Расчет на прочность фланцевого соединения.

На прочность должны быть рассчитаны все элементы фланцевого соединения.

;   ,

где – усилие при монтаже (без подачи внутреннего давления);

 – усилие в рабочих условиях (с подачей внутреннего давления);

А_б – площадь поперечного сечения на участке без резьбы;

 – нормативно допускаемые напряжения при температуре 20⁰С;

 – нормативно допускаемые напряжения при рабочей температуре.

Прокладки.

,

 – допускаемое давление прижатия прокладки.

Втулка фланца.

Прочность должна быть проверена по двум сечениям, если меняется.

В сечении δ₁.

 – напряжение в сечении δ₁ от изгибающего момента;

 – тангенсальное максимальное напряжение в кольце фланца;

 – допускаемое напряжение для сечения δ₁.

При расчетах допускается брать равным пределу текучести материала фланца.

.

В сечении δ₀.

,

где  – напряжение в сечении δ₀ от изгибающего момента;

 – тангенсальное и меридиональное напряжение в сечении δ₀;

φ – коэффициент прочности сварного соединения;

 – допускаемое напряжение, которое учитывает возможность появления упругопластических деформаций.

II семестр.

Аппараты высокого давления.

Назначение. Общие сведения. Классификация и материалы.

Работают под внутренним давлением от 10 МПа и выше. Аппараты АВД характеризуются коэффициентом толстостенности β.

 – аппараты с толстой стенкой.

АВД применяются для органического синтеза, гидрогенизации топлива, синтеза аммиака и мочевины и характеризуются следующими видами коррозии:

· водородная;

· азотно-водородная;

· окисью углерода;

· сероводородная;

· раствором и плавом мочевины.

АВД состоят: из корпуса (обечайка и днище), крышки, прокладочного соединения и внутреннего устройства.

Ответственным узлом у АВД является уплотнение крышки (затвор).

Для уменьшения периметра уплотнения в большинстве случаев АВД изготавливают в виде колонн большой длины и малого диаметра.

Наиболее употребляемое соотношение между диаметром и длиной:

.

Классификация.

Классифицируются в зависимости от способа изготовления. Способ зависит от габаритных размеров аппарата, прочностных возможностей, экономических соображений.

1. литые – самые простые. "–" – прочностные характеристики на 40% ниже, чем у кованых.

2. кованые – "–" – такие аппараты до 1.5 м внутреннего диаметра.

3. ковано-сварные – свариваются по средствам электрошлаковой сварки, длина больше, чем у кованых.

4. штампосварные – на прессах получают корыта. Внутренний диаметр до 1 м.

5. витые – на центральную гильзу навивается лента специального профиля.

6. многослойные – на центральную гильзу навиваются отдельные слои. Диаметр до 5 м.

"+" Преимущества витых и многослойных: экономия метала (из высоколегированного – только центральная гильза), прочностные свойства выше.

"–" зазоры между отдельными листами вызывают высокие температурные напряжения.

Материалы.

Материалы, применяемые для изготовления АВД, зависят от температуры.

Если максимальная температура стенки до 20⁰С (холодные аппараты), то применяются слаболегированные стали и углеродистые (35Г2, 20Х2МА, 22ХЗМ).

Если температура свыше 200⁰С (горячие аппараты) – применяют высоколегированные стали, в частности легированные хромом, никелем, молибденом, вольфрамом.

Замечание: не рекомендуется корпус ослаблять отверстиями, т.к. работают под высоким давлением и температуре. Присоединение трубопроводов и контрольно-измерительных приборов рекомендуется делать через отверстия днища или крышки.