Ослабление стенок сосудов, вызываемое отверстиями, его учет и компенсация.

В корпусах и днищах аппаратов химической техники для установки штуцеров, технологических трубопроводов, люков и т.д. вырезают отверстия. Отверстия значительно снижают сопротивляемость стенки, поэтому возникает необходимость каким либо образом компенсировать ослабление.

Известно, что наличие отверстия в растягивающем листе не только ослабляет его, уменьшая площадь поперечного сечения листа, но и вызывает концентрацию напряжений. Максимальные напряжение в 3 и более раз превышает напряжения в других местах листа. Как видно из рисунка концентрация напряжений имеет их max значение вблизи отверстия. Отсюда рациональным способом укрепления отверстий является путем усиления оболочки в некоторой зоне, расположеной вблизи отверстия. Укрепление можно осуществить патрубком штуцера, утолщением укрепляемой стенки и укрепляющем кольцом. Наиболее рациональным и поэтому предпочтительным является укреплением штуцером.

приваренные наружным с приваренным наружным

и внутренним кольцом накладным кольцом

В основу укрепления отверстий положено равенство сечения удаленного материала, при образовании отверстия, сечению укрепляющих элементов.

Площадь удаленного сечения

где - расчетная толщина стенки аппарата.

А условие прочности выразите следущим уравнением:

где - избыточное сечение металла стенок сосуда;

- избыточное сечение металла стенок штуцера;

- площадь сечения накладного кольца и поплавленного металла.

Расчет по ГОСТ 24755-89

Расчетный диаметр одного отверстия не требующего дополнительного укрепления

Если , то укрепления отверстия не требуется.Условие укрепления отверстия:

= ; ;

Укрепление близкорасположенных отверстий

Если в цилиндрической оболочке имется несколько близкорасположенных отверстий, то они могут укрепляться не порознь, а сообща. Отверстия будем считать одиночным, если ближайшие к нему отверстия не оказывают на него влияния, что имеет место, когда расстояния между наружными поверхностями соответствующих штуцеров удовлетворяет условию:

В противном случае, отверстие оказывают друг на друга влияние.Расчет близкорасположенных отверстий выполняют сначала как для отдельных отверсти, а затем проверяют, чтобы половина требуемой по расчету площади сечения металла для укрепления приходилось на простенок между патрубками и смежными сечения стенок патрубков. Затем определяют допускаемое давление для перемычки между отверстиями с целью проверки достаточности ее укрепления.

V – коэф. понижения прочности, определяется не спец. формуле.

Рисунок

Укрепление отверстий в кованных обечайках

Типовая конструкция укрепления:

Расчетную толщину кольцевой усиленной части рекомендуется определять по формуле:

(8)

Мы рассмотрим укрепление двух близкорасположенных отверстий. Очевидно, указанные закономерности распространяются и на случаи, когда отверстий больше. Однако, имеется ряд особенностей для случаев, когда отверстий много и в них расположение имеется некоторая закономерность.

Учет ослабления обечайки семитрично – расположенными отверстиями и укрепление их :

а) неукрепленные отверстия

В формулу для расчета толщины стенки оболочек:

входит коэфициент прочности щва . До сих пор этот коэфициент мы выбирали в зависимости отпрочности сварного шва,т.е. принимаем

На это справедливо только тогда, когда самым слабым местом обечайки является сварочный шов. Если же стенка обечайки ослаблена несколькими отверстиями, за ее неукрепленными, то слабым местом (линией возможного разрушения) становится.