Конструювання і розрахунок сталевих зварних посудин та апаратів Обичайки та днища (стр. 8 из 74)

Р_р  0,9 P_к  0,90,25  0,225 МПа.

Гідростатичний тиск середовища визначаємо за формулою (3.1) Р_г  _с  g H_с 10^6  12009,813,510^6  0,041МПа.

Гідростатичний тиск середовища

Р_г  0,041  0,05 Р_раб  0,05 0,2  0,01 МПа

складає понад 5 % від робочого, тому розрахунковий тиск визначаємо за формулою (3.4) з урахуванням його гідростатичного тиску

Р  Р_р  Р_г  0,225  0,041  0,266 МПа.

Рисунок 3.1 – Вертикальна посудина з еліптичними днищами Розрахунковий тиск округляємо у більшу сторону до величини Р  0,27 МПа.

Пробний тиск визначаємо за формулою (3.5). Для цього за таблицею Б.1 додатку Б визначаємо значення допустимих напружин для сталі марки 09Г2С при розрахунковій температурі, яка дорівнює температурі середовища в апараті t =150 °С 171МПа і при температурі випробувань ^t_в =20 ºС – ₂₀  196 МПа. ²⁰  1,250,27 ¹⁹⁶  0,39 МПа. Р_пр  1,25 Р 

 171

Гідростатичний тиск води в умовах випробувань визначаємо за формулою (3.1), приймаючи густину води рівною _в  1000 кг/м³

Р_{г води}  _в  g  ^H_в 10^6  10009,814,010^6  0,039 МПа.

Гідростатичний тиск води

Р_{г води}  0,039  0,05 Р_пр  0,05 0,39  0,0195 МПа

складає понад 5 % від пробного тиску, тому розрахунковий тиск в умовах випробувань Р_в визначаємо з його урахуванням

Р_в  Р_пр  Р_{г води}  0,39  0,039  0,429 МПа.

Перевіряємо необхідність розрахунку на міцність в умовах випробувань ²⁰ 1,350,27 ¹⁹⁶  0,418 МПа.

Р_в  0,429  1,35 Р  

 171

Так як розрахунковий тиск в умовах випробувань більше розрахункового тиску в робочих умовах, помноженого на 1,35₂₀, розрахунок на міцність необхідно проводити не тільки для робочих умов, але і для умов випробувань.

3.1.3 Допустимі напружини

Допустимі напружини для сталей , МПа, при розрахунку по граничним навантаженням сталевих зварних посудин та апаратів, що працюють при статичних одноразових навантаженнях, визначають за формулами:

– для вуглецевих і низьколегованих сталей

  min^ Re або Rp0,2 ; Rm ; Rm/ 105 ; Rp1,0 / 105  ; (3.6)

 

 nт nв nд nп 

– для аустенітних сталей  min

nрт1,0 ; Rnmв ; Rmn/д105 ;  R

R^{p1,0 / 10}₅ ^ , (3.7) nп 

де ^R_e – мінімальне значення границі текучості при розрахунковій температурі, МПа;

^Rp0,2 – мінімальне значення 0,2 %-ної умовної границі текучості

при розрахунковій температурі (напружина, при якій залишкове подовження складає 0,2 %), МПа; ^R_m – мінімальне значення тимчасового опору (границі міцності) при розрахунковій температурі, МПа;

Rm/10₅ – середнє значення границі тривалої міцності за 10⁵ г при

розрахунковій температурі, МПа;

Rp1,0 / 10₅ – середнє значення 1 %-ної границі повзучості за 10⁵ г при

розрахунковій температурі, МПа;

^Rp1,0 – мінімальне значення 1 %-ної умовної границі текучості при

розрахунковій температурі (напружина, при якій залишкове подовження складає1 %), МПа; ⁿ_т – коефіцієнт запасу міцності по границі текучості; ⁿ_в – коефіцієнт запасу міцності по тимчасовому опору (границі міцності);

ⁿ_д – коефіцієнт запасу міцності по границі тривалої міцності; ⁿ_n – коефіцієнт запасу міцності по границі повзучості.

Границю повзучості використовують для визначення допустимої напружини в тих випадках, коли відсутні дані по границі тривалої міцності або за умов експлуатації необхідно обмежити величину деформації (переміщення).

При відсутності даних по умовній границі текучості при 1 %-му залишковому подовженні допустиму напружину для аустенітної сталі визначають за формулою (3.6).

Допустима напружина для двошарових сталей визначається за формулою

 о So Co n Sn Cn  , (3.8)

S_o C_o S_n C_n 

де ^_o ,^_n – допустимі напружини при розрахунковій температурі для

матеріалів відповідно основного та плакувального (корозійностійкого) шарів, МПа;

^S_o , ^S_n товщини відповідно основного та плакувального шарів, мм;

^C_o , ^C_n – добавки для компенсації корозії та ерозії матеріалу відповідно основного та плакувального шарів, мм.

При визначенні допустимої напружини за формулою (3.8) товщина плакувального шару приймається мінімальною при оn . Якщо _о _n , товщина плакувального шару приймається максимальною.

Для сталей, широко використовуваних у хімічному машинобудуванні, допустимі напружини при розрахунковій температурі наведені в таблицях Б.8-Б.11 додатку Б.

Розрахункові значення границі текучості та тимчасового опору наведені в таблицях Б.12–Б.20 додатку Б.

В умовах випробувань допустиму напружину ^_в , МПа, визначають за формулами:

– для вуглецевих та низьколегованих сталей

Re20 або R20p0,2

_в 

_nт ; (3.9)

– для аустенітних сталей

R20^{p0,2 або R}20^p1,0

_в

, (3.10) n_т

де ^R _e²⁰ – мінімальне значення границі текучості при температурі 20 °С, МПа;

^R20_p0,2 – мінімальне значення умовної 0,2 %-ної границі текучості при

температурі 20°С (напружина, при якій залишкове подовження складає 0,2 %), МПа;

^R20_p1,0 – мінімальне значення умовної 1 %-ної границі текучості при

температурі 20 °С (напружина, при якій залишкове подовження складає 1 %), МПа.

Коефіцієнти запасу міцності повинні відповідати значенням, наведеним у таблиці 3.1.

У випадку, якщо допустиму напружину для аустенітних сталей визначають за формулою (3.6), коефіцієнт запасу міцності ⁿ_т по границі текучості ^Rp0,2 для робочих умов необхідно приймати рівним 1,3.

Таблиця 3.1 – Коефіцієнти запасу міцності

Умови навантаження	Коефіцієнти запасу міцності
	nт	nв	nд	nп
Робочі умови	1,5	2,4	1,5	1,0
Умови випробувань:
гідравлічні	1,1	–	–	–
пневматичні	1,2	–	–	–
Умови монтажу	1,1	–	–	–

Приклад 3.2

Визначити допустиму напружину для листового прокату з двошарової сталі Ст3сп+12Х18Н10Т товщиною 10 мм при розрахунковій температурі t =100 °С.