Проверка необходимости укрепления отверстий

3.5.2 Проверка необходимости укрепления отверстий

Отверстие не требует укрепления, если выполняется условие

, (38)

где  – расчетный диаметр отверстия.

Для штуцера перелива Г и штуцера выхода среды В₂ (d_У = 150 мм), расположенных на цилиндрической обечайке, ось которых совпадает с нормалью к поверхности, расчетный диаметр

, (39)

где d – внутренний диаметр штуцера, мм;

С_S – сумма прибавок к расчетной толщине стенки штуцера, мм.

Расчетная толщина стенки штуцера

, (40)

где Р – внутреннее избыточное давление, МПа;

С_S- сумма прибавок к расчетной толщине стенки штуцера, мм;

 – допускаемое напряжение материала штуцера при расчетной

температуре, МПа;

 – коэффициент прочности сварных швов (для труб = 1).

Для стали 12Х18Н10Т  = 157,5 МПа [2].

Для штуцеров Г и В₂ принята труба Æ 159´6 [5].

 мм.

Исполнительная толщина стенки нагруженной части штуцера

, (41)

где

С_S = C_S1 + C_S2. (42)

При расчете толщины стенки штуцера прибавка для компенсации коррозии С_S1 принимается равной прибавке С₁, используемой в предыдущих расчетах.

Прибавка для компенсации минусового допуска С_S2 для труб принимается равной 15% от толщины стенки трубы.

С_S = 21+ 0,15×6 = 1,9 мм.

S₁ ³ 0,45 + 1,9 = 2,35 мм.

Расчетный диаметр

 = 147 + 2×1,9 = 150,8 мм.

150,8 мм < 98,5 мм.

Штуцера Г и В₂ требуют укрепления, т. к. не выполняется условие (38).

Для смещенных штуцеров входа среды Б и передавливания среды Д(d_У = 80 мм), расположенных на верхнем эллиптическом днище, принята труба Æ 89´4.

Расчетный диаметр для смещенных штуцеров на эллиптическом днище

, (43)

95,15 мм < 215,2 мм.

Условие выполняется, т.е. штуцера не требуют укрепления.

Для штуцеров Е, Ж, И, К, Л (d_У = 50 мм). расположенных на верхнем эллиптическом днище аппарата принимаем трубу Æ 57´3.

 мм.

Толщина стенки наружной части штуцера

S₁ ³ 0,16 + 1,45 = 1,61 мм.

мм.

Условие (20) выполняется:

60,9 мм < 215,2 мм,

т.е. штуцера Е, Ж, И, К, Л не требуют укрепления.

Для люка А, расположенного на верхнем эллиптическом днище аппарата, расчетная толщина стенки обечайки люка по формуле (40)

 мм,

S₁ ³ 1,5 +1,8 = 3,3 мм

Для люков на условное давление 1,0 МПа рекомендуется толщина стенки обечайки S₁ = 8 мм [6].

Расчетный диаметр для люка, как смещенного штуцера на эллиптическом днище

мм.

Люк А требует укрепления, т. к. условие (20) не выполняется:

519,3 мм >164,3 мм.

3.5.3 Расчет укрепления люка

Условие укрепления одиночного отверстия

 (44)

Расчетные величины, входящие в условие укрепления определяем по приведенным ниже формулам.

Расчетная длина внешней части люка

, (45)

где  – высота обечайки люка над днищем, мм.

мм.

Расчетная длина внутренней части люка  = 0.

Расчетная ширина зоны укрепления

, (46)

где

, (47)

мм;

Расчетный диаметр

, (48)

мм;

Отношения допускаемых напряжений:

для внешней части люка

; (49)

для накладного кольца

; (50)

для внутренней части люка

, (51)

где - допускаемое напряжение материала внешней части люка при расчетной температуре, МПа;

- допускаемое напряжение материала накладного кольца при расчетной температуре, МПа;

- допускаемое напряжение материала внутренней части люка при расчетной температуре, МПа.

Так как люк, накладное кольцо и укрепляемый элемент (эллиптическое днище) выполнены из одного материала, то

Рекомендуемым вариантом укрепления является укрепление без использования накладного кольца. В этом случае толщина накладного кольца S₂ принимается равной нулю.

Условие укрепления люка без использования накладного кольца

69,8×(8 – 1,5 – 1,8)×1 + 0 + 0 + 135,2×(8 – 4,4 – 1,8) ³ 0,5×(519,3 – 54,1)×4,4;

571 < 1024 мм².

Условие укрепления (44) не выполняется.

При использовании для укрепления накладного кольца площадь сечения накладного кольца приближенно определяется как разность:

1024 – 571 = 453 мм².

При толщине накладного кольца S₂ = 8 мм минимальная ширина накладного кольца  мм, принимаем  = 60 мм.

Расчетная ширина накладного кольца

, (52)

мм.

Условие укрепления с учетом накладного кольца выполняется

571 + 8×60×1 ³ 1051 (мм²),

1051 > 1024 (мм²).

Допускаемое внутреннее избыточное давление определяем при значении коэффициентадля эллиптического днища. Коэффициент понижения прочности определяем по формуле

МПа.

Проверяем условие прочности

,

(МПа).

Условие прочности выполняется.

Расчет укрепления штуцеров Г и В₂

Расчетная длина внешней части штуцеров

мм.

Расчетная длина внутренней части штуцера  = 0.

Расчетная ширина зоны укрепления

мм;

Расчетный диаметр

мм;

Отношения допускаемых напряжений:

Условие укрепления штуцеров без использования накладного кольца

31,1×(6 – 0,45 – 1,9)×1 + 0 + 0 + 99,6×(8 – 4,78 – 1,8) ³ 0,5×(150,8 – 39,8)×4,78;

254 < 266 мм².

Условие укрепления (44) не выполняется.

При использовании для укрепления накладного кольца площадь сечения накладного кольца приближенно определяется как разность:

266 – 254 = 12 мм².

При минимальной толщине накладного кольца S₂ = 6 мм принимаем ширину накладного кольца  = 40 мм.

Расчетная ширина накладного кольца

мм.

Условие укрепления с учетом накладного кольца выполняется

254 + 6×40×1 ³ 494 (мм²),

494 > 266 (мм²).

Допускаемое внутреннее избыточное давление определяем при значении коэффициента  для эллиптического днища. Коэффициент понижения прочности определяем по формуле

МПа.

Проверяем условие прочности

,

(МПа).

Условие прочности выполняется.