Расчет и конструирование типового оборудования (стр. 23 из 35)

d₀

C , (13.6)

где ^S p расчетная толщина стенки укрепляемого элемента.

–

Если расчетный диаметр укрепляемого отверстия ^d _p удовлетворяет условию

d _p d₀ , (13.7)

то дальнейших расчетов укрепления отверстия проводить не требуется, т.е. отверстие не требует укрепления.

Если условие (13.7) не выполняется, необходимо выполнить расчет укрепления отверстия.

Расчетный диаметр отверстия в стенке обечайки, перехода, днища или вварного кольца ^d _p при наличии штуцера с круглым поперечным сечением, ось которого совпадает с нормалью к поверхности в центре отверстия

d _p d 2 C_s , (13.8)

гд d внутренний диаметр штуцера; е –

^Cs сумма прибавок к расчетной толщине стенки штуцера.

–

Расчетный диаметр отверстия для смещенного штуцера на эллиптическом днище (рисунок 13.5а)

d_p

. (13.9)

Для цилиндрических и конических обечаек в случае приварки наклонного штуцера, ось которого расположена в плоскости продольного сечения обечайки (рисунок 13.6б) расчетный диаметр отверстия определяется по формуле

d_p d 2 C_s /cos² , (13.10)

гд

угол между осью наклонного штуцера и нормалью к е – поверхности цилиндрической или конической обечайки, а также выпуклого днища.

а б

Рис. 13.6. Размещение штуцеров на цилиндрических или конических обечайках

а – смещенный штуцер в площади поперечного сечения обечайки; б – наклонный штуцер

Для цилиндрических и конических обечаек в случае, когда ось штуцера расположена в площади поперечного сечения обечайки (рисунок 13.6а), расчетный диаметр отверстия определяется по формуле d _p max d; 0,5 t2 C_s , (13.11)

гд t длина отверстия в окружном направлении, мм.

е –

Расчетные толщины стенок

Расчетные толщины стенок укрепляемых элементов, кроме толщины стенки эллиптического днища, определяются в соответствии с изложенными ранее методами расчета от действия соответствующего давления.

Расчетную толщину стенки эллиптического днища ^S _p , работающего под внутренним избыточным давлением, определяют по формуле

S_p

, (13.12)

гд P – расчетное внутреннее избыточное давление в сосуде

е или аппарате;

[ ]– допускаемое напряжение для материала

эллиптического днища при расчетной температуре;

– коэффициент прочности сварных швов днища.

Если ось сварного шва днища (обечайки) удалена от наружной поверхности штуцера на расстояние более чем три толщины укрепляемого элемента, то коэффициент прочности этого сварного соединения при расчете укрепления отверстий следует принимать равным 1. В исключительных случаях, когда сварной шов пересекает отверстие или удален от наружной поверхности штуцера на расстояние менее 3 S , принимают 1 в зависимости от вида и качества шва.

Расчетная толщина стенки штуцера ^S₁p , нагруженного внутренним избыточным или наружным давлением, определяется по формуле

S_1p

, (13.13)

где ^{[ ]}1 – допускаемое напряжение для материала штуцера при расчетной температуре;

– коэффициент прочности продольного сварного шва штуцера (для штуцеров, выполненных из бесшовных труб 1 1 0, ).

Если плоскость, проходящая через продольный шов вальцованного штуцера и ось этого штуцера, образует угол не менее 60º с плоскостью продольного осевого сечения цилиндрической или конической обечайки в соответствии с рисунком 13.7, коэффициент прочности сварного шва принимают 1 1. В остальных случаях коэффициент принимают в зависимости от вида и контролируемой длины сварного шва, т.е. по группе аппарата

Рис. 13.7. Учет продольного сварного шва штуцера, вваренного в обечайку

При расчете ^S₁p можно предварительно выбрать трубу и определить внутренний диаметр штуцера d по наружному диаметру трубы и толщине стенки трубы, либо приближенно подставить вместо внутреннего диаметра условный проход штуцера. Материал штуцеров принимают обычно такой же, как и корпуса аппарата. При отсутствии в стандартах на трубы или люки данного материала, принимают материал, близкий по свойствам к материалу аппарата. Поэтому прибавку для компенсации коррозии для штуцера принимают равной прибавке для компенсации коррозии для корпуса аппарата (обечайки или днища). Прибавку для компенсации минусового допуска для труб принимают равной 15% от толщины стенки трубы. Для обечаек люков, изготовленных вальцовкой из листового проката, прибавку для компенсации минусового допуска принимают по таблицам для листового проката.

Исполнительную толщину стенки штуцера ^S₁ , нагруженного внутренним избыточным или наружным давлением, определяют по формуле

S₁ S_1p C_s . (13.14)

гд ^Cs сумма прибавок к расчетной толщине стенки штуцера.

е –

Толщину стенки трубы принимают из ряда: 3; 3,5; 4; 4,5; 5 и т.д. Предпочтительное применение имеют трубы 57 3; 57 3,5; 89 4; 108 4; 159 6.

13.3.Определение основных расчетных величин

Расчетные длины штуцеров

Расчетные длины внешней и внутренней частей круглого штуцера, участвующие в укреплении отверстия и учитываемые при расчете ^l₁p и ^l₃ p (рисунок 13.8) определяются по формулам:

l_1p ; (13.15) l_3p, (13.16)

гд ^S1 исполнительная толщина стенки штуцера; е –

^l1 – исполнительная длина внешней части штуцера (вылет штуцера или люка); ^l3 – исполнительная длина внутренней части штуцера;

^Cs1 прибавка к расчетной толщине стенки штуцера для – компенсации коррозии и эрозии.

Расчетная ширина зоны укрепления

Ширину зоны укрепления в обечайках, переходах и днищах ^L_o определяют по формуле

L_o C . (13.17)

При отсутствии торообразной вставки или вварного кольца

L . (13.18)

Расчетную ширину укрепляющего кольца ^l₂ p определяют по формуле

l_2p

, (13.19)

где ^S2 – исполнительная толщина укрепляющего кольца, мм;

^l2 – исполнительная ширина укрепляющего кольца, мм.

Коэффициент прочности сварных соединений

Если ось сварного шва обечайки (днища) удалена от наружной поверхности штуцера на расстояние более чем три толщины укрепляемого элемента3S , то коэффициент прочности этого сварного соединения при расчете укрепления отверстий следует принимать 1. Если сварной шов удален от наружной поверхности штуцера на расстояние менее 3S , принимают 1 в зависимости от вида и качества сварного шва.

13.4. Условие укрепления одиночных отверстий

Расчетная схема укрепления отверстия приведена на рисунке 13.8.

Расчет укрепления отверстия основан на принципе компенсации. Для формулирования принципа рассматривают площади сечения “избыточного” металла внешней части штуцера ^A₁ , укрепляющего кольца ^A₂ , внутренней части штуцера ^A₃ , укрепляемого элемента ^A₄ и компенсируемую площадь сечения металла, удаленного из стенки сосуда для вварки штуцера A . Под “избыточным” понимают необходимый для укрепления отверстия металл в сечении стенки укрепляемого элемента (обечайки, днища) и штуцера, расположенный вне соответствующих расчетных толщин S_p C, S₁p C_s , ^S₁ ^C_s ^C_s1 и не выходящий за границы зоны укрепления ^l_p , ^l₁p , ^l₂ p , ^l₃ p .