Тема 1. Безпека експлуатації посудин що працюють під тиском.

Герметичність – це непроникність рідинами і газами стінок і зєднань.

Розгерметизація, причини:

Перші причини обумовлюються фізико-мех. Властивостями робочого тіла, яке знаходиться в посудині.

Другі причини – зв’язані з дефіцитами при виготовлені і монтажі, транспортації і при їх зберіганні.

Згідно з НД визначення – що посудинами і апаратами які працюють під тиском наз. Закриті пристрої, які знаходяться під тиском пару стисненого газу, повітря чи рідини більше чим 70 кПа і об’ємом 25 л.

До посудин на які розповсюджуються правила НД:

1 Посудини згідно визнач.

2 Цистерни, бочки для перевезення зріджених газів, тиск яких при температурі до 50 С перевищує 70 кПа.

3 Посудини, цистерни, які використовуються для зберігання і перевезення зріджених газів, рідин і сипучих тіл без тиску, але для їх опорожнення необхідно створювати тиск більше 70 кПа.

4 Правила для балонів, які прзначенні для перевезення і зберігання стиснених, зріджених газів під тиском > 70 кПа.

Не підлягають дії правил:

1 Прилади парового і водяного опалення

2 Посудини і балони до 25 л в яких добуток ємності в лт на робочий тиск в Ат складає не більше 200.V*P<200.

3 Сюди відносяться посудини виготовлені із неметалічних матеріалів

4 Трубчаті печі.

5 Посудини спец. Військового признач. На які розпов свої НД.

Кожна посудина виготовлена на заводі повинна мати паспорт і інструкцію по монтажу і експлуатації.

На кожній конструкції прикріпляється пластина з паспортними данними:

1 Найменування посудини

2 Номер

3 Рік

4 Робочий тиск

5 Допустима температура стінок

6 колір балона

Вимоги техніки безпеки до конструкцій при виготовленні і обслуговуванні посудин. Що працюють під тиском

1 Конструкція повинна бути надійною в експлуатації

2 Передбачати можливість огляду. Очистки і ремонту такої конструкції

3 Згідно такого положення посудини більше 800 мм потрібно оснащувати лазами для огляду, а пос. <800 мм обладнувати люками діаметром 80 мм

Розрізняють 5-ть категорій посудин в залежності від температури і нагріву стінок:

Тиск(МПа) темпер матеріали

І к < 85 < 750С з легованих сталей

ІІ к < 85 < 550С з лігов. Сталей

ІІІ к < 85 < 475С з легованих сталей і вуглецевих сталей вис. Якості

ІVк <5 <350С якісних вуглецевих сталей

Vк<1,6 <200С вуглецеві сталі

Посудини згідно НД повинні підлягати слідуючим видам контролю:

1 Зовнішній огляд і обмір посудини

2 Механічні випробовування

3 Металографічні дослідження

4 Просвічування швів рентгенівськими чи гамм-променями

5 Гідравлічні випробування

6 Внутрішній огляд

Зовнішній огляд проводиться усіма посудинами з метою виявлення візуально тріщин, а також не проварів.

Механічні випробовування – цим випробовуванням підлягають вибірково із партії посудин з метою перевірки стій кісних характеристик зварних швів на розривних машинах на розтяг та згин. Тим самим визначаємо міцність та гнучкість матер.

Металографічні дослід. – перевіряємо зварні шви. А саме виявляємо макро і мікро структуру металу по методу злову.

Ультразвукове діагностування – пров з метою виявлення внутрішніх не проварів дефектів шлакових включень і відповідно від 5 до 500 мм – цей метод високопродуктивний але має недоліки – неможливо встановити характер деформації.

При просвічування рентгенівськими променями ми можем контролювати стінки до 250 мм – низька продуктивність і можливість опромінення.

Гідравлічні випробовування – всі посудини тех обладнання після виготов. Обов’язково підлягають гідравлічним випроб. Пос. Зап. Водою і доводиться до робочого і дальше до величини випробовувального тиску, посудина витримується певний час, а саме в залежності від товщини стінки:

50 мм час 10хв

50-100 мм час 20хв

Більше 100 час 30хв і для литих багатошарових незалежно від товщ. -60хв.

Після цього оглядаються всі небезпечні ділянки пос., а також деформації

Балони обов’язково підлягають гідравлічним випробовуванням на тиск 1,5 роб тиску і час витримки 60 сек.

Від товщини стінки.

Отже згідно НД всі посудини крім литих величина допустимого тиску менш 0,5МПа випробовуються на слід. Рвипр=1,5*Рроб*(sigm^20/sigm^e)>0,2МПа

Для посудин Рд>0,5МПа

Рвипр=1,25*Рд*( [sigm^20]/[sigm^e])>0.3МПа

Для литих посудин не залежно від товщини:

Рвипр=1,5Рроб([sigm^20]/[sigm^e])>0,3МПа

Sigm^20 – напруження допустимі по границі текучості при температурі 20С

Sigm^t – напруження допустимі по границі текучості при розрахунковій темпер стінки.

Розрахунок міцності посудин.

При розрахунку міцності елементів посудини необхідно врахувати температурні напруження, внутрішні і зовнішні тиски, масу апарату і масу середовища, загрузки від допоміжного обладнання, які встановлюються на посудинах, а також сейсмічні і інші загрузки.

Згідно опору матеріалів допустимі напруження в елементах посудин, які працюють під тиском:

[sigm] =sigm^T/n^t, [sigm]=sigm/n

Sigm^T – границя текучості металу при розрахунковій температурі.

N^t – коефіцієнт запасу міцності по відношенні до границі текучості 1,7 до 2.

Sigm – границя міцності металу при температурі 20С

n – коефіцієнт запасу міцності по відношенню до границі міцності n=3,5-4,25.

Розрізняють циліндричні посудини по тонкостінним і товстостінним. Тонкостінні – бетта<=1,2, а для товсто стін. Бетта>1,2. Коефіцієнт відношення зовнішнього діаметру до внутрішнього. Для розрахунку тонкостінних циліндричних елементів посудин призначаємо товщину стінки:

S=(P*Dv/200*[sigm]*fi-P)+C – внутрішній.

S=P*Dз/200*[sigm]*fi – зовнішній.

S=P*Dс/200*[sigm] – середній.

Р – робочий тиск, D – діаметр циліндр частини, fi – коефіцієнт міцності швів циліндр елементів в поздовжньому напрямі 0,7-0,9; С-припуск на корозію до розрахункової товщини стінки в мм.

Циліндричні пос. можуть обладнуватися кришками заглушками:

delt=0,1*d*#(m’u*P/[sigm])+C,

d – діаметр кола по центрам отворів під зєднання, якщо болтове зєднаня, цей коефіцієнт враховується величиною mu=0,8 , якщо днище приварюється в стик mu=0,25, для зєднання заглушок mu=0,3, Р – робочий тиск, [sigm] – допустимі напруження при згині, С – поправка на корозію.

Якщо днище сферичної форми тоді товщина визнач за формулою:

delt=(Dз*Р*Ф/200*[sigm])+Е

Dз – зовнішній діаметр днища, Р – розрахунковий тиск, Ф- фактор який враховує форму днища і залежить від відношення Ф=Н/D, E=C+2

Якщо посудина товстостінна та крім напружень від внутрішнього тиску враховують і температурні напруження, які виникають від обогріву циліндричної посудини, тобто вони небезпечні при внутрішньому тиску і зовнішньому обігріву:

Sigm_t.вн=E*alfa*(tз-tв)/2(1-mu)*((2*Pзов^2/R^2_з*R^2_в)+ln(1/Rj-Rв)),

Е- модуль пружності, alfa – коефіцієнт лінійного термічного розширення, t_зов-t_вн – температура зовн і внутр поверхні циліндра, mu – коефіцієнт пуасона, mu=0,3, t_зов-t_вн=1,163*Q*S/lamd, Q – теплові напруження, S – товщина стінки посудин, lamd – коефіцієнт теплопровідності стінки.