Расчет и конструирование типового оборудования (стр. 13 из 35)

Под расчетным давлением в рабочих условиях для элементов сосудов и аппаратов следует понимать давление, на которое производится их расчет на прочность. Если на элемент сосуда или аппарата действует гидростатическое давление, составляющее пять или более процентов от рабочего давления, то расчетное давление повышают на величину гидростатического давления.

Гидростатическое давление, действующее на элемент сосуда, определяется по формуле

Р_{г с} g H_с 10 ⁶ , (9.1)

где

– плотность рабочей среды в аппарате; g – ускорение свободного падения; H_c – высота среды в аппарате.

Для защиты сосудов и аппаратов от возможного повышения давления выше допустимого, они снабжаются предохранительными устройствами (предохранительными клапанами и др.).

При действии предохранительных клапанов давление в сосуде или аппарате не должно превышать избыточное рабочее давление более чем на 0,05 МПа для сосудов, работающих под давлением до 0,3 МПа, на 15 % – для сосудов под давлением от 0,3 до 6,0 МПа и на 10 % – для сосудов под давлением свыше 6,0 МПа.

При повышении давления в сосуде или аппарате во время

действия предохранительных устройств более чем на 10% по сравнению с рабочим, элементы аппарата должны рассчитываться на давление, равное 90% давления при срабатывании предохранительного устройства.

Давление в сосуде во время действия предохранительного клапана может быть определено по формуле

Р_к

, (9.2)

где Р_раб - рабочее давление в сосуде.

Расчетное давление в рабочих условиях без учета

гидростатического давления следует определять по формуле

0,9 Р_к при Р_раб 6,0 МПа

Р_р, (9.3) Р_раб при Р_раб 6,0 МПа

а с учетом гидростатического давления

Р_р Р_г при Р_г 0,05 Р_раб

Р. (9.4) Р_р при Р_г 0,05 Р_раб

Под пробным давлением в сосуде или аппарате следует понимать давление, при котором проводится испытание сосуда или аппарата на прочность и герметичность.

Испытание стальных сварных сосудов и аппаратов должно проводиться пробным давлением, определяемым по формуле

Р_пр

, (9.5)

гд0 – допускаемое напряжение для материала сосуда при е температуре 20 С, МПа; допускаемое напряжение для материала сосуда при – расчетной температуре, МПа.

Под расчетным давлением в условиях испытаний следует понимать давление, которому подвергаются сосуды во время пробного испытания, включая гидростатическое давление, если оно составляет пять и более процентов от пробного давления.

Расчет на прочность элементов аппаратов (обечаек, днищ) для условий испытаний проводить не требуется, если расчетное давление в условиях испытания будет меньше, чем расчетное давление в рабочих условиях, умноженное на 1,35

.

Допускаемые напряжения

Допускаемое напряжение для сталей при расчете по предельным нагрузкам стальных сварных сосудов и аппаратов, работающих при статических однократных нагрузках, определяют по механическим характеристикам сталей с учетом коэффициентов запаса.

Допускаемое напряжение для сталей определяют: для углеродистых и низколегированных сталей по формуле

nв nд

R ₅

гд ^R_e минимальное значение предела текучести при е – расчетной температуре;

– минимальное значение 0,2 %-ого условного предела текучести при расчетной температуре (напряжение, при котором остаточное удлинение составляет 0,2 %);

^Rm минимальное значение временного сопротивления – (предела прочности) при расчетной температуре;

10₅ – среднее значение предела длительной прочности за

10⁵ ч при расчетной температуре;

/ 10₅ – средний 1 %-ный предел ползучести за 10⁵ ч при расчетной температуре;

–минимальное значение 1 %-ого условного предела текучести при расчетной температуре (напряжение, при котором остаточное удлинение составляет 1 %);

n_т коэффициент запаса прочности по пределу

– текучести; n_в коэффициент запаса прочности по временному

– сопротивлению (пределу прочности); n_д коэффициент запаса прочности по пределу

– длительной прочности; nп коэффициент запаса прочности по пределу – ползучести.

Предел ползучести используют для определения допускаемого напряжения в тех случаях, когда отсутствуют данные по пределу длительной прочности или по условиям эксплуатации необходимо ограничить величину деформации (перемещения).

При отсутствии данных по условному пределу текучести при 1 %–ном остаточном удлинении допускаемое напряжение для аустенитной стали определяют по формуле (9.6).

Допускаемое напряжение для двухслойных сталей

определяется по формуле

о	So Co		n	Sn Cn
So Co		Sn Cn

, (9.8)

гд

– допускаемые напряжения при расчетной температуре для е

материалов соответственно основного и плакирующего

(коррозионностойкого) слоев; _п – толщины соответственно основного и плакирующего слоев;

^C_n – прибавка для компенсации коррозии и эрозии материала соответственно основного и плакирующего слоев.

При определении допускаемого напряжения по формуле (9.8) толщина плакирующего слоя принимается минимальной при

, если , то толщина плакирующего слоя принимается максимальной.

Для сталей, широко используемых в химическом машиностроении, допускаемые напряжения и расчетные значения предела текучести и временного сопротивления приведены в приложениях пособия [1].

В условиях испытания допускаемое напряжение определяют:

для углеродистых и низколегированных сталей

Re20 или R20p0,2

, (9.9) n_т

для аустенитных сталей

R20p0,2 или R20p1,0

, (9.10)

n_т

гд ^R_e²⁰ минимальное значение предела текучести при е – температуре 20 С;

–

минимальное значение условного 0,2 %–ого предела текучести при температуре 20 С (напряжение, при котором остаточное удлинение составляет 0,2 %);

–

минимальное значение условного 1 %–ого предела текучести при температуре 20 С (напряжение, при котором остаточное удлинение составляет 1 %).

Коэффициенты запаса прочности должны соответствовать значениям, приведенным в таблице 9.1.

Таблица 9.1

Значения коэффициентов запаса прочности

Условия нагружения	Коэффициент запаса прочности
	nт	nв	nд	nп
Рабочие условия	1,5	2,4	1,5	1,0
Условия испытания:
гидравлические	1,1	–	–	–
пневматические	1,2	–	–	–
Условия монтажа	1,1	–	–	–

В случае, если допускаемое напряжение для аустенитных сталей определяют по формуле (9.6), коэффициент запаса прочности ⁿ_т по пределу текучести ^R_p0,2 для рабочих условий следует принимать равным 1,3.