ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Приемка и испытание химических аппаратов из "Оборудование химических заводов Издание 2" Испытание химического оборудования заключается в проверке прочности, герметичности и надежности основных узлов и механизмов. Аппараты под давлением изготовляют и подвергают испытаниям в соответствии с правилами Госгортехнадзора (Государственного горнотехнического надзора) по устройству и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением. Правила распространяются на аппараты, работающие под давлением свыше 0,07н/лл2 (0,7 ати), за исключением сосудов 1) емкостью менее 25 л, у которых произведение объема в литрах на давление в атмосферах не превышает 200 2) заполненных водой и другими неядовитыми и невзрывоопасными жидкостями при температуре, не превышающей их точки кипения, соответствующей давлению 0,07 н1мм (0,7 ати) 3) состоящих из труб диаметром до 100 мм, а также из труб с коллекторами диаметром до 150 мм и т. д. . [c.28] Аппараты, подведомственные Госгортехнадзору, должны иметь в обязательном порядке следующую трубопроводную арматуру запорные приспособления (вентили, краны, задвижки), позволяющие полностью отсоединять аппарат от системы трубопроводов, манометр, предохранительный клапан. Если группа аппаратов связана с общим источником давления, то допускается установка одного предохранительного клапана на трубопроводе, питающем аппараты сжатым воздухом или паром. На сосудах, обогреваемых открытым пламенем, а также топочными газами или электрообогревом с температурой свыше 450° С, обязательно устанавливают указатель уровня. [c.29] Аппараты, подведомственные Госгортехнадзору, раз в три года подвергаются внутреннему осмотру и раз в шесть лет — гидравлическому испытанию. Осмотры и испытания обычно совмещаются с ремонтами. При внутреннем осмотре проверяют состояние стенок и сварных швов, исправность арматуры и крепежных деталей. Целью гидравлического испытания является проверка плотности сварных швов и разъемных соединений, а также проверка целостности аппарата. Величина пробного давления при гидравлическом испытании определяется из табл. 1. [c.30] Сосуды, предназначенные для работы с температурой стенки свыше 400° С (кроме литых), подвергают гидравлическому испытанию на заводе-изготовителе давлением, превышающим рабочее не менее чем в 1,5 раза. Литые сосуды для работы с температурой стенки свыше 400° С испытывают на давление, превышающее рабочее не менее чем в 2 раза. Сосуды, подлежащие эмалированию, а также футерованные и гуммированные аппараты подвергаются гидравлическому испытанию до нанесения защиты. Величина пробного давления после нанесения защиты определяется в зависимости от характера защитного покрытия. [c.30] При испытании высоких аппаратов (например, колонн) необходимо учитывать, что в нижней части их к давлению гидравлического испытания прибавляется гидростатическое давление столба жидкости. Суммарные напряжения от пробного и гидростатического давления не должны превышать предела текучести металла. Когда высокие колонны испытывают в горизонтальном положении, то пробное давление увеличивают на величину гидростатического давления, которое будет в колонне при вертикальной ее установке. [c.30] Аппараты, работающие под давлением ниже 0,07 (0,7 ати), не содержащие летучих и легковоспламеняющихся продуктов, подвергают гидравлическому испытанию на давление, превышающее рабочее, не менее чем на 0,03 н мм (0,3 ати) работающие под вакуумом—на 0,2 н1мм . Аппараты без давления, имеющие пожаро- и взрывоопасные вещества, испытываются на давление не менее 0,01 н1мм (0,1 ати) при емкости аппарата до 30 м и не менее 0,00Г н/мм (0,05 ати) при емкости ЪОм и более. [c.31] Наряду с гидравлическим испытанием аппараты, работающие с ядовитыми веществами или под глубоким вакуумом, подвергают дополнительной проверке на герметичность. Имеется несколько способов проверки. Один из них — пневматическое испытание, при котором в испытуемом аппарате создается давление воздуха, равное рабочему, а в аппаратах под вакуумом — 0,2 н1мм (2 ати), затем в течение длительного времени определяют величину падения давления. Допустимая величина падения давления устанавливается проектной организацией. При испытании аммиаком аппарат заполняют аммиачно-воздушной смесью, а затем с помощью индикаторной ленты проверяют с наружной стороны сварные швы и фланцевые соединения. Испытание фреоном позволяет выявить самые незначительные неплотности сварных швов и фланцевых соединений. Аппарат заполняют смесью воздуха и фреона (концентрация фреона - 10%), поднимают давление до рабочего и проверяют сварные швы и соединения специальным чувствительным индикатором, который определяет самую ничтожную утечку фреона. [c.31] Напряжения в стенках оболочек. В технике наиболее широко применяют сосуды, состоящие из оболочек вращения. Рассмотрим элемент оболочки, образованной при рассечении ее двумя параллельными горизонтальными и двумя меридиональными плоскостями (рис. 7). Силы внутреннего давления, действующие на элемент, уравновещиваются усилиями, приложенными по его краям, касательными и поперечными силами и изгибающими моментами. Расчет сосудов с учетом действия всех указанных сил, производимый по так называемой моментной теории оболочек, очень сложен и громоздок и не всегда выполним. Во многих случаях действием изгибающих моментов и поперечных сил можно пренебречь, тогда расчет производят по упрощенным формулам безмоментной (мембранной) теории оболочек, которая рассматривает оболочку как гибкую мембрану. При этом толщину оболочки считают очень малой по сравнению с ее размерами, а напряжения предполагают равномерно распределенными по толщине. [c.32] Я — средний радиус цилиндра. [c.32] Напряжения возрастают с увеличением глубины и достигают наибольшего значения на дне аппарата. [c.34] Приведенные теоретические формулы служат основой для построения практических (инженерных) формул для расчета обечаек и днищ сосудов и аппаратов. [c.34] Краевые и распорные силы. Ранее рассматривались напряжения, действующие в оболочках, независимо от способа их соединения. Между тем сосуды под давлением состоят из нескольких различных оболочек, связанных между собой, например из цилиндра, сваренного с выпуклыми крышками. Под действием давления оболочки подвергаются упругой деформации. [c.34] Если представить, что корпус и крышки не связаны между собой, то края оболочек разойдутся вследствие их различной деформации. В реальной конструкции целостность аппарата не должна быть нарушена, поэтому радиальное смещение краев сопряженных оболочек и углы их поворота должны быть одинаковыми. В местах соединения оболочек возникают краевые силы и моменты, вызывающие краевые напряжения, которые появляются также н при сопряжении цилиндрических оболочек различной толщины, так как более тонкостенная оболочка деформируется больше, чем толстостенная. Они возникают и вследствие распорных сил, которые действуют при сопряжении оболочек под углом (рис. 9). Если мысленно отделить крышку от корпуса, то горизонтальная составляющая меридиональных напряжений Р должна быть уравновешена силами, действующими на краю цилиндрического корпуса. Так как сила Р ничем не уравновешивается, то возникают распорные силы, которые стремятся изогнуть край обечайки. Напряжения, вызванные краевыми силами, носят местный характер. Они достигают наибольшего значения непосредственно на краю и по мере удаления от него быстро угасают. [c.34] Формула (6 ) не учитывает полностью всех усилий, возникающих после установки кольца, однако она пригодна для приближенных расчетов. [c.35] Укрепляющее кольцо необходимо проверять на устойчивость, так как на него действуют сжимающие силы. Аппараты, подведомственные Госгортехнадзору, не разрешается изготовлять с днищами и крышками, сопрягаемыми под углом. Поэтому днища делают с отбортованными краями. [c.35] Для сосудов из пластичных материалов (сталь, медь, алюминий) краевые напряжения не так опасны. Когда местные напряжения превышают предел упругости, происходит пластическая деформация краев, образуется так называемый пластический шарнир и напряжения выравниваются. Краевые и местные напряжения особенно опасны для хрупких материалов. Поэтому при конструировании аппаратов из чугуна, ферросилида, керамики и других подобных материалов необходимо избегать острых углов, резкого изменения толщины и других причин, вызываю щих краевые и местные напряжения. [c.35] В настоящее время основным руководящим материалом по расчетам аппаратов на прочность является ГОСТ 14249—69 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность . В дальнейшем все расчетные формулы будут приведены в основном в соответствии с этим ГОСТом. [c.35] Формула (7) получена на основе уравнения напряжений в стенках цилиндрической оболочки [с.ч. формулы (1) и (2)]. В данном случае имеет место сложное (двухмерное) напряженное состояние материала. За основу принимают наибольшее по величине кольцевое напряжение Ои. Заменяя средний диаметр на внутренний i p= вн-f5 Ок на [а] и вводя величины ф и с, после несложных преобразований получают формулу (7). [c.36] Выбор расчетного давления. Аппараты рассчитывают на рабочее давление. Рабочим считается максимальное избыточное давление, возникающее при нормальном протекании технологического процесса. При наличии полостей с различным давлением (теплообменники, аппараты с рубашками и т. д.) расчет производят по наихудшему варианту нагрузки, т. е. учитывают, что одна из полостей (например, рубашка аппарата) может быть не нагружена давлением. Для аппаратов, заполненных жидкостью, необходимо принимать в расчет гидростатическое давление, если его величина превышает 2,5% от избыточного газового. В некоторых особо ответственных случаях учитывают возможное превышение рабочего давления на 10% при запаздывании открытия предохранительного клапана. [c.36] Расчетная температура. Температура не входит непосредственно в расчетную формулу, однако ее необходимо знать для определения прочностных характеристик материала. Расчетная температура стенки аппарата принимается равной температуре среды, соприкасающейся со стенкой. При обогревании открытым пламенем, горячими газами с температурой 250° С и выше или открытыми электронагревателями температура принимается равной температуре среды, соприкасающейся со стенкой, увеличенной на 50° С, но не менее чем 250° С. [c.36] Вернуться к основной статье