Сосуды и аппараты повышенного давления

Сосудами, работающими под давлением, называются герметически закрытые емкости, предназначенные для химических и тепловых процессов, а также для хранения и перевозки сжатых, сжиженных и растворенных газов и жидкостей под давлением.

Требования к указанным сосудам регламентированы «Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов,работающих под давлением».

Эти Правила распространяются на сосуды, работающие под давлением свыше 0,7 кгс/см2 (0,07 МПа )(без учета гидростатического давления),

При осуществлении различных технологических процессов, проведении ремонтных работ, в быту и т.д. широко распространены различные системы повышенного давления, к которым относится следующее оборудование: трубопроводы, баллоны и емкости для хранения или перевозки сжатых, сжиженных и растворенных газов, паровые и водяные котлы, газгольдеры и др. Основной характеристикой этого оборудования является то, что давление газа или жидкости в нем превышает атмосферное. Это оборудование принято называть сосудами, работающими под давлением.

Основное требование к этим сосудам – соблюдение их герметичности на протяжении всего периода эксплуатации. Герметичность – это непроницаемость жидкостями и газами стенок и соединений, ограничивающих внутренние объемы сосудов, работающих под давлением. Кроме этих сосудов требования по герметичности обязательны и для вакуумных установок и оборудования1.

Любые сосуды, работающие под давлением, всегда представляют собой потенциальную опасность, которая при определенных условиях может трансформироваться в явную форму и повлечь тяжелые последствия. Разгерметизация (потеря герметичности) сосудов, работающих под давлением, достаточно часто сопровождается возникновением двух групп опасностей.

Первая из них связана с взрывом сосуда или установки, работающей под давлением. Взрывом называют быстропротекающий процесс физических и химических превращений веществ, сопровождающийся освобождением большого количества энергии в ограниченном объеме, в результате которого в окружающем пространстве образуется и распространяется ударная волна1, способная создать угрозу жизни и здоровью людей. При взрыве может произойти разрушение здания, в котором расположены сосуды, работающие под давлением, или его частей, а также травмирование персонала разлетающимися осколками оборудования.

1 Ударной волной называется распространение в газообразной, жидкой или твердой среде поверхности, на которой происходит скачкообразное повышение давления, сопровождающееся изменением плотности, температуры и скорости движения среды. Эта поверхность называется поверхностью взрыва или скачком уплотнения.

Вторая группа опасностей зависит от свойств веществ, находящихся в оборудовании, работающем под давлением. Так, обслуживающий персонал может получить термические ожоги, если в разгерметизировавшейся установке находились вещества с высокой или низкой температурой. Если в сосуде находились агрессивные вещества, то работающие могут получить химические ожоги; кроме того, при этом возникает опасность отравления персонала. Радиационная опасность возникает при разгерметизации установок, содержащих различные радиоактивные вещества. Таким образом, для обеспечения безопасности персонала, обслуживающего сосуды под давлением, весьма важно, чтобы эксплуатируемое оборудование сохраняло герметичность.

Рассмотрим основные виды сосудов и аппаратов, работающих под давлением.

Трубопроводы – это устройства для транспортировки жидкостей и газов. По существующему ГОСТу 14202-69 все жидкости и газы; транспортируемые по ним, разбиты на десять групп. Для определения вида вещества, транспортируемого по трубопроводам, их окрашивают в соответствующие цвета (опознавательная окраска):

Вода – зеленый

Пар– красный

Воздух– синий

Газы горючие и негорючие– желтый

Кислоты– оранжевый

Щелочи– фиолетовый

Жидкости горючие и негорючие– коричневый

Прочие вещества– серый

Кроме опознавательной окраски на трубопроводы наносят краской предупредительные (сигнальные) цветные кольца:

Цвет наносимогона трубопровод кольца

Красный – Взрывоопасные, огнеопасные, легковоспламеняющиеся

Зеленый – Безопасные или нейтральные

Желтый – Токсичные или иной вид опасности, например глубокий вакуум, высокое

Количество сигнальных колец определяет степень опасности.

Баллоны – это сосуды для транспортировки и хранения сжатых и растворенных газов. Различают (согласно ГОСТу 949-73) баллоны малой (0,4–12 л), средней (20–50 л) и большой (80– 500 л) вместимости.

Криогенные сосуды предназначены для хранения и транспортировки различных сжиженных газов: воздуха, кислорода, аргона и др. В соответствии с ГОСТом 16024-79 Е их выпускают шести типоразмеров; 6; 3; 10; 16; 25 и 40 л. Эти сосуды маркируются следующим образом: например СК-40 – сосуд криогенный емкостью 40 л. Снаружи их окрашивают серебристой или белой эмалью и посередине наносят отличительную полосу с названием сжиженного газа, находящегося в сосуде.

Газгольдеры предназначены для хранения и выдачи больших количеств сжатых газов, отделения от них механических примесей и других целей. Различают газгольдеры высокого и низкого давления. В первых из них сжатый газ находится по одним из следующих давлений: менее 25; 32 и 40 МПа. Газгольдеры низкого давления рассчитаны на большой объем хранимых газов: 105-3·107 л.

Причиной разгерметизации является образование взрывоопасных смесей, состоящих из горючих газов, паров или жидкостей и окислителя. Примером таких смесей могут служить ацетилен и кислород, водород и кислород, пары этилового спирта и кислород и др.

Взрывоопасные смеси «горючее–окислитель» могут возгораться и взрываться, если имеется инициатор (источник) зажигания, в качестве которого может выступить электрическая искра (например, возникающая в результате накопления статического электричества), искры от газо- и электросварки, искры, возникающие от удара стальных предметов, нагретые тела и др. Существует также ряд самовоспламеняющихся систем, для которых не требуется инициатор зажигания. Примером таких систем могут служить натрий или калий, которые при нормальной температуре взрываются при соприкоановении с хлороформом.

Для предотвращения взрывов следует исключать возможность образования систем «горючее–окислитель», предотвращать инициирование горения, а также обеспечивать локализацию очага горения.

Меры безопасности при эксплуатации газовых баллонов:

§ газовые баллоны необходимо хранить в вертикальном положении в проветриваемом помещении или под навесами. Их следует защищать от действия прямых солнечных лучей и осадков. Баллоны не должны храниться на расстоянии менее 1 м от радиаторов отопления и ближе 5 м от открытого огня;

§ нельзя переносить баллоны на плечах или руками в обхват;

§ эксплуатировать можно только исправные баллоны. Их надо устанавливать вертикально на месте проведения работ и надежно закреплять для предохранения от падения. Установленный баллон должен быть надежно защищен от воздействия открытого огня, теплового излучения и прямых солнечных лучей.

Грузоподъемные машины и механизмы

Грузоподъемная машина – техническое устройство циклического действия для подъема и перемещения груза.

Виды грузоподъемных машин: краны, лифты, эскалаторы, подвесные канатные дороги, фуникулеры, подъемники – вышки.

Грузоподъемный механизм (механизм подъема) – стационарно установленный механизм для подъема и опускания груза.

Виды грузоподъемных механизмов: таль, лебедка, полиспаст.

Съемные грузоподъемные приспособления: цепи, ремни, крюки, зажимы, стропы.

Различают несколько типов каждого из перечисленных видов грузоподъемных машин.

Например, краны подразделяются на:

• Башенные краны;
• Портальные краны;
• Стреловые краны;
• Краны мостового типа;
• Кабельные краны;
• Краны-манипуляторы;
• Краны-трубоукладчики.

Основным параметром грузоподъемной машины является грузоподъемность, т. е. масса наибольшего груза, взятая с массой грузозахватных приспособлений и тары, рассчитанная на данную машину.

Грузоподъемные механизмы оборудуются предохранительными устройствами, препятствующими подъему груза массой, больше установленной грузоподъемности, а также удерживающими груз от падения аварийном отключении питания.

Находящиеся в работе грузоподъемные машины и механизмы должны быть снабжены табличками с ясно обозначенными регистрационным номером, паспортной грузоподъемностью, датой следующего частичного или полного технического освидетельствования.

На съемных грузозахватных приспособлениях, находящихся в работе, на прочно прикрепленной металлической бирке или клейме указываются завод-изготовитель, регистрационный номер, грузоподъемность и дата испытаний.

Рекомендуемые страницы:

Воспользуйтесь поиском по сайту:

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

СОСУДЫ И АППАРАТЫ
ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

ОБЕЧАЙКИ И ДНИЩА

НОРМЫ И МЕТОДЫ
РАСЧЕТА НА ПРОЧНОСТЬ

ГОСТ 25215-82

(СТ СЭВ 3027-81)

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО СТАНДАРТАМ

Москва

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

Постановлением
Государственного комитета СССР по стандартам от 16 апреля 1982 г. № 1551 срок
введения установлен

с
01.07.83

Несоблюдение
стандарта преследуется по закону

Настоящий
стандарт распространяется на однослойные обечайки, плоские и выпуклые днища
сосудов и аппаратов кованых, ковано-сварных стальных, а также однослойных
сосудов и аппаратов, изготовленных из стального листового проката, работающих
при статических нагрузках под действием внутреннего избыточного давления свыше
10 до 100 МПа в химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях
промышленности, и устанавливает нормы и методы расчета на прочность однослойных
обечаек, плоских и выпуклых днищ.

Требования
настоящего стандарта действительны при условии, что расчетная температура не
превышает значений, при которых в расчетах на прочность учитывается ползучесть
материалов. В случае отсутствия точных данных о температуре, настоящий стандарт
применим при расчетной температуре, не превышающей 380 °С для углеродистой стали,
420 °С
для низколегированной и среднелегированной сталей и 525 °С для аустенитной стали.

Стандарт
полностью соответствует СТ СЭВ 3027-81.

(Измененная
редакция, Изм. № 1).

1.1. Расчетная
температура, рабочее и расчетное избыточные давления (далее – рабочее и
расчетное давления) – по ГОСТ 14249-80.

Условные
обозначения величин в соответствии с приложением 2.

(Измененная
редакция, Изм. № 1).

1.2. Значение
пробного избыточного давления (далее – пробного давления) при гидравлических
испытаниях следует определять по “Правилам
устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением”,
утвержденным Госгортехнадзором СССР.

(Измененная
редакция, Изм. № 1).

1.3.
Допускаемое напряжение при расчете по предельным нагрузкам конструктивных
элементов из углеродистых, низколегированных и среднелегированных сталей
вычисляют по формуле

                  (1)

Коэффициенты nт
и nв
в зависимости от условий нагружения следует определять в соответствии с
таблицей.

(Измененная
редакция, Изм. № 1).

1.4. Если значение
пробного давления больше значения, определяемого по формуле , то следует проводить проверку на прочность конструктивных
элементов сосудов и аппаратов, подставляя в соответствующие формулы значение
пробного давления. При этом коэффициент nт выбирают в соответствии с таблицей.

(Измененная
редакция, Изм. № 1).

1.5. В формулы
для расчетов на прочность элементов сосудов и аппаратов, имеющих сварные
соединения, необходимо вводить коэффициент , учитывающий снижение прочности сварного шва по сравнению с
основным металлом. Для сосудов и аппаратов, изготовленных из стального
листового проката с продольным сварным швом, значения коэффициента  – по ГОСТ 14249-89. Для сосудов и аппаратов
кованых, кованосварных стальных коэффициент I принимают равным I.

(Измененная
редакция, Изм. № 1).

1.6. Значение прибавки
С к расчетным толщинам конструктивных элементов сосуда или аппарата – по ГОСТ 14249-80. При расчете выпуклых
днищ, изготовленных штамповкой, технологическая прибавка для компенсации
утонения учитывается во всех случаях.

(Измененная
редакция, Изм. № 1).

1.7. Расчет на
усталостную прочность цилиндрических однослойных обечаек и днищ, а также других
конструктивных элементов сосудов и аппаратов не производится, если число циклов
нагружения не превышает 1000 и обеспечиваются следующие условия:

скорость
подъема температуры стенки сосуда или аппарата при выводе на режим или во время
рабочего процесса не превышает 30 °с/ч;

температура
стенки внутри сосуда или аппарат, не имеющего наружной теплоизоляции, не более
200 °С;

температура
стенки сосуда или аппарата, при использовании аустенитных сталей в качестве
защитного слоя для корпуса, выполненного из углеродистой и низколегированной
сталей, не превышает 200 °С независимо от наличия наружной теплоизоляции.

(Измененная
редакция, Изм. № 1).

1.8. Если
расчетное число циклов нагружений превышает 1000 или не выполняется какое-либо
из требований п. 1.8 настоящего стандарта, то кроме расчета по данному
стандарту следует выполнять проверку на усталостную прочность. При выполнении
условий п. 1.8 настоящего стандарта и колебании нагрузки от действия давления,
не превышающем 15 % расчетной, проверку на усталостную прочность не проводят.

(Измененная
редакция, Изм. № 1).

2.1. Расчет
применим для цилиндрических обечаек при условии

2.2. Толщину
цилиндрической однослойной обечайки следует рассчитывать по формулам:

                       (2)

                                   (3)

2.3. Расчетный
коэффициент толстостенности следует рассчитывать по формуле

.                          (4)

Значения  выбирают по
справочному приложению 1.

2.4.
Допускаемое давление следует рассчитывать по формуле

,                              (5)

где

.                        (6)

3.1. На черт. 1-3
приведены расчетные модели плоских днищ. Чертежи не определяют конструкцию
плоских днищ и приведены для указания расчетных размеров.

Плоское
днище с коническим переходом

Черт.
1

Плоское
днище с радиусным переходом

Черт.
2

Плоское
днище с проточкой

Черт.
3

3.2.
Расчет применим для плоских днищ при условии

3.3. Толщину
днищ с коническим и радиусным переходами следует рассчитывать по формулам:

                  (7)

                                 (8)

3.4. Расчетный
диаметр определяют по формулам

для днищ с
коническим переходом (черт. 1)

                              (9)

для днищ с
радиусным переходом и днищ с проточкой (черт. 2
и 3)

                                  (9а)

(Измененная
редакция, Изм. № 1).

3.5.
Допускаемое давление для днищ с коническим и радиусным переходами

           (10)

3.6.
Коэффициент ослабления днища неукрепленными отверстиями для плоских днищ всех
типов следует определять по формуле

                  (11)

в случае
одиночного центрального отверстия по формуле

              (12)

3.7. В случае
несквозного отверстия в формулы (11) и (12) подставляют значение расчетного диаметра , определяемого с учетом глубины отверстия.

                (13)

3.8. Расчет
плоского днища с проточкой применим при соблюдении следующих условий:

                                     (14)

                                   (15)

           (16)

3.9. Толщина
плоского днища с проточкой должна быть рассчитана по формулам:

                                               (17)

                                 (18)

3.10.
Допускаемое давление для плоского днища с проточкой следует рассчитывать по
формуле

                            (19)

где

4.1. На черт. 4, 5
приведены расчетные модели выпуклых днищ. Чертежи не определяют конструкцию
выпуклых днищ и приведены для указания расчетных размеров.

Сферическое
днище

Черт.
4

Эллиптическое
днище

Черт.
5

4.2. Расчет
применим для сферических и эллиптических днищ при соблюдении следующих условий:

1)                          

2) расстояние
от края отверстия до внутренней цилиндрической поверхности ;

3) угол между
нормалью к внутренней поверхности на краю днища и осью сосуда или аппарата °.

4.3. Толщина
выпуклого днища

                                (20)

                                            (21)

Если длина
цилиндрической отбортованной части

то толщина
днища должна быть не меньше толщины обечайки, рассчитанной по формуле (2).

4.4.
Допускаемое давление

                              (22)

4.5. Расчетный
радиус кривизны днища

                                                  (23)

где R=D – для эллиптических днищ с H=0,25D;

R=0,5D – для полусферических днищ с H=0, 5D.

Справочное

Определение
коэффициента

Справочное

УСЛОВНЫЕ
ОБОЗНАЧЕНИЯ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В РАСЧЕТНЫХ ФОРМУЛАХ