1. Визначення листових конструкцій;

2. Класифікація оболонок.

Література:

Обов'язкова: [1] Чертов І.М. Зварні конструкції: Підручник. - К.: Арістей, 2006. с. 339 - 340.

Додаткова: [2] Клименко Ф.Є. Металеві конструкції: . Львів: Світ 2002

Листовими конструкціями називаються такі конструкції, для яких листи є основними елементами, що відповідають за працездатність. Головним чином вони являють собою конструкції з криволінійною поверхнею (оболонки) або з плоскою поверхнею (пластини). Найбільш розповсюдженими зварними листовими конструкціями є оболонки.

Оболонкою називається тіло, що обмежується двома криволінійними поверхнями, відстань між якими (товщина оболонки - σ< R/20) мала у порівнянні з іншими розмірами тіла, тобто нормальні напруження на

площинах паралельних поверхням такі, що їх значеннями можна знехтувати. Оболонки працюють на зовнішнє або внутрішнє розподілене навантаження. Оболонки призначаються для збереження газоподібних рідких або сипучих тіл або їхньої технологічної переробки. У зв'язку з цим розрізняють наступні види оболонок:

1) газгольдери - для збереження і розподілу газів;

2) резервуари - для збереження води, нафтопродуктів та інших рідин;

3) спеціальні конструкції металургійної, хімічної та інших галузей про­мисловості (домни, повітронагрівачі, автоклави, різні великі хіміч­ні апарати і т. п.);

4) труби і трубопроводи великих діаметрів, що використовуються на металургійних, хімічних та інших заводах, гідроелектростанціях, а також у якості магістральних нафто- і газопроводів та інш.

Оболонки застосовуються не тільки як конструкції, сприймаючі різні навантаження, але також як судини завдяки щільності.

Листові конструкції в більшості являють собою оболонки обертання (циліндричні, сферичні, конічні і т. п.), тобто мають найвигіднішу форму при впливі на них навантажень від газоподібних і рідких тіл.

Тема: Труби і трубопроводи.

План:

1. Призначення трубопроводу;

2. Схема навантаження трубопроводу;

3. Перевірка міцності швів трубопроводу.

Література:

Обов'язкова: [1] Чертов І.М. Зварні конструкції: Підручник. - К.: Арістей, 2006. с. 359 - 361.

Додаткова: [2] Клименко Ф.Є. Металеві конструкції: . Львів: Світ 2002

Зварні труби великого діаметра широко використовують при споруд­женні магістральних газонафтопроводів. Для виготовлення таких труб застосовують низьколеговані сталі 14ХГС, 17ГС, 17М1С та інш. Товщина стінок труб 8...20 мм, діаметр 529...1420 мм.

Зі зварних труб споруджують також трубопроводи металургійних і ін­ших заводів, гідротехнічних споруджень, а також трубопроводи атомних і теплових електростанцій. При цьому труби, що працюють при темпера­турі від -10 до +350°С и тиску р < 9 МПа, виготовляються зі сталі СтЗсп і низьколегованих сталей 10М2СД, 14ХГС. Труби, що працюють при тем­пературі від -50 до +350°С и тиску р < 70 МПа,- зі сталей 20 і ЗОХМА.

Труби, що працюють при високих температурах (до 600°С), - з молібдено­вих сталей, наприклад 15ХМ і інш. Для роботи в агресивних середовищах труби виготовляють з аустенітних нержавіючих сталей, алюмінієвих, титанових і інших сплавів. Крім того, зварні труби широко застосовують у санітарно-технічному будівництві й у ряді спеціальних областей техніки. Зварні труби мають поздовжні або спіральні шви, при монтажі трубо­проводів окремі труби зварюються між собою поперечними кільцевими швами. Міцність трубопроводів оцінюють з урахуванням різного роду зусиль, що діють у процесі експлуатації (рис. ).

Рис. Схема навантаження трубопроводу (а) від ваги рідини (б), від внутрішнього тиску (в), від різниці температури (г)

Розрахунок поздовжніх стиків при внутрішньому тиску/» роблять за

формулою:

У кільцевих стиках утворюються напруження, обумовлені за формулою:

де р і R - відповідно радіус і товщина стінки труби.

При зниженні зовнішньої температури в кільцевих стиках утворяться напруження:

де α- коефіцієнт температурного розширення металу; ΔТ - різниця температури; Е - модуль пружності.

Трубопроводи іноді встановлюють на опорах. Тоді труба буде зазна­вати згинальний момент М_q від власної ваги і ваги рідини. Навантаження ц від власної ваги трубопроводу рівномірно розподілені. Приблизно трубо­провід можна прийняти за багатооперту нерозрізану балку. При цьому згинальний момент на опорі:

В кільцевих швах утворяться напруження:

де W - момент опору перерізу труби.

Сумарні напруження в кільцевих швах визначається в такий спосіб:

Як правило, трубопроводи розраховують в основному на статичне на­вантаження. В особливих випадках враховують пульсацію тиску середо­вища, що транспортується.

Тема: Газгольдери і сферичні резервуари.

Газгольдери і сферичні резервуари використовують для збереження газів у скрапленому або газоподібному стані.

Газгольдери конструюють у формі судин постійного тиску або постій­ного об'єму. Останні більш прості у виготовленні і дозволяють зберігати газ під високим тиском. Газгольдери перемінного об'єму експлуатуються при низькому тиску. Газгольдери постійного об'єму (рис. ) звичайно мають циліндричну форму діаметром кілька метрів з сферичними днищами.

Поздовжні і кільцеві шви - стикові. Усі шви (поздовжні і поперечні в циліндричній частині, а також у сферах) є робочими. Напруження в поз­довжньому шві циліндричної частини радіусом R з товщиною стінки δ:

Напруження в сферичній частині радіусом R_о з товщиною стінки δ₀ складають:

Підбір товщини стінок роблять звичайно за граничними напружен­нями з урахуванням у першу чергу міцності поздовжнього шва.

Сферичні резервуари в основному призначені для зберігання скрап­леного газу під великим тиском. Напруження в стінці сферичного резерву­ара (рис. ) визначають за формулою:

Вони в два рази менші, ніж у циліндричному, при однакових радіусах і товщинах стінок. Тому вага сферичних резервуарів менша, але конст­рукція складніша.

Тема: Горизонтальні резервуари (цистерни).

Цистерни складаються з ци­ліндричної обичайки і двох днищ. Конструктивні форми цистерн і типи зварних з'єднань вибирають у залежності від умов роботи.

Циліндрична частина утворюється з поясів - вертикальних кілець зі стандартного листового матеріалу, зварних поздовжніми стиковими шва­ми, а пояси між собою з'єднуються внакладку кільцевими кутовими швами.

Днища роблять сферичними (еліптичними) методом штампування або шляхом зварювання з декількох листів стиковими швами. Інколи засто­совують плоскі днища. Сполучення циліндра з днищем плавні, їх при­варюють до обичайки кутовими швами. У цистернах, призначених для транспортування рідких продуктів, всі з'єднання виконують стиковими, у тому числі і з'єднання днища з циліндричною обичайкою (рис. ).

Горизонтальні циліндричні резервуари, як правило, встановлюються на опорах і розраховуються як балки трубчастого перерізу під дією рівно­мірно розподіленого навантаження. Тобто, в стінці обичайки утворюються напруження як від внутрішнього тиску рідини σ_к і σ_п, так і внаслідок згину σ_п (рис. ).

Попередньо визначають товщину стінки окремо по кожній складовій напруженого стану за формулами:

Оскільки тиск р від ваги рідини, як правило, дуже малий, то визначен­ня товщини стінок на підставі цієї формули приводить до дуже малого значення δ. Цистерни з такими стінками не мають достатньої жорсткості, тому розрахункові тиски визначаються відповідно до спеціальних техніч­них вказівок. Призначається найбільше значення товщини δ. Після цього роблять перевірку міцності стінки з урахуванням усіх компонентів напру­женого стану:

Напруження

товщина сферичних днищ визначається за формулою:

але приймається однаковою з товщиною обичайки.

Рис. Конструкція зварної цистерни

18