Напряжения в толстостенных сосуда

Рис. 121. Напряжения в толстостенном сосуде

Рис. 111-39. Напряжения, возникающие в толстостенном сосуде под давлением.

Термические напряжения в толстостенных сосудах............254 [c.204]

Напряжения в толстостенных сосудах, вызванные давлением и изменением [c.204]

Полученные таким образом линии допустимых напряжений построены с применением ПЭВ 1ВМ для случая однородного поля напряжений применительно к толстостенным сосудам высокого давления (рис. 4.3, 4.4). Режимы нагружения необходимо выбирать так, чтобы избежать попадания в опасную, с точки зрения возможного разрущения, область, расположенную левее и выше соответствующей кривой. Чем больше величина Д1 тем, при прочих равных условиях, должны быть допускаемые напряжения и соответственно ниже величина отношения [а]/ат При постоянном значении А1 отношение [ст]/ат должно снижаться с увеличением толщины стенки. Например, как видно из анализа рис. 4.3,а, б, если = О, то [о]/ат составляет 0,62 0,45 0,37 0,32 0,23 0,2 0,19 и 0,8 соответственно при толщине стенки 20, 40. 60, 80, 150, 200 и 300 мм. [c.247]

Рис. 111-40. Термические напряжения в толстостенных сосудах а — наружное нагревание б — внутреннее нагревание (наружное охлах денне).

Фланцы. Часто требуется применить фланцевое соединение между днищем и собственно корпусом, чтобы иметь возможность извлекать содержимое. Такие фланцы обычно скрепляют болтами или разнообразными разрезными кольцами и скобами (рис. 7.5). Фланцевые соединения неизбежно создают напряжения изгиба в оболочке, и поэтому возникает необходимость в утолщении стенок вблизи соединения [13—15]. Такое утолщение легко выполнить, если стенки сравнительно тонки. В толстостенных сосудах, например в корпусах реакторов с кипящей водой, основная толщина стенки может доходить до 200 мм. В таких случаях фланцевое соединение может определять до 35% полной стоимости корпуса. [c.142]

Напряжения в толстостенных сосудах под давлением...........26в [c.204]

Напряжения в толстостенных сосудах под давлением [c.253]

Чаще всего в толстостенном сосуде (например, реакторе) имеет место высокое давление с одновременным нагреванием или охлаждением. Появляются оба типа рассмотренных выше напряжений. Накладываясь друг на друга, они дают равнодействующие напряжения трех видов Ог, о , О/., [c.255]

В случае наружного нагревания стенки толстостенного сосуда следует соответственно суммировать напряжение, вызванное давлением (рис. П1-39), и термическое напряжение для этого случая (рис. П1-40,а). Характер полученных равнодействующих напряжений для Ог показан на рис. 111-41, а. Очевидно, что напряжение <Т( на внутренней стороне стенки достигает заметной величины. [c.255]

На рис. 7 построены зависимости относительной долговечности от параметра т), характеризующего толстостенность сосудов. Как следует из графика, с уменьшением параметра т] долговечность сосудов снижается. Это связано с тем, что уменьшение коэффициента толстостенности повышает шаровую составляющую тензора напряжений, а, следовательно, и механохимический эффект. Аналогичным образом объясняется изменение долговечности тонкостенных сосудов от соотношения главных напряжений т (рис. 8). Как следует из графика, зависимость То (т) более слож-42 [c.42]

Для избежания значительных температурных напряжений в теле толстостенного сосуда при введении холодного теплоносителя П рименяют способ, показанный на рис. 2-16. В этом случае холодная труба отделена от тела сосуда прослойкой теплой жидкости. [c.42]

Исходя из процесса развития пластической деформации, можно считать, что расчет по усредненным значениям напряжений допустим и для толстостенных сосудов. Это справедливо также при высоких температурах, когда металл работает в области ползучести в процессе ползучести происходит перераспределение напряжений по толщине стенки и пики напряжений на внутренней поверхности сглаживаются —происходит практически полное выравнивание напряжений по толщине стенки. Следовательно, для толстостенных сосудов можно пользоваться формулой (3-14). Она дает хорошее совпадение с экспериментальными значениями предельных давлений до отношения наружного диаметра сосуда к внутреннему, равного 1,5. При расчете толстостенных сосудов по формуле (3-14) используют метод предельных нагрузок. [c.92]

Изготовление сосуда с плоскими стенками. По сути дела изготовление сосуда с плоскими стенками (рис. 27) сводится к изготовлению на трубке двух донышек (по торцам) с небольшим расстоянием между ними. Но исходя из того, что заготовки, выпускаемые стекольной промышленностью, сравнительно тонкостенные, лучше и надежнее изготавливать такие сосуды из толстостенной колбы, сделанной на пламени горелки и снабженной двумя державами. Естественно, чем больше объем сосуда, тем толще должны быть стенки исходной колбы. Колбу выдувают так, чтобы стенки ее постепенно утолщались от держав к середине колбы, причем толщина стенки в средней части колбы должна в 1,6—1,8 раза превышать толщину стенки колбы вблизи держав. Соблюдение этого правила обязательно, так как, если толщина стенок колбы будет одинаковой, при изготовлении плоского сосуда в месте изгиба (плечики дна) возникнут внутренние напряжения и сосуд может треснуть (особенно под вакуумом). Плечики дна после изготовления должны быть округлыми, а толщина стенок в изгибе должна превышать толщину стенки дна также в 1,6—1,8 раза, причем толщина стенок дна не должна быть менее [c.64]

Автоскрепление—это третий путь достижения более равномерного распределения рабочих напряжений, возникаюш,их в стенках толстостенных сосудов под действием внутреннего давления. Метод состоит в том, что за счет внутреннего давления создают контролируемое перенапряжение внутренних слоев цилиндра, превышающее предел упругости. Когда давление снижается, волокна внутренней поверхности цилиндра остаются в сжатом состоянии, а волокна внешней поверхности—в состоянии растяжения. Этот метод нельзя применять [c.42]

Конструкции корпуса и других элементов реактора существенно зависят от давления, при котором протекает реакция. Реакторы низкого давления (контактные аппараты, конвертеры) имеют обычно сравнительно тонкостенный сварной цилиндрический корпус, непосредственно к которому крепят решетчатые полки с катализатором. Штуцера для подвода и отвода реагентов обычно приварены к боковой стенке корпуса, В качестве корпусов реакторов высокого давления (10—100 МПа) применяют цельнокованые, ковано-сварные или многослойные сварные цилиндрические толстостенные сосуды (из стали 22ХЗМ), закрытые массивными плоскими крышками (рис, 4,40), Реагенты подводят и отводят через крышки боковые штуцера применяют редко. Для герметизации соединения корпуса и крышки в последнее время используют преимущественно двухконусный самоуплотняющийся затвор, Такие реакторы применяют в основном для синтеза аммиака и метанола (колонны синтеза). Реакция происходит в катализаторной коробке (насадке колонны), закрепленной с зазором относительно корпуса, В зазоре циркулирует холодный синтез-газ, охлаждающий корпус и стенку катализаторной коробки и этим защищающий их от перегрева и соответствующей потери прочности материала стенки, а также от температурных напряжений. Создание крупных колонн синтеза и агрегатов большой единичной мощности обусловлено развитием сварочной техники, в частности электрошлаковой сварки, позволяющей сваривать толстые детали. [c.286]

Напряжения, возникающие в толстостенных сосудах [c.48]

Рис. 111-40. Термические напряжения Рис. 111-41. Равнодействующие напря> в толстостенных сосудах жений, вызванных давлением и измене-

В этой главе были рассмотрены методы определения напряжений и деформаций, однако маловероятно, что полученные по ним значения параметров будут соответствовать значениям в сосуде в рабочих условиях, даже если аналитические методы были точными. В лучшем случае конструктор может оценить изменение напряжения от внешней нагрузки, тогда как ему обычно неизвестны остаточные напряжения в сосуде после его изготовления. Остаточные напряжения после сварки частично сохраняются и после отпуска, поэтому методом расчета должна быть предусмотрена возможность управления изменением напряжения под действием рабочего нагружения до значений, используемых в настоящее время, чтобы действительные суммарные напряжения были приемлемы в эксплуатации. Сказанное выше особенно важно для современных толстостенных сосудов, в Которых имеются узлы с существенным стеснением деформации материала. [c.48]

Число описанных катастрофических хрупких разрушений сосудов давления, изготовленных из стали небольшой прочности, относительно невелико, причем основная их часть относится к сосудам давления, не подвергавшимся термообработке для снятия напряжений [1—3]. В Великобритании до 1959 г. не зарегистрированы случаи хрупкого разрушения сосудов, у которых термообработкой были сняты внутренние напряжения [4]. Однако впоследствии при гидравлическом испытании произошло три известных разрушения сосудов, выполненных из низколегированных сталей, прошедших термообработку [5—7] (см. также гл. II). Разрушения имели катастрофический характер (рис. 4.1), однако наряду с этим, особенно в процессе изготовления, происходили мелкие разрушения, сведения о которых- не опубликовывались. В большинстве случаев они были вызваны использованием материалов недостаточно высокого качества и высокими остаточными термическими или технологическими напряжениями. Хотя зарегистрированное число катастрофических разрушений невелико, современная тенденция применения более толстостенных сосудов и недостаточная изученность поведения легированных сталей свидетельствуют о необходимости тщательного рассмотрения этой проблемы. [c.143]

Исключение образования трещин в результате релаксации остаточных напряжений для толстостенных сосудов высокого давления стало проблемой возрастающей важности и первейшей необходимости. В сосудах давления из перлитной стали образование трещин обычно происходит в процессе термообработки для снятия остаточных напряжений. Не исключена также возможность образования трещин в толстостенных сосудах во время их эксплуатации при высокой температуре, так как для жестких сварных соединений некоторых легированных сталей температура термообработки после сварки в интервале 600— 650° С недостаточна для полной релаксации напряжений. В случае аустенитных сталей основная проблема связана с исключением образования трещин в стыковых швах толстостенных трубопроводов в результате взаимодействия приложенных и остаточных напряжений в процессе эксплуатации при высокой температуре. [c.221]

Установим, является ли сосуд толстостенным или тонкостенным. В основном критерий толстостенности определяется отношением диаметра к толщине стенки. Сосуд считается толстостенным, если толщина его стенки превышает одну десятую внутреннего диаметра. Точные аналитические формулы, строго говоря, одинаковы для толстостенных или тонкостенных сосудов. Так называемая безмоментная формула напряжений для тонкостенного сосуда предполагает однородность напряжения по толщине стенки таким образом, эта формула, по существу, не точная (но очень полезная). Для расчета напряжений в сосудах любого типа имеется только одна аналитическая формула, основанная на условиях равновесия, совместности деформаций и граничных условий. Существуют отдельные примеры, когда в зависимости от размера сосуда, уровня напряжения и приложенного давления в формулах делаются упрощения. Таким образом, подразделение сосудов на толстостенные или тонкостенные является условным, и они рассчитываются по различным формулам. [c.331]

Автофреттаж. Процесс, называемый автофреттажем, был первоначально применен в артиллерии для упрочнения пушечных стволов, а сейчас очень широко используется в промышленности для упрочнения толстостенных сосудов. Типичные эпюры распределения окружного напряжения при автофреттаже в сосудах показаны на рис. 8.16. [c.355]

В закрытом толстостенном сосуде, находящемся иод внутренним давлением р, по граням вырезанного элемента (рис. 31) действуют в направлении образующей цилиндра меридиональные напряжения о , в направлении радиуса — радиальные напряжения сг,, по касательной к окружности — тангенциальные напряжения а. Меридиональные напряжения равномерно распределены по толщине стеикн (рис. 32) и являются растягивающими [c.56]

Рассмотрим цилиндр с крышками, нагруженный внутренним газовым давлением. Пусть и Я — его внутренний и внешний радиусы и б = — г — толн нна стснки. Максимальное и минимальное значения кольцевых напряжений по теорнн толстостенных сосудов см. раздел П) равны [c.250]

Для снижения температурных напряжений, возникающих из-за неравномерногонагрева частей толстостенных сосудов, корпуса колонн покрывают тепловой изоляцией, которая снижает потери тепла, тем самым уменьшая перепад температур по толщине стенки. [c.128]

Вводы. В сосудах давления следует предусмотреть отверстия не только для ввода и вывода теплоносителя, но также для опорожнения, очистки и доступа внутрь при осмотре и ремонте. Если стенка сосуда давления вокруг такого отверстия недостаточно толста, то местные напряжения, создаваемые внутренним давлением, будут приблизительно в три раза превосходить среднее напряжение в сосуде даже у небольших отверстий 8]. Если число отверстий невелико и они расположены далеко друг от друга, то обычно для устранения высоких местных напряжений делают местное утолщение стенки до трехкратной толщины по сравнению с расчетной толщиной для днища без отверстий путем вварки штампованной заготовки или приварки платиков, как показано на рис. 7.3, а и б [9, 10]. Если же число отверстий велико, то экономичнее сосредоточить отверстия в сферическом или эллипсоидальном днище, выполнив всю его стенку в полтора раза толще, чем стенку обечайки. При таком решении следует располагать отверстия на взаимном расстоянии не менее трех диаметров отверстия во избежание чрезмерных напряжений в промежутках между отверстиями. При любой из приведенных выше схем расположения концентрацию напряжений вблизи отверстий можно значительно снизить, если вварить в отверстия отрезки толстостенных труб, как показано на рис. 7.3, в, причем рекомендуется, чтобы труба имела свободную длину примерно Б один диал етр с каждой стороны стенки сосуда. Дальнейшее увеличение свободной длины трубы оказывает малое влияние на напряжение в стенке вблизи ввода из-за ограниченности действия сдвига. [c.141]

Трещины — частичное местное разрушение сварного соединения в виде разрыва. Образованию трешин способствуют следующие факторы сварка легироватгых сталей в жеспсо закрепленных конструкциях высокая скорость охлаждения при сварке углеродистых сталей, склонных к закалке на воздухе применение высокоуглеродистой электродной проволоки при автоматической сварке конструкционной легированной стали использование повьппенных плотностей сварочного тока при наложении первого слоя многослойного шва толстостенных сосудов и изделий недостаточный зазор между кромками деталей при электрошлаковой сварке слишком глубокие и узкие швы при автоматической сварке под флюсом вьшолне-ние сварочных работ при низкой температуре чрезмерное нагромождение швов для усиления конструкции (применение накладок и т. п.), в результате чего возрастают сварочные напряжения, способствующие образованию трешин в сварном соединении наличие в сварных соединениях других дефектов, являющихся концентраторами напряжений, под действием которых в области дефектов начинают развиваться трешины. Существенным фактором, влияющим на образование горячих трещин, является засоренность основного и присадочного металла вредными примесями серы и фосфора. [c.78]

По проекту новых норм толщина цнлиндричеких стенок со судов групп А и Б, изготовленных нз пластических материалов, определяется по усредненному напряжению по формулам, принятым для тонкостенных сосудов, а толщина цилиндрических стенок сосудов группы В, изготовленных из пластических материалов, определяется ио приведенному напряжению на внутренней поверхности цилиндра по формулам, принятым для толстостенных сосудов. [c.57]

Рассмотрим температурные напряжения, возникающие в толстостенном сосуде только от теплового потока. Напряжения при совместном действии давления и теплового потока могут быть получены при сложении соответствующих напряжений. При равенстве давлений снаружи и изнутри на поверхности ццлиндра радиальные напряжения отсутствуют для внутренней и наружной стенки, то есть <Уг(г=нв) = сгф-ян) " 0. Из условия на внутренней стенке сразу получается <Тго =0. Подставляя условия на наружной стенке в (4.10) можно получить [c.158]

Обычно принимается, что для тонкостенных сосудов запас прочности п = 1,65. Для толстостенных сосудов, у которых напряжение во внешних слоях металла значительно меньше, чем во внутренних, по нормам ВНИИнефтехим запас прочности берется в пределах 2,0—1,5. В табл. 2 принят запас прочности п = = 1,8 лишь для наиболее пластичных металлов — монеля и высоколегированной стали Х18Н10Т, имеющих относительное удлинение >35%, запасы прочности приняты 1,6 и 1,5 соответственно. [c.21]

Данное положение относится к сосудам давления с толщиной стенки до 50 мм и не распространяется на более толстостенные сосуды. В холодильной промышленности обычно составляют спецификацию на конструкционные материалы, работающие при температурах до —120° С. Однако необходимо иметь в виду, что в холодильных установках понижение температуры сопровождается одновременным снижением давления и, следовательно, напряжений. Обычно считают, что если действительные напряжения в стали ниже по сравнению с расчетными, то оправдывает себя подход, заключающийся в ограничении минимально допустимой температуры применения стали с соответствующей корректировкой расчетных напряжений по температуре. По этому принципу, например, приняты допускаемые напряжения для сосудов давления в соответствующих стандартах - BS 1515 (приложение С) и ASME (часть VIII, V S—66). [c.199]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология