Механическая прочность оборудования

Вопрос1.Требования обеспечения безопасности оборудования (25мин.)

При конструировании производственного оборудования, отвечающего требованиям безопасной эксплуатации, должны выполняться следующие основные требования:

1) достаточная механическая прочность при заданных давлениях и температуре технологического процесса с учетом специальных требований, предъявляемых при испытании аппаратов (на прочность, герметичность и т.п.) и при эксплуатации (воздействие на аппараты различного рода дополнительных нагрузок: ветровой, прогибов от собственного веса и т.д.);

2) достаточная общая химическая и коррозионная стойкость материала в агрессивной среде с заданной концентрацией, температурой и давлением, при которых осуществляется технологический процесс, а также стойкость против других возможных видов коррозионного разрушения (электрохимическая коррозия сопряженных металлов в электролитах, коррозия под напряжением и др.);

3) наилучшая способность конструктивного материала оборудования свариваться с обеспечением высоких механических свойств сварных соединений и коррозионной стойкости их в агрессивной среде;

4) во избежание загорания перерабатываемого вещества в оборудовании должно быть предусмотрено:

- наличие гарантированных зазоров между рабочими органами и корпусом, где они помещаются;

- наличие устройств, предохраняющих аппарат от попадания в него посторонних предметов;

- отсутствие в аппаратах застойных зон, где может неконтролируемо долго задерживаться пожаро- и взрывоопасное вещество;

- отсутствие возможности пробкообразования, например, в шнековых прессах, транспортерах и т.п.;

5) герметизация оборудования являющаяся одним из важнейших условий предупреждения взрывов и пожаров. Обеспечение непроницаемости стенок и соединений аппаратов и трубопроводов, в которых содержатся порошки, жидкости газы. Недостаточная герметизация может вызвать утечки из аппаратов и коммуникаций в окружающую среду или подсос воздуха в аппаратуру, находящуюся под вакуумом. В том и другом случаях при определенных условиях может произойти взрыв и пожар. Герметичность оборудования должна проверяться как при его монтаже, так и в процессе эксплуатации по существующим методикам.

Механическое и технологическое оборудование при недостаточной прочности подвергается разрушению, при этом поломки машин и аппаратов часто сопровождается авариями и несчастными случаями. Для безопасной эксплуатации оборудования особо важное значение имеет механическая прочность материалов, из которых оно изготовлено.

Под механической прочностью подразумевают способность материала, детали или конструкции сопротивляться разрушению под действием внешней нагрузки. Выносливостью металла называется свойство выдерживать, не разрушаясь, большое число повторных знакопеременных нагрузок.

Выбор материала для изготовления оборудования должен производиться с учетом условий его эксплуатации и возможности изменения свойств материала, в результате протекающих в аппаратах технологических процессов.

Основными показателями, определяющими механическую прочность материалов, являются:

- временное сопротивление (предел прочности);

- предел текучести;

- предел длительной прочности.

Для работы при отрицательных температурах дополнительным важным фактором является ударная вязкость материала. Косвенными показателями, характеризующими механические свойства материала, могут служить удлинение при разрыве (в %) и твердость (способность материала сопротивляться проникновению в него другого, не получающего остаточных деформаций тела), которая измеряется методами Бринелля, Роквелла.

Характеристикой механической прочности оборудования служит коэффициент запаса прочности (n), предоставляющий собой отношение предела прочности или предела текучести к действительной (расчетной) нагрузке или напряжению (2.1):

; , (1)

где s_в^t – предел прочности размерность;

s_т^t – предел текучести размерность;

s^* - допускаемое расчетное напряжение в стенке оборудования (сосуда, детали и т.п.).

Коэффициенты запаса прочности устанавливаются на основании опыта и экспериментальных данных с учетом всех условий работы, влияющих на прочность конструкции.

Расчет сосудов и аппаратов на прочность производится по ГОСТ 14249- 89 (СТСЭВ 1041-88). «Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность». Настоящий стандарт устанавливает нормы и методы расчета на прочность цилиндрических обечаек, конических элементов, днищ и крышек сосудов и аппаратов из углеродистых и легированных сталей, применяемых в химической, нефтеперерабатывающей и смежных отраслях промышленности, работающих в условиях однократных и многократных статических нагрузок под внутренним избыточным давлением, вакуумом или наружным избыточным давлением и под действием осевых и поперечных усилий и изгибающих моментов, а также устанавливает значения допускаемых напряжений, модуля продольной упругости и коэффициентов прочности сварных швов.

Дата добавления: 2014-01-11