- •Расчёт прочности сосудов, работающих под давлением
- •Содержание
- •Основные понятия и определения
- •Общие требования к конструкции сосудов
- •3. Общие требования к освидетельствованию, осмотрам и испытаниям
- •4.Расчёт емкостей и сосудов, работающих под давлением
- •Задания для выполнения практической работы
- •Библиографический список
4.Расчёт емкостей и сосудов, работающих под давлением
Расчёт емкостей и сосудов, работающих под давлением заключается в определении номинальной толщины стенки барабана или прямой камеры при номинальном наружном или номинальном внутреннем диаметре, конечной температуре сжатого воздуха, мощности взрыва воздухосборника, а также в определении остаточного ресурса.
1) Номинальную толщину стенки барабана или прямой камеры рассчитывают по одной из следующих формул:
при номинальном наружном диаметре
(5)
при номинальном внутреннем диаметре
, (6)
где S – толщина стенки, мм;
p – расчётное давление внутри сосуда, МПа;
Dн и Dв – номинальные наружный и внутренний диаметры барабана, камеры, трубы, мм;
φ – коэффициент прочности сварного шва: для углеродистой, низколегированной, марганцовистой, хромомолибденовой и аустенитной стали, для бесшовных труб φ=1; для хромомолибденованадиевой и высокохромистой стали φ=0,8; для углеродистой и низколегированной марганцовистой стали в зависимости от способа сварки- при автоматической двусторонней сварке под флюсом, контактной сварке, односторонней ручной и автоматической сварке под флюсом, электрошлаковой сварке, ручной сварке в атмосфере углекислого газа и аргонодуговой сварке φ=0,85, при всех других видах ручной электрической и газовой сварки φ=0,7;
σд – нормальное допускаемое напряжение, МПа (см. таблицу 3);
С – прибавка к расчётной толщине стенки, мм: для барабанов и камер, свариваемых из листа или кованых с последующей механической обработкой при толщине листа не более 20 мм, С=1 мм; при толщине листа более 20 мм С=0 мм.
2) Конечная температура сжатого воздуха определяется по формуле:
(7)
где Т1 – абсолютная температура воздуха до сжатия, К;
Т2 – абсолютная температура после сжатия, К;
m – показатель политры (для воздуха m=1,41).
3) Мощность взрыва воздухосборника определяется по формуле:
кВт (8)
где А – работа, Дж, определяется по формуле:
(9)
Таблица 3 – Нормальные допускаемые напряжения в зависимости от температуры стенки ёмкости, сосуда
Расчётная температура стенки, º С |
Значение σд, МПа, для сталей |
|||||
20, 20К |
25 |
16ГС |
12ХМ |
Х17Н13ТМ3Т |
12Х2МФА |
|
200 |
144,1 |
161,7 |
181,3 |
144,1 |
143,1 |
137,2 |
250 |
129,4 |
144,1 |
161,7 |
142,1 |
122,5 |
126,4 |
300 |
116,6 |
129,4 |
149,9 |
138,2 |
117,6 |
124,5 |
350 |
103,9 |
113,7 |
131,3 |
134,3 |
113,7 |
120,5 |
400 |
90,2 |
98 |
110,7 |
122,5 |
108,8 |
117,6 |
450 |
62,7 |
66,6 |
81,3 |
94,1 |
104,9 |
114,7 |
500 |
33,3 |
33,3 |
- |
33,3 |
101,9 |
78,4 |
Расчётные формулы пригодны при соблюдении следующих условий:
для барабанов и камер, содержащих воду, пароводяную смесь или насыщенный пар:
или
(7)
для камер, содержащих перегретый пар:
или
(8)
4) Остаточный ресурс аппарата, подвергающегося действию коррозии (эрозии), определяется по формуле:
, (9)
где Sф - фактическая минимальная толщина стенки элемента, мм;
Sр - расчетная толщина стенки элемента, мм;
а - скорость равномерной коррозии (эрозионного износа), мм / год.
Формула (9), используется, если число замеров N толщины стенок за время эксплуатации сосуда не превышает 3.
Скорость равномерной коррозии а определяется следующим образом:
- если после проведения очередного обследования имеется только одно измерение контролируемого параметра Sф(t1), полученное при рассматриваемом обследовании, то скорость коррозии определяется по формуле:
а=
,
(10)
где Sи - исполнительная толщина стенки элемента, мм;
С0 - плюсовой допуск на толщину стенки, мм;
t 1 - время от момента начала эксплуатации до момента обследования, лет.
- если после проведения очередного обследования имеются два измерения контролируемого параметра Sф(t2), Sф(t1), то скорость коррозии определяется по формуле:
а=
,
(11)
где Sф (t1), Sф (t2) - фактическая толщина стенки, определенная при первом и втором обследованиях соответственно, мм;
t1 , t2 - время от момента начала эксплуатации до момента первого и второго обследования соответственно, лет;
К1=0,5…0,75 - коэффициент, учитывающий отличие средней ожидаемой скорости коррозии (эрозии) от гарантированной скорости коррозии (эрозии);
К2=0,75…1,0 - коэффициент, учитывающий погрешность определения скорости коррозии (эрозии) по линейному закону, от скорости коррозии, рассчитанной по более точным (нелинейным) законам изменения контролируемого параметра.
