11.2. Влияние краевого эффекта в цилиндрической оболочке

Рис. 11.4

Рис. 11.5

Максимальный изгибающий момент (рис. 11.5)

Максимальное напряжение

т.е. при коэффициенте Пуассона для стали  ν = 0,3 на 82% больше, чем по безмоментной теории. Возможны варианты снижения влияния краевого эффекта.

Зона влияния краевого эффекта

Рис. 11.6

Расчет на прочность толстостенных труб

 

Рис. 11.7

при     b/a>4

   σ_экв ≅ 2⋅р           (11.13)

11.4 Корпусные конструкции и трубопроводы

  Расчет на прочность производится в соответствии с ГОСТ 14249-89, введенным в действие 01.01.90 г. Стандарт устанавливает нормы и методы расчета на прочность цилиндрических и конических оболочек (обечаек), днищ и крышек сосудов и аппаратов из углеродистых и нелегированных сталей, работающих в условиях однократных и многократных статических нагрузок под внутренним избыточным давлением, вакуумом и наружным избыточным давлением и под действием осевых и поперечных усилий и изгибающих моментов.

Исполнительная толщина стенки t_и=t_р+ с, 

где t_р – расчетная толщина стенки;

с – прибавка, равная с = с₁+ с₂ + с₃;

с₁ – прибавка на компенсацию коррозии и эрозии на одну или обе стороны;

с₂ – прибавка на компенсацию минусового допуска;

с₃ – прибавка технологическая.

Расчетная толщина стенки принимается:

- для цилиндрической обечайки

где р – внутреннее избыточное давление;

φ_сш – коэффициент прочности сварного шва;

[σ] – допускаемое напряжение.

- для конической обечайки

- для выпуклого днища

где R – радиус кривизны в вершине днища

- для плоского днища

где k – коэффициент, зависящий от конструкции днища (для показанной на рис. k=0,53);

к₀ – коэффициент ослабления днищ, имеющих отверстия под патрубки

Рис. 11.8

Расчетные толщины стенки труб и соединительных деталей t определяются согласно СНиП 34-01-99 по формуле:

где γ_f – коэффициент надежности по нагрузке от внутреннего давления транспортируемой среды, равный 1,1 – для газообразной среды; 1,15 – для жидкостной;

P_n – рабочее (нормативное) давление транспортируемой среды;

d_е – наружный диаметр труб и соединительных деталей;

η - коэффициент несущей способности труб и соединительных деталей, равный 1 – для труб, заглушек, переходов, а + ξ ⋅ в – для тройниковых соединений и отводов, а ,в, ξ  - коэффициенты, зависящие от конструкции соединения; 

R – расчетное сопротивление трубной стали:

γ_c – коэффициент условий работы трубопровода (зависит от категории трубопровода и его участка), равный 0,6 – I категория; 0,75 – II категория;       0,9 – III категория; 

γ_m – коэффициент надежности по материалу (зависит от характеристики труб), равный 1,34 … 1,55;

γ_n – коэффициент надежности по назначению трубопровода (зависит от диаметра трубопровода и его назначения), равный 1,0 … 1,55;

R_un, R_yn – нормативные сопротивления материала труб и соединительных деталей, соответствуют временному сопротивлению и пределу текучести.