Конструювання і розрахунок сталевих зварних посудин та апаратів Обичайки та днища (стр. 42 из 74)
а – при наявності внутрішньої перегородки; б – при з’єднанні циліндричної обичайки з конічним переходом або днищем; в – при приварюванні до обичайки фланця; г – при з’єднанні циліндричної обичайки з опуклим днищем
Рисунок 3.35 – Розрахункові схеми зміцнення отворів на циліндричних обичайках зі штуцером, вісь якого збігається з нормаллю до поверхні обичайки
а б а – зі зміщеним штуцером у площині поперечного перерізу циліндричної
або конічної обичайки; б – з нахиленим штуцером, вісь якого розташована в площині подовжнього перерізу обичайки
Рисунок 3.36 – Розрахункові схеми зміцнення отворів на обичайках
а б
а – зі зміщеним штуцером; б – зі штуцером, вісь якого збігається з нормаллю
до поверхні в центрі отвору
Рисунок 3.37 – Розрахункові схеми зміцнення отворів на еліптичних днищах
а б а – у подовжньому перерізу обичайки; б – у поперечному перерізу оби-
чайки (опуклого днища)
Рисунок 3.38 – Розрахункова схема зміцнення отвору відбортовкою
а б
а – тороподібною вставкою; б – ввареним кільцем Рисунок 3.39 – Розрахункові схеми зміцнення отворів
3.4.4 Визначення основних розрахункових величин
Розрахункові товщини стінок
Розрахункові товщини стінок зміцнюваних елементів, крім товщини стінки еліптичного днища, визначаються відповідно до підрозділів 3.2 і 3.3.
Розрахункову товщину стінки еліптичного днища S p , мм, що працює під внутрішнім надлишковим тиском, визначають за формулою
PDp
Sp
, (3.172)4 P
де P – розрахунков ий внутрішній надлишковий тиск у посудині або апараті, МПа;
– допустима напружина для матеріалу еліптичного днища при розрахунковій температурі, МПа;
– коефіцієнт міцності зварних швів.
Якщо вісь зварного шва обичайки (днища) віддалена від зовнішньої поверхні штуцера на відстань більше трьох товщин зміцнюваного елемента, коефіцієнт міцності цього зварного з’єднання при розрахунку зміцнення отворів необхідно приймати рівним 1. У виключних випадках, коли зварний шов перетинає отвір або віддалений від зовнішньої поверхні штуцера на відстань менше 3 S , приймають 1 залежно від виду та якості шва за стандартом [18].
Розрахункова товщина стінки штуцера S1p , мм, навантаженого внутрішнім надлишковим або зовнішнім тиском, визначається за формулою
S1p Pd 2 Cs , (3.173)2 1 1 P
де 1– допустима напружина для матеріалу штуцера при розрахунковій температурі, МПа;
1 – коефіцієнт міцності подовжнього зварного шва штуцера (для штуцерів, виконаних з безшовних труб 1 1,0).
Якщо площина, що проходить через подовжній шов штуцера і вісь цього штуцера, утворює кут не менше 60º с площиною подовжнього осьового перерізу циліндричної або конічної обичайки відповідно до рисунка 3.43, коефіцієнт міцності зварного шва приймають рівним 1 1. В інших випадках коефіцієнт приймають за таблицею 3.2 залежно від виду та контрольованої довжини зварного шва.
Виконавчу товщину стінки штуцера S1 , мм, навантаженого внутрішнім надлишковим або зовнішнім тиском, визначають за формулою
S1 S1p Cs . (3.174)
де Cs – сума добавок до розрахункової товщини стінки штуцера, мм.
Розрахункові довжини штуцерів
Розрахункові довжини зовнішньої та внутрішньої частин круглого штуцера l1p , l3p , мм, які беруть участь у зміцненні отвору відповідно до рисунків 3.37, 3.39 і 3.42, визначаються за формулами:
l1p min l1; 1,25 d 2 Cs S1 Cs ; (3.175) l3p min l3; 0,5 d 2 Cs S1 Cs Сs1, (3.176)де S1 – виконавча товщина стінки штуцера, мм; l1 – виконавча довжина зовнішньої частини штуцера, мм; l3 – виконавча довжина внутрішньої частини штуцера, мм;
Cs1– добавка до розрахункової товщини стінки штуцера для компенсації корозії та ерозії, мм.
Розрахункова ширина зони зміцнення
Ширину зони зміцнення в обичайках, переходах та днищах Lo , мм, визначають за формулою
Lo Dp S C . (3.177)Розрахункову ширину зони зміцнення в стінці обичайки, переходу або днища навколо штуцера при наявності тороподібної вставки або ввареного кільця (рисунок 3.39) lp , мм, визначають за формулою
l p min l; Lo, (3.178)
де l – виконавча ширина тороподібної вставки або ввареного кільця, мм.
У випадку відбортовки (рисунок 3.38), а також при відсутності тороподібної вставки або ввареного кільця
l p Lo . (3.179)
Розрахункову ширину зміцнювального кільця l2 p , мм, визначають за формулою l2p minl2; Dp S2 S C, (3.180)де S2 – виконавча товщина зміцнювального кільця, мм; l2 – виконавча ширина зміцнювального кільця, мм.
Для отворів, віддалених від інших конструктивних елементів на відстань Lк Lo (рисунок 3.35), розрахункову ширину l p і розрахункову ширину зміцнювального кільця l2 p визначають у такий спосіб:
– для зони з’єднання обичайки з кільцем жорсткості, плоским днищем, трубною решіткою (рисунок 3.35,а) – за формулами (3.178 -
3.180);
– для зони з’єднання циліндричної обичайки з конічною обичайкою (днищем) і циліндричної обичайки з опуклим днищем (рисунок 3.35,б, г), а також із фланцем (рисунок 3.35,в) або сідловою опорою посудини за формулами:
l p Lк ; (3.181) l2p min l2; Lк, (3.182)
де Lк – відстань від зовнішньої поверхні штуцера до найближчого носійного конструктивного елемента, мм.
Коефіцієнт міцності зварних з’єднань
Якщо вісь зварного шва обичайки (днища) віддалена від зовнішньої поверхні штуцера на відстань більше трьох товщин зміцнюваного елемента, 3S , (рисунок 3.35,б–г), коефіцієнт міцності цього зварного з’єднання при розрахунку зміцнення отворів необхідно приймати рівним 1 . Якщо зварний шов віддалений від зовнішньої поверхні штуцера на відстань менше 3S , коефіцієнт приймають залежно від виду та якості зварного шва за таблицею 3.2.
3.4.5 Умови застосування розрахункових формул
Умови застосування розрахункових формул наведені в таблиці 3.13.
При установленні нахилених штуцерів розрахункові формули застосовні, якщо кут між віссю штуцера і нормаллю до поверхні циліндричної або конічної обичайки складає 45 (рисунок 3.36,б). Це обмеження не поширюється на тангенціальні штуцери (рисунок 3.36,а). Для зміщених штуцерів на еліптичних днищах кут (рисунок 3.37,а) не має перевищувати 60 °.
Таблиця 3.13 – Умови застосування розрахункових формул
| Найменування параметрів | Умови застосування формул | ||
| в циліндричних обичайках | в конічних обичайках, переходах та днищах | в еліптичних та напівсферичних днищах | |
| Відношення діаметрів | d p 2 Cs  1,0 D | d p 2 Cs 1,0 Dк | d p 2 Cs  0,6 D |
| Відношення товщини стінки обичайки або днища до діаметра | S C  0,1 D | S C 0,1  Dк cos | S C  0,1 D |
Позначення, прийняті в таблиці: