Формула сосудов под давлением
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 4 сентября 2018; проверки требует 1 правка.
У этого термина существуют и другие значения, см. Сосуд.
Сосуд под давлением — закрытая ёмкость (стационарно установленная или передвижная), предназначенная для ведения химических, тепловых и других технологических процессов, а также для хранения и транспортировки газообразных, жидких и других веществ[1]. Границей сосуда являются входные и выходные штуцеры.
Использование[править | править код]
Сосуды под давлением широко используются как в промышленности, так и в быту, спорте и пр. Разнообразие размеров, технических характеристик и способов применения их чрезвычайно велико, начиная от ядерных реакторов и заканчивая домашними отопительными котлами и баллонами для дайвинга. Другими примерами использования сосудов под давлением являются паровые котлы, барокамеры, автоклавы, ресиверы, цистерны, газовые баллоны и бочки, предназначенные для транспортировки или хранения сжатых, сжиженных газов, жидкостей и сыпучих тел.
Требования к сосудам под давлением в РФ[править | править код]
Крышка реактора PWR — сосуда с очень высокими параметрами среды
В едином перечне продукции, в отношении которой устанавливаются обязательные требования в рамках Таможенного союза, присутствуют пункты: «оборудование, работающее под избыточным давлением» и «сосуды, работающие под давлением».[2] Соответствующие требования установлены ТР ТС 032/2013 «О безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением».[3]
Сосуды под давлением являются техническими устройствами, эксплуатация которых делают производственный объект опасным. С авариями сосудов под давлением связано большое количество несчастных случаев, поэтому на их проектирование, устройство, изготовление, реконструкцию, наладку, монтаж, ремонт, техническое диагностирование и эксплуатацию в большинстве стран мира накладывается ряд ограничений.
В России обязательны Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением», а также ряд других отраслевых документов, действие которых ограничено своей специфической областью (например «Правила устройства и безопасной эксплуатации оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок», «Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением, для объектов использования атомной энергии» и др.). Эти и другие[4] государственные документы устанавливают границы параметров содержащихся в сосуде веществ, превышение которых причисляет сосуд к опасным, в общем случае, как:
- вода с температурой выше 115 °С или другие нетоксичные, невзрывопожароопасные жидкости при температуре, превышающей температуру кипения при давлении 0,07 МПа;
- пар, газ или токсичные взрывопожароопасные жидкости с давлением свыше 0,07 МПа;
- сжатых, сжиженных и растворенных газов под давлением свыше 0,07 МПа.
Требования к оснащению[править | править код]
Для управления работой и обеспечения безопасных условий эксплуатации сосуды в зависимости от назначения должны быть оснащены:
- запорной или запорно-регулирующей арматурой;
- приборами для измерения давления;
- приборами для измерения температуры;
- предохранительными устройствами;
- указателями уровня жидкости.
Контроль сварных соединений[править | править код]
Организация-изготовитель (доизготовитель), монтажная или ремонтная организация обязаны применять такие виды и объёмы контроля своей продукции, которые гарантировали бы выявление недопустимых дефектов, её высокое качество и надежность в эксплуатации.
Контроль качества сварки и сварных соединений должен включать:
- проверку аттестации персонала;
- проверку сборочно-сварочного, термического и контрольного оборудования, аппаратуры, приборов и инструментов;
- контроль качества основных материалов;
- контроль качества сварочных материалов и материалов для дефектоскопии;
- операционный контроль технологии сварки;
- неразрушающий контроль качества сварных соединений;
- разрушающий контроль качества сварных соединений;
- контроль исправления дефектов.
Государственный надзор[править | править код]
Сосуды, на которые распространяются российские государственные правила, до пуска их в работу должны быть зарегистрированы в органах Ростехнадзора России[5], кроме специально оговоренных случаев, на основании письменного заявления владельца сосуда; при перестановке сосуда на новое место или передаче сосуда другому владельцу, а также при внесении изменений в схему его включения сосуд до пуска в работу должен быть перерегистрирован в органах Ростехнадзора России.
Кроме того сосуды, на которые распространяется действие государственных правил, должны подвергаться техническому освидетельствованию после монтажа, до пуска в работу, периодически в процессе эксплуатации и в необходимых случаях — внеочередному освидетельствованию с участием специалиста организации, имеющей лицензию Ростехнадзора России (если сосуд зарегистрирован). Объём, методы и периодичность технических освидетельствований сосудов (за исключением баллонов) должны быть определены изготовителем и указаны в руководстве по эксплуатации. В случае отсутствия таких указаний техническое освидетельствование должно проводиться в соответствии с требованиями государственных правил.
См. также[править | править код]
- Паровой котёл
- Ресивер (сосуд)
- Барокамера
Примечания[править | править код]
Эта статья или раздел описывает ситуацию применительно лишь к одному региону, возможно, нарушая при этом правило о взвешенности изложения. Вы можете помочь Википедии, добавив информацию для других стран и регионов. |
Источник
Номинальную толщину стенки барабана или прямой камеры рассчитывают по одной из следующих формул: при номинальном наружном диаметре
при номинальном внутреннем диаметре
где 5—толщина стенки, мм; р — расчетное давление внутри сосуда, МПа; /)н, DB — номинальные наружный и внутренний диаметры барабана, камеры, трубы, мм; ф = 0,8; для углеродистой и низколегированной марганцовистой стали в зависимости от способа сварки — при автоматической двусторонней сварке под флюсом, контактной сварке, односторонней ручной и автоматической сварке под флюсом, электрошлаковой сварке, ручной сварке в атмосфере углекислого газа и аргонодуговой сварке ф = 0,85, при всех других видах ручной электрической и газовой сварки ф = 0,7; д — нормальное допускаемое напряжение, МПа (табл. 11.4); С—прибавка к расчетной толщине стенки, мм: для барабанов и камер, свариваемых из листа или кованых с последующей механической обработкой при толщине листа не более 20 мм, С – 1; при толщине листа более 20 мм С- 0; если наибольший минусовой допуск по толщине листа превышает 3 % номинальной толщины, то в прибавке С должно быть учтено это превышение.
11.4. Нормальные допускаемые напряжения в зависимости от температуры стенки
емкости, сосуда
Расчетная темпера- тура стенки, *С | Значение ал, МПа, для сталей | |||||||
10 | 20, 20К | 25 | 15ГС | I2MX | 15ХМ | 12Х1МФ | 15Х1М1Ф | |
20 | 127,4 | 144,1 | 161,7 | 181,3 | 144,1 | 149,9 | 169,5 | 188,2 |
250 | 109,8 | 129,4 | 144,1 | 161,7 | 142,1 | 149 | 162,7 | 182,3 |
300 | 98 | 116,6 | 129,4 | 149,9 | 138,2 | 144,1 | 155,8 | 176,4 |
350 | 85,8 | 103,9 | 113,7 | 131,3 | 134,3 | 139,2 | 149 | 168,6 |
400 | 75,5 | 90,2 | 98 | 110,7 | 122,5 | 134,3 | 142,1 | 158,8 |
450 | 51,9 | 62,7 | 66,6 | ‘ 81,3 | 94,1 | 128,4 | 135,2 | 149 |
500 | 29,4 | 33,3 | 33,3 | — | зз,з | 100,9 | 123,5 | 137,2 |
550 | — | — | — | — | 49 | 72,5 | 83,3 | |
Значение а,, МПа, для сталей | |||||||
Расчетная температура стенки, *С | ш в S cn X гч | а. и е
X IN | 2 .М f-co от II оот XX | Си си“ tf)-? COCO OOvO II T NO XX | e 2 IN CQ ГЧ X | 2 .IN f-QQ ©T II oo T XX | cu a.’* ~ 2 ГЧ CN CQ CQ OO vO II T v© XX |
20 | 137,2 | 163,7 | 143,1 | — | — | — | — |
250 | 126,4 | 156,8 | 122,5 | — | — | — | — |
300 | 124,5 | 150 | 117,6 | — | — | — | — |
350 | 120,5 | 144,1 | 113,7 | — | — | — | — |
400 | 117,6 | 137,2 | 108,8 | — | — | — | — |
450 | 114,7 | 130,3 | 104,9 | — | — | — | — |
500 | 78,4 | 119,6 | 101,9 | — | — | — | — |
550 | 50 | 72,5 | 99 | 112,7 | — | — | — |
600 | — | — | — | — | 60,8 | 72,5 | 100,9 |
650 | — | — | — | — | 25,5 | 47 | 78,4 |
700 | – | – | – | – | – | 29,4 | 45,1 |
Расчетные формулы пригодны при соблюдении следующих условий:
для барабанов и камер, содержащих воду, пароводяную смесь или насыщенный пар,
для камер, содержащих перегретый пар,
Источник
169. Гидравлическое испытание в целях проверки плотности и прочности оборудования под давлением, а также всех сварных и других соединений проводят:
а) после монтажа (доизготовления) на месте установки оборудования, транспортируемого к месту монтажа (доизготовления) отдельными деталями, элементами или блоками;
б) после реконструкции (модернизации), ремонта оборудования с применением сварки элементов, работающих под давлением;
в) при проведении технических освидетельствований и технического диагностирования в случаях, установленных настоящими ФНП.
Гидравлическое испытание отдельных деталей, элементов или блоков оборудования на месте монтажа (доизготовления) не является обязательным, если они прошли гидравлическое испытание на местах их изготовления или подвергались 100% контролю ультразвуком или иным равноценным неразрушающим методом дефектоскопии.
Допускается проведение гидравлического испытания отдельных и сборных элементов вместе с оборудованием, если в условиях монтажа (доизготовления) проведение их испытания отдельно от оборудования невозможно.
Гидравлическое испытание оборудования и его элементов проводят после всех видов контроля, а также после устранения обнаруженных дефектов.
170. Сосуды, имеющие защитное покрытие или изоляцию, подвергают гидравлическому испытанию до наложения покрытия или изоляции.
Сосуды, имеющие наружный кожух, подвергают гидравлическому испытанию до установки кожуха.
Допускается эмалированные сосуды подвергать гидравлическому испытанию рабочим давлением после эмалирования.
171. Минимальное значение пробного давления Pпр при гидравлическом испытании паровых и водогрейных котлов (за исключением электрокотлов), автономных пароперегревателей и экономайзеров, а также трубопроводов в пределах котла следует принимать:
а) при рабочем давлении не более 0,5 МПа – 1,5 рабочего давления, но не менее 0,2 МПа;
б) при рабочем давлении более 0,5 МПа – 1,25 рабочего давления, но не менее, чем рабочее давление плюс 0,3 МПа.
При проведении гидравлического испытания барабанных котлов, а также их пароперегревателей, экономайзеров и трубопроводов в пределах котла за рабочее давление при определении значения пробного давления следует принимать давление в барабане котла, а для безбарабанных и прямоточных котлов с принудительной циркуляцией – давление питательной воды на входе в котел, установленное проектной документацией.
Максимальное значение пробного давления должно устанавливаться расчетами на прочность паровых и водогрейных котлов.
Значение пробного давления, принимаемого в интервале между максимальным и минимальным значениями, должно обеспечивать наибольшую выявляемость дефектов котла или его элементов, подвергаемых гидравлическому испытанию.
172. Значение пробного давления при гидравлическом испытании металлических сосудов (за исключением литых), а также электрокотлов определяют по формуле:
, (1)
где P – расчетное давление в случае доизготовления на месте эксплуатации, в остальных случаях – рабочее давление, МПа;
, – допускаемые напряжения для материала сосуда (электрокотла) или его элементов соответственно при 20 °C и расчетной температуре, МПа.
Отношение материалов сборочных единиц (элементов) сосуда (электрокотла), работающих под давлением, принимают по тому из использованных материалов элементов (обечаек, днищ, фланцев, патрубков и др.) сосуда, для которого оно является наименьшим, за исключением болтов (шпилек), а также теплообменных труб кожухотрубчатых теплообменных аппаратов.
Пробное давление при испытании сосуда, рассчитанного по зонам, следует определять с учетом той зоны, расчетное давление или расчетная температура которой имеет меньшее значение.
Пробное давление для испытания сосуда, предназначенного для работы в условиях нескольких режимов с различными расчетными параметрами (давлениями и температурами), следует принимать равным максимальному из определенных значений пробных давлений для каждого режима.
В случае если для обеспечения условий прочности и герметичности при испытаниях возникает необходимость увеличения диаметра, количества или замены материала болтов (шпилек) фланцевых соединений, разрешается уменьшить пробное давление до максимальной величины, при которой при проведении испытаний обеспечиваются условия прочности болтов (шпилек) без увеличения их диаметра, количества или замены материала.
В случае если сосуд в целом или отдельные части сосуда работают в диапазоне температур ползучести и допускаемое напряжение для материалов этих частей при расчетной температуре определяется на базе предела длительной прочности или предела ползучести, разрешается в формулах (1), (7) вместо использовать величину допускаемого напряжения при расчетной температуре , полученную только на базе не зависящих от времени характеристик: предела текучести и временного сопротивления без учета ползучести и длительной прочности.
При гидравлическом испытании технологических трубопроводов значение пробного давления определяется по формуле (1).
173. Значение пробного давления при гидравлическом испытании литых и кованых сосудов определяется по формуле
. (2)
Испытание литых сосудов разрешается проводить при условии 100% контроля отливок неразрушающими методами.
174. Гидравлическое испытание сосудов и деталей, изготовленных из неметаллических материалов с ударной вязкостью более 20 Дж/см2, должно быть проведено пробным давлением, определяемым по формуле:
. (3)
Гидравлическое испытание сосудов и деталей, изготовленных из неметаллических материалов с ударной вязкостью 20 Дж/см2 и менее, должно быть проведено пробным давлением, определяемым по формуле:
. (4)
175. Значение пробного давления при гидравлическом испытании криогенных сосудов при наличии вакуума в изоляционном пространстве определяют по формуле:
. (5)
176. Гидравлическое испытание металлопластиковых сосудов должно быть проведено пробным давлением, определяемым по формуле:
, (6)
где – отношение массы металлоконструкции к общей массе сосуда;
= 1,3 – для неметаллических материалов ударной вязкостью более 20 Дж/см2;
= 1,6 – для неметаллических материалов ударной вязкостью 20 Дж/см2 и менее.
177. Гидравлическое испытание сосудов, устанавливаемых вертикально, разрешается проводить в горизонтальном положении, при этом должен быть выполнен расчет на прочность корпуса сосуда с учетом принятого способа опирания для проведения гидравлического испытания.
В комбинированных сосудах с двумя и более рабочими полостями, рассчитанными на разные давления, гидравлическому испытанию должна быть подвергнута каждая полость пробным давлением, определяемым в зависимости от расчетного давления полости.
Порядок проведения испытания таких сосудов должен быть установлен разработчиком проектной технической документации и указан в руководстве по эксплуатации сосуда.
178. Минимальная величина пробного давления при гидравлическом испытании трубопроводов пара и горячей воды должна составлять 1,25 рабочего давления, но не менее 0,2 МПа. Максимальное значение пробного давления должно устанавливаться расчетами на прочность трубопроводов.
Значение пробного давления (между максимальным и минимальным) должно обеспечить наибольшую выявляемость дефектов трубопровода или его элементов, подвергаемых гидравлическому испытанию.
179. Для гидравлического испытания оборудования под давлением следует использовать воду. Температура воды должна быть не ниже 5 °C и не выше 40 °C, если в технической документации изготовителя оборудования не указано конкретное значение температуры, допустимой по условиям предотвращения хрупкого разрушения.
Гидравлическое испытание трубопроводов должно производиться при положительной температуре окружающего воздуха. При гидравлическом испытании паропроводов с рабочим давлением 10 МПа и более температура их стенок должна быть не менее 10 °C.
При гидравлическом испытании паровых и водогрейных котлов верхний предел температуры воды может быть увеличен по согласованию с проектной организацией до 80 °C. Если температура металла верха барабана превышает 140 °C, заполнение его водой для проведения гидравлического испытания не допускается.
Используемая для гидравлического испытания вода не должна загрязнять оборудование или вызывать интенсивную коррозию.
Разница температур металла и окружающего воздуха во время гидравлического испытания не должна приводить к конденсации влаги на поверхности стенок оборудования.
В технически обоснованных случаях, предусмотренных изготовителем, при проведении гидравлического испытания при эксплуатации сосудов допускается использовать другую жидкость. Проведение испытания токсичной, коррозионной жидкостью не допускается.
180. При заполнении оборудования водой воздух из него должен быть удален полностью.
Давление в испытуемом оборудовании следует поднимать плавно и равномерно. Общее время подъема давления (до значения пробного) должно быть указано в технологической документации. Давление воды при гидравлическом испытании следует контролировать не менее чем двумя манометрами. Оба манометра выбирают одного типа, предела измерения, одинаковых классов точности (не ниже 1,5) и цены деления.
Использование сжатого воздуха или другого газа для подъема давления в оборудовании, заполненном водой, не допускается.
Время выдержки под пробным давлением паровых и водогрейных котлов, включая электрокотлы, трубопроводов пара и горячей воды, а также сосудов, поставленных на место установки в сборе, устанавливает изготовитель в руководстве по эксплуатации и должно быть не менее 10 мин.
Время выдержки под пробным давлением сосудов поэлементной блочной поставки, доизготовленных при монтаже на месте эксплуатации, должно быть не менее:
а) 30 мин при толщине стенки сосуда до 50 мм включительно;
б) 60 мин при толщине стенки сосуда более 50 до 100 мм включительно;
в) 120 мин при толщине стенки сосуда более 100 мм.
Для литых, неметаллических и многослойных сосудов независимо от толщины стенки время выдержки должно быть не менее 60 мин.
Абзацы десятый – одиннадцатый утратили силу. – Приказ Ростехнадзора от 12.12.2017 N 539.
181. После выдержки под пробным давлением давление снижается до обоснованного расчетом на прочность значения, но не менее рабочего давления, при котором проводят визуальный контроль наружной поверхности оборудования и всех его разъемных и неразъемных соединений.
182. Оборудование под давлением следует считать выдержавшим гидравлическое испытание, если не будет обнаружено:
а) видимых остаточных деформаций;
б) трещин или признаков разрыва;
в) течи, потения в сварных, развальцованных, заклепочных соединениях и в основном металле;
г) течи в разъемных соединениях;
д) падения давления по манометру.
В развальцованных и разъемных соединениях котлов, разъемных соединениях трубопроводов и сосудов допускается появление отдельных капель, которые не увеличиваются в размерах при выдержке времени.
183 – 184. Утратили силу. – Приказ Ростехнадзора от 12.12.2017 N 539.
185. После проведения гидравлического испытания необходимо обеспечить удаление воды из испытуемого оборудования.
Оборудование и его элементы, в которых при гидравлическом испытании выявлены дефекты, после их устранения подвергают повторным гидравлическим испытаниям пробным давлением.
186. Гидравлическое испытание трубопроводов с рабочим давлением не более 10 МПа, а также сосудов разрешается заменять пневматическим испытанием (сжатым воздухом, инертным газом или смесью воздуха с инертным газом) при условии одновременного контроля методом акустической эмиссии.
Пробное давление при пневматическом испытании следует определять по формуле:
. (7)
В случае если вероятность хрупкого разрушения при пневматическом испытании больше, чем в рабочих условиях, и его последствия представляют значительную опасность, пробное давление должно быть снижено до технически обоснованного уровня, но не менее рабочего давления. Температура испытания должна быть не менее, чем на 25 °C выше температуры хрупкого излома материалов трубопровода.
В технически обоснованных случаях, предусмотренных изготовителем, при проведении пневматических испытаний при эксплуатации оборудования допускается использовать в качестве нагружающей среды газообразную рабочую среду объекта испытаний, при этом пробное давление должно превышать рабочее не менее чем на 5%, но не превышать пробное давление, определяемое по формуле (7).
Время выдержки сосуда (трубопровода) под пробным давлением при пневматическом испытании должно быть указано в технической документации и составлять не менее 15 мин.
После выдержки под пробным давлением давление следует снизить до обоснованного расчетом на прочность значения, но не менее рабочего давления, при котором следует проводить визуальный контроль наружной поверхности и проверку герметичности сварных и разъемных соединений.
Источник