1 Расчет на прочность колонны

1.1 Определение допускаемых напряжений

Допускаемые напряжения [σ], МПа, сталей определяли согласно [3.C.9]

[σ] = σ^*η, (1.1)

где σ^* - нормативное допускаемое напряжение при расчетной температуре, МПа;

η - поправочный коэффициент, учитывающий вид заготовки. Нормативное допускаемое напряжение стали при расчетной температуре приняли согласно [3.C.11]

Поправочный коэффициент, учитывающий вид заготовки приняли согласно [3.С.11]

Допускаемые напряжение при испытании [σ]_и, МПа, определяли согласно [3.C.9]

[σ]_и = σ_т20/1,2, (1.2)

где σ_т20 – минимальное значение предела текучести при температуре плюс 20⁰С, МПа.

Минимальное значение предела текучести при температуре плюс 20⁰С приняли согласно [3.С.282].

1.2 Определение расчетного и пробного давления

Для аппаратов с углеводородными фракциями С₄ рекомендуется расчетное давление во всех случаях принимать согласно [1.С.9]

Пробное давление гидростатического испытания, Р_и, МПа, определяли согласно [1.С.9]

(1.3)

где Р_р расчетное давление, МПа;

[σ]_{20 -} допускаемое напряжение материала при температуре 20⁰С, МПа

[σ] – допускаемое напряжение материала при расчетной температуре, МПа.

Допускаемое напряжение материала, при температуре плюс 20⁰С приняли согласно [1.С.11]

1.3 определение прибавки к расчетной толщине стенки

Прибавку к расчетной толщине стенки С, м, определяли согласно [3.С.10]

С = С₁ + С₂ + С₃ (1.4)

где С₁ – прибавка для компенсации коррозии и эрозии, м;

С₂ – прибавка для компенсации минусового допуска, м;

С₃ – технологическая прибавка, м.

Прибавку для компенсации коррозии и эрозии С₁, м, определяли согласно [3.С.10]

С₁ = П·τ_в + С_э, (1.5)

где П – проницаемость среды в материал, м/год;

τ_в – срок службы аппарата, лет;

С₃ – прибавка для компенсации эрозии, м.

1.4 Расчет цилиндрической части обечайки

Расчетную толщину стенки аппарата S_Р, м, определяли согласно [1.С.103]

(1.6)

где Р_р,Р_{и -} соответствующее расчетное и пробное давление, МПа;

D – внутренний диаметр, м;

φ – коэффициент прочности сварного шва;

[σ] - допускаемое напряжение материала, МПа;

[σ]_и - допускаемое напряжение из условия испытания, МПа;

Коэффициент сварного шва приняли согласно [3.С.13]

Исполнительную толщину стенки S, м, определяли согласно [1.С.103]

S = S_p + C, (1.7)

где S_Р - расчетную толщину стенки, м;

С - прибавка к расчетной толщине стенки, м.

Допускаемое давление из рабочих условий [P], МПа, и из условия испытания [P]_и, МПа, определяли согласно [1.С.103]

(1.8)

Р_р < [P]_p

(1.9)

Р_и < [P]_и

где [σ] - допускаемое напряжение материала, МПа;

φ – коэффициент прочности сварного шва;

S – исполнительная толщина стенки, м;

С - прибавка к расчетной толщине, м;

D – внутренний диаметр, м;

Р_р - расчетное давление, МПа;

[σ]_и - допускаемое напряжение из условия испытания, МПа;

Р_и - пробное давление гидроиспытания, МПа.

Формулы (1.6),(1.8),(1.9) применяли при условии

(1.10)

где S - исполнительная толщина стенки, м;

С - прибавка к расчетной толщине стенки, м;

D – внутренний диаметр аппарата, м.

Необходимость укрепления обечайки кольцами жесткости определяли согласно [1.C.108]

(1.11)

где Р_р - расчетное давление, МПа;

D – внутренний диаметр аппарата, м;

S - исполнительная толщина стенки, м;

С - прибавка к исполнительной толщине стенки, м;

φ – коэффициент прочности сварного шва;

[σ] - допускаемое напряжение материала, МПа.

Укрепление кольцами жесткости определяли согласно [1.C.109].

1.5 Расчет верхней цилиндрической части обечайки

Расчетную толщину S_p, м, и исполнительную толщину стенки аппарата S, м, определяли согласно формулам (1.6) и (1.7)

1.6 Расчет нижней цилиндрической части обечайки

Расчет аналогичен расчету верхней цилиндрической части обечайки

1.7 Расчет конической части обечайки

Рисунок 1.1- Расчет конической части обечайки

Расчетную толщину конической обечайки S_к.р., м, определяли согласно [1.С.136]

(1.12)

где Р_р - расчетное давление, МПа;

D – внутренний диаметр аппарата, м; D = 3,192 м.

φ – коэффициент прочности сварного шва;

[σ]_и - допускаемое напряжение из условия испытания, МПа;

Р_и - пробное давление гидроиспытания, МПа;

[σ] - допускаемое напряжение материала, МПа;

α – угол при вершине конуса, град.

Исполнительную толщину стенки S_к, м, определяли согласно [1.С.136]

S_{к =} S_к.р. + С (1.13)

где S_к.р. - расчетную толщину стенки, м;

С - прибавка к расчетной толщине стенки, м.

Допускаемое давление из рабочих условий [P], МПа, и из условия испытания [P]_и, МПа, определяли согласно [1.С.136]

(1.14)

Р_р [P]

(1.15)

Р_и < [P]_и

где [σ] - допускаемое напряжение материала, МПа;

φ – коэффициент прочности сварного шва;

S_к – исполнительная толщина стенки, м;

С - прибавка к расчетной толщине, м;

D – внутренний диаметр аппарата, м;

α – угол при вершине конуса, град;

Р_р - расчетное давление, МПа;

[σ]_и - допускаемое напряжение из условия испытания, МПа;

Р_и - пробное давление гидроиспытания, МПа.

1.8 Расчет верхнего днища

Рисунок 1.2 – Эллиптическое отбортованное днище

Исполнительную толщину стенки S_д, м, определяли согласно [1.С.132]

(1.16)

S_{д =} S_д.р. + С (1.17)

где Р_р,Р_{и -} соответствующее расчетное и пробное давление, МПа;

D – внутренний диаметр, м;

φ – коэффициент прочности сварного шва;

[δ], [δ]_и - допускаемое напряжения, МПа;

С - прибавка к расчетным толщинам, м.

Допускаемое внутреннее избыточное давление в рабочих условиях [P], МПа, и в условиях испытаний [P]_и, МПа, определяли согласно [1.С.132]

(1.18)

(1.19)

где [δ], [δ]_и - допускаемое напряжения, МПа;

Р_р,Р_{и -} соответствующее расчетное и пробное давление, МПа;

D – внутренний диаметр, м;

S_д – исполнительная толщина стенки, м;

φ – коэффициент прочности сварного шва;

С - прибавка к расчетным толщинам, м.