Козловского месторождения
.pdf121
Расстояние до стенки ближайшего штуцера, b: |
|
|
|
(для наклонных штуцеров |
|
|
817 мм |
определяется приближенно) |
|
|
|
Угол β: |
|
|
0 градус |
Коэффициенты прочности сварных швов: |
|
|
|
Продольный шов штуцера: |
|
|
|
|
|
φl |
= 1 |
Шов обечайки в зоне врезки штуцера: |
|
|
|
|
|
φ |
= 1 |
Расчётный диаметр цилиндрической обечайки: |
|
|
|
|
|
Dр = D = 3400мм |
|
Условия нагружения: |
|
|
|
Расчётная температура, T: |
70 |
oC |
|
Расчётное внутреннее избыточное давление, p: |
1 |
МПа |
|
Свойства материала элемента, несущего штуцер
Допускаемые напряжения для материала 09Г2С при температуре t = 70oC (рабочие условия): [σ]70= 184 МПа
Модуль продольной упругости при температуре 70oC:
Консорциум н е д р а
122
E70= 1,94∙105 МПа
Свойства материала штуцера
Допускаемые напряжения для материала 09Г2С при температуре t =70oC (рабочие условия): [σ]701= 184 МПа
Модуль продольной упругости при температуре 70oC:
E701= 1,94∙105 МПа
Расчетную толщину стенки штуцера с учетом прибавок рассчитаем по формуле:
s |
= |
p(d + 2c |
s |
) |
|||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
1 р |
|
2 |
|
|
− p |
||
|
|
1 |
|||||
|
|
1 |
|
|
|
|
|
(8.21)
s |
= |
1 (250 |
+ 2 2) |
= 0,69мм |
|
|
|||
1 р |
|
2 184 1 −1 |
|
|
|
|
|
||
Принимаем толщину стенки штуцера s1=10мм согласно АТК 24.218.06-90.
Допускаемое внутреннее избыточное давление рассчитаем по формуле:
p = |
2 |
|
|
(s |
− c |
|
) |
|
|
1 |
|
1 |
1 |
|
s |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
d |
1 |
+ s |
+ c |
s |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
||
(8.22)
p = |
2 184 1 (10 − |
2) |
= 11,23МПа |
||
250 |
+10 |
+ 2 |
|
||
|
|
|
|||
11,23МПа
1МПа
– условие прочности устойчивости выполняется.
Проведем расчет укрепления отверстия по ГОСТ 24755-89 [10].
Консорциум н е д р а
123
Отношения допускаемых напряжений
Условный расчетный диаметр отверстия:
d = d = 250 мм |
(8.23) |
Расчётный диаметр отверстия (ось штуцера совпадает с нормалью к поверхности в центре отверстия)
рассчитывается по формуле:
d |
р |
= d + 2 c |
s |
|
|
(8.24)
d |
р |
= 250+ 2 2 = 254мм |
|
|
Расчетный диаметр одиночного отверстия, не требующего укрепления рассчитывается по формуле:
где
D |
р |
|
s =
|
d |
|
s − c |
|
D |
|
(s |
− c) |
|
|
|
|
|
||
|
0 |
= 2 |
|
|
− 0,8 |
р |
, |
|
|
|
|
||||
|
|
|
s |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
р – расчетная толщина стенки обечайки; |
|
|
|
|
|
||||||||||
D |
– расчетный диаметр обечайки равный диаметру обечайки. |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
14 − 2,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
d |
0 = 2 |
|
|
− 0,8 |
|
3400 (10 − 2,8) |
= |
||
|
|
|
|
|
|
9,26 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
(8.25)
159,6мм
Расчетная длина внешней части штуцера рассчитывается по формуле:
l1р = min l1 ;1,25 |
|
|
|
(d + 2cs ) (s1 − cs ) |
(8.26) |
Консорциум н е д р а
124
l |
= min 220;1,25 |
(250 + 4) (10 − 2) = 56,34мм |
1р |
|
|
Для внешней части штуцера:
|
|
= min |
|
|
|
1 |
1.0; |
1 |
|
||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
(8.27)
|
|
|
184 |
=1 |
1 |
= min 1.0; |
|
||
|
|
|
||
|
|
|
184 |
|
Ширина зоны укрепления рассчитывается по формуле:
L |
0 |
= |
D |
р |
(s − c) |
|
|
|
|
(8.28)
Расчетная ширина зоны укрепления:
l |
р |
= L |
|
0 |
L |
= |
3400 (14 − 2,8) =195,14мм |
0 |
|
|
(8.29)
l |
р |
= L |
=195,14мм |
|
0 |
|
Расчетный диаметр:
d |
0 р |
= 0,4 |
D |
р |
(s − c) |
|
|
|
|
(8.30)
d |
0 р |
= 0,4 |
3400 (14 − 2,8) = 78,05мм |
|
|
|
Найдем коэффициент понижения прочности по формуле:
Консорциум н е д р а
|
|
l |
(s |
− c |
) |
|
1 |
+ l |
2 р |
s |
2 |
|
2 |
+ l |
3 р |
|
(s |
3 |
− c |
s |
− c |
s1 |
) |
3 |
|
||||||
|
1 + |
1 р |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l р (s − c) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
V = min 1; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d р |
− d0 р |
|
|
|
|
|
|
d + 2cs |
|
|
|
l1 р |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
1 + 0,5 |
+ K |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
l |
|
|
D |
|
|
|
|
l |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
р |
|
|
|
|
1 |
|
|
р |
|
|
|
|
125
(8.31)
|
1 |
+ |
56,34 (10 − 2) 1 + 0 0 0 + 22,53 (10 − 2 − 0) 1 |
|
|
|
|||||||
|
|
195,14 (14 − 2,8) |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
= 0,87 |
|
= 0,87 |
|||
V = min 1; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
254 − 78,05 |
|
250 + 2 2 |
|
1 |
|
56,34 |
|
|
|
|
|
1 + 0,5 |
+1 |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
195,14 |
|
3400 |
|
1 |
|
195,14 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расчетное внутреннее избыточное давление определим по формуле:
p р |
= |
2 K1 (s − c) |
V |
|
|
|
|
|
(8.32) |
|
DР + (s − c) V |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
p |
|
= |
2 1 (14 − 2,8) 1 184 |
1 |
= 1,05МПа |
||
|
|
|
р |
3400 |
+ (14 − 2,8) 0,87 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Отверстие считается одиночным, если ближайшее к нему отверстие М2 не оказывает на него влияния, т.е.
расстояние между наружными поверхностями соответствующих штуцеров удовлетворяет условию:
|
b |
D |
(s − c) + |
D (s − c) |
, |
(8.33) |
|
|
|
р |
|
р |
|
|
|
где Dр |
и Dр – расчетные внутренние диаметры укрепляемых элементов, т.е. в данном случае внутренний диаметр |
||||||
обечайки. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b |
3400 (14 − 2,8)+ |
3400 (14 − 2,8) = 390,28мм |
|
817мм>390,28мм – условие выполняется. Следовательно дальнейших расчетов укреплений не требуется.
Консорциум н е д р а
126
|
Допускаемое давление |
p |
р |
=1,05МПа > 1МПа. Условие прочности и устойчивости выполнено. |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
Площадь, необходимая для укрепления отверстия рассчитывается по формуле: |
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
A |
|
= 0,5 |
(d |
р |
|
− d |
0 р |
) s |
р |
|
|
|
|
(8.34) |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
r |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A = 0,5 (254 − 78,05) 9,26 |
= 0,81 10 −3 м2 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
r |
|
|
|
|
|
|
Располагаемая площадь укрепления отверстия рассчитывается по формуле: |
|||||||||||||||||||||||||
A = l |
(s |
− s |
−c |
) +l |
s |
2 |
+l |
3 р |
(s |
−c |
s |
−c |
s1 |
) |
3 |
+l |
р |
(s − s |
р |
−c) |
(8.35) |
|||||
a |
1р |
1 |
1р |
s |
1 |
2 р 2 |
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Aa = 56,34 (10 −0,69 −2) 1+0 0 0 + 22,53 (10 −2 −0) 1+195,14 (14 −9,26 −2,8)= 0,96 10−3 м2 0,81·10-3м2<0,96·10-3м2 – условие прочности выполнено.
Расчёт прочности узла врезки штуцера М2
|
|
Таблица 8.4 |
|
Исходные данные |
|
|
|
Продолжение таблицы 8.4 |
Элемент: |
М2 |
|
|
|
|
Элемент, несущий штуцер: |
Обечайка цилиндрическая |
|
Сумма прибавок к стенке несущего |
2,8 мм |
|
Тип штуцера: |
|
|
Непроходящий без укрепления |
|
|
элемента, c: |
|
|
|
|
|
несущего элемента: |
09Г2С |
|
Материал штуцера: |
|
|
|
|
|
Толщина стенки несущего элемента, s: |
14 мм |
|
Консорциум н е д р а
Внутренний диаметр штуцера, d: |
80 мм |
|
Толщина стенки штуцера, s1: |
8 мм |
|
Сумма прибавок к толщине стенки |
2 мм |
|
штуцера (включая коррозию), cs: |
||
|
||
Длина штуцера, l1: |
150мм |
|
Смещение штуцера, Lш: |
1,675∙104 мм |
|
Угол поворота штуцера, θ: |
0 градус |
|
Длина внутр. части штуцера, l3: |
0 мм |
|
Прибавка на коррозию, cs1: |
0 мм |
|
Минимальный размер сварного шва, Δ: |
6 мм |
Название штуцера:
Расстояние до стенки ближайшего штуцера, b:
(для наклонных штуцеров определяется приближенно)
Угол β:
Коэффициенты прочности сварных швов:
Продольный шов штуцера:
φl = 1
Шов обечайки в зоне врезки штуцера:
φ = 1
Расчётный диаметр цилиндрической обечайки:
127
Расчётные параметры размещения штуцера:
Ближайший штуцер
Б2
817 мм
0 градус
Консорциум н е д р а
128
|
|
D |
р |
= D = 3400мм |
|
|
|
|
|
Условия нагружения: |
|
|
|
|
Расчётная температура, T: |
70 |
oC |
|
|
Расчётное внутреннее избыточное давление, p: |
1 |
МПа |
|
|
Свойства материала элемента, несущего штуцер
Допускаемые напряжения для материала 09Г2С при температуре t = 70oC (рабочие условия): [σ]70= 184 МПа
Модуль продольной упругости при температуре 70oC:
E70= 1,94∙105 МПа
Свойства материала штуцера
Допускаемые напряжения для материала 09Г2С при температуре t = 70oC (рабочие условия): [σ]701= 184 МПа
Модуль продольной упругости при температуре 70oC:
E701= 1,94∙105 МПа
Расчетную толщину стенки штуцера с учетом прибавок рассчитаем по формуле:
s |
= |
p(d + 2c |
s |
) |
|||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
1 р |
|
2 |
|
|
− p |
||
|
|
1 |
|||||
|
|
1 |
|
|
|
|
|
(8.36)
s |
= |
1 (80 |
+ 2 2) |
= 0,22 мм |
|
|
|||
1 р |
|
2 184 |
1 − 0,6 |
|
|
|
|||
Консорциум н е д р а
129
Принимаем толщину стенки штуцера s1=8мм согласно АТК 24.218.06-90.
Допускаемое внутреннее избыточное давление рассчитаем по формуле:
p = |
2 |
|
|
(s |
− c |
|
) |
|
|
1 |
|
1 |
1 |
|
s |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
d |
1 |
+ s |
+ c |
s |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
||
(8.37)
|
|
p = |
2 184 1 (8 − 2) |
= 24,53Па |
|
|
|
80 + 8 |
+ 2 |
||
|
|
|
|
||
24,53МПа 1МПа – условие прочности устойчивости выполняется. |
|||||
Проведем расчет укрепления отверстия по ГОСТ 24755-89 [10]. |
|||||
Отношения допускаемых напряжений |
|
|
|
||
Условный расчетный диаметр отверстия: |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
(8.38) |
|
d = d = 80 мм |
|
|
||
Расчётный диаметр отверстия (ось штуцера совпадает с нормалью к поверхности в центре отверстия)
рассчитывается по формуле:
d |
р |
= d + 2 c |
s |
|
|
(8.39)
d |
р |
=80 +2 2 =84мм |
|
|
Расчетный диаметр одиночного отверстия, не требующего укрепления рассчитывается по формуле:
d |
0 |
|
s − c |
− 0,8 |
|
|
D |
|
||
= 2 |
|
|
|
|
|||
|
s |
|
|
|
|
|
р |
|
|
|
|
|
|
||
|
р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
(s − c)
,
(8.40)
Консорциум н е д р а
130
где
D |
р |
|
s =
р – расчетная толщина стенки обечайки; |
|
D |
– расчетный диаметр обечайки равный диаметру обечайки. |
|
|
d |
|
14 − 2,8 |
|
|
3400 (14 − 2,8) =159,6мм |
|
0 |
= 2 |
9,26 |
− 0,8 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
Расчетная длина внешней части штуцера рассчитывается по формуле:
l |
= min l |
;1,25 |
(d + 2c |
s |
) (s |
− c |
s |
) |
1р |
1 |
|
|
1 |
|
|
(8.41)
l |
= min 150;1,25 |
(80 + 4) (8 − 2) = 28,06мм |
1р |
|
|
Для внешней части штуцера:
|
|
|
|
|
1 |
= min 1.0; |
1 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
(8.42)
|
|
|
184 |
=1 |
1 |
= min 1.0; |
|
||
|
|
|
||
|
|
|
184 |
|
Ширина зоны укрепления рассчитывается по формуле:
L |
0 |
= |
D |
р |
(s − c) |
|
|
|
|
(8.43)
L |
= |
3400 (14 − 2,8) =195,14мм |
0 |
|
|
Расчетная ширина зоны укрепления: |
|
|
l р = L0 |
|
(8.44) |
Консорциум н е д р а