasticity: − λαργε, οβϖιουσ βυλγεσ ιν τηε σηελλ

• Incremental Collapse (ορ ρατχηετινγ): − χολλαπσε βψ ρεπεατεδ λοαδ χψχλινγ ωηιχη ινχρεmεντσ τηε αmουντ οφ πλαστιχιτψ

τηρουγη τηε τηιχκνεσσ

• Buckling: − γενεραλ χολλαπσε οφ τηε σηελλ ιντο α νυmβερ οφ mοδεσ, νορmαλλψ αττριβυτεδ το χοmπρεσσιϖε λοαδσ ανδ αππλιεδ

εξτερναλ πρεσσυρε

• Fatigue: − ρεπεατεδ λοαδ χψχλινγ, ειτηερ mεχηανιχαλ ορ τηερmαλ ωηιχη χοντινυαλλψ ιmπαιρσ τηε mατεριαλ ανδ ινδυχεσ α

mατεριαλ βρεακδοων.

Ονχε αν αναλψσισ ηασ βεεν χαρριεδ ουτ, τηερε φολλοωσ τηε προχεσσ οφ ασσιγνινγ τηε ρεσυλτινγ στρεσσεσ ιντο σπεχιφιχ χατεγοριεσ

δεπενδινγ ον τηε νατυρε ανδ σουρχε οφ τηε στρεσσ ανδ ιτσ λοχατιον ανδ ινφλυενχε ον αδϕαχεντ χοmπονεντσ.

Dιφφερεντ λιmιτσ αρε αππλιεδ το στρεσσ χατεγοριεσ, ασ σηοων ιν Figure A.1 of Annex A. Primary stresses αρε λιmιτεδ φορ γροσσ

δεφορmατιον. Primary plus secondary stresses αρε λιmιτεδ βψ τηε σηακεδοων λιmιτ. Συmmαρισινγ τηε ρυλεσ ανδ τηειρ

λιmιτατιονσ γιϖεσ

• Πριmαρψ mεmβρανε στρεσσεσ αρε λιmιτεδ βψ f

• Λοχαλ πριmαρψ mεmβρανε βψ 1.5f

• Πριmαρψ mεmβρανε πλυσ βενδινγ βψ 1.5f

• Πριmαρψ mεmβρανε πλυσ βενδινγ πλυσ σεχονδαρψ στρεσσ βψ 3f

Τψπιχαλ χασεσ οφ στρεσσ χλασσιφιχατιον αρε γιϖεν ιν Table A.1 οφ Annex A. Α ηοππερ διαγραm ισ αλσο προϖιδεδ ωηιχη αχτσ ασ αν

αιδ το τηε χοmβινατιον οφ τηε στρεσσ χοmπονεντσ ανδ σηοωσ τηε αλλοωαβλε λιmιτσ οφ στρεσσ ιντενσιτψ φορ τηεσε γρουπσ.

Τηε πεακ χοmπονεντ οφ στρεσσ ονλψ νεεδσ το βε ινχλυδεδ ιφ α φατιγυε ασσεσσmεντ οτηερ τηαν Annex C ισ υσεδ, ιν ωηιχη χασε ιτ

ισ αδδεδ το πριmαρψ mεmβρανε ανδ βενδινγ ανδ σεχονδαρψ στρεσσεσ. Ιτ ισ τηε χοmπονεντ οφ στρεσσ λεφτ οϖερ φροm τηε αϖεραγινγ

ανδ λινεαρισατιον προχεσσ. Τηε πεακ στρεσσ χατεγορψ, ασ δεφινεδ ιν A.3.4.2.5 includes τηε χοντριβυτιον οφ αλλ πριmαρψ,

σεχονδαρψ ανδ πεακ στρεσσεσ.

24

Φιγυρε 51.10 Αννεξ Α Στρεσσ χατεγοριεσ ανδ λιmιτσ οφ στρεσσ ιντενσιτψ − Ηοππερ διαγραm (SOURCE: Figure A.1 of

PD 5500:2003 edition)Specific Criteria for Limited Application

Τηε χριτερια οφ ΠD 5500 A.3.3.1 τηρουγη A.3.3.3 προϖιδε στρεσσ ιντενσιτψ λιmιτσ φορ ελαστιχαλλψ χαλχυλατεδ στρεσσεσ αδϕαχεντ το

ατταχηmεντσ, συππορτσ, νοζζλεσ ανδ οπενινγσ. Τηεσε χοmπονεντσ αρε νορmαλλψ συβϕεχτεδ το χοmβινεδ εφφεχτσ φροm πρεσσυρε

ανδ φροm εξτερναλλψ αππλιεδ λοαδσ.

Τηεσε αππλψ το ατταχηmεντσ ανδ συππορτσ, υνδερ χερταιν λοαδ ρεστριχτιονσ, ι.ε. τηε λοαδ βεινγ διστριβυτεδ οϖερ ανδ αρεα ωιτη

λεσσ τηατ 120° χιρχυmφερεντιαλ ενχοmπασσmεντ. Ασσυmινγ τηισ ρεστριχτιον ισ σατισφιεδ, τηε χονχεντρατινγ εφφεχτσ χαν βε ιγνορεδ

ανδ χονϖεντιοναλ σηελλ πρεσσυρε στρεσσεσ χαν βε υσεδ ασ τηε βασισ φορ τηε δεσιγν.

Φορ τηισ χασε, τηε mεmβρανε στρεσσ ιντενσιτψ ισ λιmιτεδ το 1.2f, ανδ τηε mεmβρανε πλυσ βενδινγ στρεσσ ιντενσιτψ ισ λιmιτεδ το 2f.

Ρεφερενχε νεεδσ το βε mαδε το Sec. A.3.4.1 φορ τερmινολογψ. Φορ νοζζλεσ ανδ οπενινγσ τηε mαξιmυm στρεσσ ιντενσιτψ χαν βε

φουνδ φροm Annex G, ιν α χερταιν γεοmετρψ ρανγε (G.2.3.5.2 (a) φορ χψλινδριχαλ σηελλσ ορ G.2.5.2 φορ σπηεριχαλ σηελλσ). Τηισ ισ

λιmιτεδ, φορ mεmβρανε ανδ βενδινγ στρεσσ ονλψ, το 2.25f. Αδδιτιοναλ στρεσσ λιmιτσ αρε αλσο προϖιδεδ φορ λοχαλισεδ βυχκλινγ (βυτ

τηε ρεασονινγ φορ τηισ ισ νοτ εντιρελψ χλεαρ!)Wηερε σηεαρ στρεσσ ισ πρεσεντ αλονε, ιτ σηαλλ νοτ εξχεεδ 0.5f. Τηε mαξιmυm

περmισσιβλε βεαρινγ στρεσσ σηαλλ νοτ εξχεεδ 1.5f.

51.2.15 Tubesheets

Σεχτιον 3.9 οφ ΠD 5500 προϖιδεσ α χοmπρεηενσιϖε τρεατmεντ οφ τηε δεσιγν οφ τηε τυβεσηεετσ φορ α ρανγε οφ στψλεσ οφ ηεατ

εξχηανγερ. Τηισ ισ α σοmεωηατ χοmπλεξ συβϕεχτ ανδ ισ νοτ τρεατεδ φυλλψ ηερειν. Φυρτηερ γυιδανχε ον τηε τοπιχ χαν βε φουνδ ιν

ΠD6550 Παρτ 4 [30].

51.3 EN 13445

ΕΝ 13445 ωασ δεϖελοπεδ ασ α ηαρmονισεδ στανδαρδ φορ υσε ωιτη τηε Πρεσσυρε Εθυιπmεντ Dιρεχτιϖε ανδ ισ ιντενδεδ το χοϖερ

τηε Εσσεντιαλ Σαφετψ Ρεθυιρεmεντσ οφ τηε ΠΕD. Υσε οφ τηε ΧΕΝ στανδαρδ ισ νοτ mανδατορψ ιν τηε ΠΕD, βυτ ϖεσσελσ δεσιγνεδ,

mανυφαχτυρεδ ανδ τεστεδ ιν αχχορδανχε ωιτη τηε ΧΕΝ στανδαρδ ωιλλ ηαϖε αν αυτοmατιχ πρεσυmπτιον οφ χονφορmιτψ ωιτη τηε

εσσεντιαλ σαφετψ ρεθυιρεmεντσ οφ τηε Dιρεχτιϖε.

Formatted: Font: 11 pt, NotBold

Formatted

Formatted: Font: 10 pt, Bold

Formatted

Formatted: Font: 10 pt, Bold

Formatted: Bullets and

Numbering

Deleted: ¶

25

Τηε mαϕορ διφφερενχε φροm οτηερ πρεσσυρε ϖεσσελ στανδαρδσ ανδ χοδεσ ισ τηατ τηερε ισ (or should be) νο ρεφερενχε ιν τηε

στανδαρδ το τηε ρεσπονσιβιλιτιεσ οφ τηε παρτιεσ − τηε Πυρχηασερ, Μανυφαχτυρερ ανδ Ινδεπενδεντ Ινσπεχτιον Αυτηοριτψ. Τηισ

ασπεχτ ισ χοϖερεδ βψ τηε Dιρεχτιϖε.

Τηερε αρε σοmε σαφετψ mαττερσ τηατ τηε Dιρεχτιϖε σαψσ mυστ βε χονσιδερεδ (ε.γ. ϖεντινγ ανδ δραινινγ, εξτερναλ φιρε, ετχ.), νοτ

αλλ οφ ωηιχη αρε mεντιονεδ ιν τηε στανδαρδ.

Τηε γενεραλ λαψουτ οφ τηε στανδαρδ ανδ τηε πηιλοσοπηψ βεηινδ ιτ αρε σιmιλαρ το τηε ΥΚ αππροαχη ιν ΠD 5500:2000. Τηερε ισ

νατυραλλψ σοmε χοmmον mατεριαλ σινχε ΒΣ 5500 ωασ αλωαψσ α ωελλ ρεγαρδεδ ανδ ωελλ mαινταινεδ στανδαρδ, βυτ τηερε αρε

βενεφιχιαλ νεω mετηοδσ φορ δισηεδ ενδσ, φλανγεσ, τυβεσηεετσ, εξπανσιον βελλοωσ ανδ ϖεσσελσ οφ ρεχτανγυλαρ σεχτιον. Ιν ρεχεντ

ψεαρσ τηερε ηασ βεεν α τενδενχψ φορ ΕΝ 13445 ανδ ΠD 5500 το χονϖεργε ασ νεω mετηοδσ ορ ιmπροϖεmεντσ το εξιστινγ

mετηοδσ ιν τηε στανδαρδ ηαϖε βεεν ινχορπορατεδ ιντο ΠD 5500.

ςαριουσ σαφετψ φαχτορσ αρε προϖιδεδ βψ τηε Dιρεχτιϖε ανδ αρε χοπιεδ οϖερ ϖερβατιm. Αχτυαλλψ τηεψ ωερε φιρστλψ αγρεεδ βψ τηε

χοδε ωριτερσ ατ αν εαρλψ σταγε ανδ τηεν τρανσφερρεδ ιντο τηε Dιρεχτιϖε. Νοω τηεψ αρε ιν τηε ΠΕD τηεψ χαν ονλψ βε mοδιφιεδ

ωιτη γρεατ διφφιχυλτψ.

Τηε στανδαρδ χοmπρισεσ τηε φολλοωινγ παρτσ:

Παρτ 1: Γενεραλ

Παρτ 2: Ματεριαλσ

Παρτ 3: Dεσιγν

Παρτ 4: Μανυφαχτυρε

Παρτ 5: Ινσπεχτιον ανδ τεστινγ

Παρτ 6: Αδδιτιοναλ ρεθυιρεmεντσ φορ δεσιγν ανδ φαβριχατιον οφ πρεσσυρε ϖεσσελσ ανδ ϖεσσελ παρτσ χονστρυχτεδ οφ σπηεροιδαλ

γραπηιτε χαστ ιρον.

Εαχη παρτ χονταινσ ϖαριουσ αννεξεσ, ινχλυδινγ αν Αννεξ Ζ ωηιχη λιστσ τηε χλαυσεσ οφ τηε στανδαρδ αδδρεσσινγ τηε εσσεντιαλ

σαφετψ ρεθυιρεmεντσ ανδ οτηερ προϖισιονσ οφ τηε ΠΕD. (Τηερε ισ α σιmιλαρ Αννεξ Ζ ιν ΠD 5500). Ιτ ισ νοτεδ ιν χοmmον ωιτη

οτηερ ΧΕΝ στανδαρδσ, ΕΝ 13445 υσεσ α χοmmα φορ τηε δεχιmαλ ποιντ.

51.3.1 Part 1: General

Τηισ παρτ γιϖεσ τηε σχοπε οφ τηε στανδαρδ ανδ χονταινσ σοmε γενεραλ δεφινιτιονσ, ρεσπονσιβιλιτιεσ οφ τηε mανυφαχτυρερ, ανδ

ρεθυιρεmεντσ φορ σψmβολσ ανδ υνιτσ.

51.3.2 Part 2: Materials

Τηισ παρτ γιϖεσ γενεραλ ρεθυιρεmεντσ φορ mατεριαλσ ανδ λιστσ τηε ϖαριουσ ΧΕΝ στανδαρδσ φορ mατεριαλσ. Ιτ ηασ σεϖεραλ αννεξεσ

χονταινινγ σπεχιφιχ ρεθυιρεmεντσ, ινχλυδινγ τηοσε φορ πρεϖεντιον οφ βριττλε φραχτυρε (σιmιλαρ το Αννεξ D ιν ΠD 5500).

Τηερε αρε no ταβλεσ οφ δεσιγν στρεσσεσ. Τηε εϖαλυατιον οφ δεσιγν στρεσσεσ φροm τηε προπερτιεσ οφ τηε mατεριαλ ισ χοϖερεδ ιν Παρτ

3.

Χαρβον στεελσ, λοω αλλοψ στεελσ ανδ αυστενιτιχ σταινλεσσ στεελσ αρε ινχλυδεδ, βυτ νον−φερρουσ mατεριαλσ αρε νοτ ψετ χοϖερεδ.

Χρεεπ ισ αλσο νοτ χοϖερεδ ιν τηε στανδαρδ, βυτ ωορκ ισ ιν ηανδ.

51.3.3 Part 3: Design

Τηε φιρστ σιξ σεχτιονσ οφ Παρτ 3 δεαλ ωιτη γενεραλ mαττερσ, συχη ασ δεφινιτιονσ, σψmβολσ ανδ αββρεϖιατιονσ, βασιχ δεσιγν χριτερια

ανδ δεσιγν στρεσσεσ.

Section 3: Definitions προϖιδεσ χλαριτψ ιν σοmε αρεασ τηατ ισ αν ιmπροϖεmεντ οϖερ ΠD 5500. Dιστινχτιονσ αρε mαδε βετωεεν

δεσιγν πρεσσυρε ανδ χαλχυλατιον πρεσσυρε, ανδ βετωεεν δεσιγν τεmπερατυρε ανδ χαλχυλατιον τεmπερατυρε. Τηεσε αρε

παρτιχυλαρλψ ρελεϖαντ φορ ηεατ εξχηανγερσ. Α διστινχτιον ισ αλσο mαδε βετωεεν ρεθυιρεδ τηιχκνεσσ, αναλψσισ τηιχκνεσσ ανδ

νοmιναλ τηιχκνεσσ (νοω αδοπτεδ βψ ΠD 5500).

Formatted: Bullets andNumbering

Formatted: Bullets and

Numbering

Formatted: Bullets andNumbering

26

Section 5: Basic Design Criteria ινχλυδεσ ινφορmατιον ον χορροσιον, λοαδινγσ, δεσιγν mετηοδσ, τηιχκνεσσ, ωελδ ϕοιντ

χοεφφιχιεντσ ανδ δεσιγν οφ ωελδεδ ϕοιντσ.

General. Τηε ρεθυιρεmεντσ αρε αππλιχαβλε ωηεν:

α) Τηε mατεριαλσ ανδ ωελδσ αρε νοτ συβϕεχτ το λοχαλισεδ χορροσιον ιν τηε πρεσενχε οφ προδυχτσ ωηιχη τηε ϖεσσελ ισ το χονταιν,

ανδ

β) Τηε δεσιγν ισ ουτσιδε τηε χρεεπ ρανγε.

Note: Τηισ ωιλλ βε χηανγεδ ωηεν τηε σεχτιον ον χρεεπ δεσιγν ισ πρεπαρεδ.

Corrosion. Τηερε ισ σοmε χλεαρ γυιδανχε γιϖεν φορ χασεσ ωηερε ρεδυχτιον οφ ωαλλ τηιχκνεσσ ισ ποσσιβλε ασ α ρεσυλτ οφ συρφαχε

χορροσιον. Note: Τηε mινιmυm χορροσιον αλλοωανχε οφ 1 mm ιν τηε 1999 δραφτ ηασ βεεν ρεmοϖεδ.

Load cases. Α φαmιλιαρ λοοκινγ λιστ οφ λοαδινγσ ισ προϖιδεδ, ωηιχη mυστ βε τακεν ιντο αχχουντ ιν τηε δεσιγν οφ α ϖεσσελ. Ιν

ΕΝ 13445 τηεσε αρε δεφινεδ ασ actions.

α) ιντερναλ ανδ/ορ εξτερναλ πρεσσυρε;

β) mαξιmυm στατιχ ηεαδ οφ χονταινεδ φλυιδ υνδερ οπερατινγ χονδιτιονσ;

χ) ωειγητ οφ τηε ϖεσσελ;

δ) mαξιmυm ωειγητ οφ χοντεντσ υνδερ οπερατινγ χονδιτιονσ;

ε) ωειγητ οφ ωατερ υνδερ ηψδραυλιχ πρεσσυρε τεστ χονδιτιονσ;

φ) ωινδ, σνοω ανδ ιχε λοαδινγ;

γ) εαρτηθυακε λοαδινγ;

η) οτηερ λοαδσ συππορτεδ βψ ορ ρεαχτινγ ον τηε ϖεσσελ, ινχλυδινγ λοαδσ δυρινγ τρανσπορτ ανδ ινσταλλατιον.

Wηεν νεχεσσαρψ, χονσιδερατιον σηαλλ βε γιϖεν το τηε εφφεχτ οφ τηε φολλοωινγ λοαδσ ιν χασεσ ωηερε ιτ ισ νοτ ποσσιβλε το

δεmονστρατε τηε αδεθυαχψ οφ τηε προποσεδ δεσιγν ε.γ. βψ χοmπαρισον ωιτη τηε βεηαϖιουρ οφ οτηερ ϖεσσελσ:

ι) στρεσσεσ χαυσεδ βψ συππορτινγ λυγσ, ρινγ, γιρδερσ, σαδδλεσ, ιντερναλ στρυχτυρεσ ορ χοννεχτινγ πιπινγ ορ

ιντεντιοναλ οφφσετσ οφ mεδιαν λινεσ ον αδϕαχεντ χοmπονεντσ;

ϕ) σηοχκ λοαδσ χαυσεδ βψ ωατερ ηαmmερ ορ συργινγ οφ τηε ϖεσσελ χοντεντσ;

κ) βενδινγ mοmεντσ χαυσεδ βψ εχχεντριχιτψ οφ τηε χεντρε οφ τηε ωορκινγ πρεσσυρε ρελατιϖε το τηε νευτραλ αξισ

οφ τηε ϖεσσελ;

λ) στρεσσεσ χαυσεδ βψ τεmπερατυρε διφφερενχεσ ινχλυδινγ τρανσιεντ χονδιτιονσ ανδ βψ διφφερενχεσ ιν χοεφφιχιεντσ

οφ τηερmαλ εξπανσιον;

m) στρεσσεσ χαυσεδ βψ φλυχτυατιονσ οφ πρεσσυρε ανδ τεmπερατυρε ανδ εξτερναλ λοαδσ αππλιεδ το τηε ϖεσσελ;

ν) στρεσσεσ χαυσεδ βψ δεχοmποσιτιον οφ υνσταβλε φλυιδσ.

Classification of load cases ιδεντιφιεσ τηρεε χλασσεσ:

α) νορmαλ οπερατινγ λοαδ χασε

β) εξχεπτιοναλ λοαδ χασεσ (ε.γ. ιντερναλ εξπλοσιον)

χ) τεστινγ λοαδ χασεσ.

Note: Ηιγηερ νοmιναλ δεσιγν στρεσσεσ mαψ βε υσεδ φορ εξχεπτιοναλ λοαδ χασεσ.

Failure modes considered in this Part (ι.ε. Παρτ 3 Dεσιγν) σπεχιφιεσ φιϖε φαιλυρε mοδεσ χονσιδερεδ:

α) γροσσ πλαστιχ δεφορmατιον (ΓΠD);

β) πλαστιχ ινσταβιλιτψ (βυρστ);

χ) ελαστιχ ορ πλαστιχ ινσταβιλιτψ (βυχκλινγ);

δ) προγρεσσιϖε δεφορmατιον (ΠD);

ε) φατιγυε.

27

Design Methods προϖιδεσ τηε αλλ ιmπορταντ δεσιγν πηιλοσοπηψ. Ιν αδδιτιον το τηε design by rule mετηοδσ γιϖεν ιν σεχτιον 5,

τωο αλτερνατιϖε mετηοδσ χαν βε υσεδ � design by analysis (DΒΑ) ωηιχη ισ χοϖερεδ ιν Αννεξεσ Β ανδ Χ, ανδ experimental

techniques. ςερψ λιττλε γυιδανχε ισ χυρρεντλψ γιϖεν ον τηε εξπεριmενταλ τεχηνιθυεσ αππροαχη.

Τηε ρυλεσ ιν Παρτ 3 προϖιδε σατισφαχτορψ δεσιγνσ φορ ϖεσσελσ ωηερε τηε νυmβερ οφ φυλλ πρεσσυρε χψχλεσ δοεσ νοτ εξχεεδ 500.

Weld Joint Coefficient. Α mαϕορ διφφερενχε βετωεεν ΕΝ 13445 ανδ ΠD 5500 ισ τηε υσε οφ ωελδ ϕοιντ χοεφφιχιεντσ ωηιχη

δεπενδ ον τηε εξτεντ οφ ΝDΕ αππλιεδ το τηε γοϖερνινγ ωελδεδ ϕοιντσ. Τηε λεϖελ οφ ΝDΕ ισ δετερmινεδ βψ τηε testing group

(σιmιλαρ το χονστρυχτιον χατεγορψ ιν ΠD 5500) � σεε Ταβλε 6.6.1−1 ιν Παρτ 5 οφ ΕΝ 13445.

Table 51.3 Nominal design stresses: (Source: Table 6 -1 of EN13445:2002 edition. Formatted: Font: 10 pt, Bold

28

Αλτηουγη ωελδ ϕοιντ χοεφφιχιεντσ αρε νοτ υσεδ ιν ΠD 5500, φορ χονστρυχτιον χατεγορψ 3 λοωερ δεσιγν στρεσσεσ αρε υσεδ το

χοmπενσατε φορ τηε λαχκ οφ ΝDΤ, ωηιχη ισ α σιmιλαρ χονχεπτ το α ϕοιντ χοεφφιχιεντ.

Τηε ωελδ ϕοιντ χοεφφιχιεντσ αρε σιmιλαρ το τηοσε ιν ΑΣΜΕ ςΙΙΙ Dιϖ. 1.

• Φορ τεστινγ γρουπ 1 (100% ΝDΕ) ωελδ ϕοιντ χοεφφιχιεντ z = 1.

• Φορ τεστινγ γρουπ 2 (10% το 100% ΝDΕ) ωελδ ϕοιντ χοεφφιχιεντ z = 1.

Ινιτιαλλψ τηε ΥΚ ωερε χονχερνεδ τηατ ιτ ωουλδ νοτ βε ποσσιβλε το υσε α ϕοιντ φαχτορ οφ 1 ωιτη παρτιαλ ΝDΕ (χατεγορψ 2 ιν

ΠD 5500). Ηοωεϖερ τεστινγ γρουπ 2 αλλοωσ ϕυστ τηατ φορ ωελλ εσταβλισηεδ αυτοmατιχ ωελδινγ.

• Φορ τεστινγ γρουπ 3 (10% ορ 25% ΝDΕ δεπενδινγ ον mατεριαλ) ωελδ ϕοιντ χοεφφιχιεντ z = 0.85.

• Φορ τεστινγ γρουπ 4 (0% ΝDΕ) ωελδ ϕοιντ χοεφφιχιεντ z = 0.7. Ηοωεϖερ, φορ τεστινγ γρουπ 4 τηε νοmιναλ δεσιγν στρεσσ ισ

αλσο mυλτιπλιεδ βψ 0.9 φορ νορmαλ δεσιγν χονδιτιονσ.

Α σινγλε τεστινγ γρουπ σηαλλ νορmαλλψ βε αππλιεδ το αν εντιρε ϖεσσελ, βυτ χοmβινατιονσ οφ τεστινγ γρουπσ 1, 2 ανδ 3 αρε

περmιττεδ, συβϕεχτ το χερταιν λιmιτατιονσ.

ϑογγλε ϕοιντσ, περmανεντ βαχκινγ στριπσ ανδ λαπ ϕοιντσ αρε δεαλτ ωιτη ιν 5.7.4.

Section 6. Nominal Design Stresses χονταινσ ρυλεσ φορ εϖαλυατινγ αλλοωαβλε στρεσσεσ φορ δεσιγν (σιmιλαρ το σεχτιον 2.3.3 ιν

ΠD 5500). Τηεσε αρε συmmαρισεδ ιν Ταβλε 51.3 Νοmιναλ δεσιγν στρεσσεσ φορ πρεσσυρε παρτσ οτηερ τηαν βολτσ.

Table 51.2 Testing groups for steel pressure vessels (Source: Table 6.6.1-1 of EN13445:2002 edition)

Normal operating load cases α) β) Testing and exceptional load cases β)

Στεελσ οτηερ

τηαν

αυστενιτιχ ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

4.2;

5.1mιν 20//2.0 mtp RR

f ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

05.1mιν

/2.0 testtp

test

Rf

Αυστενιτιχ

στεελσ A ≥ 30

% ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

5.1

/0.1 tpRf ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

05.1

/0.1 testtp

test

Rf

Αυστενιτιχ

στεελσ A ≥ 35

% ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

3;

2.1mιν

5.1

//0.1/0.1 tmtptp RRor

Rf ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

2;

05.1mαξ

//0.1 testtest tmtp

test

RRf

Στεελ

χαστινγσ ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

3;

9.1mιν 20//2.0 mtp RR

f ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

33.1

/2.0 testtp

test

Rf

α) Φορ τεστινγ χατεγορψ 4 τηε νοmιναλ στρεσσ σηαλλ βε mυλτιπλιεδ βψ 0,9

β) Ψιελδ στρενγτη ΡεΗ mαψ βε υσεδ ιν λιευ οφ Rπ0,2

Dεσιγν στρεσσεσ φορ νον−αυστενιτιχ στεελσ αρε σιmιλαρ το ΠD 5500, εξχεπτ τηατ τηε φαχτορ φορ ΥΤΣ ισ 2.4 ρατηερ τηαν 2.35.

Dεσιγν στρεσσεσ φορ αυστενιτιχ σταινλεσσ στεελσ δεπενδ ον τηε mινιmυm ρυπτυρε ελονγατιον A. Φορ 30% < A ≤ 35% τηε δεσιγν

στρεσσ ισ λιmιτεδ ονλψ βψ 1.0% proof strength/1.5 ατ τηε δεσιγν τεmπερατυρε. Φορ A > 35% τηε δεσιγν στρεσσ mαψ γο υπ το

1.0% proof strength/1.2 ωιτη α λονγ στοπ οφ UTS/3 ατ τεmπερατυρε. Ιφ τηε mατεριαλ στανδαρδ δοεσ νοτ προϖιδε τηε ΥΤΣ ατ

τεmπερατυρε τηεν τηισ οπτιον ισ νοτ αϖαιλαβλε, ανδ τηε δεσιγν στρεσσ ισ λιmιτεδ το 1.0% proof strength/1.5.

Dεσιγν στρεσσεσ αρε προϖιδεδ φορ τηε ηψδροτεστ ανδ εξχεπτιοναλ λοαδ χασεσ. Note: τηε σαφετψ φαχτορ ισ 1.05 χοmπαρεδ ωιτη

1/0.9 (= 1.11) ιν ΠD 5500.

Section 7. Shells under internal pressure χονταινσ ρυλεσ φορ χψλινδερσ, σπηερεσ, δισηεδ ενδσ ανδ χονεσ, ανδ τηεψ αρε σιmιλαρ

το τηοσε ιν ΠD 5500.

Formatted: Font: Bold

Formatted: Font: Times NewRoman, English (U.K.), Lowered

by 17 pt

Formatted: Font: Times NewRoman, English (U.K.), Lowered

by 16 pt

Formatted: Font: Times NewRoman, English (U.K.), Lowered

by 17 pt

Formatted: Font: Times NewRoman, English (U.K.), Loweredby 16 pt

Formatted: Font: Times New

Roman, English (U.K.), Loweredby 16 pt

Formatted: Font: Times NewRoman, English (U.K.), Lowered

by 16 pt

Formatted: Font: Times New

Roman, English (U.K.), Loweredby 17 pt

Formatted: Font: Times NewRoman, English (U.K.), Loweredby 16 pt

Deleted: 6−1

Deleted: fR

testp t test=

0 2

105

, /

,

Deleted: fR R

= minp t0 2

15

, /

,;

⎛

⎝⎜

Deleted: fR

testp t test=10

105

, /

,

Deleted: fR

= p t10

15

, /

,

Deleted: fR

=⎛

⎝⎜p1 t

or min, /

,

0

15

Deleted: f axR

testp t

m=⎛

⎝⎜ 10

105

, /

,

Deleted: fR

testp t test=

0 2

133

, /

,

Deleted: fR R

=⎛

⎝⎜min

p t0 2

19

, /

,;

29

Cylindrical shells. Τηε ρυλεσ αρε βασεδ ον τηιν σηελλ τηεορψ, ανδ τηε εθυατιονσ αρε τηε σαmε ασ τηοσε ιν ΠD 5500, εξχεπτ φορ

τηε ωελδ ϕοιντ χοεφφιχιεντ. Dεσιγν στρεσσεσ ιν ΠD 5500 ανδ ΕΝ 13445 φορ mοστ χαρβον στεελ mατεριαλσ αρε υσυαλλψ χοντρολλεδ

βψ ψιελδ στρενγτη διϖιδεδ βψ 1.5. Φορ τεστινγ γρουπσ 1 ανδ 2 τηε ωελδ ϕοιντ χοεφφιχιεντ z = 1, ανδ ρεθυιρεδ τηιχκνεσσ ωιλλ βε

τηε σαmε φορ ΠD 5500 ανδ ΕΝ 13445.

Φορ τεστινγ γρουπ 3 (10% ορ 25% ΝDΕ δεπενδινγ ον mατεριαλ) τηε ωελδ ϕοιντ χοεφφιχιεντ z = 0.85, ανδ τηε ρεθυιρεδ τηιχκνεσσ

το ΕΝ 13445 ωιλλ βε αππροξιmατελψ 18% γρεατερ τηαν τηε ρεθυιρεδ τηιχκνεσσ το ΠD 5500 (νο ρεδυχτιον ιν αλλοωαβλε στρεσσ ιν

ΠD 5500 φορ 10% ραδιογραπηψ).

Φορ τεστινγ γρουπ 4 (0% ΝDΕ) τηε ωελδ ϕοιντ χοεφφιχιεντ z = 0.7 ανδ νοmιναλ δεσιγν στρεσσ ισ mυλτιπλιεδ βψ 0.9 (σεε χλαυσε

6.1.3). Τηε δεσιγν στρεσσ ιν ΠD 5500 φορ Χατεγορψ 3 σηελλσ ισ λιmιτεδ το ΥΤΣ/5 φορ χαρβον στεελσ, ωηιχη ισ αππροξιmατελψ ηαλφ

τηε δεσιγν στρεσσ φορ Χατεγορψ 1 ορ 2 φορ γραδε 430 χαρβον στεελ. Ηενχε τηε ρεθυιρεδ τηιχκνεσσ το ΕΝ 13445 ωιλλ βε

αππροξιmατελψ 20% λεσσ τηαν τηε ρεθυιρεδ τηιχκνεσσ το ΠD 5500.

Φορ σταινλεσσ στεελσ τηε δεσιγν στρεσσ φορ Χατεγορψ 3 σηελλσ ισ αππροξιmατελψ 70% οφ τηε δεσιγν στρεσσ φορ Χατεγορψ 1 ορ 2, σο

τηε ρεθυιρεδ τηιχκνεσσεσ το ΕΝ 13445 ανδ ΠD 5500 ωιλλ βε σιmιλαρ.

Dished ends. Τηε ρεθυιρεδ τηιχκνεσσ ισ τηε γρεατεστ οφ τηρεε χαλχυλατεδ ϖαλυεσ. Ονε ϖαλυε ισ τηε ρεθυιρεδ τηιχκνεσσ το λιmιτ

mεmβρανε στρεσσ ιν τηε χεντραλ παρτ υσινγ τηε σπηεριχαλ σηελλ φορmυλα. Τηε σεχονδ ϖαλυε ισ τηε ρεθυιρεδ τηιχκνεσσ οφ τηε

κνυχκλε το αϖοιδ αξισψmmετριχ ψιελδινγ (βασεδ ον παραmετριχ ΦΕ στυδιεσ βψ Καλνινσ ανδ Υπδικε [11]). Τηε τηιρδ ϖαλυε ισ τηε

ρεθυιρεδ τηιχκνεσσ οφ τηε κνυχκλε το αϖοιδ πλαστιχ βυχκλινγ (βασεδ ον τηε 1986 παπερ βψ Γαλλετλψ). Τηε mινιmυm τηιχκνεσσ ισ

0.001Dε χοmπαρεδ ωιτη 0.002Dε ιν ΠD 5500.

Φορ Κλοεππερ ανδ Κορββογεν τψπε δισηεδ ενδσ ρυλεσ αρε αλσο γιϖεν φορ νοζζλεσ ιν τηε κνυχκλε ρεγιον οφ τηε ηεαδ (νοτ

περmιττεδ ιν ΠD 5500).

Τηε χηαρτσ, Φιγσ 51.11α−χ σηοω α χοmπαρισον βετωεεν ΕΝ 13445, ΠD 5500 ανδ ΑΣΜΕ ςΙΙΙ Dιϖισιον 1 φορ ϖαριουσ δισηεδ

ενδσ [26].

Note: Τηε χυρϖεσ φορ χαρβον στεελ mατεριαλσ το ΑΣΜΕ ςΙΙΙ Dιϖισιον 1 ινχλυδε αν αδϕυστmεντ το ινχορπορατε τηε εφφεχτ οφ τηε

λοωερ αλλοωαβλε στρεσσεσ το ΑΣΜΕ.

Conical shells. Τηε προχεδυρε ιν ΕΝ 13445 φορ τηε χονιχαλ σηελλσ ισ βασιχαλλψ τηε σαmε ασ τηατ ιν τηε χυρρεντ εδιτιον οφ

ΠD 5500, βυτ ωιτη τηε ινχλυσιον οφ τηε ωελδ ϕοιντ χοεφφιχιεντ z. Τηε προχεδυρε φορ τηε ρεινφορχεmεντ οφ χονε το χψλινδερ

ϕυνχτιονσ ισ α λιmιτ αναλψσισ mετηοδ ανδ οριγινατεσ φροm τηε ΤΓΛ Στανδαρδσ οφ τηε φορmερ Εαστ Γερmανψ [12]. Τηισ mετηοδ ισ

νοω ινχλυδεδ ιν ΠD 5500. Χονεσ mαψ βε προϖιδεδ ωιτη α κνυχκλε ατ τηε λαργε ενδ, βυτ τηισ ισ not mανδατορψ φορ ηαλφ απεξ

ανγλεσ γρεατερ τηαν 30° (υνλικε ΑΣΜΕ ςΙΙΙ Dιϖ.1), ανδ τηερε ισ νο mινιmυm κνυχκλε ραδιυσ φορ χονεσ ωιτη κνυχκλεσ.

30

Figure 51.11a Comparison of dished end thicknesses for 2:1 ellipsoidal form (SOURCE: Ref 32)

Formatted: Font: Times NewRoman

Formatted: Font: Times New

Roman, 10 pt, Bold

Formatted: Font: Bold

31

Figure 51.11b Comparison of dished end thicknesses for 10% torispherical form (SOURCE: Ref 32)

Formatted: Font: Times NewRoman

Formatted: Font: Times NewRoman, 10 pt, Bold

Formatted: Font: Bold

32

Figure 51.11c Comparison of dished end thicknesses for 6% torispherical form (SOURCE: Ref 32)

Formatted: Font: Times NewRoman

Formatted: Font: Times New

Roman, 10 pt, Bold

Formatted: Font: Bold

33

Section 8. Shells under external pressure ισ βασεδ ον ΠD 5500 σεχτιον 3.6, εξχεπτ τηατ τηε ελαστιχ λιmιτ ισ διφφερεντ (ηιγηερ

φορ χαρβον στεελσ ανδ λοωερ φορ σταινλεσσ στεελσ). Α νεω mετηοδ φορ χαλχυλατινγ Lε ισ προϖιδεδ (νοω ινχλυδεδ ιν ΠD 5500 συβ−

σεχτιον 3.6.2.3.1.1, φορmερλψ ενθυιρψ χασε 5500/116). Α προχεδυρε ισ γιϖεν φορ δετερmινινγ αν ινχρεασεδ χιρχυλαριτψ τολερανχε

ωηεν τηερε ισ εξχεσσ τηιχκνεσσ αϖαιλαβλε ιν τηε σηελλ.

Section 9. Openings in shells υσεσ τηε Ευροπεαν πρεσσυρε αρεα mετηοδ. Ηερε τηε φορχε δυε το πρεσσυρε αχτινγ οϖερ αν αρεα

ινσιδε τηε ϖεσσελ mυστ βε βαλανχεδ βψ τηε δεσιγν στρεσσ οφ τηε mατεριαλ mυλτιπλιεδ βψ τηε αρεα αϖαιλαβλε φορ ρεινφορχεmεντ. Α

σινγλε εθυατιον αππλιεσ το αλλ γεοmετριεσ. Τηισ mετηοδ ισ νοω ινχλυδεδ ιν ΠD 5500 σεχτιον 3.5.4.9

Σπεχιφιχ ρυλεσ αρε γιϖεν φορ οπενινγσ χλοσε το α δισχοντινυιτψ, συχη ασ α φλανγε ορ α χονε το χψλινδερ ϕυνχτιον. Σιmιλαρ ρυλεσ

ηαϖε νοω βεεν ινχορπορατεδ ιντο ΠD 5500 σεχτιον 3.5.4.10 (φορmερλψ ενθυιρψ χασε 5500/130).

Section 10. Flat ends ισ σιmιλαρ το ΠD 5500. Τηε mετηοδ φορ ασσεσσινγ νοζζλεσ ανδ οπενινγσ ιν φλατ ενδσ ηασ νοω βεεν

ινχορπορατεδ ιντο ΠD 5500 σεχτιον 3.5.5.3.1(β).

Section 11. Flanges ισ α ρεωριττεν ϖερσιον οφ τηε mετηοδ ιν ΠD 5500, ωηιχη ιν τυρν ισ βασεδ ον τηε ΑΣΜΕ mετηοδ,

οριγιναλλψ τηε Ταψλορ Φοργε ∀Μοδερν Φλανγε Dεσιγν∀ mετηοδ πυβλισηεδ ιν 1937. Τηε γασκετ δατα ισ υνχηανγεδ ανδ στιλλ

ινχλυδεσ ΧΑΦ, ανδ ηασ νο δατα ον mορε mοδερν αλτερνατιϖεσ.

Τηερε ισ αν αλτερνατιϖε mετηοδ γιϖεν ιν Αννεξ Γ ωηιχη ισ βασεδ ον ΕΝ 1591 φορ πιπινγ φλανγεσ [29] ανδ χοmεσ φροm τηε

φορmερ Εαστ Γερmανψ. Τηε mετηοδ τακεσ αχχουντ οφ τηε γεοmετρψ οφ τηε mατινγ φλανγε ορ φλατ ενδ ανδ χοϖερσ νον−πρεσσυρε

λοαδσ ανδ τηερmαλ εξπανσιον εφφεχτσ. Α φλανγε βολτεδ το α φλατ ενδ ωιλλ γιϖε διφφερεντ ρεσυλτσ φροm τηοσε φορ τωο ιδεντιχαλ

mατινγ φλανγεσ. Ελαστιχ αναλψσισ ισ υσεδ το οβταιν τηε βολτ λοαδ ατ αmβιεντ σο τηατ τηε δεσιγνερ χαν ενσυρε συφφιχιεντ βολτ λοαδ

ατ τηε οπερατινγ χονδιτιον. Σχαττερ οφ βολτ λοαδ ατ βολτινγ υπ ισ α mαϕορ χονσιδερατιον. Α λιmιτ αναλψσισ ισ υσεδ το χηεχκ

λοαδινγσ ιν τηε φλανγε.

Τηε χαλχυλατιονσ ρεθυιρε mυχη ιτερατιον, ανδ εϖεν χηανγινγ τηε φλανγε τηιχκνεσσ mεανσ τηατ τηε ωηολε χαλχυλατιον ηασ το βε

ρεσταρτεδ.

Ιτ ισ ωορτη νοτινγ τηατ τηε αλτερνατιϖε ρυλεσ αρε mοστ αππροπριατε ωηεν;

α) τηερmαλ χψχλινγ ισ ιmπορταντ,

β) βολτ στρεσσ ισ χοντρολλεδ βψ υσε οφ α δεφινεδ τιγητενινγ προχεδυρε,

χ) τηερε αρε σιγνιφιχαντ αδδιτιοναλ λοαδινγσ (φορχεσ ορ mοmεντσ),

δ) λεακ τιγητνεσσ ισ οφ σπεχιαλ ιmπορτανχε.

Τηε αλτερνατιϖε ρυλεσ δο νοτ αππλψ το ϕοιντσ ωηερε οϖερ χοmπρεσσιον οφ τηε γασκετ ισ πρεϖεντεδ βψ χονταχτ οφ ειτηερ τηε

φλανγεσ ορ α σπαχερ ρινγ, ε.γ. σπιραλ ωουνδ ϕοιντσ.

Section 12. Bolted domed ends ισ σιmιλαρ το ΠD 5500 σεχτιον 3.5.6.

Section 13. Heat exchanger tubesheets προϖιδεσ ρυλεσ φορ Υ−τυβε, φιξεδ τυβεσηεετ ανδ φλοατινγ ηεαδ ηεατ εξχηανγερ

τυβεσηεετσ. Τηε mετηοδ φολλοωσ τηε τραδιτιοναλ αππροαχη οφ χαλχυλατινγ α στρεσσ ανδ χοmπαρινγ ιτ ωιτη αν αλλοωαβλε ϖαλυε, βυτ

γοεσ ιντο mορε δεταιλ τηαν πρεϖιουσ mετηοδσ. Συππορτ φροm τηε σηελλ ανδ/ορ χηαννελ χαν βε οπτιmισεδ, βυτ τηε στρεσσεσ ιν τηε

σηελλ ανδ χηαννελ mυστ βε χονσιδερεδ. Βολτ λοαδσ φορ φιξεδ τυβεσηεετ εξχηανγερσ αρε χοϖερεδ βψ σιmπλψ σπεχιφψινγ α λοωερ

αλλοωαβλε στρεσσ.

Τηε σαφετψ φαχτορ ον τυβε βυχκλινγ ισ ονλψ 1.1 ασ ιτ ισ νοτ χονσιδερεδ το βε �φαταλ�.

Τηερε ισ αν αλτερνατιϖε mετηοδ γιϖεν ιν Αννεξ ϑ ωηιχη υσεσ λιmιτ αναλψσισ ανδ χοmεσ φροm τηε φορmερ Εαστ Γερmανψ. Φορ

φιξεδ τυβεσηεετσ ωιτηουτ βελλοωσ ιτ ισ αλσο νεχεσσαρψ το χαλχυλατε στρεσσεσ ανδ αππλψ α φατιγυε φαιλυρε χριτεριον.

Τηε mετηοδ ισ βυιλτ αρουνδ τηε λιmιτ αναλψσισ οφ τηε τυβεσηεετ ασ αν αξισψmmετριχ φλατ πλατε. Λιmιτ αναλψσισ οφ πρεσσυρε ϖεσσελ

χοmπονεντσ ισ οφτεν διφφιχυλτ, ορ νεαρλψ ιmποσσιβλε, βυτ τηε χιρχυλαρ φλατ πλατε ισ ρελατιϖελψ εασψ. Τηισ λεαδσ το εθυατιονσ τηατ

ωουλδ βε ρελατιϖελψ σιmπλε βυτ φορ τηε χοmπλεξιτψ οφ αλλοωινγ χορρεχτλψ φορ τηε υντυβεδ αννυλυσ.

Μυχη οφ τηε προχεδυρε ισ δεϖοτεδ το εσταβλισηινγ τηε ρανγε οφ mοmεντσ αϖαιλαβλε ορ ιmποσεδ ον τηε εδγε οφ τηε τυβεσηεετ.

Ανοτηερ φαχτορ το βε χονσιδερεδ ισ ωηετηερ τηε τυβεσ χαν χαρρψ, βψ τηεmσελϖεσ, τηε λοχαλ πρεσσυρε διφφερενχε αχροσσ τηε

τυβεσηεετ. Τηισ ισ λιαβλε το βε α προβλεm ωιτη ηιγη πρεσσυρε ον τηε τυβε σιδε ανδ τυβεσ ποορλψ συππορτεδ αγαινστ βυχκλινγ. Φορ

φιξεδ τυβεσηεετσ τηε αβιλιτψ οφ τηε σηελλ το τακε τηε αξιαλ λοαδ φροm τηε χηαννελ ισ αλσο χονσιδερεδ.

34

Section 14. Expansion bellows χοϖερσ βοτη τηιχκ ανδ τηιν ωαλλεδ βελλοωσ. Τηε ρυλεσ αρε βασεδ ον ΕϑΜΑ Στανδαρδσ ωιτη

αδδιτιοναλ παρτσ τακεν φροm ΑD−Μερκβλαττερ, ΑΣΜΕ ςΙΙΙ Dιϖισιον 1, ΑΣΜΕ Β31.3, ΧΟDΑΠ ανδ Στοοmωεζεν. Τηε mετηοδσ

χοϖερ ιντερναλ πρεσσυρε, εξτερναλ πρεσσυρε ανδ φατιγυε ασσεσσmεντ, ανδ σοmε υσεφυλ αδδιτιοναλ ινφορmατιον ισ γιϖεν ιν

Αννεξ Κ.

Section 15. Pressure vessels of rectangular section προϖιδεσ ρυλεσ φορ υνρεινφορχεδ ϖεσσελσ, ωιτη ορ ωιτηουτ α χεντραλ σταψ,

ανδ ρεινφορχεδ ϖεσσελσ ωηερε στιφφενερσ αρε ατταχηεδ το τηε ουτσιδε οφ τηε ϖεσσελ. Τηε mετηοδσ αρε σιmιλαρ το τηοσε ιν ΑΣΜΕ

ςΙΙΙ Dιϖ. 1, Αππενδιξ 13. Αλλοωανχε ισ mαδε φορ περφορατεδ πλατεσ βψ mεανσ οφ α λιγαmεντ εφφιχιενχψ. Προχεδυρεσ αρε αλσο

ινχλυδεδ φορ χαλχυλατινγ τηε ρεθυιρεδ ρεινφορχεmεντ φορ οπενινγσ ιν ρεχτανγυλαρ ϖεσσελσ.

Section 16. Non-pressure loads χοϖερσ τηε φολλοωινγ τοπιχσ:

Λοχαλ λοαδσ ον νοζζλεσ ιν σπηεριχαλ ανδ χψλινδριχαλ σηελλσ;

Λινε λοαδσ ανδ λιφτινγ εψεσ;

Ηοριζονταλ ϖεσσελσ ον σαδδλε ανδ ρινγ συππορτσ;

ςερτιχαλ ϖεσσελσ ον βραχκετ συππορτσ, λεγσ, σκιρτσ ανδ ρινγ συππορτσ;

Γλοβαλ λοαδσ.

Ονε mαϕορ διφφερενχε βετωεεν τηε mετηοδσ φορ λοχαλ λοαδσ ον νοζζλεσ ιν ΕΝ 13445 ανδ τηοσε γιϖεν ιν WΡΧ 107, WΡΧ 297

ορ ΠD 5500 Αννεξ Γ, ισ τηατ ιν ΕΝ 13445 λοχαλ λοαδσ αρε ασσεσσεδ βψ χοmπαρινγ τηεm ωιτη mαξιmυm αλλοωαβλε λοαδσ βασεδ

ον α λιmιτ λοαδ αναλψσισ ιν αδδιτιον το χαλχυλατινγ στρεσσεσ ανδ χοmπαρινγ τηεσε ωιτη αλλοωαβλε στρεσσεσ.

Α mαϕορ αδϖανταγε φορ τηε δεσιγνερ ισ τηατ τηερε αρε χονσιδεραβλψ φεωερ χηαρτσ ανδ ταβλεσ ιν ΕΝ 13445 χοmπαρεδ ωιτη τηε

οτηερ mετηοδσ, ανδ εθυατιονσ αρε γιϖεν φορ εαχη οφ τηε χυρϖεσ φορ υσε ιν χοmπυτερ προγραmσ ορ σπρεαδσηεετσ. ΠD 5500

Αννεξ Γ, σεχτιον Γ.2.8 (φορmερλψ ενθυιρψ χασε 5500/122) νοω ινχλυδεσ αλτερνατιϖε mετηοδσ φορ αναλψσινγ λοχαλ λοαδσ ον

νοζζλεσ ιν χψλινδριχαλ ανδ σπηεριχαλ σηελλσ βασεδ ον ΕΝ 13445.

Τηε mετηοδ φορ λινε λοαδσ χοmεσ φροm Εαστ Γερmανψ. Σιmπλε αλλοωαβλε λοαδ εθυατιονσ αρε χοmβινεδ ωιτη α βενδινγ λιmιτ

στρεσσ ωηιχη αλλοωσ φορ πρεσσυρε ανδ γλοβαλ λοαδσ. Α προχεδυρε ισ γιϖεν φορ τηε εϖαλυατιον οφ αλλοωαβλε λοαδσ ον λιφτινγ εψεσ

(λιφτινγ λυγσ).

Τηε ρυλεσ φορ σαδδλε συππορτσ αρε βασεδ ον α λιmιτ λοαδ αναλψσισ ανδ αρε θυιτε διφφερεντ φροm τηοσε ιν ΠD 5500 (ωηιχη αρε

βασεδ ον τηε Ζιχκ mετηοδ). Τηε mετηοδ ιν ΕΝ 13445 ρεθυιρεσ α γεοmετρψ χονφιγυρατιον το βε γιϖεν ανδ α λιmιτ λοαδ

εϖαλυατεδ. Τηισ ρεθυιρεσ ϖαριουσ φορmυλαε το βε χαλχυλατεδ ανδ τηε εϖαλυατιον οφ σεϖεραλ φαχτορσ φροm γραπησ.

Φορ ϖερτιχαλ ϖεσσελσ ΕΝ 13445 χονταινσ δεσιγν mετηοδσ φορ:

• ϖερτιχαλ ϖεσσελσ ον βραχκετ συππορτσ (σεχτιον 16.10)

• ϖερτιχαλ ϖεσσελσ ον λεγ συππορτσ (σεχτιον 16.11)

• ϖερτιχαλ ϖεσσελσ ωιτη σκιρτσ (σεχτιον 16.12)

• ϖερτιχαλ ϖεσσελσ ωιτη ρινγ συππορτσ (σεχτιον 16.13)

Σεχτιονσ 16.10 ανδ 16.11 ονλψ χοϖερ ασσεσσmεντ οφ συππορτ λοαδινγσ ιν τηε σηελλ ορ ηεαδ, ανδ δο νοτ χοϖερ τηε δεσιγν οφ τηε

αχτυαλ βραχκετσ ορ λεγσ.

Σεχτιον 16.12 ινχλυδεσ δεσιγν προχεδυρεσ φορ σκιρτσ, ινχλυδινγ τηε εφφεχτσ οφ σκιρτ οπενινγσ ανδ σκιρτ το ϖεσσελ ατταχηmεντ.

Σεχτιον 16.13 ινχλυδεσ προχεδυρεσ φορ τηε δεσιγν οφ ρινγ συππορτσ.

Section 17. Simplified assessment of fatigue life γιϖεσ ρυλεσ φορ σιmπλιφιεδ φατιγυε ασσεσσmεντ φορ πρεσσυρε λοαδινγ ονλψ.

Section 18. Detailed assessment of fatigue life προϖιδεσ ρυλεσ φορ δεταιλεδ φατιγυε ασσεσσmεντ φορ πρεσσυρε ϖεσσελσ ανδ

χοmπονεντσ συβϕεχτ το στρεσσ φλυχτυατιονσ.

Βοτη φατιγυε σεχτιονσ αρε βασεδ ον τηε mετηοδ ιν ΠD 5500 Αννεξ Χ ωιτη αδδιτιοναλ ρεφινεmεντσ.

Τεν σεπαρατε φατιγυε δεσιγν χυρϖεσ αρε προϖιδεδ φορ διφφερεντ ωελδ χατεγοριεσ, χοmπαρεδ ωιτη σεϖεν ιν ΠD 5500. Ιν αδδιτιον,

α φατιγυε χυρϖε ισ γιϖεν φορ υνωελδεδ mατεριαλ, τογετηερ ωιτη χορρεσπονδινγ ρυλεσ.

35

51.3.4 Part 4: Manufacture

Τηισ παρτ χοϖερσ ρεθυιρεmεντσ φορ mατεριαλ τραχεαβιλιτψ ανδ mαρκινγ, mανυφαχτυρινγ τολερανχεσ, αχχεπταβλε ωελδ δεταιλσ,

ωελδινγ, ΝDΕ περσοννελ, προδυχτιον τεστινγ, ποστ ωελδ ηεατ τρεατmεντ ανδ ρεπαιρσ.

51.3.5 Part 5: Inspection and Testing

Τηισ παρτ χοϖερσ ρεθυιρεmεντσ φορ δεσιγν δοχυmεντατιον, ινσπεχτιον ανδ τεστινγ δυρινγ φαβριχατιον, φιναλ ασσεσσmεντ, mαρκινγ

ανδ δεχλαρατιον οφ χονφορmιτψ ωιτη τηε στανδαρδ, ανδ φιλεσ το βε χοmπιλεδ (ρεχορδσ).

Φορ τεστινγ γρουπσ 1, 2 ανδ 3 τηε στανδαρδ ηψδραυλιχ τεστ πρεσσυρε ισ τηε ηιγηερ οφ:

dt

t

a

dt pporf

fpp 43.125.1 ==

51.3.6 New Developments

Τηερε ηαϖε βεεν σεϖεραλ mινορ ρεϖισιονσ το ΕΝ 13445 το χορρεχτ ϖαριουσ ερρορσ ιν τηε στανδαρδ, ανδ τηερε ισ α χονσιδεραβλε

προγραmmε οφ ωορκ το χοϖερ αρεασ νοτ ψετ ινχλυδεδ ιν τηε χυρρεντ εδιτιον, ινχλυδινγ:

• Αλυmινιυm ϖεσσελσ;

• Ρεινφορχεδ ανδ τοροιδαλ βελλοωσ;

• Εξπεριmενταλ δεσιγν mετηοδσ;

• Χρεεπ;

• Αυστενιτιχ νοδυλαρ χαστ ιρονσ;

• Στιφφενεδ φλατ ωαλλσ.

Α νεω εδιτιον οφ ΕΝ 13445 ισ πλαννεδ φορ 2006. Φυρτηερ γυιδανχε ον τηε υσε οφ ΕΝ13445 χαν βε φουνδ ιν Ρεφ 32. Φυρτηερ

βαχκγρουνδ ιν φορmατιον ον ΠD 5500 χαν βε φουνδ ιν Ρεφ 33.

Α δοχυmεντ εντιτλεδ EN 13445 “Unfired pressure vessels”, Background to the rules in Part3: Design [34] ηασ βεεν

προδυχεδ βψ Γυψ Βαψλαχ ανδ Dανιελλε Κοπλεωιχζ. Τηισ ισ αϖαιλαβλε φορ δοωνλοαδινγ φροm τηε ΕΝ 13445 ηελπ δεσκ ωεβ σιτε

ατ ωωω.υνm.φρ/εν/γενεραλ/εν13445/.

51.4 References

1. ΒΣ 5500 Υνφιρεδ φυσιον ωελδεδ πρεσσυρε ϖεσσελσ, Βριτιση Στανδαρδσ Ινστιτυτιον, 1976−2000

2. ΒΣ 1500 Σπεχιφιχατιον φορ φυσιον ωελδεδ πρεσσυρε ϖεσσελσ φορ γενεραλ πυρποσεσ, Βριτιση Στανδαρδσ Ινστιτυτιον,

1965

3. ΒΣ 1515 Παρτ 1 Σπεχιφιχατιον φορ φυσιον ωελδεδ πρεσσυρε ϖεσσελσ, Βριτιση Στανδαρδσ Ινστιτυτιον, 1968

4. Dραφτ Ιντερνατιοναλ Στανδαρδ ΙΣΟ/DΙΣ2694, πυβλισηεδ βψ ΙΣΟ, 1973

5. ΕΝ 13445 Υνφιρεδ πρεσσυρε ϖεσσελσ, ΧΕΝ, 2002

6. Ευροπεαν Πρεσσυρε Εθυιπmεντ Dιρεχτιϖε (ΠΕD) Νο. 97/23/ΕΧ, 1997

7. Πρεσσυρε Εθυιπmεντ Ρεγυλατιονσ 1999 (ΣΙ 1999/2001, Dεπαρτmεντ οφ Τραδε ανδ Ινδυστρψ, Λονδον, 1999

8. ΒΣ ΕΝ 287 Θυαλιφιχατιον τεστ οφ ωελδερσ. Φυσιον ωελδινγ. Στεελσ, Βριτιση Στανδαρδσ Ινστιτυτιον, 2004

9. ΒΣ ΕΝ 288 Σπεχιφιχατιον ανδ αππροϖαλ οφ ωελδινγ προχεδυρεσ φορ mεταλλιχ mατεριαλσ, Βριτιση Στανδαρδσ

Ινστιτυτιον, 2004

10. ΑΣΜΕ Βοιλερ ανδ Πρεσσυρε ςεσσελ Χοδε, Σεχτιον ςΙΙΙ

11. Καλνινσ, Α ανδ Υπδικε, D Π, �Νεω δεσιγν χυρϖεσ φορ τορισπηεριχαλ ηεαδσ�, Wελδινγ Ρεσεαρχη Χουνχιλ Βυλλετιν

364, ϑυνε 1991

12. Φαχηβερειτστανδαρδ, Βεηαλτερ υνδ Αππαρατε, Φεστιγσκειτσβερεχηνυνγ, Κεγελσχηαλεν, ΤΓΛ32903/06.

Στανδαρδσϖερσανδ, Λειπζιγ, Απριλ 1989

13. ΠD 6550 Εξπλανατορψ συππλεmεντ το ΒΣ 5500:1988. Σπεχιφιχατιον φορ υνφιρεδ φυσιον ωελδεδ πρεσσυρε ϖεσσελσ.

Σεχτιον τηρεε. Dεσιγν. ςεσσελσ υνδερ εξτερναλ πρεσσυρε, Βριτιση Στανδαρδσ Ινστιτυτιον, 1989

14. Κενδριχκ, Σ, �Dεσιγν φορ εξτερναλ πρεσσυρε υσινγ γενεραλ χριτερια�, Ιντ.ϑ.Μεχη.Σχι., 24 (4) (1982), ππ.209−18

15. ΧΟDΑΠ � �Φρενχη Χοδε φορ τηε Χονστρυχτιον οφ Πρεσσυρε ςεσσελσ�. Εδιτεδ βψ ΣΝΧΤ ανδ ΑΦΙΑΠ.

16. Μαχφαρλανε, WΑ ανδ Φινδλαψ, ΓΕ: �Α σιmπλε τεχηνιθυε φορ χαλχυλατινγ σηακεδοων λοαδσ ιν πρεσσυρε ϖεσσελσ�,

Προχ. ΙΜεχηΕ, ςολ. 186, 4/1972, ππ 45−52, Λονδον.

Formatted: Bullets andNumbering

Formatted: Bullets andNumbering

Formatted: Lowered by 15 pt

Formatted: Bullets andNumbering

Deleted:

t

a

dt o1,25f

fpp =

Deleted: 1

Deleted: 2

Deleted: 3

36

17. ΑD−Μερκβλττερ ∀Βερεχηνυνγ ϖον Dρυχκβεηλτερν∀

18. Wατερσ, Ε Ο, Wεσστροm, D Β, Ροσσηειm, D Β ανδ Wιλλιαmσ Φ Σ Γ, �Φορmυλασ φορ στρεσσεσ ιν βολτεδ φλανγε

χοννεχτιονσ�, Τρανσ ΑΣΜΕ, ςολ. 59, 1937, π161.

19. Ψουνγ, WΧ ανδ Ροαρκ, ΡΧ, �Ροαρκ∋σ Φορmυλασ φορ Στρεσσ ανδ Στραιν� 6τη Εδιτιον ΜχΓραω−Ηιλλ Πυβλ., Λονδον,

1989

20. ΠD 6497 Στρεσσεσ ιν ηοριζονταλ χψλινδριχαλ πρεσσυρε ϖεσσελσ συππορτεδ ον τωιν σαδδλεσ: α δεριϖατιον οφ τηε βασιχ

εθυατιονσ ανδ χονσταντσ υσεδ ιν Γ3.3 οφ ΒΣ 5500, Βριτιση Στανδαρδσ Ινστιτυτιον, 1982

21. Ζιχκ Λ Π, �Στρεσσεσ ιν λαργε ηοριζονταλ χψλινδριχαλ πρεσσυρε ϖεσσελσ ον τωο σαδδλε συππορτσ�, Wελδινγ Ρεσεαρχη

ϑουρναλ Συππλεmεντ, Σεπτ 1951.

22. Τοοτη Α Σ, Dυτηιε Γ, Wηιτε Γ Χ ανδ Χαρmιχηαελ ϑ, �Στρεσσεσ ιν ηοριζονταλ στοραγε ϖεσσελσ � α χοmπαρισον οφ

τηεορψ ανδ εξπεριmεντ� ϑουρναλ οφ Στραιν Αναλψσισ, 17, 1982, ππ 169−176.

23. Τοοτη Α Σ ανδ Ναση D Η: �Στρεσσ αναλψσισ ανδ φατιγυε ασσεσσmεντ οφ τωιν σαδδλε συππορτεδ πρεσσυρε ϖεσσελσ�

ΠςΠ− ςολ 217, Πρεσσυρε ςεσσελσ ανδ Χοmπονεντσ, ΑΣΜΕ Χονφ ϑυνε 1991, ππ 41−48.

24. Τοοτη, ΑΣ, �Λοχαλ λοαδσ, συππορτσ ανδ mουντινγ�, Χηαπτερ 4 ιν Πρεσσυρε ςεσσελ Dεσιγν � Χονχεπτσ ανδ

Πρινχιπλεσ, Εδσ. Σπενχε ϑ ανδ Τοοτη Α Σ, Ε ανδ Φ Ν Σπον, 1994.

25. Τοοτη Α Σ ανδ Ναση D Η, �Τηε υσε οφ mιχροχοmπυτερ ιν τηε δεσιγν οφ χψλινδριχαλ πρεσσυρε ϖεσσελσ�, Ιντ. ϑ.

Πρεσσ. ςεσσελ & Πιπινγ, 1986.

26. Wιχηmαν Κ Ρ; Ηοππερ Α Γ ανδ Μερσηον ϑ Λ: �Λοχαλ στρεσσεσ ιν σπηεριχαλ ανδ χψλινδριχαλ σηελλσ δυε το

εξτερναλ λοαδινγσ�, Wελδινγ Ρεσεαρχη Χουνχιλ Βυλλετιν 107, 1965, ρεϖισεδ Μαρ 1979.

27. Λεχκιε, Φ Α & Πεννψ, Ρ Κ, �(1) Α Χριτιχαλ Στυδψ οφ τηε Σολυτιονσ φορ τηε Ασψmmετριχ Βενδινγ οφ Σπηεριχαλ

Σηελλσ; (2) Σολυτιονσ φορ τηε Στρεσσεσ ατ Νοζζλεσ ιν Πρεσσυρε ςεσσελσ ανδ (3) Στρεσσ Χονχεντρατιον Φαχτορσ φορ

τηε Στρεσσεσ ατ Νοζζλε Ιντερσεχτιονσ ιν Πρεσσυρε ςεσσελσ, Wελδινγ Ρεσεαρχη Χουνχιλ Βυλλετιν Νο. 90,

Σεπτεmβερ 1963.

28. Πετερσον ΡΕ, Στρεσσ Χονχεντρατιον Φαχτορσ, ϑοην Wιλεψ & Σονσ, 1974

29. ΕΝ 1591 Φλανγεσ ανδ τηειρ ϕοιντσ. Dεσιγν ρυλεσ φορ γασκετεδ χιρχυλαρ φλανγε χοννεχτιονσ. Χαλχυλατιον mετηοδ,

ΧΕΝ, 2001

30. ΠD 6550 Εξπλανατορψ συππλεmεντ το ΒΣ 5500:1988. Σπεχιφιχατιον φορ υνφιρεδ φυσιον ωελδεδ πρεσσυρε ϖεσσελσ.

Σεχτιον τηρεε. Dεσιγν. Ηεατ εξχηανγερ τυβεσηεετσ, Βριτιση Στανδαρδσ Ινστιτυτιον, 1989

31. Εαρλανδ ΣW ανδ Ναση DΗ, Ευροπεαν Πρεσσυρε Εθυιπmεντ, τηε ΠΕD ανδ ΕΝ 13445, Χουρσε Νοτεσ, Τηε

Υνιϖερσιτψ οφ Στρατηχλψδε, Γλασγοω, 2004

32. Εαρλανδ, ΣW, Ναση, DΗ ανδ Γαρδεν, W �Γυιδε το Ευροπεαν Πρεσσυρε Εθυιπmεντ�, ΠΕΠ 2003

33. Νιχηολσ, Ρ W, Πρεσσυρε ϖεσσελ χοδεσ ανδ στανδαρδσ, Ελσεϖιερ Αππλιεδ Σχιενχε, 1987

34. Βαψλαχ, Γ ανδ Κοπλεωιχζ, D ΕΝ 13445 �Υνφιρεδ πρεσσυρε ϖεσσελ�, Βαχκγρουνδ το τηε ρυλεσ ιν Παρτ3: Dεσιγν,

ΕΝ 13445 Ηελπδεσκ ατ ωωω.υνm.φρ/εν/γενεραλ/εν13445/