35 Вопрос.

3. Определение расчетной толщины стенок.

Для эллиптических днищ, работающих под внутренним давлением, расчетную толщину стенки можно определить по формуле

, (7.17)

где Р_R  расчетное избыточное давление внутри сосуда или аппарата, МПа.

Расчетную толщину стенки штуцера , нагруженного как внутренним, так и наружным давлением можно определить по формуле

. (7.18)

4. Расчетные длины внешних и внутренних частей круглого проходящего штуцера, участвующие в укреплении отверстий, можно определить по формулам

, (7.19)

. (7.20)

Для круглого не проходящего штуцера (рис. 7.6, в) в формуле (7.19) , а в формуле (7.20) .

5. Расчетная ширина.

Ширина зоны укрепления в обечайках (рис. 7.12), переходах и днищах

. (7.21)

Расчетную ширину зоны укрепления в стенке обечайки, перехода или днища в окрестности штуцера при наличии тороидальной вставки или вварного кольца (рис. 7.9) можно определить по формуле

, (7.22)

где l  исполнительная ширина тороидальной вставки или вварного кольца, м.

Расчетную ширину зоны укрепления в стенке обечайки, перехода или днища в окрестности штуцера при наличии отбортовки (рис. 7.10), а также при отсутствии тороидальной вставки или вварного кольца можно определить по формуле

. (7.23)

Расчетную ширину накладного листа (рис. 7.12) можно определить по формуле

, (7.24)

где l₂  исполнительная ширина накладного кольца, м; S_K  исполнительная толщина накладного кольца, м.

6. Расчетный диаметр отверстия, не требующий дополнительного укрепления, определяют по формуле

. (7.25)

7. Одиночные отверстия в сосудах и аппаратах.

Отверстие считается одиночным, если ближайшее к нему отверстие не оказывает на него влияния, что имеет место, когда расстояние между наружными поверхностями соответствующих штуцеров (рис. 7.11) удовлетворяет условию

, (7.26)

где ,  расчетный внутренний диаметр укрепляемой оболочки в месте расположения штуцеров соответственно диаметром и , м.

Если  =  , то формула (7.26) примет вид: .

Расчетный диаметр одиночного отверстия, не требующего дополнительного укрепления при наличии избыточной толщины стенки сосуда, вычисляется по формуле

. (7.27)

Если расчетный диаметр одиночного отверстия удовлетворяет условию

, (7.28)

то дальнейших расчетов укрепления отверстий не выполняют.

3.4. Расчет допускаемого давления

Допускаемое внутреннее избыточное давление для узла сопряжения одиночного штуцера и стенки аппарата определяется по формуле

, (7.32)

36 Вопрос.

Прочноплотные разъемные соединения должны отвечать следующим требованиям:

• обеспечивать герметичность соединения при данных рабочих давлениях и температуре;

• быть прочными и жесткими;

• позволять быструю и многократную сборку и разборку соединения;

• быть технологичными, обеспечивающими возможность их массового изготовления;

• быть достаточно дешевыми.

Наиболее распространенным в химической промышленности и в производстве стройматериалов видом разъемного прочноплотного соединения частей различных оболочек является фланцевое соединение.

Фланцевые соединения применяются для присоединения к сосудам и аппаратам технологических трубопроводов, запорной арматуры, контрольно-измерительных приборов, средств автоматики, а также для соединения между собой отдельных конструктивных элементов корпуса аппарата (например, соединение обечайки с крышкой или днищем, крепление трубной решетки к корпусу теплообменника и т.д.).

Фланцевые соединения удовлетворяют большинству из вышеперечисленных требований, хотя и не позволяют выполнять быструю разборку и сборку оборудования, а некоторые виды фланцевых соединений обходятся сравнительно дорого.

Фланцевым соединением  это особый вид разъемных прочно-плотных соединений (рис. 8.1), состоящий из двух симметрично расположенных фланцев 1, крепежных элементов 2 (болтов или шпилек, гаек, шайб) для стяжки фланцев и уплотнительного устройства 3 (прокладки), которое устанавливается между фланцами и обеспечивает необходимую герметичность и прочность конструкции при относительно небольшом усилии затяжки болтов или шпилек.

Фланцевые соединения стандартизированы для труб и трубной арматуры и отдельно для корпусов аппаратов.

Фланец (рис. 8.2)  от немецкого «бурт» или «закраина»  это массивная точеная или литая деталь, состоящая из плоской, как правило, кольцевой тарелки 1 с отверстиями для болтов или шпилек (сквозных или ввертных), конической шейки 2 с цилиндрической отбортовкой 3 (или без них) и выступа 4 с плоской или рельефной привалочной поверхностью. Со стороны торцевой грани цилиндрической отбортовки 3 фланец приваривается или присоединяется другим способом к краю корпуса, крышки, днища или другого элемента сосуда или аппарата (трубной аппаратуры). Поверхность фланца, соприкасающаяся с прокладкой (грань зеленного цвета на рис. 8.2), называется привалочной. Обычно она выступает (возвышается) над плоской поверхностью тарелки фланца 1 и обрабатывается более чисто, чем остальная его поверхность.

Выпускаются фланцы в соответствии со стандартными рядами условных давлений P_У и условных диаметров D_У.

Фланцы принято классифицировать по:

назначению;

внешней форме тарелки;

виду конструкционного материала;

способу крепления к аппарату или арматуре;

конструкции уплотнительной (привалочной) поверхности.

I. По назначению или в зависимости от места установки различают:

• аппаратурные фланцы, предназначенные для соединения отдельных частей аппаратов, сосудов и машин и изготовляемые по ГОСТ 28759.190 ... ГОСТ 28759.590 с внутренним диаметром D = 400 ... 4000 мм, условным давлением P_У = 0,3 … 16,0 МПа и рабочей температурой t_раб = 70 … +600С;

• арматурные фланцы, соединительных частей технологических трубопроводов, устанавливаемые на трубопроводах, штуцерах машин, аппаратов, сосудов, трубопроводной арматуре и изготовляемые по ГОСТ 1281580 ... ГОСТ 1282280 с условным диаметром D_У = 10 … 3000 мм; условным давлением P_У = 0,1 … 20,0 МПа и рабочей температурой t_раб = 253 … +600С в зависимости от типа.

II. По внешней форме тарелки различают фланцы:

круглые (рис. 8.3, а);	овальные (рис. 8.3, б);
квадратные (рис. 8.3, в);	прямоугольные (рис. 8.3, г);
фигурные.

III. По виду конструкционного материала различают фланцы:

литые из серого чугуна;	литые из ковкого чугуна;
литые стальные;	стальные приварные;
литые или сварные из цветных металлов и сплавов;	литые или сварные из неметаллических материалов.

Технология изготовления фланцев зависит от вида конструкционного материала, конструктивных особенностей фланца, способа присоединения фланца к обечайке и давления среды в аппарате. В сварных сосудах и аппаратах низкого давления (P_У ≤ 1,6 МПа) фланцы обычно изготовляются из листового, полосового или фасонного (уголкового) проката с последующей приваркой их к обечайке, трубе и т. п. В литой аппаратуре фланцы, как правило, изготавливают литьем из чугуна (реже, стали) и как одно целое с корпусом или другими частями аппарата. В сварных сосудах и аппаратах среднего давления (1,6 МПа  P_У  10,0 МПа) фланцы изготовляются штамповкой или механической обработкой с последующей приваркой их к цилиндрическим оболочкам. Для сосудов и аппаратов высокого давления (P_У  10,0 МПа) применяют как стальные так и чугунные фланцы с преобладанием последних. В кованых и ковано-сварных аппаратах высокого давления фланцы выполняются как одно целое с корпусом или частью его либо в виде отдельных колец, присоединяемых к соответствующим узлам или деталям аппарата с помощью резьбы. Фланцы больших диаметров могут изготавливаться цельными литыми или сварными из двух частей.

IV. По способу крепления к аппарату или арматуре различают фланцы:

цельные:

плоские приварные (рис. 8.4, 8.5);

приварные встык (рис. 8.6, 8.7);

свободные:

на отбортовке (рис. 8.8);

на бурте (рис. 8.9);

на опорном кольце (рис. 8.10, 8.12);

на резьбе (рис. 8.11).