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;

D_н и D_в – 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;

σ_д – 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 S_ф - фактическая минимальная толщина стенки элемента, мм;

S_р - 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 S_ф(t₁), полученное при рассматриваемом обследовании, то скорость коррозии определяется по формуле:

а= , (10)

где S_и - 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 S_ф(t₂), S_ф(t₁), то скорость коррозии определяется по формуле:

а= , (11)

где S_ф (t₁), S_ф (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.