Конструирование и технология изготовления сосудов давления

Описаны конструкции сосудов и трубопроводов высокого давления и их основных элементов, изложены современные принципы конструирования и расчета, выбора материала с учетом условий эксплуатации, способы изготовления и методы контроля. Приведены справочные данные, необходимые для выбора конструкций и проектирования сосудов и трубопроводов высокого давления.
Для специалистов, связанных с проектированием, изготовлением и эксплуатацией сосудов и трубопроводов.

Размер: 8,46 Мб
Формат: djvu
Скачать книгу с letitbit.net
Скачать книгу с depositfiles.com
Не работает ссылка? Напишите об этом в комментарии.

Оглавление:

Предисловие.
Основные обозначения.
Принятые сокращения.
Специальные термины.

ЧАСТЬ 1. СОСУДЫ.

Раздел 1. Общие сведения по конструкциям.

Глава 1. Конструкции сосудов.

Глава 2. Конструкции аппаратов.

Раздел 2. Конструирование и расчет основных элементов сосудов и аппаратов.

Глава 3. Основные положения расчета на прочность.
3.1. Основные понятия.
3.2. Принципы расчета и критерии прочности.
3.3. Коэффициенты запаса прочности и допускаемые напряжения.
3.4. Последовательность расчета на прочность элементов сосудов высокого давления.
3.5. Расчет циклической долговечности.

Глава 4. Цилиндрические корпуса.
4.1. Особенности конструкций цилиндрических корпусов.
4.2. Расчет однослойных цилиндрических корпусов.
4.3. Расчет многослойных цилиндрических корпусов.

Глава 5. Концевые элементы.
5.1. Конструкции и расчет днищ, фланцев, крышек.
5.2. Определение напряженного состояния с использованием методов расчета статически неопределимых составных конструкций.
5.3. Расчеты напряженного состояния на основе численных методов.
5.4. Определение температурных полей и термоупругих напряжений.
5.5. Определение напряженного состояния однослойных элементов, сопряженных с многослойным цилиндром.
5.6. Определение температурных полей и термоупругих напряжений в зоне сопряжения однослойных элементов с многослойным цилиндром.

Глава 6. Затворы.
6.1. Конструктивное оформление ЗУ.
6.2. Конструирование и расчет уплотнительных соединений.
6.3. Конструкции и расчет крепежных деталей.
6.4. Общие принципы расчета усилий в ЗУ с учетом податливости деталей.
6.5. Предварительное нагружение (затяжка) крепежных деталей.

Глава 7. Трубные решетки.
7.1. Конструктивные особенности ТВД.
7.2. Определение основных размеров.
7.3. Расчет напряженного состояния трубной решетки с учетом условий совместности деформаций стыкуемых элементов.
7.4. Напряженное состояние трубной решетки как неоднородного осесимметричного упругого тела.
7.5. Расчет толстостенных трубных решеток с учетом конструктивной анизотропии.
7.6. Влияние жесткости трубного пучка на НДС трубной решетки.
7.7. Температурные поля и напряжения в толстостенных трубных решетках.

Глава 8. Штуцера и отверстия.
8.1. Конструкции штуцерных узлов.
8.2. Расчет укрепления отверстий.
8.3. Напряженное состояние зон отверстий и штуцеров в цилиндрических стенках.
8.4. Напряженное состояние зоны штуцера в сферическом днище.
8.5. Расчет штуцеров с учетом внешних сил и моментов.

Раздел 3. Выбор материалов.

Глава 9. Поведение конструкционных материалов при высокой температуре и воздействии коррозионных сред.
9.1. Прочность и работоспособность материалов при высокой температуре.
9.2. Основные виды коррозии СТпВД при высоких давлении и температуре.
9.3. Водородная коррозия сталей.
9.4. Карбонильная коррозия стали.
9.5. Азотирование стали.

Глава 10. Основные принципы выбора материалов для изготовления СТпВД.

Глава 11. Область применения и физико-механические свойства материалов для изготовления СТпВД.

Глава 12. Защита от коррозии.

Глава 13. Материалы, устойчивые в газовых технологических средах при высоком давлении.

Раздел 4. Изготовление сосудов и их элементов.

Глава 14. Требования к изготовлению.
14.1. Общие требования.
14.2. Днища, горловины, фланцы, крышки, обечайки.
14.3. Корпуса сосудов.
14.4. Элементы затворов.
14.5. Крепежные детали.

Глава 15. Изготовление основных элементов.
15.1. Хранение, подготовка и раскрой листовых материалов.
15.2. Изготовление заготовок методами деформирования металла.
15.3. Изготовление обечаек, днищ, фланцев.
15.4. Изготовление штуцеров.
15.5. Сборка корпусов сосудов.
15.6. Сварка.
15.7. Термическая обработка.
15.8. Изготовление спирально-рулонных сосудов.
15.9. Способы противокоррозионной защиты сосудов.
15.10. Техническая документация.

Глава 16. Контроль качества.
16.1. Определение механических и других свойств сварных соединений.
16.2. Комплексный неразрушающий контроль.
16.3. Техника безопасности при изготовлении.

Раздел 5. Освидетельствование, эксплуатация и ремонт.

Глава 17. Освидетельствование сосудов.

Глава 18. Особенности эксплуатации СЕД.

Глава 19. Краткие сведения о ремонте сосудов.

ЧАСТЬ 2. ТРУБОПРОВОДЫ.

Глава 20. Общие сведения.

Глава 21. Выбор материалов.

Глава 22. Конструкции элементов трубопроводов.
22.1. Трубы.
22.2. Фасонные детали трубопроводов.

Глава 23. Соединения элементов трубопроводов.
23.1. Фланцевые соединения.
23.2. Сварные соединения.
23.3. Термообработка сварных соединений.
23.4. Контроль качества сварных соединений.

Глава 24. Расчеты на прочность.
24.1. Общие положения.
24.2. Расчет элементов трубопроводов при статическом нагружении
24.3. Расчет фланцевых соединений.
24.4. Расчет плоских заглушек.

Глава 25. Изготовление трубопроводов.
25.1. Общие положения.
25.2. Входной контроль труб, деталей и арматуры.
25.3. Сборка и сварка сборочных единиц.
25.4. Маркировка.
25.5. Гидравлические испытания трубопроводов, их сборочных единиц и деталей.

Глава 26. Эксплуатация трубопроводов.

Приложение 1. Конструкции и способы изготовления PC, защищенные авторскими свидетельствами и патентами.
Приложение 2. Некоторые сведения об оценке опасности хрупкого разрушения СВД.
Список литературы.
Предметный указатель.

Версия для печати

2.1. Общие требования

2.1.1. Конструкция сосудов должна обеспечивать надежность и безопасность эксплуатации в течение расчетного срока службы и предусматривать возможность проведения технического освидетельствования, очистки, промывки, полного опорожнения, продувки, ремонта, эксплуатационного контроля металла и соединений.

2.1.2. Для каждого сосуда должен быть установлен и указан в паспорте расчетный срок службы с учетом условий эксплуатации.

2.1.3. Устройства, препятствующие наружному и внутреннему осмотрам сосудов (мешалки, змеевики, рубашки, тарелки, перегородки и другие приспособления), должны быть, как правило, съемными.

При применении приварных устройств должна быть предусмотрена возможность их удаления для проведения наружного и внутреннего осмотров и последующей установки на место. Порядок съема и установки этих устройств должен быть указан в руководстве по эксплуатации сосуда.

2.1.4. Если конструкция сосуда не позволяет проведение наружного и внутреннего осмотров или гидравлического испытания, предусмотренных требованиями Правил, разработчиком проекта сосуда в руководстве по эксплуатации должны быть указаны методика, периодичность и объем контроля, выполнение которых обеспечит своевременное выявление и устранение дефектов. В случае отсутствия в руководстве таких указаний методика, периодичность и объем контроля определяются специализированной организацией.

2.1.5. Конструкции внутренних устройств должны обеспечивать удаление из сосуда воздуха при гидравлическом испытании и воды после гидравлического испытания.

2.1.6. Сосуды должны иметь штуцера для наполнения и слива воды, а также для удаления воздуха при гидравлическом испытании.

2.1.7. На каждом сосуде должны быть предусмотрены вентиль, кран или другое устройство, позволяющее осуществлять контроль за отсутствием давления в сосуде перед его открыванием; при этом отвод среды должен быть направлен в безопасное место.

2.1.8. Расчет на прочность сосудов и их элементов должен производиться по НД, согласованной с Госгортехнадзором России. Сосуды, предназначенные для работы в условиях циклических и знакопеременных нагрузок, должны быть рассчитаны на прочность с учетом этих нагрузок.

При отсутствии нормативного метода расчет на прочность должен выполняться по методике, согласованной со специализированной научно-исследовательской организацией.

2.1.9. Сосуды, которые в процессе эксплуатации изменяют свое положение в пространстве, должны иметь приспособления, предотвращающие их самоопрокидывание.

2.1.10. Конструкция сосудов, обогреваемых горячими газами, должна обеспечивать надежное охлаждение стенок, находящихся под давлением, до расчетной температуры.

2.1.11. Для проверки качества приварки колец, укрепляющих отверстия для люков, лазов и штуцеров, должно быть резьбовое контрольное отверстие в кольце, если оно приварено снаружи, или в стенке, если кольцо приварено с внутренней стороны сосуда.

Данное требование распространяется также и на привариваемые снаружи к корпусу накладки или другие укрепляющие элементы.

Наружные глухие элементы (например, накладки), не работающие под давлением, должны иметь дренажные отверстия в самых низких местах.

2.1.12. Заземление и электрическое оборудование сосудов должны соответствовать правилам технической эксплуатации электроустановок потребителей и правилам техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей в установленном порядке.

2.2. Люки, лючки, крышки

2.2.1. Сосуды должны быть снабжены необходимым количеством люков и смотровых лючков, обеспечивающих осмотр, очистку и ремонт сосудов, а также монтаж и демонтаж разборных внутренних устройств.

Сосуды, состоящие из цилиндрического корпуса и решеток с закрепленными в них трубками (теплообменники), и сосуды, предназначенные для транспортировки и хранения криогенных жидкостей, а также сосуды, предназначенные для работы с веществами 1-го и 2-го классов опасности по ГОСТ 12.1.007-76, но не вызывающие коррозии и накипи, допускается изготовлять без люков и лючков независимо от диаметра сосудов при условии выполнения требования п. 2.1.4 Правил.

2.2.2. Сосуды с внутренним диаметром более 800 мм должны иметь люки, а с внутренним диаметром 800 мм и менее – лючки.

2.2.3. Внутренний диаметр круглых люков должен быть не менее 400 мм. Размеры овальных люков по наименьшей и наибольшей осям в свету должны быть не менее 325×400 мм.

Внутренний диаметр круглых или размер по наименьшей оси овальных лючков должен быть не менее 80 мм.

2.2.4. Люки, лючки необходимо располагать в местах, доступных для обслуживания. Требования к устройству, расположению и обслуживанию смотровых окон в барокамерах определяются проектной организацией и указываются в инструкции по монтажу и эксплуатации завода-изготовителя.

2.2.5. Крышки люков должны быть съемными. На сосудах, изолированных на основе вакуума, допускаются приварные крышки.

2.2.6. Крышки массой более 20 кг должны быть снабжены подъемно-поворотными или другими устройствами для их открывания и закрывания.

2.2.7. Конструкция шарнирно-откидных или вставных болтов, хомутов, а также зажимных приспособлений люков, крышек и их фланцев должна предотвращать их самопроизвольный сдвиг.

2.2.8. При наличии на сосудах штуцеров, фланцевых разъемов, съемных днищ или крышек, внутренний диаметр которых не менее указанных для люков в п. 2.2.3 Правил, обеспечивающих возможность проведения внутреннего осмотра, допускается люки не предусматривать.

2.3. Днища сосудов

2.3.1. В сосудах применяются днища: эллиптические, полусферические, торосферические, сферические неотбортованные, конические отбортованные, конические неотбортованные, плоские отбортованные, плоские неотбортованные.

2.3.2. Эллиптические днища должны иметь высоту выпуклой части, измеренную по внутренней поверхности, не менее 0,2 внутреннего диаметра днища. Допускается уменьшение этой величины по согласованию со специализированной научно-исследовательской организацией.

2.3.3. Торосферические (коробовые) днища должны иметь:

• высоту выпуклой части, измеренную по внутренней поверхности, не менее 0,2 внутреннего диаметра;
• внутренний радиус отбортовки не менее 0,1 внутреннего диаметра днища;
• внутренний радиус кривизны центральной части не более внутреннего диаметра днища.

2.3.4. Сферические неотбортованные днища могут применяться с приварными фланцами, при этом:

• внутренний радиус сферы днища должен быть не более внутреннего диаметра сосуда;
• сварное соединение фланца с днищем выполняется со сплошным проваром.

2.3.5. В сварных выпуклых днищах, за исключением полусферических, состоящих из нескольких частей с расположением сварных швов по хорде, расстояние от оси сварного шва до центра днища должно быть не более 1/5 внутреннего диаметра днища.

Круговые швы выпуклых днищ должны располагаться от центра днища на расстоянии не более 1/3 внутреннего диаметра днища.

2.3.6. Конические неотбортованные днища должны иметь центральный угол не более 45°. Центральный угол конического днища может быть увеличен по заключению специализированной научно-исследовательской организации по аппаратостроению.

2.3.7. Плоские днища с кольцевой канавкой и цилиндрической частью (бортом), изготовленные механической расточкой, должны изготовляться из поковки. Допускается изготовление отбортованного плоского днища из листа, если отбортовка выполняется штамповкой или обкаткой кромки листа с изгибом на 90°.

2.3.8. Для отбортованных и переходных элементов сосудов, за исключением выпуклых днищ, компенсаторов и вытянутых горловин под приварку штуцеров, расстояние l от начала закругления отбортованного элемента до отбортованной кромки в зависимости от толщины 5 стенки отбортованного элемента должно быть не менее указанного в табл. 1.

Таблица 1

2.4. Сварные швы и их расположение

2.4.1. При сварке обечаек и труб, приварке днищ к обечайкам должны применяться стыковые швы с полным проплавлением.

Допускаются сварные соединения в тавр и угловые с полным проплавлением для приварки плоских днищ, плоских фланцев, трубных решеток, штуцеров, люков, рубашек.

Применение нахлесточных сварных швов допускается для приварки к корпусу укрепляющих колец, опорных элементов, подкладных листов, пластин под площадки, лестницы, кронштейны и т.п.

2.4.2. Конструктивный зазор в угловых и тавровых сварных соединениях допускается в случаях, предусмотренных НД, согласованной в установленном порядке.

2.4.3. Сварные швы должны быть доступны для контроля при изготовлении, монтаже и эксплуатации сосудов, предусмотренного требованиями Правил, соответствующих стандартов и технических условий.

2.4.4. Продольные швы смежных обечаек и швы днищ сосудов должны быть смещены относительно друг друга на величину трехкратной толщины наиболее толстого элемента, но не менее чем на 100 мм между осями швов.

Указанные швы допускается не смещать относительно друг друга в сосудах, предназначенных для работы под давлением не более 1,6 МПа (16 кгс/см2) и температуре стенки не выше 400 °С, с номинальной толщиной стенки не более 30 мм при условии, что эти швы выполняются автоматической или электрошлаковой сваркой и места пересечения швов контролируются методом радиографии или ультразвуковой дефектоскопии в объеме 100 %.

2.4.5. При приварке к корпусу сосуда внутренних и внешних устройств (опорных элементов, тарелок, рубашек, перегородок и др.) допускается пересечение этих сварных швов со стыковыми швами корпуса при условии предварительной проверки перекрываемого участка шва корпуса радиографическим контролем или ультразвуковой дефектоскопией.

2.4.6. В случае приварки опор или иных элементов к корпусу сосуда расстояние между краем сварного шва сосуда и краем шва приварки элемента должно быть не менее толщины стенки корпуса сосуда, но не менее 20 мм.

Для сосудов из углеродистых и низколегированных марганцовистых и марганцово-кремнистых сталей (приложение 3), подвергаемых после сварки термообработке, независимо от толщины стенки корпуса расстояние между краем сварного шва сосуда и краем шва приварки элемента должно быть не менее 20 мм.

2.4.7. В горизонтальных сосудах допускается местное перекрытие седловыми опорами кольцевых (поперечных) сварных швов на общей длине не более 0,35πD, а при наличии подкладного листа – не более 0,5πD, где D – наружный диаметр сосуда. При этом перекрываемые участки сварных швов по всей длине должны быть проверены методом радиографии или ультразвуковой дефектоскопии. Перекрытие мест пересечения швов не допускается.

2.4.8. В стыковых сварных соединениях элементов сосудов с разной толщиной стенок должен быть обеспечен плавный переход от одного элемента к другому путем постепенного утонения кромки более толстого элемента. Угол наклона поверхностей перехода не должен превышать 20°.

Если разница в толщине соединяемых элементов составляет не более 30 % толщины тонкого элемента и не превышает 5 мм, то допускается применение сварных швов без предварительного утонения толстого элемента. Форма швов должна обеспечивать плавный переход от толстого элемента к тонкому.

При стыковке литой детали с деталями из труб, проката или поковок необходимо учитывать, что номинальная расчетная толщина литой детали на 25 – 40 % больше аналогичной расчетной толщины стенки элемента из труб, проката или поковок, поэтому переход от толстого элемента к тонкому должен быть выполнен таким образом, чтобы толщина конца литой детали была не менее расчетной величины.

2.5. Расположение отверстий в стенках сосудов

2.5.1. Отверстия для люков, лючков и штуцеров должны располагаться, как правило, вне сварных швов.

Допускается расположение отверстий:

• на продольных швах цилиндрических и конических обечаек сосудов, если номинальный диаметр отверстий не более 150 мм;
• на кольцевых швах цилиндрических и конических обечаек сосудов без ограничения диаметра отверстий;
• на швах выпуклых днищ без ограничения диаметра отверстий при условии 100 % проверки сварных швов днищ методом радиографии или ультразвуковой дефектоскопии.

2.5.2. На торосферических (коробовых) днищах допускается расположение отверстий только в пределах центрального сферического сегмента. При этом расстояние от центра днища до наружной кромки отверстия, измеряемое по хорде, должно быть не более 0,4D (D – наружный диаметр днища).

<< назад / в начало / вперед >>

28 Июня 2012 г.