2.6 Коэффициент прочности сварных швов

1. Корпус.

Корпус, имеющий в качестве рабочей среды СН₃О₄ и этиловый спирт, не являющийся взрывопожароопасным химическим составом, при расчетном давлении 0,637 МПа и температуре стенки в соответствии с [5, стр. 40] относится к группе сосудов 4. Для аппаратов этой группы устанавливается длина контролируемого участка швов от длины каждого шва – не менее 25% [5, стр. 46]. На основании этого для стыковых швов корпуса с двусторонним сплошным проваром [1, стр. 15], выполняемых полуавтоматической сваркой, .

2. Рубашка.

Рубашка, имеющая в качестве рабочей среды пар при расчетном давлении 0,01 МПа и температуре , относится к группе сосудов 4. Для аппаратов этой группы устанавливается длина контролируемого участка швов от длины каждого шва – не менее 25% [5, стр. 40]. На основании этого для стыковых швов рубашки с двусторонним сплошным проваром, выполняемых полуавтоматической сваркой, [1, стр. 15].

3 Прочностной расчет основных элементов аппарата

3.1 Расчет цилиндрических обечаек

Расчет ведется согласно ГОСТ 52857.2-2007.

3.1 Расчет обечайки на прочность

Расчет толщины стенки обечайки корпуса, нагруженной внутренним избыточным давлением. Расчетная толщина стенки обечайки корпуса :

; (14)

где - внутреннее давление;

- диаметр обечайки;

- допускаемые напряжения для стали 12Х18Н10Т при ;

- коэффициент прочности сварного шва при автоматической дуговой электросварке;

.

Расчетная толщина обечайки для условий гидроиспытания:

.

Расчетная толщина стенки обечайки корпуса, нагруженной внутренним давлением, принимается из условия:

; (15)

.

Расчет толщины стенки обечайки корпуса, нагруженной наружным давлением. Расчетная длина обечайки:

(16)

где - длина участка обечайки корпуса, находящегося под действием наружного давления;

- высота цилиндрической части эллиптического отбортованного днища по [1, стр. 117];

- внутренняя высота выпуклой части днища по [1, стр. 117].

Расчетная толщина стенки, находящейся под действием наружного давления:

• для рабочих условий:

, (17)

где В– коэффициент, определяется по формуле:

, (18)

где Е = МПа - модуль продольной упругости материала,

.

Исполнительная толщина стенки:

; (20)

.

Принимается большее стандартное значение .

Проверяется прочность обечайки корпуса, нагруженной внутренним давлением.

Допускаемое внутреннее избыточное давление находится по формуле:

; (21)

Условие прочности:

(22)

Условие прочности (22) обечайки корпуса выполняется.

3.2 Расчет обечайки на устойчивость

Допускаемое наружное давление из условий прочности в рабочих условиях:

; (23)

При гидроиспытании:

Допускаемое давление из условия устойчивости в пределах упругости:

; (24)

где В₁ – расчетный коэффициент.

; (25)

.

При гидроиспытании:

Допускаемое наружное давление с учетом прочности и устойчивости:

; (26)

.

При гидроиспытании:

Должны выполняться условия:

• для рабочих условий:

; (27)

• для условий гидроиспытания:

; (28)

где и - давление в рабочих условиях и условиях гидроиспытания;

и - допускаемое наружное давление в рабочих условиях и в условиях гидроиспытания;

и - осевое сжимающее усилие в рабочих условиях и в условиях гидроиспытания.

и - допускаемое осевое сжимающее усилие в рабочих условиях и в условиях гидроиспытания.

Осевое сжимающее усилие:

• для рабочих условий

; (29)

• для условий гидроиспытания

.

Допускаемое осевое сжимающее усилие из условия прочности:

• для рабочих условий

; (30)

;

• для условий гидроиспытания

; (31)

.

Допускаемое осевое сжимающее усилие из условия устойчивости в пределах упругости при ;

• для рабочих условий

; (32)

;

• для условий гидроиспытания

(33) .

Допускаемое осевое сжимающее усилие с учетом обоих условий:

• для рабочих условий:

; (34)

;

• для условий гидроиспытания:

.

Проверяется условие (33):

;

Проверяем условие (34):

.

Условия устойчивости обечайки корпуса от действия наружного давления и осевой сжимающей силы в рабочих условиях и условиях гидроиспытания выполняются.