Расчет на механическую прочность

Расчет на механическую прочность от внутреннего избыточного или наруж-

ного давления и внешних нагрузок (силы тяжести, ветровых, сейсмических и др.) производится для всех основных элементов аппарата (обечаек, крышек, днищ, трубных решеток теплообменников, тарелок колонн, фланцевых соединений и их крепежных деталей, перемешивающих устройств, опор и т.д.). Стандартные элементы при применении их в конструируемом аппарате выбираются на ближайшее большее условное давление для рабочей температуры и на прочность, как правило, не рассчитываются.

Допускаемые напряжения для конструкционных материалов из сталей для рабочих условий принимаются:

- для углеродистых сталей при расчетной температуре ≤380 °С и низколегирован-

ных сталей при расчетной температуре ≤420 °С равны меньшему из значений:

[σ] = ησ_в/n_в ; [σ] = ησ_т/n_т

- для высоколегированной (аустенитной) стали при расчетной температуре

≤ 525 °С - меньшему из равенств:

[σ] = ησ_т/n_т; [σ] = ησ_в/n_в

или

[σ] = ησ_в/n_в; [σ] = ησ_0,2/n_т

При больших значениях расчетных температур допускаемые напряжения для лю-

бой стали принимаются равными наименьшему значению из равенств:

[σ] = ησ_в/n_в; [σ] = ησ_т/n_т; [σ] = ησ_D/n_D; [σ] = ησ_{1% /} n_п.

В этих выражениях: [σ] - допускаемое напряжение; σ_т - предел текучести;

σ_в - предел прочности (временный предел прочности); σ_0,2 - условный предел текучести; σ_D - предел длительной прочности; σ_1% - предел ползучести; n_т, n_в, n₀, n_п - соответствующие коэффициенты запаса прочности; η - поправочный множитель.

К допускаемым напряжениям для деталей вводится поправочный множитель η:

для деталей из стальных отливок при индивидуальном контроле неразрушающи-

ми методами, η = 0,8;

для остальных стальных отливок η = 0,7;

для прочих деталей, как правило, η = 1,0.

Коэффициенты запаса прочности принимаются по табл. 11.2.

Коэффициент запаса устойчивости при расчете элементов аппарата на устойчивость по нижним критическим напряжениям принимается:

для рабочих условий - n_у = 2,4; для условий испытания и монтажа - n_у= 1,8.

Таблица 11.2. Значения коэффициентов запаса прочности

Условия нагружения	n1	nв	nо	nп
Рабочие	1,5	2,4	1,5	1,0
Испытаний и монтажа	1,1	-	-	-

При расчете на прочность и устойчивость сварных элементов аппаратов в расчет-

ные формулы вводятся коэффициенты прочности сварных швов, значения которых в зависимости от конструкции шва и условий сварки принимаются по табл. 11.3.

Таблица 11.3. Коэффициенты прочности сварных швов (ГОСТ 14249-80)

Вид сварного шва	Коэффициент прочности сварного шва при контроле
100% длины шва	не более 50% длины
Стыковой или тавровый с двухсторонним проваром, выполненный
автоматической и полуавтомати- ческой сваркой	1,0	0,9
Стыковой, с подваркой корня шва или тавровый с двухсторонним
сплошным проваром, выполняемый
вручную	1,0	0,9
Стыковой, доступный к сварке только с одной стороны и имеющий
в процессе сварки металлическую
подкладку со стороны корня шва,
прилегающую по всей длине шва к основному металлу	0,9	0,8
Стыковой, выполняемый автоматической и полуавтоматической
сваркой с одной стороны с флюсо-
вой или керамической подкладкой	0,9	0,8
Стыковой, выполняемый вручную с одной стороны	0,9	0,65
В тавр с конструктивным зазором свариваемых деталей	0,8	0,65

Исполнительные или принимаемые при конструировании размеры рассчитываемых элементов, как правило, должны быть больше расчетных на значение конструктивной прибавки, т.е.

S ≥ S_R + с.

Общее значение конструктивной прибавки

с = с₁ + с₂ + с₃,

где с₁ - прибавка на коррозию и эрозию; с₂ - прибавка на минусовое значение предельного отклонения по толщине листа, из которого изготавливается элемент аппарата; с₃ - прибавка, учитывающая уменьшение толщины листа при вытяжке, штамповке, гибке и т.д.

Прибавка на коррозию и эрозию при проницаемости менее 0,05 мм в год принимается равной 1 мм; при большей проницаемости, а также при двухсторонней коррозии прибавка соответственно увеличивается.

Для материалов, стойких к заданной среде, при отсутствии данных о проницае-

мости рекомендуется принимать прибавку с₁ равную 2 мм.

Прибавки с₂ и с₃ учитываются только в тех случаях, когда сумма их превышает 5% от расчетной толщины элемента.