какой корпус толстостенного аппарата является многослойным

Расчет элементов на прочность Тонко и толстостенные аппараты, их элементы

В зависимости от толщины стенки сосуды и аппараты подразделяются на тонко и толстостенные.Причины и признаки деления сосудов на тонко- и толстостенные

Таким образом, основными причинами, по которым аппараты подразделяются на тонко- и толстостенные являются:

1) отличие напряженных состояний материала оболочек:

— для тонкостенных – двухосное (σ_r ≈ 0; σ_m ≠ 0; σ_t ≠ 0);

— для толстостенных – объемное (σ_r ≠ 0; σ_m ≠ 0; σ_t ≠ 0);

2) различный характер распределения тангенциальных напряжений по толщине стенки:

Основными признаками деления сосудов на тонко- и толстостенные являются соотношение толщины стенки S к внутреннему диаметру D_в. и значение давлений, т.е.

а) (при D_в.>200мм) или ,

б) Р≤ 10 МПа (условное разделение);

а) ,

К аппаратам высокого давления относят аппараты под давлением свыше 10 МПа. Толщина стенки корпуса такого аппарата превышает 10 % его внутреннего диаметра, т.е. коэффициент толстостенности (отношение наружного диаметра к внутреннему)

Источник

ТОЛСТОСТЕННЫЕ СОСУДЫ И АППАРАТЫ

В зависимости от конструкции и способа изготовления корпуса аппаратов высокого давления подразделяют на:

Стальные кованные корпуса имеют монолитный корпус, изготовленный из цельной поковки путем удаления сердцевины и последующей поковки.

Для изготовления используют специальное литейное и мощное кузнечно-прессовое оборудование.

Таким способом изготавливают обычно корпуса относительно небольших размеров – внутренним диаметром 600 ÷ 1200 мм и длиной до 18 м.

К недостаткам можно отнести низкий коэффициент полезного использования металла, т.к. большая часть заготовки идет в отход.

Преимуществом таких аппаратов является отсутствие сварных швов, являющихся потенциальным источником дефектов и снижающих надежность корпуса.

Обычно цельнокованные корпуса используют при давлении более 32 МПа и высокой температуре, особенно при наружном обогреве корпуса.

Кованосварные корпуса состоят из нескольких механически обработанных кованных частей (обечайки, днища, фланцев, горловины), соединенных между собой кольцевыми сварными швами.

Изготовление нескольких поковок значительно расширяет возможности изготовления кованосварных аппаратов по габаритам по сравнению с цельноковаными.

При этом несколько снижаются потери металла, уменьшается стоимость аппарата. ((Материал вынимается только из днища, остальное куется))

Штампосварные и вальцованосварные корпуса состоят из нескольких штампованных или вальцованных обечаек, соединенных между собой кольцевыми сварными швами.

Штампосварные обечайки сваривают под слоем флюса из полукорыт, полученных прессованием толстых листов, а вальцованносварные изготавливают вальцовкой вгорячую с последующей сваркой.

Обычно такие обечайки изготавливают с толщиной стенки не более 160 мм. Концевые элементы (днище, фланцы, горловины) выполняют отдельно из поковок или штамповок.

Такие аппараты более экономичны по сравнению с цельнокованными и кованосварными, их можно изготавливать значительно большого диаметра.

Многослойные корпуса с концентрическим расположением слоев состоят из центральной обечайки из высоколегированной стали (толщиной 12 ÷ 24 мм), на которую с натягом надето относительно большое число обечаек из тонкого листа (толщиной 4 ÷ 6 мм). ((обертывают обечайку листом с натягом и сваривают лист продольным швом))

Обечайки соединены между собой и с концевыми элементами корпуса кольцевыми сварными швами.

Концевые элементы корпуса выполняют из поковок и штамповок.

Внутреннюю обечайку в многослойных сосудах обычно выполняют из коррозионностойкой или двухслойной стали, а многослойную часть стенки – из теплоустойчивой низколегированной стали.

В некоторых случаях слой, прилегающий к внутренней обечайке, выполняют с перфорацией, а в многослойной части стенки делают радиальные сквозные отверстия небольшого диаметра на глубину до центральной обечайки.

Это обеспечивает «проветривание» корпуса при диффузии водорода изнутри при водородной коррозии, а также позволяет осуществлять контроль плотности внутренней обечайки. ((если во внутренней обечайке появится отверстие, то через отверстия в наружных слоях будет вытекать газ и это можно будет увидеть))

1. возможность изготовления крупногабаритных аппаратов;

2. низкая удельная металлоемкость;

3. низкая стоимость.

Кроме того эта конструкция сравнительно просто позволяет обеспечить коррозионную защиту внутренней поверхности корпуса за счет центральной обечайки.

1. трудоемкость сборки обечайки по слоям;

2. большое число продольных сварных швов;

3. массивные кольцевые швы, являющиеся потенциальным источником дефектов.

Корпуса витые из профильной ленты выполняются из специального проката узкой стальной профильной ленты, навитой на центральную обечайку с проточкой наружной поверхности по винтовой линии под профиль ленты.

Намотку ленты осуществляют в горячем состоянии, что обеспечивает плотность навивки и необходимый натяг.

Витки ленты благодаря имеющимся выступам и впадинам сцепляются друг с другом, за счет чего осуществляется передача осевых усилий.

Фланцевую часть выполняют дополнительной навивкой ленты или приваркой кованных деталей.

1. высокий коэффициент полезного использования металла;

2. уменьшенная масса за счет применения высокопрочной профильной ленты.

1. сложность изготовления калиброванной профильной ленты, а также проточенной центральной обечайки;

2. невозможность применения боковых штуцеров;

3. высокий уровень осевых напряжений в кольцевых швах центральной обечайки. ((накрученные слои в осевом направлении не работают как единое целое на растяжение))

Рулонированные корпуса состоят из одной ли нескольких рулонированных обечаек, соединенных между собой, и концевых элементов корпуса, выполненных из поковок или штамповок, соединенных кольцевыми сварными швами.

Многослойная рулонированная обечайка состоит из центральной обечайки из высоколегированной стали толщиной 12 ÷ 24 мм и намотанной на нее с натягом до необходимой толщины рулонной стальной полосы шириной 1400 ÷ 1800 мм и толщиной 4 ÷ 6 мм.

Снаружи на намотанную рулонную обечайку надевается защитный кожух толщиной 8 ÷ 12 мм. По сравнению с корпусами с концентрическим расположением слоев данный способ изготовления обеспечивает значительно лучшие показатели стоимости, технологичности изготовления (простота механизации процесса навивки рулона) и удельной металлоемкости.

Спирально – рулонные корпуса состоят из центральной обечайки на всю длину аппарата с приваренными к ней фланцевой частью и днищем.

Стальные полосы закрепляются по спирали под углом к оси сосуда.

При этом каждый последующий слой навивается в противоположную сторону по отношению к предыдущему.

Для обеспечения прочности в осевом направлении часть слоев сваривается по кромкам винтовой спирали.

Поверх навивки надевается наружный кожух или сам наружный слой проваривается сплошным швом по всей винтовой линии.

В данной конструкции отсутствуют кольцевые сварные швы на всю толщину многослойной обечайки и меньше расход металла при изготовлении ((например, из-за отсутствия сварки (толстостенный аппарат-много электродов на сварку))), поэтому по технико-экономическим показателям она превосходит корпуса других исполнений, в том числе и рулонированные.

Необходимо отметить, что многослойные корпуса имеют преимущества перед однослойными.

Тонкие листы обладают лучшими прочностными характеристиками и позволяют обеспечить более высокий контроль качества ((включения, пузырьки воздуха в толщине металла. Контролируют листы из которых изготавливать)).

При образовании трещины в однослойных сосудах она может распространиться на всю толщину стенки, а в многослойных сосудах она локализуется в пределах одного слоя.

Источник

Какой корпус толстостенного аппарата является многослойным

От 10 до 150 МПа и более.

Изготавливают аппараты по возможности с минимальным диаметром D. Этим обеспечивается уменьшение давления на крышку аппарата.

Наиболее употребительное отношение: ..

Толщина стенки – до 350 мм и более. Вес – до 200 т.

Корпуса аппаратов делятся на СПЛОШНЫЕ и СОСТАВНЫЕ. Сплошные бывают цельнокованые, ковано-сварные и штампованые. Составные – многослойные витые и оплеточные.

При изготовлении СПЛОШНЫХ корпусов используют гидравлические кованые пресса мощностью 10..15 тыс. тонн. Вес заготовки в 2,5 раза больше изделия.

слиток предварительно обжимается

удаляется центральная часть

обрабатываются на токарных станках концевые участки

Недостатки: необходимость применения тяжелого оборудования, большое количество отходов (например, для колонны весом 70 т вес заготовки 150..170 т).

При изготовлении СОСТАВНЫХ корпусов применяется электро-шлаковая сварка.

Преимущества: отсутствие тяжелого оборудования, минимальное количество отходов.
Недостатки: большое количество сварных швов.

Оплеточные корпуса представляют собой внутреннюю гильзу толщиной 20..30 мм, на которой снаружи протачивают винтовую линию трапецеидальной формы.

Оплеточная лента имеет профиль:

Лента наматывается с натягом. Натяг обеспечивается разогревом электрическим током. При остывании боковые поверхности профиля заклиниваются.

Преимущества: отсутствие тяжелого оборудования.
Недостатки: Необходимость изготовления профильной ленты.

Затворы сосудов высокого давления.

Затвор – это комплекс деталей обеспечивающий герметичность между корпусом и крышкой.

По типу уплотняющего элемента различаются затворы:

В зависимости от фактора обжатия затворы делятся на 2 группы:

Конструкции затворов аппаратов высокого давления.

1.Затвор с принудительным уплотнением с прокладкой из мягкого металла.

Прокладка прямоугольного сечения шириной 6..20 мм и толщиной 4..6 мм. Обжатие производится шпильками.

Затвор чувствителен к температурным колебаниям.

2.Осевой самоуплотняющийся затвор.

В рабочем состоянии обтюратор воспринимает всю силу давления газа на крышку.

3. Упругий, радиально самоуплотняющийся затвор с D-обтюратором.

Обтюратор – стальное шлифованное гибкое кольцо с сечением равнобедренного прямоугольного треугольника. Края обтюратора закруглены.

Даже при небольших усилиях затяжки на закругленных поверхностях создаются высокие удельные давления. При подаче вовнутрь давления обтюратор выгибается наружу и прижимается краевыми участками внешних граней к проточкам корпуса и крышки.

Цилиндрическая часть шпилек обтачивается до внутреннего диаметра резьбы, что уменьшает концентрацию напряжений вблизи оси резьбы.

В шпильке делается отверстие для смазки.

Источник