4.10. Защита при работе с сосудами, работающими под давлением

Правильный выбор допускаемых напряжений при проектировании сосудов, работающих под давлением, достаточно сложен. Допускаемым считается напряжение ниже предела упругости или пропорционально­сти для конструкций, работающих в области упругих деформаций, либо ниже предела текучести, когда деформации конструкций могут дости­гать пластической зоны на ее границе с упругой. Такая постановка вопроса предполагает достаточно точное определение рабочих напря­жений и постоянство их во времени. В связи с тем что материал конструкции сосудов со временем «стареет», «устает» и подвергается влиянию ряда других трудноопределяемых воздействий, расчеты сосу­дов, работающих под давлением, имеют приближенный характер. Особое значение для паровых и других сосудов, работающих под давлением и воздействием высокой температуры, имеет ползучесть, т.е. свойство металла медленно и непрерывно пластически деформировать­ся во всех направлениях при постоянном напряжении. Ползучесть металла при высоких температурах проявляется при напряжении ниже предела текучести для данного металла. Деформацию ползучести оп­ределяют в %, а скорость деформации — в единицах длины за час, например мм/ч.

Рис. 4.18. Схема парового котла и арматуры:

1 — котел; 2 — водоуказатель; 3 — паро-водопроводные краны; 4 — манометр; 5 — парозапорный вентиль; 6 — питательный вентиль; 7 — оборотный клапан; 8 — предохранительный клапан; 9 — вентиль для спуска воды

Рис. 4.19. Схема водогрейного котла и арматуры:

1 — котел;. 2 — термометр; 3 — водозаборный вентиль; 4 — обводная линия; 5 — обратный клапан; 6 — предохранительный клапан; 7— водоподводящий вентиль; 8 — вентиль для спуска воды

Для элементов конструкции парового котла допускается скорость ползучести в 1 ч, что соответствует удлинению на 1 % за 100 000 ч.

Методика расчета на прочность сосудов сводится к определению толщины стенок цилиндрической части сосуда и днищ.

Безопасность работы сосудов под давлением достигается правиль­ным их расче-том на статические и динамические нагрузки, примене­нием доброкачественных мате-риалов для их изготовления, правильной обработкой материалов и надлежащим конст-руктивным оформлением сосудов и, наконец, созданием нормальных условий эксплуа-тации.

Анализ статистических данных о взрывах паровых котлов, возду­хосборников, компрессорных установок, автоклавов и баллонов пока­зывает, что большая их часть произошла из-за превышения допускаемых расчетных давлений.

Для управления работой находящихся под давлением частей ко­тельного агрегата применяется специальная арматура, в которую входят также основные контрольные приборы и приспособления, обеспечивающие безопасную работу котла.

По правилам Госгортехнадзора каждый паровой котел оборудуется: предохранительными клапанами; манометрами (один рабочий и один контрольный); водоуказательными приборами; запорным вентилем и обратным клапаном на нагревательной линии питания котла водой; спускным вентилем или задвижкой.

Предохранительные клапаны, устанавливаемые на паровых котлах и воздухосборниках (ресиверах), при повышении давления сверх пре­дельного автоматически открываются и выпускают избыток пара или воздуха в атмосферу, вследствие чего давление в котле или ресивере снижается до предельного. На рис. 4.18 показана принципиальная схема парового котла и арматуры, а на рис. 4.19 —аналогичная схема водогрейного котла и арматуры.