4. Вибір допустимої напруги [] для розрахунку товщини стінки обичайки і днища.
Напруга, при якій зберігається безпечна робота апарата без перевитрати конструкційного матеріалу, називається допустимою напругою. Правильний вибір допустимої напруження надзвичайно важливий, так як при розрахунку необхідно забезпечити достатню міцність апарата і, разом з тим, запобігти необґрунтованому збільшенню його маси. На вибір допустимого напруження впилває:
механічних властивостей матеріалу;
розрахункової температури;
характер навантаження;
умови роботи апарата.
Розроблений ряд рекомендацій по оцінці допустимої напруги. При врахуванні цих рекомендацій в [2], який є діючим на даний час на території України, приведені таблиці значень допустимих напружень в залежності від розрахункової температури. Частина цих таблиць приведені в додатку 2 і по ним можна визначити значення допустимого напруження.
5. Визначення класу апарата, що проектується.
Всі об’ємні ємності, в залежності від температури і тиску, пожежо-, вибухонебезпечним характеристикам середовища поділяються на 6 класів.
Рис.1. Віднесення до
2,3 та 4 класів апаратів в залежності від
розрахункових тисків та температури.
До 1-го класу відносять посудини з розрахунковим тиском більшим за 0,07 МПа незалежно від розрахункової температури якщо середовище в апараті належить до пожежонебезпечного або вибухонебезпечного , чи належать до 1 і 2 класу небезпеки.
До 5а класу належать посудини з розрахунковим тиском до 0,07 МПа незалежно від розрахункової температури якщо середовище є пожежонебезпечним, вибухонебезпечним або є 1, 2, 3 класу небезпеки.
До 5б класу належать посудини з розрахунковим тиском до 0,07 МПа незалежно від розрахункової температури якщо середовище є пожежонебезпечним, вибухонебезпечним або є 4 класу небезпеки.
До 2, 3, 4 класу відносять посудини що проектуються для будь-яких середовищ, за виключенням середовищ, що описані для 1 класу. В межах цих класів апарати поділяються лише в залежності розрахункового тиску та розрахункової температури. На рис.1. приведена діаграма віднесення апаратів по цим класам. Для прикладу, апарат, що проектується на розрахунковий тиск 0,64 МПа і температуру 150оС попадає в 3 клас.
При розрахунку апаратів та ємностей частина коефіцієнтів розрахункових формул вибирається з врахуванням належності апарату до того чи іншого класуi. Крім того клас посудини впливає на правила введення її в експлуатацію. Остання процедура регламентована [3] в розділі 6 « Встановлення, реєстрація і технічний огляд посудин, дозвіл на експлуатацію». Після визначення класу посудини за даним нормативним документом слід встановити, чи необхідна реєстрація апарату в експертно-технічному центрі перед запуском його в експлуатацію. Дана інформація, в обов’язковому порядку повинна бути вказана в паспорті посудини.
6. Розрахунок товщини стінки обичайки апарата, допустимого внутрішнього та зовнішнього тиску
На обичайки в основному діють розподілені навантаження від внутрішнього або зовнішнього тиску. Крім того, можуть бути присутніми зосередженні навантаження (осьові або бокові).
6.1. Оцінка товщини стінки обичайки.
Для обичайок, що навантажені лише надлишковим внутрішнім тиском, товщина стінки визначається по наступним формулам:
де pR –розрахунковий тиск, МПа; D – внутрішній діаметр обичайки, м; φ -- коефіцієнт міцності продовжного зварного шва.
Визначена з рівнянням товщина стінки обичайки забезпечує її міцність в ході експлуатації даної ємності під дією внутрішнього тиску. Але крім факторів, що визначають конструкцію ємності в ході експлуатації слід враховувати фактори, що впливають на конструкцію ємності, зокрема на товщину стінки обичайки, в ході її виготовлення. Враховуючи це в таблиці 2 приведено мінімальні значення sR які виготовляються вальцьовою.
Таблиця 2.
Рекомендовані мінімальні товщини (без прибавки на корозію) циліндричних вальцьованих обичайок, мм |
||||
D |
<400 |
400- 1000 |
1000-2000 |
2000-4000 |
SR |
2 |
3 |
4 |
5 |
У тому випадку, якщо оцінене значення sR є меншим за відповідне значення з таблиці 2, тоді приймається значення з таблиці.
Виконавча товщина стінки обичайки s повинна вибиратись з ряду стандартних значень товщини прокатних листів за умовою: