Конструювання і розрахунок сталевих зварних посудин та апаратів Обичайки та днища (стр. 11 из 74)

Розрахувати товщину стінки циліндричної обичайки корпуса апарата (рисунок 3.1) зі сталі марки Ст3сп5. Внутрішній діаметр апарата D=1000 мм, розрахунковий тиск в апараті Р=1,0 МПа, розрахункова температура стінки обичайки t  165 °С, коефіцієнт міцності зварних з’єднань прийняти рівним _р  0,9.

Допустиму напружину для матеріалу обичайки при розрахунковій температурі визначаємо за таблицею Б.1 додатку Б методом лінійної інтерполяції

_ 144МПа. Розрахункову товщину стінки обичайки визначаємо за формулою

(3.13)

S _{p } PD _ 1,01000 _ 3,87 _мм.

2 p  P 21440,9 1,0

Добавку С1 визначаємо за формулою (3.12), виходячи з максимально допустимої швидкості корозії П  0,1мм/рік, розрахункового терміну служби апарата   20років і приймаючи добавку для компенсації ерозії рівною нулю

С1  П С_е  0,1200  2 мм.

Виконавча товщина стінки обичайки без урахування добавки для компенсації мінусового допуску дорівнює

S  S _p C₁  3,87  2  5,87 мм.

Виконавчу товщину стінки циліндричної обичайки визначаємо з урахуванням добавки на мінусовий допуск ^C₂ 0,8 мм для листа товщиною 8 мм

S  S _p  C₁  C₂  3,87  2  0,8  6,67 мм.

Приймаємо виконавчу товщину стінки обичайки рівною S  8 мм.

Перевіряємо необхідність урахування добавки для компенсації мінусового допуску сталевого листа товщиною 8 мм

C₂  0,8  0,05S  0,058  0,4 мм.

Добавку враховуємо, тому що вона складає понад 5 % від товщини листа.

Сума добавок

С  С1 С2  20,8  2,8мм

дорівнює попередньо прийнятій.

Допустимий тиск розраховуємо за формулою (3.15)

2^p S C 21440,98  2,8^

P_{  } 1,34 _МПа.

D  S C 1000 8  2,8

Умова міцності

Р  1,0  Р1,34МПа

виконується.

Умова застосування розрахункових формул

S C 8  2,8

  0,0052 0,1

D 1000

виконується.

Приклад 3.4

Розрахувати товщину стінки циліндричної обичайки корпуса апарата (рисунок 3.1) зі сталі марки 09Г2С. Внутрішній діаметр апарата D  1000 мм, розрахунковий тиск в апараті в робочих умовах Р=0,27 МПа, в умовах випробувань – Р_в  0,43 МПа, розрахункова температура стінки обичайки t  150 °С. Коефіцієнт міцності зварних з’єднань прийняти рівним 1, добавку для компенсації корозії та ерозії – С1  2 мм.

Допустиму напружину для матеріалу обичайки в робочих умовах визначаємо згідно з таблицею Б.1 додатку Б, _171МПа.

Допустиму напружину в умовах випробувань визначаємо за формулою (3.9). Згідно з таблицею Б.6 додатку Б границя текучості при температурі випробувань ^t_в  20 ºС складає ^R_e²⁰  300МПа. Коефіцієнт запасу міцності при гідравлічних випробуваннях визначаємо згідно з таблицею 3.1, ⁿ_т  1,1.

в  Rne20т  3001,1  272,7 МПа.

Розрахункову товщину стінки обичайки визначаємо за формулою

(3.13):

– для робочих умов

S_{p } P D _ 0,271000 _ 0,79_мм; 2 p  P 217110,27

– для умов випробувань

Sp  Pв  D  0,431000  0,79 мм.

2 __в p  P_в 2 272,7 10,43

Виконавчу товщину стінки обичайки визначаємо по більшому з отриманих значень (у даному прикладі вони дорівнюють одне одному) без урахування добавки для компенсації мінусового допуску S  Sp  C₁  0,79  2  2,79 мм.

Визначаємо виконавчу товщину стінки обичайки з урахуванням добавки на мінусовий допуск С2  0,4 мм для листа товщиною 4 мм S  Sp  C₁  C₂  2,79  2  0,4  3,19 мм. Приймаємо виконавчу товщину стінки обичайки рівною S  4 мм.

Перевіряємо необхідність урахування мінусового допуску для сталевого листа товщиною 4 мм

C₂  0,4  0,05S  0,054  0,2 мм.

Добавку враховуємо, тому що вона складає понад 5 % від товщини листа.

Сума добавок до розрахункової товщини стінки обичайки

С  С1 С2  2 0,4  2,4 мм

дорівнює попередньо прийнятій.

Допустимий тиск розраховуємо за формулою (3.15):

– для робочих умов

2

p S C 217114  2,4 0,54 МПа;

P  

D  S C 1000 4  2,4

– для умов випробувань

2

в p S C 2272,7 14  2,4 0,87 МПа.

Pв  D  S C  1000 4  2,4 

Умови міцності:

– для робочих умов

P  0,27  P 0,54МПа

– і умов випробування

P_в  0,43  Р_в  0,87 МПа

виконуються.

Умова застосування розрахункових формул

S C 4  2,4

  0,0016 0,1 D 1000

виконується.

Обичайки, які виготовляються із двошарової сталі

При розрахунку апаратів із двошарових сталей як перше наближення товщину стінки обичайки необхідно визначати по допустимій напружині для матеріалу основного шару за формулами (3.13) і (3.14). Після призначення виконавчої товщини стінки обичайки та визначення товщини плакувального шару згідно з таблицею 3.5 розраховують допустима напружину за формулою (3.8). По отриманій допустимій напружині уточнюється товщина стінки обичайки за формулами (3.13) і (3.14). Розрахунок слід проводити до збіжності виконавчої товщини стінки обичайки, визначеної розрахунком, і прийнятої.

Внутрішній допустимий надлишковий тиск визначається за формулою (3.15).

Сполучення марок сталей основного та корозійностійкого шарів для двошарових листів, які найчастіше застосовуються для виготовлення сталевих зварних посудин та апаратів, наведені в таблиці 3.7.

Таблиця 3.7 – Сполучення марок сталей основного і корозійностійкого шарів

Марка сталі корозійностійкого шару	Марка сталі основного шару
	Ст3сп	20К	09Г2	09Г2С	16ГС	12МХ	12ХМ
08Х18Н10Т	+	+	–	+	+	+	+
12Х18Н10Т	+	+	+	+	+	+	+
10Х17Н13М2Т	+	+	–	+	+	–	–
10Х17Н13М3Т	+	+	–	+	+	–	–
08Х17Н15М2Т	+	+	–	–	+	–	–
08Х22Н6Т	+	+	–	–	–	–	–
06Х28МДТ	+	+	–	–	+	–	–

Приклад 3.5