Documente online.
Username / Parola inexistente
  Zona de administrare documente. Fisierele tale  
Am uitat parola x Creaza cont nou
  Home Exploreaza
Upload




























ELEMENTE DE CALCUL sl VERIFICARE A INCINTEI SIMULATORULUI DE SUDARE SUBACVATICĂ HIPERBARICĂ

tehnica mecanica










CAPITOLUL 3



ELEMENTE DE CALCUL sl VERIFICARE A INCINTEI SIMULATORULUI DE SUDARE SUBACVATICĂ HIPERBARICĂ



3.1. Date de proiectare



Prin recipiente sub presiune se īntelege orice īnvelis metalic care contine un fluid (abur, apa fierbinte la peste 100 °C, vapori si gaze diferite la o presiune mai mare decīt presiunea atmosferica, īn conditii sigure de rezistenta si etanseitate.

Recipientele pot fi stabile (fixe) sau transportabile (butelii). Recipientele stabile sunt fixate pe fundatii sau alte reazeme fixe. Se asimileaza cu recipientele stabile si recipientele fixate pe platforme deplasabile sau pe sisteme mobile proprii. Proiectarea, constructia, exploatarea, repararea si verificarea recipientelor care lucreaza la presiuni mai mari decāt 0,07 Mpa sunt supuse unor instructiuni obligatorii cuprinse īn prescriptiile tehnice C4-83 si sunt supuse controlului Inspectoratului de Stat pentru Cazane, Recipiente sub Presiune si Instalatii de Ridicat (ISCIR).

Proiectarea unui recipient trebuie sa urmeze o serie de faze, īncepānd cu analiza cerintelor de functionare, alegerea materialelor, stabilirea dimensiunilor principale, efectuarea calculelor de dimensionare (sau de verificare) ale elementelor componente ale acestuia. Īn final este necesara o analiza a eforturilor din constructie si prin compararea lor cu cele adoptate din calcul sa se treaca la definitivarea solutiei.

Īn cele ce urmeaza ma voi ocupa de dimensionarea si verificarea virolei, a fundurilor si capacelor si a cordoanelor de sudura ce intra īn componenta simulatorului de sudare subacvatica.

Recipientele sub presiune pot fi īmpartite īn recipiente cu perete subtire si recipiente cu perete gros, dupa cum valoarea raportului:


(3.1)


este mai mica respectiv mai mare decāt 1,2;

unde: De-diametrul exterior al recipientului

D - diametrul interior

Datele initiale utilizate īn proiectarea rezervorului sunt:

presiunea de calcul: pc = 10 bar = 1 MPa;

temperatura de functionare: tf = 20 °C;   

viteza de coroziune: vc = 0,2 mm/an;

durata de functionare: Dh = 10 ani.

3.2. Dimensionarea virolei



Incinta folosita este de tip cilindric si este obtinuta dintr-o virola de tabla prin curbare pe valt si sudare pe generatoare. Lungimea tablei se dispune īn lungul generatoarei virolei, astfet ca fibrajul obtinut īn urma laminarii tablei sa se afle pe directie inelara, directie de solicitare maxima.

Materialele īntrebuintate īn constructia utilajelor īn general si a recipientelor cu perete subtire, īn special, trebuie sa satisfaca cerintele tehnice si cele ale tehnologiei de executie (de rezistenta mecanica, rezistenta la coroziune, sudabilitate etc.) ca si cele economice. De fiecare data trebuie ales si prescris materialul corespunzator conditiilor date de functionare.

Materialul ales pentru recipint este OL37.2. Tablele din otel OL37 din clasele de calitate 2, 3 si 4 (STAS-500/2-80) pot fi utilizate numai daca recipientul īndeplineste urmatoarele conditii:

recipientul nu contine substante letale sau explosive

recipientul nu contine substante toxice, inflamabile sau substante care pot provoca coroziune fisurata

produsul D x pm ≤ 200 (D- diametrul interior al recipientului īn cm, pm- presiunea maxima admisibila īn recipient īn MPa

Tablele au dimensiuni standardizate si daca lungimea necesara L este mai mare decāt lungimea maxima de tabla existenta, se recurge la īmbinarea prin sudare a doua sau mai multe bucati de tabla, care se aleg astfel īncāt, doua cusaturi longitudinale ale unei virole sa fie la o distanta mai mare de 800 mm. Pentru o singura asemenea distanta se admite sa fie cel putin 200 mm, ca īn figura 3.1.


Fig. 3.1. Modul de dispunere a cusaturilor longitudinale ale unei virole.


Daca distanta dintre cele doua cordoane alaturate este mai mica, apare o rigidizare a zonei respective ceea ce face sa mareasca raza de curbura.

Din punct de vedere ai procesului de valtuire, deci al rigiditatii virolei, se recomanda ca grosimea virolei sa fie corelata cu diametrul acesteia, grosimea minima fiind cea din tabelul 3.1.


Tabelul 3.1. Grosimea minima a virolei īn functie de diametrul acesteia


Di, mm


< 400








Smin, mm











Fig. 3.2. Modul de amplasare a cordoanelor longitudinale.


La recipientele care functioneaza orizontal asa cum este cazul de fata, cordoanele de sudura longitudinate trebuie sa fie amplasate deasupra zonei 270° ca īn figura 3.2 pentru a se evita solicitarea suplimentara la īntindere a cordonului de sudura.

Tensiunea admisibila fa1 pentru oteluri este data de relatia:


(3.2)


Caracteristicite mecanice de tractiune determinate la temperatura ambianta sunt urmatoareīe:

Nr. crt.

Tipul īmbinarii sudate

Volumul examinarii

Total

Partial

Fara


Īmbinari cap la cap executate automat prin orice procedeu de sudare cu arc electric sau gaze pe ambele fete sau pe o singura fata cu completare la radacina.










Idem nr. crt. 1, īnsa executate manual.





Īmbinari cap la cap executate prin orice procedeu de sudare cu arc electric sau gaze, numai pe o fata, fara inel sau placa suport la radacina.








Idem nr. crt. 3, cu inel sau placa suport la radacina.





(3.4)


unde: c1- adaos pentru conditiile de exploatare C1 = Vc x Dh = 0,2 x 10 = 2 mm ;

cr1- adaos de rotunjire pāna la grosimea nomonala a tablei cr1 = 0,8.

Relatia pentru calculul grosimii de proiectare sp este valabila daca este īndeplinita conditia :


deci (3.5)


se va adopta: sp=10 mm

L = ·Dext = (D+2·sp) = (900+2·10) = 2890 mm    (3.6)

L = 1800 mm

unde: L- lungimea necesara de tabla;

l- latimea necesara de tabla.



3.3. Dimensionarea fundurilor si capacelor



Īn functie de profilul suprafetei mediane a īnvelisului avem urmatoarea clasificare a fundurilor si capacelor: semisferic, semielipsoidal, sferic cu racordare, sferic fara racordare, plan cu racordare, plan fara racordare.

Pentru presiune atmosferica de lucru sunt preferate capacele plane deoarece aceste sunt mai ieftine si mai usor de executat. La presiuni medii si mari nu este recomandata folosirea capacelor plane deoarece acestea devin prea grele.

Profilul tronconic se evita īn general deoarece mareste prea mult: dimensiunea de gabarit, acesta fiind folosit doar cānd se doreste separarea unor substante solide.

Profilul semisferic are grosimea cea mai mica, avānd cea mai buna distributie a tensiunilor dar au cote de gabarit mare si sunt mai greu de fabricat. Profilul semielipsoidal este caracterizat prin raportul semiarcelor D / 2H, cu cāt acest numar supraunitar este mai mic (spre 1) cu atāt tensiunile sunt mai uniform repartizate.

Fundurile si capacele semielipsoidale se executa dintr-o bucata prin ambutisare pe presa, sau din segmente prin sudare. Īn timpul executiei pe presa a fundurilor si capacelor elipsoidale se produce, īn anumite zone, subtierea tablei cu pāna la 10% din grosimea nominala. La alegerea grosimii tablei necesara realizarii unui fund sau capac, de o anumita grosime, trebuie sa se tina seama de aceasta subtiere, precum si de faptul ca tabla se livreaza cu toleranta negativa. Se utilizeaza īn mod obisnuit funduri cu H/D1 = 0,25, pentru care tensiunile inelare īn zona adiacenta ecuatorului sunt mici. geometria fundurilor si capacelor elipsoidale este data īn STAS 7949-81.

Profilele racordate se continua cu o portiune cilindrica, aceasta avānd rolul de a elimina suprapunerea a doi concentratori de tensiune constituiti din cordonul de sudura si trecerea de la zona profilata la cea cilindrica.



Fig. 3.3. Dimensiunile fundului.


Lungimea partii cilindrice si a fundului, īn vederea sudarii cap la cap cu o virola cilindrica, trebuie sa aibe valoarea minima īnscrisa īn tabelul 3.3.


Tabelul 3.3. Lungimea minima a partii cilindrice īn functie de grosimea fundutui

sau elementului racordat


Grosimea fundutui sau elementului

racordat s, mm


Lungimea minima a partii cilindrice h, mm









S +15


> 20



0,5 x s + 25



H/D1 = 0,25 va rezulta ca H = 0,25·D1 = 0,25·900 = 225 mm

Se va lua h1 = 25 mm.

Se vor utiliza funduri si capace semielipsoidale cu īnaltimea partii bombate H = 225 smmt si coeficientul de rezistenta al īmbinarii sudate, (fundul este ambutisat) este: z = 0,9.

Pentru funduri si capace utilizam acelasi material ca si la virole: OL37.2(STAS-500/2-80).

Raza interioara de curbura se determina cu relatia:


R = 9002 / 4· 225 = 900 mm īn care H = f(D1)


R=D12/4·H (3.7)


Grosimea teoretica a fundului este data de relatia:





Din aceleasi considerente avute īn vedere, grosimea adoptata este Spf = 10 mm.

Relatia    este aplicabila daca sunt īndeplinite conditiile:


va rezulta ca (3.10)


va rezulta ca (3.11)


(3.12)


deci


3.4. Verificarea īmbinarilor sudate


Se face verificarea cordoanelor de īmbinare a virolei si de īmbinare īntre manta si funduri.

Īn cazul rezervorului orizontal presurizabil, īn cordonul de sudura dispus de-a lungul generatoarei acestuia apar trei tensiuni: sji sjii si sq

sji - tensiune datorata presiunii interne p, care actioneaza asupra capacelor si duce la īntinderea mantalei;

sjii - tensiune datorata efectului de īncovoiere ai rezervorului considerat ca bara si īncarcat prin sarcina uniform distribuita q, datorata greutatii proprii rezervorului si a lichidului īnmagazinat;

sq - tensiune tangentiala, obtinuta prin ecuatiile de echilibru ale fortelor specifice din manta datorate tot presiunii interne p.

Cordonul de sudura ce realizeaza īmbinarea virolei este supus unei solicitari biaxiale, tensiunile din cordon se determina folosind ipoteza a patra de rezistenta:



k- coeficient de concentrare; k = 1

- factor de calitate;    = 1 la compresiune

= 0,8 la īntindere

a- tensiunea admisibila a materialului de baza considerat, īn cazul nostru OL.37.2.


a = 150 N/mm2

Determinarea tensiunilor sji si sq se face aplicānd teoria de membrana fara moment si sunt date de relatiile urmatoare:


    (3.14)

    (3.15)


(3.19)


Caracteristicite mecanice de tractiune determinate la temperatura ambianta sunt urmatoarele:

(3.20)

Ţinānnd cont de adaosul pentru conditiile de exploatare (coroziune si/sau eroziune) rezulta grosimea de proiectare, sp:


(3.21)


unde: c1- adaos pentru conditiile de exploatare C1 = Vc x Dh = 0,2 x 10 = 2 mm;

cr1- adaos de rotunjire pāna la grosimea nomonala a tablei cr1 = 0,8.

Relatia pentru calculul grosimii de proiectare sp este valabila daca este īndeplinita conditia:


deci


se va adopta: sp = 12 mm;


L = ·Dext = (D+2·sp) = (486+2·12) = 1600 mm    (3.23)

L = 220 mm


unde: L este lungimea necesara de tabla;

l- latimea necesara de tabla'

Spre deosebire de gura de vizitare, care este obtinuta din tabla corbata si sudata pe generatoare, gura de cap este obtinuta din teva.

Dimensionare gurei de cap, calculul de rezistenta a cesteia cuprinde:

Tensiunea admisibila este aceeasi ca si īn cazul anterior, fiind acelasi material.


(3.24)


Grosimea teoretica a peretelui gurei de vizitare de determina cu relatia:


(3.25)



Ţinānnd cont de adaosul pentru conditiile de exploatare (coroziune si/sau eroziune) rezulta grosimea de proiectare, sp:


(3.26)


Relatia pentru calculul grosimii de proiectare sp este valabila daca este īndeplinita conditia:


deci (3.27)


se va adopta: sp = 8 mm;


L = ·Dext = (D+2·sp) = (394 + 2·8) = 1290 mm; (3.28)

L = 140 mm.


unde: L- lungimea necesara de teva.

3.6. Calculul de compensare a orificiilor



Compensarea orificiilor aflate pe elementele de recipient, (cilindrice, conice, funduri, capace) supuse la presiune pe partea interioara se face atunci cānd:


rezulta ca (3.29)


3.6.1. Calculul de compensare a orificiilor zolate


Efectuarea unor orificii īn corpul recipientului, de exemplu pentru sudarea unui racord, determina o slabire a peretelui recipientului si o concentrare a tensiunii īn zona orificiului. Pentru a compensa aceste efecte nefavorabile se īntareste peretele recipientului prin adaugarea īn zona orificiului a unei arii de material egala cu cea īndepartata prin practicarea orificiului. Aceasta se poate face prin prevederea unui inel de compensare pe o parte sau pe ambele parti ale peretelui care se sudeaza la mutarea racordului sau prin īngrosrea peretelui. Cea mai avantajoasa metoda este compensarea cu doua inele.

Un orificiu se considera izolat daca distanta fata de cel mai apropiat satisface conditia:


unde Dc = D - diametrul interior al recipientului (3.30)


deci:




(3.32)

deci va rezulta ca:


Distanta dintre suprafetele exterioare a doua orificii este: (3.33)


unde Dc = D - diametrul interior al fundului rezervorului

Īnlocuind vom obtine

Diametrul maxim al orificiului ce nu necesita compensare este:


(3.34)


īnlocuind vom obtine:


Deoarece orificiul proiectat pe fundul semielipsoidal are diametru cu mult mai mic decāt 528 mm, nu este necesara compensarea lui,sau a oricarui alt orificiu cu diametrul mai mic decāt 528 mm.










Document Info


Accesari: 8752
Apreciat:

Comenteaza documentul:

Nu esti inregistrat
Trebuie sa fii utilizator inregistrat pentru a putea comenta


Creaza cont nou

A fost util?

Daca documentul a fost util si crezi ca merita
sa adaugi un link catre el la tine in site

Copiaza codul
in pagina web a site-ului tau.




eCoduri.com - coduri postale, contabile, CAEN sau bancare

Politica de confidentialitate




Copyright © Contact (SCRIGROUP Int. 2022 )