Сосуды и аппараты повышенного давления

КОНСТРУКТИВНОЕ ИСПОЛНЕНИЕ СОСУДОВ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

Конструкции сосудов высокого давления определяются требованиями технологических процессов, эксплуатационными параметрами, техническими возможностями предприятий- изготовителей, условиями транспортировки, монтажа и эксплуатации. В общем случае кон­струкция сосудов высокого давления зависит от следующих параметров:

Рабочего и расчетного давления; рабочей и расчетной температуры; минимальной (отрицательной) темпера­туры стенки;

Характеристики рабочей среды (взрывопо – жароопасной, коррозионной и др.);

Геометрической формы и размеров (диа­метра, длины, высоты);

Географических и климатических условий эксплуатации;

В зависимости от назначения, характера протекающего химического или тепломассо – обменного процесса, наличия внутренних уст­ройств сосуды высокого давления имеют раз­нообразную форму (рис. 8.1.6). Корпуса сосу­дов изготовляют в виде цилиндрических, кони­ческих или сферических оболочек, соединен­ных с плоскими или выпуклыми днищами и крышками сварными швами или с помощью механических крепежных устройств.

Типы сосудов высокого давления. В за­висимости от конструкции и технологии изго­товления сосуды высокого давления делятся на два основных типа:

Цельнокованые; кованосварные; штампосвар – ные; вальцованосварные;

С многослойной стенкой – с концентри­ческим расположением относительно тонких слоев (до 6 мм), с концентрическим расположе­нием относительно толстых слоев (25. 60 мм), рулонированные, витые из профильной ленты.

Сосуды высокою давления с однослой­ной (монолитной) стенкой обладают высокой надежностью, работоспособностью при значи­тельных циклических нагрузках по давлению и температуре как при внутреннем, так и при наружном обогреве. К недостаткам сосудов с монолитной стенкой относятся: высокая металлоемкость; сложность сварки и термообработки крупногабаритных деталей из-за больших тол­щин стенок;

Возможность хрупкого разрушения вследствие быстрого развития трещины на всю толщину стенки.

Рис. 8.1.6. Формы корпусов сосудов высокого давления:

/ – плоская крышка; 2 – фланец; 3 – цилиндрическая обечайка, 4 – плоское днище; 5 – выпуклое эллипти­ческое днище; 6 – выпуклая крышка; 7- конический переход; 8 – горловина; 9 – выпуклое днище с цен­тральным отверстием; 10 – выпуклое полусфериче­ское днище

Потребность химической и нефтехимиче­ской промышленности в крупногабаритных толстостенных и более экономичных сосудах высокого давления привела к созданию много­слойных конструкций их корпусов.

Многослойные сосуды имеют диаметр до 3,6 м, длину более 40 м. Их размеры огра­ничиваются только условиями транспорти­ровки и монтажа.

Многослойные сосуды высокого давле­ния более экономичны ввиду меньших потерь металла при изготовлении и меньшей трудо­емкости. Кроме того, во многих случаях отпа­дает необходимость в проведении трудоемкой и дорогостоящей термообработки сварных швов, соединяющих обечайки между собой и с концевыми элементами. Существенным пре­имуществом многослойных сосудов является их большая безопасность. Наличие контроль­ных отверстий, проходящих в многослойной стенке до центральной обечайки, позволяет своевременно обнаружить утечки рабочей сре­ды и остановить сосуд для ремонта. Дефекты или трещины локализуются в одном слое и не развиваются на всю толщину стенки. Кроме того, при такой конструкции сравнительно просто можно обеспечить коррозионную защи­ту внутренней поверхности корпуса благодаря установке центральной обечайки из коррози­онно-стойкой стали.

К недостаткам многослойных сосудов высокого давления относятся: большое количе­ство массивных кольцевых швов, в которых из – за сочетания различных конструкционных и сварочных материалов возможно появление дефектов; наличие зазоров между слоями, а следовательно, пониженная теплопроводность стенки, которая обусловливает некоторые ог­раничения по числу циклов нагружения давле­нием и температурой, по скорости нагрева и охлаждения, по возможности работы с наруж­ным обогревом.

Цельнокованые сосуды высокого давления Имеют монолитный корпус, изготовленный из одной поковки, что определяет их относитель­но небольшие размеры (внутренний диаметр 0,6. 1,2 м, длину до 18 м).

Их чаще всего применяют при давлении более 32 МПа и высокой температуре, особен­но при наружном обогреве корпуса.

Кованосварные сосуды высокого давления Имеют корпус из нескольких механически об­работанных кованых частей (обечаек, днищ, фланцев, горловин), скрепленных между собой кольцевыми сварными швами. Применение нескольких поковок для изготовления одного корпуса значительно расширяет возможности изготовления кованосварных сосудов по срав­нению с цельноковаными.

Штампосварные и вальцован осварные сосуды высокого давления имеют корпус, вы­полненный из нескольких штампованных йли вальцованных обечаек (или полуобечаек), со­единенных между собой продольными и коль­цевыми сварными швами, и концевые детали (днища, фланцы и горловины), изготовленные отдельно из поковок или штамповок. Такие сосуды более экономичны по сравнению с цельноковаными и кованосварными. Их можно изготовлять значительно большего диаметра. Однако надежность таких сосудов меньше из – за наличия продольных сварных швов.

Многослойные сосуды высокого давления Выпускаются трех основных типов (рис. 8.1.7):

С концентрическим расположением тонких слоев (способ изготовления АО Смит), выполненный из нескольких обечаек, состоящих из слоев (листов толщиной 4. 6 мм), обтяги­вающих с натягом центральную обечайку тол –

Рис. 8.1.7. Многослойный сосуд: / – рулонированная обечайка; 2 – кольцевой шов; 3 – фланец; 4 – днище; 5 – крышка

Щиной 16. 24 мм, выполненную из коррозион­но-стойкого материала. Обечайки соединены между собой и с концевыми элементами кор­пуса кольцевыми сварными швами;

С концентрическим расположением толстых слоев, выполненный последователь­ной напрессовкой нескольких сварных цилин­дрических обечаек из толстого листа (25. 60 мм);

Рулонированные, имеющие корпус из одной или нескольких многослойных рулони – рованных обечаек, соединенных между собой и с концевыми элементами корпуса кольцевыми сварными швами. Концевые элементы выпол­няются из поковок или штамповок. Много­слойная рулонированная обечайка состоит из центральной обечайки толщиной 16. 24 мм и намотанной на нее по спирали до необходимой толщины рулонной полосы шириной 1400. 1800 мм и толщиной 4. 6 мм. Снаружи на рулонированную обечайку надевается за­щитный кожух толщиной 8. 12 мм.

Технологичность изготовления (простота механизации процесса навивки рулона), более низкая удельная металлоемкость (меньше от­ходов тонкого листа) обусловливают более низкую стоимость изготовления рулонирован – ных сосудов по сравнению с многослойными с концентрическими слоями.

Промышленное производство и исполь­зование сосудов высокого давления различ­ных типов.

8.1.1. Условия применения сосудов высокого давления (0. 130 МПа)

В ряде важных современных производств используются высокие рабочие давление и температура: синтез аммиака – 20-60 МПа и 420-500 °С, синтез метанола – 20-30 МПа и 350-400 °С, синтез карбамида – 15-20 МПа и 150— 190 °С, полимеризация этилена в реакторах с мешалкой – 150 МПа и более и 180-240 °С, гидрокрекинг и гидроочистка нефтяных фракций – 3-32 МПа и 250-420 °С и др. В химической, нефтегазоперерабатывающей и нефтехимической отраслях промышленности технические требования к сосудам и аппаратам условно разделены на две группы: сосуды и аппараты сварные из углеродистых, легированных и двухслойных сталей, работающие под вакуумом, без давления или под наливом и под избыточным давлением до 10 МПа; сосуды и аппараты кованые и кованосварные высокого давления (от 10 до 100 МПа). Такое разделение конструкций связано с особенностями технологии изготовления корпусов сосудов и аппаратов. При изготовлении корпуса из листовой стали путем вальцовки и сварки обечаек или штамповки элементов (днищ, полуобечаек) и их сварки основным ограничением является максимальная стандартная толщина листа: листовой прокат обычно имеет толщину до 50-60 мм для толстолистовой коррозионно-стойкой, жаростойкой и жаропрочной сталей и двухслойной коррозионно-стойкой стали и до 160 мм для листовой горячекатанной стали.

поковок или штамповок. На центральную внутреннюю обечайку наматывается рулонная листовая полоса по спирали Архимеда до необходимой толщины стенки корпуса. Один конец полосы приваривается к центральной обечайке, а другой конец – к последнему внешнему слою корпуса. Обечайку наматывают на валковой машине специализированной линии сборки рулонированных обечаек. Такие СВД имеют в 1,6 раза меньшую трудоемкость изготовления, в 2 раза меньшую себестоимость в сравнении с кованосварными СВД.

ГОСТ 25215-82 Сосуды и аппараты высокого давления. Обечайки и днища. Нормы и методы расчета на прочность

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

СОСУДЫ И АППАРАТЫ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

ОБЕЧАЙКИ И ДНИЩА

НОРМЫ И МЕТОДЫ РАСЧЕТА НА ПРОЧНОСТЬ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

Сосуды и аппараты высокого давления

ОБЕЧАЙКИ И ДНИЩА

Нормы и методы расчета на прочность

High-pressure vessels and apparatus.
Shells and heads.
Norms and methods of strength calculation

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 16 апреля 1982 г. № 1551 срок введения установлен

Несоблюдение стандарта преследуется по закону

Настоящий стандарт распространяется на однослойные обечайки, плоские и выпуклые днища сосудов и аппаратов кованых, ковано-сварных стальных, а также однослойных сосудов и аппаратов, изготовленных из стального листового проката, работающих при статических нагрузках под действием внутреннего избыточного давления свыше 10 до 100 МПа в химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности, и устанавливает нормы и методы расчета на прочность однослойных обечаек, плоских и выпуклых днищ.

Требования настоящего стандарта действительны при условии, что расчетная температура не превышает значений, при которых в расчетах на прочность учитывается ползучесть материалов. В случае отсутствия точных данных о температуре, настоящий стандарт применим при расчетной температуре, не превышающей 380 °С для углеродистой стали, 420 °С для низколегированной и среднелегированной сталей и 525 °С для аустенитной стали.

Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 3027-81.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

1.1. Расчетная температура, рабочее и расчетное избыточные давления (далее – рабочее и расчетное давления) – по ГОСТ 14249-80.

Условные обозначения величин в соответствии с приложением 2.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

1.2. Значение пробного избыточного давления (далее – пробного давления) при гидравлических испытаниях следует определять по “Правилам устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением”, утвержденным Госгортехнадзором СССР.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

1.3. Допускаемое напряжение при расчете по предельным нагрузкам конструктивных элементов из углеродистых, низколегированных и среднелегированных сталей вычисляют по формуле

(1)

Коэффициенты nт и nв в зависимости от условий нагружения следует определять в соответствии с таблицей.

Коэффициент запаса прочности

(Измененная редакция, Изм. № 1).

1.4. Если значение пробного давления больше значения, определяемого по формуле , то следует проводить проверку на прочность конструктивных элементов сосудов и аппаратов, подставляя в соответствующие формулы значение пробного давления. При этом коэффициент nтвыбирают в соответствии с таблицей.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

1.5. В формулы для расчетов на прочность элементов сосудов и аппаратов, имеющих сварные соединения, необходимо вводить коэффициент , учитывающий снижение прочности сварного шва по сравнению с основным металлом. Для сосудов и аппаратов, изготовленных из стального листового проката с продольным сварным швом, значения коэффициента – по ГОСТ 14249-89. Для сосудов и аппаратов кованых, кованосварных стальных коэффициент I принимают равным I.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

1.6. Значение прибавки С к расчетным толщинам конструктивных элементов сосуда или аппарата – по ГОСТ 14249-80. При расчете выпуклых днищ, изготовленных штамповкой, технологическая прибавка для компенсации утонения учитывается во всех случаях.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

1.7. Расчет на усталостную прочность цилиндрических однослойных обечаек и днищ, а также других конструктивных элементов сосудов и аппаратов не производится, если число циклов нагружения не превышает 1000 и обеспечиваются следующие условия:

скорость подъема температуры стенки сосуда или аппарата при выводе на режим или во время рабочего процесса не превышает 30 °с/ч;

температура стенки внутри сосуда или аппарат, не имеющего наружной теплоизоляции, не более 200 °С;

температура стенки сосуда или аппарата, при использовании аустенитных сталей в качестве защитного слоя для корпуса, выполненного из углеродистой и низколегированной сталей, не превышает 200 °С независимо от наличия наружной теплоизоляции.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

1.8. Если расчетное число циклов нагружений превышает 1000 или не выполняется какое-либо из требований п. 1.8 настоящего стандарта, то кроме расчета по данному стандарту следует выполнять проверку на усталостную прочность. При выполнении условий п. 1.8 настоящего стандарта и колебании нагрузки от действия давления, не превышающем 15 % расчетной, проверку на усталостную прочность не проводят.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

2. РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ОДНОСЛОЙНЫХ ОБЕЧАЕК

2.1. Расчет применим для цилиндрических обечаек при условии

2.2. Толщину цилиндрической однослойной обечайки следует рассчитывать по формулам:

(2)

(3)

2.3. Расчетный коэффициент толстостенности следует рассчитывать по формуле

. (4)

Значения выбирают по справочному приложению 1.

2.4. Допускаемое давление следует рассчитывать по формуле

, (5)

. (6)

3.1. На черт. 1- 3 приведены расчетные модели плоских днищ. Чертежи не определяют конструкцию плоских днищ и приведены для указания расчетных размеров.

Плоское днище с коническим переходом

Плоское днище с радиусным переходом

Плоское днище с проточкой

3.2. Расчет применим для плоских днищ при условии

3.3. Толщину днищ с коническим и радиусным переходами следует рассчитывать по формулам:

(7)

(8)

3.4. Расчетный диаметр определяют по формулам

для днищ с коническим переходом ( черт. 1)

(9)

для днищ с радиусным переходом и днищ с проточкой ( черт. 2 и 3)

(9а)

(Измененная редакция, Изм. № 1).

3.5. Допускаемое давление для днищ с коническим и радиусным переходами

(10)

3.6. Коэффициент ослабления днища неукрепленными отверстиями для плоских днищ всех типов следует определять по формуле

( 11)

в случае одиночного центрального отверстия по формуле

(12)

3.7. В случае несквозного отверстия в формулы (11) и ( 12) подставляют значение расчетного диаметра , определяемого с учетом глубины отверстия.

(13)

3.8. Расчет плоского днища с проточкой применим при соблюдении следующих условий:

(14)

(15)

(16)

3.9. Толщина плоского днища с проточкой должна быть рассчитана по формулам:

(17)

(18)

3.10. Допускаемое давление для плоского днища с проточкой следует рассчитывать по формуле

(19)

где

4.1. На черт. 4, 5 приведены расчетные модели выпуклых днищ. Чертежи не определяют конструкцию выпуклых днищ и приведены для указания расчетных размеров.

4.2. Расчет применим для сферических и эллиптических днищ при соблюдении следующих условий:

1)

2) расстояние от края отверстия до внутренней цилиндрической поверхности ;

3) угол между нормалью к внутренней поверхности на краю днища и осью сосуда или аппарата °.

4.3. Толщина выпуклого днища

(20)

(21)

Если длина цилиндрической отбортованной части

то толщина днища должна быть не меньше толщины обечайки, рассчитанной по формуле (2).

4.4. Допускаемое давление

(22)

4.5. Расчетный радиус кривизны днища

(23)

где R= D – для эллиптических днищ с H=0,25 D;

R=0,5 D – для полусферических днищ с H=0, 5 D.

Определение коэффициента

]]>

Post Views:
69

Делаем выводы

Инфаркты и инсульты — причина почти 70% от всех смертей в мире. Семеро из десяти человек умирают из-за закупорки артерий сердца или мозга.

Особенно страшен тот факт, что масса людей вообще не подозревают, что у них гипертония. И они упускают возможность что-то исправить, просто обрекая себя на гибель.

Симптомы гипертонии:

• Головная боль
• Учащение сердцебиения
• Черные точки перед глазами (мушки)
• Апатия, раздражительность, сонливость
• Нечеткое зрение
• Потливость
• Хроническая усталость
• Отеки лица
• Онемение и озноб пальцев
• Скачки давления

Даже один из этих симптомов должен заставить задуматься. А если их два, то не сомневайтесь — у вас есть гипертония.

Как лечить гипертонию, когда существует большое кол-во лекарств, которые стоят огромных денег?

Большинство лекарств не принесут никакой пользы, а некоторые могут даже навредить! На данный момент, единственное лекарство, которое официально рекомендуется Минздравом для лечения гипертонии — это Гипертен .

До 26 февраля.

Институт Кардиологии совместно с Министерством Здравоохранения проводят программу « без гипертонии«. В рамках которой препарат Гипертен доступен БЕСПЛАТНО, всем жителям города и области!