Карагайского месторождения
.pdf
133
Суммарная прибавка к толщине стенки, c: |
2,8 мм |
Высота днища, H: |
850 мм |
Длина отбортовки, h1: |
0 мм |
Коэффициент прочности сварного шва:
φ=1;
Допускаемые напряжения для материала 09Г2С при температуре t = 70oC (рабочие условия): [σ]70= 184 МПа
Модуль продольной упругости для материала 09Г2С при температуре 70oC: E70= 1,94∙105 МПа
Найдем радиус кривизны в вершине эллиптического днища по формуле:
|
D |
2 |
|
R = |
|
||
4H |
|||
|
|||
(9.19)
|
3400 |
2 |
|
||
R = |
|
= 3400 мм |
|||
4 |
850 |
||||
|
|
||||
Проведем расчет на прочность и устойчивость днища эллиптического по ГОСТ 14249-89.
Днища, нагруженные внутренним избыточным давлением
Расчетную толщину стенки днища с учетом прибавок рассчитаем по формуле:
Консорциум « Н е д р а »
134
s1 р |
+ c = |
pR |
+ c , |
|
2 − |
||||
|
|
0,5 p |
гдеR –радиус кривизны в вершине эллиптического днища.
(9.20)
s1 р |
+ c = |
|
1 3400 |
+ 2,8 |
= 12,05 мм |
|
|
|
|
||||
|
|
|
||||
|
2 |
184 1 − 0,5 1 |
|
|
||
Принимаем толщину стенки для эллиптической поверхности s1=14мм согласно сортамента листового проката по ГОСТ 5520-79.
Допускаемое внутреннее избыточное давление рассчитаем по формуле:
p = |
2 (s |
− c) |
, |
1 |
|
||
|
|
|
|
|
R + 0,5(s |
− c) |
|
|
1 |
|
|
гдеs1 – исполнительная толщина стенки днища.
(9.21)
1,21МПа 1МПа
p = |
2 184 1 |
(14 − 2,8) |
= 1,21МПа |
||
3400 |
+ 0,5 |
(14 − 2,8) |
|||
|
|
||||
– условие прочности выполняется.
Расчет укреплений одиночных отверстий
Расчёт прочности узла врезки штуцера Б2
Исходные данные
Элемент: Б2
Консорциум « Н е д р а »
135
Элемент, несущий штуцер: |
Обечайка цилиндрическая |
Тип штуцера: |
Проходящий без укрепления |
Материал несущего элемента: |
09Г2С |
Толщина стенки несущего элемента, s: |
14 мм |
Сумма прибавок к стенке несущего элемента, c: |
2,8 мм |
Материал штуцера: |
09Г2С |
Внутренний диаметр штуцера, d: |
250 мм |
Толщина стенки штуцера, s1: |
10 мм |
Сумма прибавок к толщине стенки штуцера (включая коррозию), cs: 2 мм
Длина штуцера, l1: |
|
220 мм |
Смещение штуцера, Lш: |
1,575∙104 мм |
|
Угол поворота штуцера, θ: |
0 |
градус |
Длина внутр. части штуцера, l3: |
50 мм |
|
Прибавка на коррозию, cs1: |
0 |
мм |
Консорциум « Н е д р а »
136
Минимальный размер сварного шва, Δ: |
6 мм |
|
||
Расчётные параметры размещения штуцера: |
|
|
|
|
Ближайший штуцер |
|
|
|
|
Название штуцера: |
М2 |
|
|
|
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: |
|
|
|
|
|
D |
р |
= D = 3400мм |
|
|
|
|
|
|
Условия нагружения: |
|
|
|
|
Расчётная температура, T: |
70 oC |
|
|
|
Консорциум « Н е д р а »
137
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 |
|
|
|
|
|
(9.22)
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:
Консорциум « Н е д р а »
Консорциум « Н е д р а »
138
p = |
2 |
|
|
(s |
− c |
|
) |
|
|
|
|
|
1 |
|
1 |
1 |
|
s |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
d |
1 |
+ s |
+ c |
s |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
p = |
2 184 1 (10 − 2) |
= 11,23МПа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
250 +10 + 2 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(9.23)
11,23МПа
Проведем
1МПа – условие прочности устойчивости выполняется.
расчет укрепления отверстия по ГОСТ 24755-89.
Отношения допускаемых напряжений
Условный расчетный диаметр отверстия:
d = d = 250 мм
Расчётный диаметр отверстия (ось штуцера рассчитывается по формуле:
(9.24)
совпадает с нормалью к поверхности в центре отверстия)
|
|
|
|
(9.25) |
d р = d + 2 cs |
|
|||
|
|
d |
р |
= 250 + 2 2 = 254мм |
|
|
|
|
|
Расчетный диаметр одиночного отверстия, не требующего укрепления рассчитывается по формуле:
d |
0 |
|
s − c |
− 0,8 |
|
|
D |
|
||
= 2 |
|
|
|
|
|||
|
s |
|
|
|
|
|
р |
|
|
|
|
|
|
||
|
р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
(s − c)
,
(9.26)
Консорциум « Н е д р а »
139
где
D |
р |
|
s =
р – расчетная толщина стенки обечайки;
D – расчетный диаметр обечайки равный диаметру обечайки.
d |
|
14 − 2,8 |
|
|
3400 (10 − 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 |
|
|
(9.27)
l |
= min 220;1,25 |
(250 + 4) (10 − 2) = 56,34мм |
1 р |
|
|
Для внешней части штуцера:
|
|
|
|
|
1 |
= min 1.0; |
1 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
(9.28)
|
|
= min |
|
184 |
=1 |
1 |
1.0; |
|
|||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
184 |
|
Ширина зоны укрепления рассчитывается по формуле:
L |
0 |
= |
D |
р |
(s − c) |
|
|
|
|
(9.29)
L |
= |
3400 (14 − 2,8) =195,14мм |
0 |
|
|
Расчетная ширина зоны укрепления:
Консорциум « Н е д р а »
l |
р |
= L |
|
0 |
140
(9.30)
l |
р |
= L =195,14мм |
|
0 |
Расчетный диаметр:
|
|
|
|
|
|
d0 р = 0,4 |
Dр (s − c) |
|
|
(9.31) |
|
|
d |
0 р |
= 0,4 |
3400 (14 − 2,8) = 78,05мм |
|
|
|
|
|
|
|
Найдем коэффициент понижения прочности по формуле:
|
|
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 |
− d 0 р |
|
|
|
|
|
|
d + 2cs |
|
|
|
l1 р |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
1 + 0,5 |
+ K |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
l |
|
|
D |
|
|
|
|
l |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
р |
|
|
|
|
1 |
|
|
р |
|
|
|
|
(9.32)
|
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:
Консорциум « Н е д р а »
141
p |
|
= |
2 K |
1 |
(s − c) |
|
V |
|
|
|
|
|
(9.33) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
р |
|
D |
|
+ (s − c) V |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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) |
, |
(9.34) |
|
|
|
|
|
|
р |
|
р |
|
|
|
где |
|
и |
|
– расчетные внутренние диаметры укрепляемых элементов, т.е. в данном случае внутренний диаметр |
||||||
Dр |
Dр |
|||||||||
обечайки. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b |
3400 (14 − 2,8)+ |
3400 (14 − 2,8) = 390,28мм |
|
817мм>390,28мм – условие выполняется. Следовательно дальнейших расчетов укреплений не требуется.
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 |
|
(9.35) |
||
r |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
A |
= 0,5 (254 − 78,05) 9,26 = 0,81 10 |
−3 |
м |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
r |
|
|
|
|
Располагаемая площадь укрепления отверстия рассчитывается
A = l |
(s |
− s |
−c |
) +l |
2 р |
s |
2 |
+l |
3 р |
(s |
−c |
s |
−c |
s1 |
) |
3 |
+l |
р |
(s − s |
р |
−c) |
|
a |
1р |
1 |
1р |
s |
1 |
2 |
|
3 |
|
|
|
|
|
|
||||||||
по формуле:
(9.36)
Консорциум « Н е д р а »