1. Grubość części walcowej zbiornika ciśnieniowego.

Dla następujących danych:

• średnica wewnętrzna zbiornika D_i=1000mm

• ciśnienie w zbiorniku p_o=0,4MPa

• współczynnik osłabienia złącza z=0,7

• materiał płaszcza zbiornika P275N

  • R_p0,2⁵⁰=264 N/mm²

  • R_p0,2¹⁰⁰=245 N/mm²

  • R_m=390÷510 N/mm²

  • A5=24%

  • minimalna praca łamania (udarność) 27J

  • maksymalna temperatura T_d=70^oC

Dla T_d=70^oC => R_p0,2⁷⁰=256,4 N/mm²

Naprężenia

$$f_{d} = min(0,9*\frac{R_{p0,2}^{t}}{1,5};0,9*\frac{R_{m20}}{2,4})$$

$$f_{d} = \min\left( 153,84;146,25 \right)\lbrack\frac{N}{\text{mm}^{2}}\rbrack$$

Obliczeniowa grubość części walcowej

$$e = \frac{p_{o}*D_{i}}{2*f_{d}*z - p_{o}} = \frac{0,4*1000}{2*146,25*0,7 - 0,4} = 1,96\ mm$$

Odchyłka na korozję

• τ=20 lat

• s=0,04 mm/rok

c = τ * s = 20 * 0, 04 = 0, 8 mm

Ujemna odchyłka grubości blachy (z normy dla blach 3,5 mm)

δe = 0, 25 mm

Grubość nominalna

e_n > e + c + δe = 1, 96 + 0, 80 + 0, 25 = 3, 01 mm

Przyjęto

e_n = 3, 5 mm

Nadwyżka ekstra grubości

e_ex = 3, 5 − 3, 01 = 0, 49 mm

1. Grubość dennicy płaszcza zbiornika

Obliczeniowa grubość

e = max(e_s;e_y;e_b)

e_s - wymagana grubość dna ze względu na naprężenia membranowe w centralnej części dna

$$e_{s} = \frac{p_{o}*R}{2*f_{b}*z - 0,5*p_{o}}$$

e_y – wymagana grubość wyoblenia dla uniknięcia osiowo-symetrycznego płynięcia materiału

$$e_{y} = \frac{\beta*p_{o}*(0,75R + 0,2D_{i})}{f_{b}}$$

e_b - wymagana grubość wyoblenia dla uniknięcia wyboczenia plastycznego

$$e_{b} = \left( 0,75R + 0,2D_{i} \right)*{\lbrack\frac{p_{o}}{111*f_{b}}*\left( \frac{D_{i}}{r} \right)^{0,825}\rbrack}^{\frac{1}{1,5}}$$

Dla den wykonywanych w Polsce:

r=D_i*0,17=1000*0,17=170mm R=D_i*0,9=1000*0,9=900mm

Naprężenia projektowe dla wyboczenia

$$f_{b} = \frac{R_{p0,2}^{t}}{1,5} = \frac{256,4}{1,5} = 170,93\frac{N}{\text{mm}^{2}}$$

Współczynnik β odczytywany z wykresu dla r/D_i=0,17 i współczynnika na osi odciętych liczonego ze wzoru $\left( 0,75 + 0,2\frac{D_{i}}{R} \right)*\frac{p_{o}}{f_{b}} = \left( 0,75 + 0,2*\frac{1000}{900} \right)*\frac{0,4}{170,93} = 0,002275$

β=0,70

$$e_{s} = \frac{0,4*900}{2*170,93*0,7 - 0,5*0,4} = 1,51\ mm$$

$$e_{y} = \frac{0,7*0,4*(0,75*900 + 0,2*1000)}{170,93} = 1,43\ mm$$

$$e_{b} = \left( 0,75*900 + 0,2*1000 \right)*\left\lbrack \frac{0,4}{111*170,93}*\left( \frac{1000}{170} \right)^{0,825} \right\rbrack^{\frac{1}{1,5}} = 1,77\ mm$$

Do dalszych obliczeń przyjęto

e = max(1,51;1,43;1,77) = 1, 77 mm

Odchyłka na korozję

• τ=20 lat

• s=0,04 mm/rok

c = τ * s = 20 * 0, 04 = 0, 8 mm

Ujemna odchyłka grubości blachy (z normy dla blach 3,5 mm)

δe = 0, 25 mm

Pocienienie grubości ścianki podczas procesu wytłaczania dna przyjęto wielkości

δm = 0, 1 * e_min = 0, 1 * (3,5−0,25) = 0, 33 mm

Grubość nominalna

e_n > e + c + δe + δm = 1, 77 + 0, 80 + 0, 33 = 3, 14 mm

Przyjęto

e_n = 3, 5 mm

Nadwyżka ekstra grubości

e_ex = 3, 5 − 3, 14 = 0, 36 mm

1. Obliczenie grubości ścianki głowicy

• średnica zewnętrzna zbiornika D_e=351 mm

• ciśnienie w głowicy p_g=1,2MPa

• współczynnik osłabienia złącza z=0,7

• materiał płaszcza zbiornika P235GH

  • R_p0,2¹⁰⁰=190 N/mm²

  • R_p0,2¹⁵⁰=180 N/mm²

  • R_m=360 N/mm²

  • A5=25%

  • minimalna praca łamania (udarność) 40J

  • maksymalna temperatura T_d=110^oC

Dla T_d=110^oC => R_p0,2¹¹⁰=188 N/mm²

Naprężenia

$$f_{d} = min(0,9*\frac{R_{p0,2}^{t}}{1,5};0,9*\frac{R_{m20}}{2,4})$$

$$f_{d} = \min\left( 112,8;135 \right)\lbrack\frac{N}{\text{mm}^{2}}\rbrack$$

Obliczeniowa grubość części walcowej

$$e = \frac{p_{g}*D_{i}}{2*f_{d}*z - p_{g}} = \frac{1,2*(351 - 2*10)}{2*112,8*0,7 - 1,2} = 2,53\ mm$$

Ze względów technologicznych (spawanie kołnierza o dużej grubości) przyjęto rurę bez szwu wg PN-80/H-74219 o grubości e_n=10 mm.

Odchyłka na korozję

• τ=20 lat

• s=0,04 mm/rok

c = τ * s = 20 * 0, 04 = 0, 8 mm

Dodatnia i ujemna odchyłka grubości z normy dla rur wynosi +/- 15% grubości nominalnej

δe = 1, 5 mm

Grubość nominalna

e_n > e + c + δe = 2, 53 + 0, 80 + 1, 5 = 4, 83 mm

Przyjęto

e_n = 10 mm

Nadwyżka ekstra grubości

e_ex = 10 − 4, 83 = 5, 17 mm

1. Obliczenie grubości dennicy głowicy zbiornika

Obliczeniowa grubość

e = max(e_s;e_y;e_b)

e_s - wymagana grubość dna ze względu na naprężenia membranowe w centralnej części dna

$$e_{s} = \frac{p_{g}*R}{2*f_{b}*z - 0,5*p_{g}}$$

e_y – wymagana grubość wyoblenia dla uniknięcia osiowo-symetrycznego płynięcia materiału

$$e_{y} = \frac{\beta*p_{g}*(0,75R + 0,2D_{i})}{f_{b}}$$

e_b - wymagana grubość wyoblenia dla uniknięcia wyboczenia plastycznego

$$e_{b} = \left( 0,75R + 0,2D_{i} \right)*{\lbrack\frac{p_{g}}{111*f_{b}}*\left( \frac{D_{i}}{r} \right)^{0,825}\rbrack}^{\frac{1}{1,5}}$$

Dla den wykonywanych w Polsce:

r=D_i*0,17=331*0,17=56,27mm R=D_i*0,9=331*0,9=297,9mm

Naprężenia projektowe dla wyboczenia

$$f_{b} = \frac{R_{p0,2}^{t}}{1,5} = \frac{188}{1,5} = 125,3\frac{N}{\text{mm}^{2}}$$

Współczynnik β odczytywany z wykresu dla r/D_i=0,17 i współczynnika na osi odciętych liczonego ze wzoru $\left( 0,75 + 0,2\frac{D_{i}}{R} \right)*\frac{p_{g}}{f_{b}} = \left( 0,75 + 0,2*\frac{331}{297,9} \right)*\frac{1,2}{125,3} = 0,009309$

β=0,64

$$e_{s} = \frac{1,2*297,9}{2*125,3*0,7 - 0,5*1,2} = 2,04\text{\ mm}$$

$$e_{y} = \frac{0,64*1,2*(0,75*297,9 + 0,2*331)}{125,3} = 1,77\text{\ mm}$$

$$e_{b} = \left( 0,75*297,9 + 0,2*331 \right)*\left\lbrack \frac{1,2}{111*125,3}*\left( \frac{331}{56,27} \right)^{0,825} \right\rbrack^{\frac{1}{1,5}} = 1,50\text{\ mm}$$

Do dalszych obliczeń przyjęto

e = max(2,04;1,77;1,50) = 2, 04 mm

Odchyłka na korozję

• τ=20 lat

• s=0,04 mm/rok

c = τ * s = 20 * 0, 04 = 0, 8 mm

Ujemna odchyłka grubości blachy (z normy dla blach 5 mm)

δe = 0, 5 mm

Pocienienie grubości ścianki podczas procesu wytłaczania dna przyjęto wielkości

δm = 0, 1 * e_min = 0, 1 * (5−0,5) = 0, 45 mm

Grubość nominalna

e_n > e + c + δe + δm = 2, 04 + 0, 80 + 0, 5 + 0, 45 = 3, 79 mm

Przyjęto

e_n = 5 mm

Nadwyżka ekstra grubości

e_ex = 5 − 3, 79 = 1, 21 mm