Расчет на механическую прочность

Расчет на механическую прочность от внутреннего избыточного или наружного давления и внешних нагрузок (силы тяжести, ветровых, сейсмических и др.) производится для всех основных элементов аппарата (обечаек, крышек, днищ, трубных решеток теплообменников, тарелок колонн, фланцевых соединений и их крепежных деталей, перемешивающих устройств, опор и т. д.). Стандартные элементы при применении их в конструируемом аппарате выбираются на ближайшее большее условное давление для рабочей температуры и на прочность, как правило, не рассчитываются.

Допускаемые напряжения для конструкционных материалов из сталей для рабочих условий принимаются:

- для углеродистых сталей при расчетной температуре £380 °С и низколегированных сталей при расчетной температуре £420 °С равны меньшему из значений:

- для высоколегированной (аустенитной) стали при расчетной температуре £525 °С – меньшему из равенств:

 

или

.

При больших значениях расчетных температур допускаемые напряжения для любой стали принимаются равными наименьшему значению из равенств:

В этих выражениях:

[s] – допускаемое напряжение;

s_Т – предел текучести;

s_B – предел прочности (временный предел прочности);

s_0,2 – условный предел текучести;

s _D – предел длительной прочности;

s_1% ‑ предел ползучести;

n _T, n _B, n_D, n _п– соответствующие коэффициенты запаса прочности;

h ‑ поправочный множитель.

К допускаемым напряжениям для деталей вводится поправочный множитель h:

- для деталей из стальных отливок при индивидуальном контроле неразрушающими методами, равный 0,8;

- для остальных стальных отливок– 0,7;

- для прочих деталей, как правило, 1.

Коэффициенты запаса прочности принимаются по табл. 11.1.

Коэффициент запаса устойчивости при расчете элементов аппарата на устойчивость по нижним критическим напряжениям принимается: для рабочих условий – n_у = 2,4; для условий испытания и монтажа – n_у = 1,8.

 

Таблица 11.1. Коэффициенты запаса прочности

Условия нагружения	Коэффициенты запаса прочности
n Т	n B*	nD	n п
Рабочие условия	1,5	2,4	1,5	1,0
Условия испытания
гидравлические	1,1	-	-	-
пневматические	1,2	-	-	-
Усовия монтажа	1,1	-	-	-

 

При расчете на прочность и устойчивость сварных элементов аппаратов в расчетные формулы вводятся коэффициенты прочности сварных швов, значения которых в зависимости от конструкции шва и условий сварки принимаются по табл. 11.2.

 

Таблица 11.2. Коэффициенты прочности сварных швов для стальных сосудов и аппаратов по ГОСТ Р 52857.1-2007

 

Вид сварного шва и способ сварки	Коэффициент прочности сварных швов для стальных сосудов и аппаратов	Вид сварного шва и способ сварки	Коэффициент прочности сварных швов для стальных сосудов и аппаратов
Длина контролируемых швов 100 %*	Длина контролируемых швов составляет от 10 до 50 %*	Длина контролируемых швов составляет 100 %*	Длина контролируемых швов 10 до 50 %*
Стыковой или тавровый с двусторонним сплошным проваром, выполняемый автоматической и полуавтоматической сваркой	1,0	0,9	В тавр, с конструктивным зазором свариваемых деталей	0,8	0,65
Стыковой с подваркой корня шва или тавровый с двусторонним сплошным проваром, выполняемый вручную	1,0	0,9	Стыковой, выполняемый автоматической и полуавтоматической сваркой с одной стороны с флюсовой или керамической подкладкой	0,9	0,8
Стыковой, доступный сварке только с одной стороны и имеющий в процессе сварки металлическую подкладку со стороны корня шва, прилегающую по всей длине шва к основному металлу	0,9	0,8	Стыковой, выполняемый вручную с одной стороны	0,9	0,65
* Объем контроля определяется техническими требованиями на изготовление.

 

Исполнительные или принимаемые при конструировании размеры рассчитываемых элементов, как правило, должны быть больше расчетных на значение конструктивной прибавки, т. е.

s ³ s_R + c.

Общее значение конструктивной прибавки

c = c ₁ + c ₂ + c ₃,