Кольца укрепляющие в сосуде под давлением

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Укрепляющие кольца

Укрепляющие кольца должны плотно прилегать к наружной поверхности корпуса. Допускается изготовление укрепляющих колец из двух частей. При этом сварной шов кольца должен быть расположен под углом не менее 45 к продольной оси аппарата и проварен на полную толщину кольца. [1]

Укрепляющие кольца должны охватывать обечайку по всей окружности, а соединение колец с обечайкой должно обеспечивать их совместную работу против наружного давления и других внешних нагрузок. Поэтому, в частности, при приварке укрепляющих колец к обечайке общая длина сварного шва с каждой стороны кольца должна быть не менее половины длины окружности обечайки. В случае приварки колец прерывистыми швами, расстояние между концами соседних швов не должно превышать восьми толщин стенки обечайки. [2]

Укрепляющие кольца изготовляют из того же материала, что и основной корпус сосуда. Кольца необходимо тщательно подогнать к поверхности корпуса сосуда; зазоры между кольцами и корпусом недопустимы. [3]

Укрепляющие кольца изготавливаются из того же материала, что и обечайка или днище и привариваются так, чтобы кольца работали заодно со стенкой. В настоящее время считают, что наилучшая конструкция усиления отверстия — это толстостенная укрепляющая втулка ( рис. 133, д), ввариваемая между листом цилиндра и патрубка. Такая конструкция позволяет разместить весь материал непосредственно в зоне возникновения максимальных напряжений. [5]

Укрепляющие кольца должны плотно прилегать к наружной поверхности корпуса и иметь контрольное отверстие с нарезанной резьбой М10х1 5 по ГОСТ 9150 — 59, которое оставляется открытым. Плотность укрепляющих колец контролируется сжатым воздухом под давлением в 4 — 5 кгс / см2, подводимым в контрольное отверстие. [7]

Укрепляющие кольца изготовляют из того же материала, что и сам аппарат. [9]

Иногда для укрепления отверстия совмещают укрепляющие кольца с фланцами. Такие совмещенные фланцы, называемые бобышками, приваривают непосредственно к аппарату. Недостаток бобышек — их относительно большая толщина, связанная с необходимостью обработки их для установки на цилиндрическую, сферическую или коническую поверхность. Бобышки крепят шпильками, а не болтами, как в случае установки штуцеров. [11]

При гидравлическом испытании сосудов, имеющих укрепляющие кольца , выход воды через контрольные отверстия является признаком неплотности шва. [12]

При гидравлическом испытании сосудов, имеющих укрепляющие кольца , выход воды через контрольные отверстия является признаком неплотности шва. [13]

В простейших случаях для восприятия сжимающих распорных сил устанавливают укрепляющие кольца ( фиг. [14]

Изношенные штуцеры и люки вырезают и заменяют новыми, обязательно устанавливая укрепляющие кольца . При каждом ремонте измеряют фактическую толщину стенки корпуса колонного аппарата. [15]

Источник

4.5. Штуцера, люки, укрепляющие кольца

4.5.1. Патрубки штуцеров и люков сосудов из двухслойных сталей могут быть изготовлены:

из двухслойной стали той же марки или того же класса;

с коррозионно-стойкой наплавкой внутренней поверхности патрубка;

с применением облицовочных гильз.

Толщина наплавленного слоя должна быть не менее 3 мм после механической обработки и не менее 5 мм при наличии требований по межкристаллитной коррозии. Толщина облицовки должна быть не менее 3 мм.

Патрубки штуцеров сосудов из двухслойной стали с основным слоем из углеродистой или марганцевокремнистой стали и плакирующим слоем из хромистой коррозионно-стойкой стали или хромоникелевой аустенитной стали допускается изготавливать из хромоникелевой аустенитной стали при соблюдении следующих условий:

условный проход патрубка не более 100 мм, расчетная температура не более 400 град. С независимо от режима работы сосуда;

условный проход патрубка не более 200 мм, расчетная температура не более 250 град. С и режим работы сосуда непрерывный или периодический с количеством циклов не более 1000.

4.5.2. Торцы патрубков штуцеров и люков из двухслойной стали и швы приварки их к корпусу необходимо защищать от корродирующего действия среды наплавкой или накладкой.

Толщина наплавленного слоя должна быть не менее указанной в п. 4.5.1. Толщина накладок должна быть не менее 3 мм.

4.5.3. Отверстия и разделка кромок при установке бобышек, штуцеров и люков на продольных швах цилиндрических и конических частей корпусов и сварных швах выпуклых днищ, сосудов из хромомолибденовых сталей следует выполнять механическим способом.

4.5.4. При установке штуцеров и люков:

позиционное отклонение (в радиусном измерении) осей штуцеров и люков допускается не более +/-10 мм;

отклонения диаметров отверстий под штуцера и люки должны быть в пределах зазоров, допускаемых для сварных соединений;

оси отверстий для болтов и шпилек фланцев не рекомендуется совмещать с главными осями сосудов и следует располагать симметрично относительно этих осей, при этом отклонение от симметричности допускается не более +/-5 град.;

отклонение по высоте (вылету) штуцеров допускается не более +/-5 мм.

4.5.5. Для контроля на герметичность при наличии облицовочной гильзы необходимо предусмотреть контрольное отверстие с резьбой М10.

4.5.6. При приварке к корпусу сосуда бобышек, патрубков штуцеров и люков, укрепляющих колец минимальное расстояние N между краем шва корпуса и краем шва приварки детали (рисунок 9) принимается в соответствии с требованиями п. 4.9.6.

4.5.7. Укрепляющие кольца допускается изготавливать из частей, количество которых обосновывается проектом. При этом сварные швы следует выполнять с проваром на полную толщину кольца.

В каждом укрепляющем кольце или каждой его части, если сварка частей производится после установки их на сосуд, следует предусматривать не менее одного контрольного отверстия с резьбой М10.

Контрольное отверстие следует располагать в нижней части кольца или полукольца по отношению к сосуду, устанавливаемому в проектное положение, и оставлять открытым.

Рисунок 9. Схема определения

расстояния между краем шва корпуса

и краем шва приварки детали

4.5.8. Укрепляющие кольца должны прилегать к поверхности укрепляемого элемента. Зазор допускается не более 3 мм. Зазор контролируется щупом по наружному диаметру укрепляющего кольца.

Источник

Способ приварки укрепляющих колец штуцеров к корпусам сосудов, работающих под давлением

Владельцы патента RU 2335384:

Изобретение может быть использовано в нефтеререрабатывающей, нефтехимической и других отраслях промышленности при сборке сосудов, работающих под давлением. На укрепляющем кольце от половины его толщины выполняют разделку кромок под углом 45°. Автоматической или полуавтоматической сваркой получают нахлесточное соединение укрепляющего кольца с корпусом сосуда. Линия сплавления сварного шва совмещена с линией вероятного разрушения, соответствующей линии 0,7К сварного шва нахлесточного соединения. Способ обеспечивает равнопрочное сварное соединение путем применения соответствующей разделки кромок укрепляющего кольца и способствует снижению энергоемкости и металлоемкости сварного соединения. 2 ил.

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей, нефтехимической и другим отраслям промышленности и может быть использовано при сборке сосудов, работающих под давлением.

Известен классический способ выполнения нахлесточных швов на укрепляющих кольцах штуцеров (воротников), который выполняется традиционно в размерность катета шва, равную К=0,75S2, где S2 — толщина укрепляющего кольца. Нахлесточный шов испытывает максимальное напряжение в пределах 45° от корня шва к основанию катета и по этой же линии происходит характерное разрушение сварного шва при чрезмерных нагрузках. В линейной размерности линия разрушения определяется формулой 0,7К, где К — катет шва, а верхняя точка разрушения при этом равна n=0,4S2. Классический способ приварки укрепляющих колец представлен на фиг.1.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа приварки укрепляющих колец штуцеров к корпусам сосудов, работающих под давлением, швом, по форме приведенным на фиг.2, при условии обеспечения равнопрочности сварных соединений против классических нахлесточных швов и дополнительно дающего снижение энергоемкости и металлоемкости сварного шва.

Указанная совокупность технических решений достигается за счет того, что в предлагаемом способе применяется соответствующая разделка кромок на укрепляющем кольце от половины его толщины под углом 45° и получение нахлесточного соединения автоматической или полуавтоматической сваркой с выполнением шва, линия сплавления которого с укрепляющим кольцом совмещена с линией вероятного разрушения, соответствующей линии 0,7К сварного шва нахлесточного соединения.

Учитывая, что величина 0,7К менее 50% толщины укрепляющего элемента и составляет в линейной размерности 0,4S2, но с учетом энергономических свойств, упрощения инженерного мышления и, обеспечивая дополнительный запас прочности шва, принять точку начала разделки кромки укрепляющего кольца равной 50% толщины кольца S2.

Наружное формирование шва выполнять на величину К=0,5S2+2 (размерность катета), т.е. швом, перекрывая притупление на укрепляющем кольце, а для снятия концентрации напряжения на наружной части укрепляющего кольца выполняется обратная фаска под углом 45°.

Экономия в наплавленном металле 20÷30 % и соответствующая энергоемкость на 1 погонный метр.

Решетов Д.Н. Детали машин. Учебник для вузов. Изд. 3-е, испр. и перераб. М.: Машиностроение, 1974.

Правила проектирования сосудов под давлением. Секция VIII норм ASMe. Статья UW-16. Издание 1992 года.

Отраслевая Нормаль Н477-65. Виды приварки штуцеров, люков-лазов, муфт из углеродистой низколегированной, легированной и нержавеющей сталей к заглушкам, днищам и обечайкам сосудов и аппаратов. Исполнения 14; 15.

Расчет и конструирование аппаратуры нефтеперерабатывающих заводов., М.Ф. Бабицкий, Г.Л. Вихман, С.И. Вольфсон, Изд. Недра, 1965 г.

Способ приварки укрепляющих колец к корпусам сосудов, работающих под давлением, включающий разделку кромок на укрепляющем кольце от половины его толщины под углом 45° и получение нахлесточного соединения автоматической или полуавтоматической сваркой с выполнением шва, линия сплавления которого с укрепляющим кольцом совмещена с линией вероятного разрушения, соответствующей линии 0,7К сварного шва нахлесточного соединения.

Источник

4.5. Штуцера, люки, укрепляющие кольца

4.5.1. Патрубки штуцеров и люков сосудов из двухслойных сталей могут быть изготовлены:

из двухслойной стали той же марки или того же класса;

с коррозионно-стойкой наплавкой внутренней поверхности патрубка;

с применением облицовочных гильз.

Толщина наплавленного слоя должна быть не менее указанной в п. 4.5.1. Толщина накладок должна быть не менее 3 мм.

4.5.4. При установке штуцеров и люков:

позиционное отклонение (в радиусном измерении) осей штуцеров и люков допускается не более +/-10 мм;

отклонение по высоте (вылету) штуцеров допускается не более +/-5 мм.

Рисунок 9. Схема определения

расстояния между краем шва корпуса

и краем шва приварки детали

Источник

Кольца укрепляющие в сосуде под давлением

ГОСТ Р 52857.3-2007

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Сосуды и аппараты

НОРМЫ И МЕТОДЫ РАСЧЕТА НА ПРОЧНОСТЬ

Укрепление отверстий в обечайках и днищах при внутреннем и внешнем давлениях. Расчет на прочность обечаек и днищ при внешних статических нагрузках на штуцер

Vessels and apparatus. Norms and methods of strength calculation. Reinforcement of openings in shells and heads under internal and external pressure. Strength calculation of shells and heads under external static loads on the nozzle

ОКС 71.120
75.200
ОКП 36 1500

Дата введения 2008-04-01

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ «О техническом регулировании», а правила применения национальных стандартов Российской Федерации — ГОСТ Р 1.0-2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения»

Сведения о стандарте

1 РАЗРАБОТАН Открытым акционерным обществом «Научно-исследовательский и конструкторский институт химического машиностроения» (ОАО НИИХИММАШ); Закрытым акционерным обществом «Петрохим Инжиниринг» (ЗАО Петрохим Инжиниринг); Открытым акционерным обществом «Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт нефтяного машиностроения» (ОАО ВНИИНЕФТЕМАШ); Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору (Ростехнадзор)

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 260 «Оборудование химическое и нефтегазоперерабатывающее»

4 В настоящем стандарте учтены основные нормативные положения следующих международных и европейских стандартов: Директивы 97/23* ЕС Европейского Парламента и Совета от 29 мая 1997 г. по сближению законодательств государств-членов, касающейся оборудования, работающего под давлением; ЕН 13445-3:2002 «Сосуды, работающие под давлением. Часть 3. Расчет» (ЕN 13445-3:2002 «Unfired pressure vessel — Part 3: Design»)
________________
* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. — Примечание изготовителя базы данных.

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок — в ежемесячно издаваемых информационных указателях «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает нормы и методы расчета на прочность укрепления отверстий в цилиндрических и конических обечайках, конических переходах, выпуклых днищах и крышках сосудов и аппаратов, применяемых в химической, нефтегазоперерабатывающей и смежных отраслях промышленности, работающих под действием внутреннего или наружного давления.

В стандарте приведен метод расчета на прочность обечаек и днищ при внешних статических нагрузках на штуцеры.

Настоящий стандарт применяется совместно с ГОСТ 52857.1 и ГОСТ Р 52857.2.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р 52630-2006 Сосуды и аппараты стальные сварные. Общие технические условия

ГОСТ Р 52857.1-2007 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Общие требования

ГОСТ Р 52857.2-2007 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет цилиндрических и конических обечаек, выпуклых и плоских днищ и крышек

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Обозначения

В настоящем стандарте применены следующие обозначения:

— расчетная площадь вырезанного сечения, см. рисунок А.1 (приложение А), мм ;

— площадь укрепляющего сечения внешней части штуцера, мм ;

— площадь поперечного сечения накладного кольца, мм ;

— площадь укрепляющего сечения внутренней части штуцера, мм ;

— минимальное расстояние между наружными поверхностями двух соседних штуцеров, см. рисунки А.2 и А.3 (приложение А), измеряемое по поверхности укрепляемого элемента, мм;

— сумма прибавок к расчетной толщине стенки обечайки, перехода или днища, мм;

, , — сумма прибавок к расчетной толщине стенки штуцера, мм;

, , — прибавка на коррозию к расчетной толщине стенки штуцера, мм;

— внутренний диаметр цилиндрической обечайки или выпуклого днища, мм;

— внутренний диаметр конической обечайки (перехода или днища) по центру укрепляемого отверстия, см. рисунок А.4 б (приложение А), мм;

, , — расчетные внутренние диаметры укрепляемого элемента, мм;

— средний диаметр обечайки у отверстия, мм;

— наружный диаметр накладного кольца, мм;

, , — внутренние диаметры штуцеров, мм;

— наибольший расчетный диаметр отверстия, не требующего дополнительного укрепления, мм;

— расчетный диаметр, мм;

— большая ось овального отверстия, мм;

— малая ось овального отверстия, мм;

— расчетный диаметр отверстия, мм;

— средний диаметр штуцера, мм;

— расстояние от края штуцера до внешнего края днища, см. рисунок А.5 а , б (приложение А), мм;

, — осевая и поперечная силы, действующие на штуцер, Н;

, , — коэффициенты;

— ширина зоны укрепления, прилегающей к штуцеру, при отсутствии накладного кольца, см. рисунок А.1 (приложение А), мм;

— расстояние от наружной поверхности штуцера до ближайшего несущего конструктивного элемента, см. рисунок А.4 (приложение А), мм;

— расчетная ширина зоны укрепления при использовании общего накладного кольца для двух отверстий, мм;

— исполнительная ширина торообразной вставки или вварного кольца, мм;

— расчетная ширина зоны укрепления в окрестности штуцера или торообразной вставки, мм;

, , , , , — исполнительная длина штуцеров, см. рисунки А.6 и А.7 (приложение А), мм;

— внутренняя высота эллиптической части днища, мм;

, , , , , — расчетные длины штуцеров, мм;

— исполнительная ширина накладного кольца, мм;

— расчетная ширина накладного кольца, мм;

, , — изгибающие и крутящие моменты, действующие на штуцер, Н·мм;

— расчетное давление в сосуде или аппарате, МПа;

— допускаемое давление в элементах сосудов и аппаратов, МПа;

— допускаемое давление в пределах пластичности, МПа;

— допускаемое давление в пределах упругости, МПа;

— наибольший внутренний радиус выпуклого днища, мм;

— радиус кругового накладного кольца при совместимом укреплении отверстий, см. рисунок А.8 (приложение А), мм;

— радиус несимметричного накладного кольца около отверстия диаметром , см. рисунок А.8 (приложение А), мм;

— средний радиус обечайки или днища у штуцера, мм;

— радиус отбортовки или торовой части торообразной вставки, см. рисунки А.9 и А.10 а (приложение А), мм;

— исполнительная толщина стенки обечайки, перехода или днища, мм;

— расчетная толщина стенки обечайки, перехода или днища, мм;

, , — исполнительные толщины стенок штуцеров, мм;

, , — расчетные толщины стенок штуцеров, мм;

, , — исполнительные толщины накладных колец, мм;

, , — исполнительные толщины внутренних частей штуцеров, мм;

— длина отверстия в окружном направлении, см. рисунки А.11 б , г (приложение А), мм;

, — коэффициенты понижения прочности;

— расстояние от центра укрепляемого отверстия до оси эллиптического днища, мм;

— половина угла при вершине конической обечайки. °;

— угол между линией, соединяющей центры двух взаимовлияющих, и образующей обечайки, см. рисунок А.3 а (приложение А). °;

— угол между осью наклонного штуцера и нормалью к поверхности цилиндрической или конической обечайки, а также выпуклого днища, см. рисунки А.11 б и А.5 а (приложение А). °;

, , , , , , , , — отношения допускаемых напряжений;

— поправочный коэффициент;

— допускаемое напряжение для материала обечайки, перехода или днища при расчетной температуре, МПа;

— допускаемое напряжение для материала внешней части штуцера при расчетной температуре, МПа;

— допускаемое напряжение для материала накладного кольца при расчетной температуре, МПа;

— допускаемое напряжение для материала внутренней части штуцера при расчетной температуре, МПа;

— допускаемые напряжения из условия среза, МПа;

— коэффициент прочности сварных соединений обечаек и днищ;

, , — коэффициент прочности продольного сварного соединения штуцера;

— угол между плоскостью, проходящей через продольный шов и ось штуцера, и плоскостью продольного осевого сечения обечайки, см. рисунок А.12 (приложение А). °;

, — угол между плоскостью, проходящей через ось и продольный шов штуцера, и плоскостью, проходящей через линию, соединяющую центры отверстий, см. рисунок А.12 (приложение А). °;

— угол между большой осью овального отверстия и плоскостью, проходящей через ось обечайки сосуда, см. рисунок А.13 (приложение А). °.

4 Общие положения

4.1 Изложенные в стандарте методы расчета основаны на теории предельного равновесия (предельных нагрузок). Теория предельного равновесия предполагает, что материал в условиях эксплуатации пластичен. Перечень таких сталей и минимальная температура применения, когда сталь сохраняет необходимые пластические свойства, приведены в ГОСТ Р 52630. Аналогичные данные приведены в нормативных документах на сосуды и аппараты из цветных металлов — алюминия, меди, титана, никеля и их сплавов.

В тех случаях, когда материал непластичный или по каким-либо другим параметрам и условиям эксплуатации не выполняются условия применения настоящего стандарта, то расчет следует проводить по ГОСТ Р 52857.9 либо по специальным методам расчета.

4.2 Пределы применения расчетных формул ограничиваются условиями, приведенными в таблице 1.

Таблица 1

Условие применения формул для расчета укрепления отверстий в

Источник