2. Конструирование и подбор сосудов для подготовки и хранения добываемой продукции

Сосуды и аппараты для подготовки и хранения добываемой про­дукции подвержены воздействию внутреннего давления.

1) по располо­жению сосудов их подразделяют на: вертикальные и горизонталь­ные,

2) по отношению наружного и внутреннего диаметров на: тонкостенные и толстостенные,

3) по внутреннему давлению на: низкого и высокого давлений.

В зависимости от этого меняется методика расчета и конструирования сосудов [4].

Для изготовления сосудов можно применять как углероди­стые, так и легированные стали. Высоколегированные стали при­меняют в самых тяжелых условиях работы для изготовления со­судов с цельной или биметаллической стенкой. В последнем слу­чае из легированной стали выполняют лишь рабочий слой тол­щиной 1÷6 мм (плакирующий слой). Основной же слой выпол­няют из углеродистой стали и при расчете плакирующий слой не учитывается.

3. Стандарты на сосуды и аппараты. Испытания аппаратов.

ГОСТ устанавливает ряд условных давлений от 0,1 до 320 МПа. При расчете следует брать ближайшее большее по ГОСТу.

Под условным давлением понимают избыточное рабо­чее давление при t = 20° С. При температуре свыше 100° С рабо­чее давление снижают в соответствии с изменением механиче­ских свойств используемого материала.

ГОСТ устанавливает ряд внутренних диаметров D_В для сосу­дов и аппаратов. Для стальных аппаратов рекомендованы сле­дующие : от 400 до 1000 мм – через 100 мм; от 1200 до 4000 мм – через 200 мм; затем 2500, 4500, 5000, 5600, 6300 мм; от 7000 до 10000 мм – через 500 мм; от 11000 до 14000 – через 1000 Мм и от 16000 до 20000 мм – через 2000 мм.

Фланцевые соединения сосудов и аппаратов регламентируются отраслевыми стандартами на давления от 0,13 до 16 МПа для двух групп аппаратов: группа А – для не содержащих взрывопожароопасных и токсичных сред – и группа Б – содержащих такие среды. При отклонении рабочих условий от стандартных рабочее давление снижается.

Расчетным давлением сосудов служит пробное давление ис­пытания р_пр. Первые гидравлические испытания проводят на за­воде-изготовителе на р_пр.

1. Для сварных сосудов при рабочем давлении от 0,07≤ р_в ≤ 0,5 МПа

, но ≥ 0,2 МПа; (10.4)

при давлении р_В ≥ 0,5 МПа

, но ≥ р_в + 0,3. (10.5)

2. Для литых сосудов при любом рабочем давлении

, но ≥ 0,3 МПа. (10.6)

В приведенных формулах [σ]₂₀ и [σ]_t – соответственно допус­каемые напряжения при 20° С и рабочей температуре.

Пробное давление для аппаратов, работающих при отрицательных темпе­ратурах, принимают таким же, как и для аппаратов с температу­рой 20 °С.

4. Теории прочности, допускаемые напряжения и запасы прочности.

При расчете сосудов на прочность применяют следующие теории прочности.

1) Первая теория прочности – наибольших нормальных на­пряжений. За расчетное принимают наибольшее коль­цевое напряжение, определяемое для тонкостенных сосудов по формуле

, (10.7)

где р_в – внутреннее давление в сосуде;

D_с – средний диаметр сосуда,

s – толщина сосуда.

. (10.8)

Для толстостенных сосудов

, (10.11)

2) Третья – теория наибольших касательных напряжений, по которой за эквивалентное берут разницу между наибольшим и наименьшим напряжениями, т. е.

. (10.12)

Для тонкостенных сосудов имеем

. (10.13)

3). Четвертая — энергетическая теория прочности, по которой

, (10.15)

. (10.16)

Наименьшая толщина стенки получается по четвертой теории прочности.

Напряжение при ис­пытании сосуда должно составлять

, (10.17)

где . (10.18)