Коэффициент прочности сварных швов для стальных сосудов и аппаратов

Основные зависимости

Коэффициент прочности сварных швов для стальных сосудов и аппаратов

Коэффициент прочности сварного шва зависит от:

-

-

-

Длина контролируемых швов от общей длины в % зависит от

 

Группа аппарата выбирается в зависимости от:

-

-

Все аппараты делятся на 5 групп (таблица 1).

Группу сосуда с полостями, имеющими различные расчетные параметры и среды, допускается определять для каждой полости отдельно. Сосуды, работающие под вакуумом или без давления (под наливом), независимо от расчетного давления следует отнести к группе 5а или 5б. Объем контролируемых швов для аппаратов: 1-й группы - 100% всех сварных швов; 2-й и 3-й групп 50%; 4-й группы 25%; для остальных 10%.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1 — Группы сосудов
Группа	Расчетное давление, МПа	Температура стенки, 0С	Рабочая среда
	более 0.07 (0.7)	Независимо	Взрывоопасная, пожароопасная или 1-го классов опасности по ГОСТ 12.1.007	2-го
2	Более 0.07 (0.7) до 2.5(25)	Выше +400	Любая, за исключением указанной для 1 ой группы сосудов
Более 2,5(25) до 5.0(50)	Выше +200
Более 5.0(50)	Независимо
Более 4,0(40) до 5,0 (50)»	Ниже -40
	Более 0.07(0,7) до 1.6(16)	Ниже -20 Выше +200 до +400
Более 1,б(16)до 2.5(25)	До +400
Более 2,5(25) до 4,0(401	До + 20О
Более 4,0(40) до 5.0(50)	От-40 до +200
	Более 0.07(0.7)до 1.6(16)	От -20 до +200
5а	До 0.07(0.7)	Независимо	Взрывоопасная, пожароопасная или 1-го. 3-го классов опасности по ГОСТ 12.1.007	2-го.
	До 0.07(0.7)	Независимо	Взрывобеэопасная, пожаробезопасная 4-го класса опасности по ГОСТ 12.1.007	или

Различают следующие виды сварных швов:

-

-

-

Сварной шов может быть выполнен____________________________________сваркой.

Сварка в этом случае определяется в зависимости от того, возможно ли доставить сосуд или аппарат целиком по железной дороге (т.е. зависит от категории аппарата, таблица 2), автомобильным или водным транспортом.

В зависимости от массы и габаритов аппарата, доступных к перевозке по железной дороге, все аппараты делятся на 5 категорий.

Таблица 2 - Масса и габариты аппаратов, допускаемых к перевозке по железной дороге

Категория	m,кг	D, мм	L, м

В случае, если значения m, D или L будут большими, чем указано в таблице, аппарата должен транспортироваться по железной дороге соответствующими частями с соединением (сваркой или на фланцах) их на монтажной площадке. В этом случае сварка ручная с односторонним проваром, если аппарат может транспортироваться целиком, то сварной шов стыковкой или тавровой с двухсторонним сплошным проваром, выполняемый автоматической и полуавтоматической сваркой сварка.

Коэффициент прочности сварного шва применяется для _______________________________

Задача №1: Определить значения коэффициента прочности сварного шва для следующих исходных данных

Марка конструкционного материала	09Г2С	Ст3сп2	15ХМ	12Х18Н10Т	Сталь 20
Температура расчетная стенки для рабочих условий, tрас ,0 С
Расчетное давление, МПа для рабочих условий
Среда в аппарате (приложение А)	Бензин летний	Диз топливо, зимнее	Масло трансформаторное	Гудрон	Керосин
Пожаро или взрывоопасная среда
Класс опасности для человека
Группа аппарата
Высота колонного аппарата, м	18,5	24,0	70,0	16,5	52,0
Диаметр внутренний колонного аппарата, мм
Категория аппарата
Поставляется целиком или частями
Вид поставки (по ж. дор, автомоб. тр-т, водн. тр-т)
Вид сварки (ручная, автоматическая или полуавтоматическая)
Вид сварного шва (стыковой или)
Коэффициент прочности сварного шва
Допускаемое напряжение при расчетной температуре, МПа

Определение напряжений, возникающих в стенках цилиндрической оболочки и выпуклых днищ, нагруженных внутренним избыточным давлением (по безмоментной теории)

Формулы, по которым определяются напряжения в оболочках, нагруженных внутренним давлением, имеют вид, приведенный в таблице 3 (пояснения см. в приложении Б)

Таблица 3 – Расчетные схемы оболочек и напряжения, возникающие в стенках оболочек

Параметр	Тип оболочки
Цилиндрическая	Эллиптическая	Полусферическая	Коническая
Схема оболочки
Схема элемента стенки оболочки с напряжениями
Вид напряженного состояния
Формулы для расчета напряжений (привести обозначение и названия всех величин)

Задача №2

Определить напряжения в цилиндрической обечайке и днище сосуда для рабочих условий и проверить прочность по третьей теории прочности для следующих исходных данных

Марка конструкционного материала	09Г2С	Ст3сп2	15ХМ	12Х18Н10Т	Сталь 20
Температура расчетная стенки для рабочих условий, tрас ,0 С
Расчетное давление, МПа для рабочих условий
Диаметр внутренний колонного аппарата, мм
Коэффициент прочности сварного шва
Допускаемое напряжение при расчетной температуре, МПа
Тип днища
Меридиональное напряжение в стенке цилиндрической обечайке, МПа
Кольцевое (окружное, тангенциальное) напряжение в стенке цилиндрической обечайке, МПа
Эквивалентное напряжение, условие прочности
Вывод

Задача №3

Определить толщину стенки цилиндрической обечайки и днища для рабочих условий при следующих исходных данных

Марка конструкционного материала	09Г2С	Ст3сп2	15ХМ	12Х18Н10Т	Сталь 20
Температура расчетная стенки для рабочих условий, tрас ,0 С
Расчетное давление, МПа для рабочих условий
Диаметр внутренний колонного аппарата, мм
Коэффициент прочности сварного шва
Допускаемое напряжение при расчетной температуре, МПа
Цилиндрическая обечайка
Расчетная толщина стенки цилиндрической обечайки, мм
Сумма прибавок к расчетной толщине, С, мм (приложение В)
Исполнительная толщина стенки цилиндрической обечайки (по ГОСТу), мм
Проверка условия применения расчетных формул
Допускаемое внутреннее избыточное давление
Днище
Тип днища
Расчетная толщина стенки днища, мм
Сумма прибавок к расчетной толщине, С, мм (приложение В)
Исполнительная толщина стенки цилиндрической обечайки (по ГОСТу), мм
Допускаемое внутреннее избыточное давление
Проверка условия применения расчетных формул

Приложение А

Вещество	Температура вспышки, °С	Концентрационные объемные воспламенения,%	Горючесть воспламеняемость, взрывоопасность*	ПДК,мг/м3	Класс опасноти	Плотность газов (паров)по воздуху
нижний	верхний
Нефтепродукты и другие вещества
Бензин А-72 (зимний) ГОСТ 2084-77 Бензин АИ-93 (летний) ГОСТ 2084-77 Бензин авиационный Б-70 ГОСТ 1012-72 Водород Дизельное топливо ГОСТ 305-82 зимнее летнее Керосин осветительный КО-22 ГОСТ 4753-68 Масло трансформаторное ГОСТ 10121-76 Оксид углерода Растворитель Р-4 (н-бутил-ацетана 12%,толуола 62%, ацетона 26%) Тетрагидрофуран Уайт-спирит Этиленоксид	-36   -36   -34   -     >35 >40 >40       - -9   -16 >33 -	0,79   1,06   0,79   4,00     0,61 0,52 0,64     0,29   12,5 1,60   1,78 0,70 3,66	5,16   5,16   5,16   75,0   75,0     80,0	ЛВЖ   ЛВЖ   ЛВЖ   ГГ     ЛВЖ ЛВЖ ЛВЖ     ГЖ   ГГ ЛВЖ   ЛВЖ ЛВЖ ВВ	-             1,0	-	3,60   3,65   0,66     -     0,9     1,52

Примечание. В таблице приняты следующие обозначения: ВВ – взрывоопасные вещества; ГГ – горючие газа; ГЖ – горючие жидкости; ЛВЖ – легковоспламеняющиеся жидкости; НГ – негорючие газы. Прочерки означают, что данный показательнее существует для данного вещества. Незаполненные графы свидетельствуют об отсутствии данных для этого вещества.

Из показателей пожаровзрывоопасности в соответствии с ГОСТ 12.1.0.17-80 наиболее применены группа горючести, температура вспышки, температура воспламенения, температура самовоспламенения, пределы воспламенения.

При этом к легковоспламеняющимся жидкостям (ЛВЖ) относятся горючие жидкости с температурой вспышки в закрытом тигле не выше 61°С. ЛВЖ подразделяются на особоопасные - имеющие температуру вспышки ниже – 18 °С, постоянно опасные – с температурой вспышки от -18 до 23 °С и опасные при повышенной температуре – с температурой вспышки от 23 до 61 °С.

Группа горючести, в зависимости от температуры вспышки, используется при определении категории производства по пожаровзрывоопасноти в соответствии с требованиями СНиП II-90-89 и при определении класса взрывоопасной зоны по Правилам устройства электроустановок (ПУЭ). Для газов и паров группа горючести определяется по концентрационным пределам воспламенения и температуре самовоспламенения.

В соответствии с классификацией ГОСТ 12.1.007-76, по степени воздействия на организм человека, вредные вещества, применяемые в промышленности, подразделяют на четыре класса опасности:

1 – вещества чрезвычайно опасные;

2 – вещества высокоопасные;

3 – вещества умеренно опасные;

4 – вещества малоопасные.

Приложение Б (выдержки из лекции)

Приложение В

Таблица В1 – Значения прибавок к расчетной толщине

Наименование параметра	Значение
Цилиндрическая обечайка	Днище
Прибавка для компенсации коррозии и эрозии, мм (при отсутствии данных С1 может приниматься равной 2 мм)	С1 =	С1 =
Прибавка для компенсации минусового допуска, мм (определяется по таблице Г1 Приложения Г по значениям Sцр и Sднр)	С2 =	С2 =
Прибавка технологическая, мм	С3 = (для цилиндрической обечайки принимаем С3 =0)	С3 = (для эллиптического и полусферического днищ, изготавливаемых штамповкой С3 принимаем равной 15 % от Sднр)
Сумма прибавок С2 и С3 (прибавки учитываются в тех случаях, когда их суммарное значение превышает 5 % расчетной толщины Sцр или Sднр)	С2 + С3 = (<или >5 % расчетной толщины Sцр)	С2 + С3 = (<или >5 % расчетной толщины Sднр)
Сумма прибавок к расчетной толщине стенки, мм	Сц=С1+С2 +С3=	Сдн=С1+С2 +С3=

Основные зависимости

Коэффициент прочности сварных швов для стальных сосудов и аппаратов

Коэффициент прочности сварного шва зависит от:

-

-

-

Длина контролируемых швов от общей длины в % зависит от

 

Группа аппарата выбирается в зависимости от:

-

-

Все аппараты делятся на 5 групп (таблица 1).

Группу сосуда с полостями, имеющими различные расчетные параметры и среды, допускается определять для каждой полости отдельно. Сосуды, работающие под вакуумом или без давления (под наливом), независимо от расчетного давления следует отнести к группе 5а или 5б. Объем контролируемых швов для аппаратов: 1-й группы - 100% всех сварных швов; 2-й и 3-й групп 50%; 4-й группы 25%; для остальных 10%.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1 — Группы сосудов
Группа	Расчетное давление, МПа	Температура стенки, 0С	Рабочая среда
	более 0.07 (0.7)	Независимо	Взрывоопасная, пожароопасная или 1-го классов опасности по ГОСТ 12.1.007	2-го
2	Более 0.07 (0.7) до 2.5(25)	Выше +400	Любая, за исключением указанной для 1 ой группы сосудов
Более 2,5(25) до 5.0(50)	Выше +200
Более 5.0(50)	Независимо
Более 4,0(40) до 5,0 (50)»	Ниже -40
	Более 0.07(0,7) до 1.6(16)	Ниже -20 Выше +200 до +400
Более 1,б(16)до 2.5(25)	До +400
Более 2,5(25) до 4,0(401	До + 20О
Более 4,0(40) до 5.0(50)	От-40 до +200
	Более 0.07(0.7)до 1.6(16)	От -20 до +200
5а	До 0.07(0.7)	Независимо	Взрывоопасная, пожароопасная или 1-го. 3-го классов опасности по ГОСТ 12.1.007	2-го.
	До 0.07(0.7)	Независимо	Взрывобеэопасная, пожаробезопасная 4-го класса опасности по ГОСТ 12.1.007	или

Различают следующие виды сварных швов:

-

-

-

Сварной шов может быть выполнен____________________________________сваркой.

Сварка в этом случае определяется в зависимости от того, возможно ли доставить сосуд или аппарат целиком по железной дороге (т.е. зависит от категории аппарата, таблица 2), автомобильным или водным транспортом.

В зависимости от массы и габаритов аппарата, доступных к перевозке по железной дороге, все аппараты делятся на 5 категорий.

Таблица 2 - Масса и габариты аппаратов, допускаемых к перевозке по железной дороге

Категория	m,кг	D, мм	L, м

В случае, если значения m, D или L будут большими, чем указано в таблице, аппарата должен транспортироваться по железной дороге соответствующими частями с соединением (сваркой или на фланцах) их на монтажной площадке. В этом случае сварка ручная с односторонним проваром, если аппарат может транспортироваться целиком, то сварной шов стыковкой или тавровой с двухсторонним сплошным проваром, выполняемый автоматической и полуавтоматической сваркой сварка.

Коэффициент прочности сварного шва применяется для _______________________________

Задача №1: Определить значения коэффициента прочности сварного шва для следующих исходных данных

Марка конструкционного материала	09Г2С	Ст3сп2	15ХМ	12Х18Н10Т	Сталь 20
Температура расчетная стенки для рабочих условий, tрас ,0 С
Расчетное давление, МПа для рабочих условий
Среда в аппарате (приложение А)	Бензин летний	Диз топливо, зимнее	Масло трансформаторное	Гудрон	Керосин
Пожаро или взрывоопасная среда
Класс опасности для человека
Группа аппарата
Высота колонного аппарата, м	18,5	24,0	70,0	16,5	52,0
Диаметр внутренний колонного аппарата, мм
Категория аппарата
Поставляется целиком или частями
Вид поставки (по ж. дор, автомоб. тр-т, водн. тр-т)
Вид сварки (ручная, автоматическая или полуавтоматическая)
Вид сварного шва (стыковой или)
Коэффициент прочности сварного шва
Допускаемое напряжение при расчетной температуре, МПа