ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Вопросы прочности элементов технологической аппаратуры из "Элементы расчета нефтезаводской и нефтехимической аппаратуры на прочность и устойчивость" Напряженное состояние материала аппарата вызывается давлением рабочей среды, влиянием высокой температуры, веса, ветра (для аппаратов, установленных на открытом воздухе), конструктивными особенностями и условиями эксплуатации. Кроме того, в материале могут оставаться внутренние напряжения, возникающие в условиях его производства, или вызванные технологией изготовления аппарата. На механическую прочность материала оказывают влияние температура и физико-химические свойства рабочей среды.. Толщина (и, следовательно, напряжение) материала в процессе службы может измениться вследствие коррозионного и эрозионного разрушения его поверхности. [c.47] Вопросы прочности элементов нефтезаводских и нефтехимических аппаратов особенно важны ввиду того обстоятельства, что нарушение прочности здесь может привести к тяжелым авариям и несчастным случаям. [c.47] Вопрос о критериях прочности материала, которыми надлежит руководствоваться, имеет существенное значение для обеспечения надежности работы аппарата. Допускаемые напряжения, как известно, выбираются на основе тех критериев прочности, которые являются определяющими для данного элемента аппарата в конкретных условиях его работы. Такими критериями могут быть пределы прочности, текучести, ползучести, длительной прочности, усталости материала. Для пластичных металлов, как, например, низкоуглеродистая сталь, предел прочности не является вполне подходящим критерием основной прочностной характеристикой в этом случае является предел текучести. Тем не менее, многолетняя практика применения предела прочности в качестве критерия прочности, простота его определения и громадный опытный материал, накопленный по величинам предела прочности различных материалов, побуждает и теперь сохранить этот критерий хотя бы для ограниченной области — невысоких параметров среды. [c.47] Условный предел ползучести до недавнего времени служил основным критерием прочности при высоких температурах. Однако для получения надежных экспериментальных данных по пределам ползучести требуется в каждом случае осуществление очень длительных и сложных экспериментов. Поэтому в последнее время наряду с пределами ползучести используется другой критерий прочности в условиях ползучести — предел длительной прочности. [c.48] При исследовании сталей с целью определения предела длительной прочности образцы металла доводятся до разрушения при различных величинах напряжений (при постоянной температуре). Время, прошедшее от начала эксперимента до наступления разрушения, фиксируется. Это время будет тем больше, чем меньше напряжение. В итоге после проведения серии таких исследований оказывается возможным построить зависимость между временем до разрушения и напряжениями, при которых произошло это разрушение. Тем самым создается возможность определить величину напряжения, которое приведет образец стали данной марки при данной температуре к разрушению при той длительности работы, которую в данном случае необходимо обеспечить. Выявленная таким образом характеристика (критерий прочности) именуется пределом длительной прочности. [c.48] Пределом усталости материала называется напряжение, при котором образец до разрушения выдерживает определенное число перемен нагрузок (число циклов). Явление усталости имеет место при изменении действующих напряжений как пи величине, так и по знаку. Металл, подвергающийся длительному действию таких переменных напряжений, разрушается вследствие усталости при напряжениях значительно меньших, чем предел прочности или даже предел текучести. В условиях работы нефтезаводских и нефтехимических аппаратов цикличность напряжений практически не имеет существенного значения. [c.48] Таким образом, в условиях работы обычных нефтезаводских и нефтехимических аппаратов, основными критериями для их расчета на прочность в зависимости от рабочей температуры должны служить пределы прочности, текучести, длительной прочности или ползучести. [c.48] От величины запаса прочности, определяющей величину допускаемых напряжений в металле, зависит надежность и долговечность работы аппарата, с одной стороны, и расход металла на изготовление аппарата, с другой. Вместе с тем обоснованный выбор величины допускаемых напряжений зависит от многих обстоятельств от точности расчетных формул на прочность, от возможности учета всех действующих сил и моментов, от точности расчетных характеристик металла, от возможности учета влияния рабочей среды на состояние поверхности металла и его прочностную характеристику, от правильного учета требований экономики и т. д. [c.49] Значение номинального допускаемого напряжения принимается по табл. 30 соответственно выбранной марке стали и расчетной температуре стенки. Величина поправочного коэффициента 7), учитывающего конструктивные и эксплуатационные особенности рассчитываемой детали, должна быть установлена в каждом данном случае в зависимости от наличия таких особенностей. [c.49] Для стального литья номинальное допускаемое напряжение должно приниматься в 1,4 раза меньше значений, указанных в табл. 30. [c.49] Примечание. Указанные в таблице величины допускаемых напряжений действительны для сталей, подвергнуты) термообработке, предусмотренной соответствующими ГОСТ или ТУ. [c.51] Задачей расчета элементов аппарата на прочность и устойчивость является определение необходимых конструктивных размеров на основе учета всех действующих сил, определения вызываемых этими силами напряжений и выяснения прочностных свойств материала в данных условиях. [c.52] Основными из действующих сил являются внутреннее или внешнее избыточное давление, весовые нагрузки, действие ветра на высокие сооружения, установленные на открытом воздухе, усилия от температурных воздействий и ряд других. При расчетах необходимо определить величину и направление каждой из действующих сил и суммарное значение создаваемых ими напряжений в рассматриваемом элементе аппарата. [c.52] Это выражение указывает на то, что по мере увеличения толщины стенки при неизменном внутреннем или наружном радиусе сосуда отношение между наибольшей и наименьшей величинами тангенциальных напряжений увеличивается. [c.54] Осевые напряжения не зависят от величины переменного )адиуса г и распределяются равномерно по толщине стенки. 1з выражений (1) и (2) следует, что тангенциальные и осевые напряжения всегда имеют знак плюс, то есть всегда являются растягивающими. [c.55] Из выражений (8) и (9) следует, что тангенциальные напряжения на наружной поверхности стенки цилиндрического сосуда больше осевых в 2 раза, а на внутренней поверхности это отношение всегда больше 2, причем тем больше, чем больше р. [c.55] Знание величин отдельных главных напряжений непосредственно не позволяет еще рассчитать сосуд, так как действительная прочность элементов сосуда, находящихся в сложнонапряженном состоянии, определяется совместным действием этих напряжений. Поэтому в условиях сложнонапряженного состояния необходимо выявить связи, позволяющие заранее установить, при каких определенных напряжениях будет иметь место разрушение или деформация элементов сосуда. [c.56] В технике котло- и аппаратостроения, применительно к расчету котлов и технологических аппаратов, в разное время был предложен ряд теорий прочности. Не ставя задачей в данном случае подробный анализ этих теорий, остановимся вкратце на тех из них, которые нашли наибольшее применение в котельной и аппаратостроительной технике. [c.56] Вернуться к основной статье