 |
Определение циклов нагружения давлением
|
|
|
|
Произведем расчет с учетом циклов нагружения давлением, условие (7.2):
Np ≤ [Np].
8.2.1 Определение допускаемого числа циклов нагружения
давлением [Np]
Определим [Np] аппарата в целом при наибольших значениях ξ, η, [σ] и наименьшем [Р].
Комплекс {ξ·η·[σ]}
Коэффициент ξ зависит от типа сварного шва или соединения элементов.
Поскольку по чертежу общего вида установлено, что имеются узлы со сварными швами плоских приварных фланцев, приварка штуцеров с двухсторонним проваром, укрепление отверстий, то для всех этих случаев (выбираем наибольшее значение) коэффициент ξ, принимает значение (см.
приложение А.1)
ξ =1,5.
Коэффициент η зависит от типа расчетного элемента, играющего самостоятельную роль или входящего в какой-либо узел (например: оболочка, днище, обечайка с кольцом жесткости и др.). По чертежу общего вида установлено, что имеются узлы вварки штуцеров с укрепляющими накладками. Для этих случаев значение коэффициента (приложение А.2)
η = 4,0.
Допускаемое напряжение [σ] материала элемента сосуда при расчетной температуре, МПа, принимается для материала сосуда Ст 3 при расчетной температуре Трасч. = 100 °С по приложению А.3:
[σ] = 134,0 МПа.
Определяем комплекс {ξ·η·[σ]}:
ξ ∙ η ∙ [σ] = 1,5 ∙ 4,0 ∙ 134 = 804.
Комплекс {ΔР/[Р]}
Размах колебания рабочего давления ΔР, МПа, определяется как разница между давлением в сосуде в состоянии эксплуатации или испытания и атмосферным.
Так как Рраб. = 0,8 МПа > Ратм.. = 0,1 МПа, то
- при эксплуатации размах принимаем
ΔРэксп = Рраб. = 0,8 МПа.
- при испытании
ΔРисп = 1,25 ∙ Рраб. · 
= 1,25 ∙ 0,8 . · 
= 1,0 МПа.
Полагая, что перед каждым новым пуском будут испытания, определим ΔР как среднее
|
|
|
Допускаемое внутреннее избыточное или допускаемое наружное давление [Р], МПа, определяется в зависимости от вида элемента (обечайка, днище, крышка и др.) и давления (внутреннее или наружное) по ГОСТ 14249-89 следующим образом.
8.2.1.1 Определение допускаемого давления [Р] для гладкой цилиндрической обечайки, нагруженной внутренним давлением
Допускаемое внутреннее избыточное давление для гладкой цилиндрической обечайки, формула (7.4):
Коэффициент прочности сварного шва φр. Шов стыковой, выполняемый автоматической сваркой с одной стороны с флюсовой подкладкой
(приложение А.4)
φр = 0,9.
Величина прибавки С, по формуле (7.5). Эта прибавка составляет
С = 2 мм.
8.2.1.2 Определение допускаемого давления [Р] для гладкой цилиндрической обечайки с кольцами жесткости, нагруженной внутренним давлением
Рассматривая опорные кольца под тарелки как кольца жесткости, определим допускаемое внутреннее избыточное давление по условию (7.10):
[Р] = min{[Р]1;[Р]2}.
Определяем допускаемое давление из условия прочности всей обечайки, формула (7.11):
Определяем Ак по формуле(7.12):
l1 = 500 мм (по чертежам общего вида); [σ]к - допускаемое напряжение для кольца жесткости при расчетной температуре tрасч = 100°С. Марка стали
Ст 3 по приложению А.3:
[σ]к = [σ] =134 МПа.
Коэффициент прочности сварных швов кольца жесткости - для сварного шва втавр с конструктивным зазором свариваемых деталей, приложение А.4:
φк = 0,8.
Коэффициент К4 по формуле (7.14):
Коэффициент прочности кольцевого сварного шва - стыковой, выполняемый автоматической сваркой с одной стороны с флюсовой подкладкой, приложение А.4:
φт = 0,9;
Определяем допускаемое давление из условия прочности обечайки между двумя соседними кольцами жесткости, формула (7.14):
по формуле (7.15):
в - 494 мм (по чертежам узлов колонного аппарата);
Выполняя условие (7.10)
|
|
|
[Р] = min{[Р]1;[Р]2} = min{1,92; 0,965} = 0,965 МПа.
8.2.1.3 Определение допускаемого давления [Р] для эллиптического днища, нагруженного внутренним избыточным давлением
Допускаемое внутреннее избыточное давление - для эллиптического днища, формула (7.23):
Для днищ из целой заготовки φ = 1.
Для стандартных эллиптических днищ R = D.
Толщина стенки S1 = 10 мм (по чертежу).
8.2.1.4 Определение допускаемого давления [Р] для крышек плоских
По чертежам установлено наличие смотровых люков Dy = 200 мм с плоскими крышками S1 = 16 мм.
Допускаемое давление на плоскую крышку определяем по
формуле (7.30):
Крышка цельная (φ = 1) без отверстий (Ко = 1). Материал Ст 3
([σ] = 134 МПа). DR равен 280 мм. Коэффициент К= 0,40;
Из полученных для всех элементов колонного аппарата допускаемых давлений [Р]i выбираем наименьшее значение
Расчет опасных узлов показал, что наименьшее допускаемое давление приходится на гладкую цилиндрическую обечайку:
[Р] = 0,96 МПа.
Определяем комплекс {ΔР/[Р]}.
.
В зависимости от комплексов {ξ·η·[σ]} и {ΔP/[Р]} по приложению А.6 определяем допускаемое число циклов нагружения давлением
[Np] = 2,8 ∙ 103.
8.2.2 Определение действительного числа циклов нагружения давлением Np
Подсчитаем действительное число циклов нагружения давлением за 5 лет эксплуатации.
Из журнала наблюдения за колонной установлено, что число циклов за год (нагружение рабочим давлением, пробным, испытательным) составило
λNp = 176 циклов.
Тогда за tнаб = 5 лет эксплуатации
Np¢ = lNp · tнаб = 176 ∙ 5 = 880 циклов.
Таким образом, колонный аппарат проработал 5 лет, что составляет 880 циклов.
При этом среднеквадратическое отклонение действительного числа циклов нагружения давлением составит
= 0,35 · 880 = 308 циклов.
Действительное число циклов нагружения давлением (проработал объект до настоящего времени)
Np = Np¢ ± σNp = 880 ± 308 циклов.
|
|
|
