§ 6, Местные напряжения в листовых конструкциях

В листовых конструкциях возле отверстий для приварки различного рода труб, патрубков, щтуцеров образуются местные

напряжения /со значительной концентрацией. Для ослабления эффекта выреза прибегают к местным усилениям стенки, напри­мер приваривают кольца, как это указано на рнс. 19-12, а. Та­кое усиление применяют наиболее часто в резервуарах. Если диаметр патрубка невелик, применение усиливающего кольца становится необязательным (рис. 19-12,6). Для повышения прочности соединения производят глубокий провар шва (рис. 19-12,s). Устранение концентрации напряжений достига­ется применением соединений, изображенных на рис. 19-12, г. Их применяют, несмотря на то, что они наиболее трудны при изготовлении.

Приварка патрубков оказывает значительное влияние на прочность резервуаров при работе под переменными нагрузками.

530

Несущая способность листовых конструкций и условия их зрушений в значительной степени зависят от энергоемкости,. ? е. запаса энергии среды жидкости или газа, наполняющей ре­зервуар. При наличии газообразной фазы в сосудах общий запас энергии значительно повышается, по сравнению с наличием.

Рис. 19-12. Приварка патрубков;

а) усиливающим кольцом; 6} при ма­лом днаметре патрубка; в) при глубо­ком проваре; г) с устранением концент­раций напряжений

только жидкости. Чем выше энергия среды, тем более бурно' происходит разрушение изделия при испытании, возрастает ско­рость разлетанйя осколков. Экспериментально показано, что с увеличением энергоемкости изменяется сопротивляемость хруп­ким разрушениям, Несколько понижается несущая способность, резко падают пластические свойства. При действии переменных

Таблица 19.2

Пределы выносливости соединении труб

Деталь испытуемая

°_!< кГ1мм*

Целый металл : . . :.......... . . .

■ Целый металл с отверстием............

Пластина со штуцером, вваренным односторонним швом .

То же, двусторонним швом............ .

То же, двусторонним швом с последующим отпуском при 620° С..................... .

То же, с последующим отпуском при 620° С и проковкой пневматическим молотком..............

17,0

13,0

9,0

9,2

13,7

15.2

531

нагрузок прочность листовых конструкций значительно сни­жается. Снижение прочности имеет место в еще большей степени при усталостных нагружениях. Разрушения при, усталостных нагружениях образуются в зонах концентрации на­пряжений: в местах приварки фланцев, труб, патрубков, штуце­ров и т. д. В табл. 19.2 приводятся некоторые характеристики усталостной прочности соединений труб с трубными досками при знакопеременных нагружениях.

а)

Деталь А

б)

Деталь Б

Ь

S5--

ф-

fc3

S~

Рис. 19-13. Гофры на вертикальных стенках резервуаров: а) трапецеидальные; 6) закругленные

а)
\
ч
~ \
^ ^

Рис. 19-14. Резервуар с многослойными вставками для борьбы с возникно­вением и распространением хрупких трещин

В отдельных случаях в резервуарах образуются хрупкие раз­рушения— трещины. Они возникают преимущественно при нали­чии дефектов, в конструктивных концентраторах напряжений, при низкой температуре.

532

Для устранения образования трещин необходимо правильно выбирать металл, технологический процесс. В частности, для повышения податливости прибегают к устройству гофров вдоль шел в вертикальной стенке (рис. 19-13) и к применению в узлах многослойных вставок (рис. 19-14, а—г), способствующих устра­нению возникновения и развития трещин.