zavarivanje posuda pod pritiskom

UNIVERZITET U TUZLI

MAŠINSKI FAKULTET SMJER: Proizvodno mašinstvo PREDMET: Zavarivanje i termička obrada I DATUM: 10.02.2015. god.

SEMINARSKI RAD

spojevi pri gradnji gradnji kotlova i posuda TEMA: Zavareni spojevi pod pritiskom

Student: Lejla Mujezinović Broj indeksa: II-475/12

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.







1. Konstrukcija kotlova, posuda posuda pod pritiskom i cjevovoda cjevovoda Posude pod pritiskom su zaptiveni objekti, koji služe za smještaj fluida. One mogu biti proizvoljnog oblika i prilagođene prema zamisli projektanta. Problemi u projektovanju se javljaju, kada su posude namjenjene za visok pritisak, ekstremne temperature i složenu funkciju. Riječ “projektovanje” ovdje ne znači samo proračun dimenzija elemenata, već je sveobuhvatni termin, koji označava: (1) razmatranje najvjerovatnijeg oblika oštećenja ili loma, (2) postupak analize napona i ocjenu rezultata, i (3) izbor vrste materijala i njegove karakteristike za datu sredinu. Pri tome je i ekonomi čnost veoma važna. Plastičnost materijala je mjera njegove otpornosti prema lomu, prihvaćenih deformacija i apsorbovane energije. Ona se određuje iz istog dijagrama zatezanja iz koga se određuju i elastična svojstva materijala. Biće posebno istaknute tri osobine koje opisuju opisuj u plastiIčno ponašanje materijala. Tako, npr. čelični lim za izradu omota ča i danca posude (sl.1) mora imati dovoljnu plastičnost da bi mogao da se savije ili izvlači do konačnog oblika bez pojave prslina, Često je ipak potrebno da se materijal zagrije do visoke temperature da bi se pove ćala njegova plastičnost pri oblikovanju.







Sve veća primjena posuda u industrijskim procesima (sl. 2), za skladištenje (sl. 3) i proizvodnju energije pod izuzetnim pritiscima, temperaturama i radnim sredinama upućuje na značaj analitičkih i eksperimentalnih metoda određivanja radnih napona. Isto je tako važno ocjeniti vrstu i značaj tih napona, utvrđivanjem ponašanja ugrađenog materijala i ocjenom saglasnosti ta dva faktora u radnoj sredini. Poznavanje ponašanja ponašanja materijala je potrebno ne samo samo da bi se preduhitrio lom, već i da bi se dostigla maksimalna ekonomičnost u korištenju materijala. Tako, npr. ako su naponi i deformacije nepotrebno mali, dimenzije elemenata će biti velike i ekonomičnost korištenog mat erijala nedovoljna. Razvoj svemirske, nuklearne I hemijske industrije postavlja nove zahtjeve za material pogodan za ekstremne temperature, udar I zamor.

Posude pod pritiskom imaju oblik cilindra, lopte, elipsoida ili njihovih kombinacija kao što je ilustrovano na sl. 1. U praksi se posude sastoje od omotača sa prirubnim prstenovima I elementima za pričvršćavanje I spajanje dijelova. Kao što ime kaže, osnovna namjena je smještaj medija pod pritiskom I temperaturom, ali u toku rada mogu biti izloženi konstantnom ili promjenjivom opterećenju, reakcijama od cjevovoda, termičkim šokovima, što uslovljava, poznavanje svih napona radi postizanja sigurnog rada I dugog vijeka. Kada se posuda izrađuje od lima čija je deljina h mala u odnosu na unutrašnji radijus r ( h/r < 0,05 ), tako da ima malu otpornost prema savijanju u pravcu normalno na površinu lima, naziva se membranom ili ljuskom I naponi se računaju zanemarujući savijanje ( membranski napon ). Ovo se može ocijeniti kao povoljno jer dopušta posudi da se lako deformiše bez uvođenja velikih deformacija savijanja na mjestima diskontinuiteta. Membranski napon je prosječni napon zatezanja ili pritiska po debljini zida I uzima se da djeluje tangencijalno na površinu.

2. Naponi u kružnom prstenu, cilindru I lopti

Ako je kružni prsten izložen dejstvu radijane sile, ravnomjerno raspoređene po njegovom obimu, javi se obimna sila po debljini, koja djeluje u tangencijalnom pravcu. Dolazi do ravnomjernog povećanja prstena ako sila djeluje iznutra, odnosno do njegovog smanjenja ako djeluje spolja. Veličina sile F u prstenu se može odrediti metodom presjeka, uzetog horizontalno kao na sl. 4. Ako je sila po jedinici dužine







F=qr

(1.2.)

Jedinični napon će se dobiti djeljenjem sile F sa površinom poprečnog presjeka A prstena: 

  

(1.3.)

U jednačini 1.2.  je projekcija obimnog elementa na prečnik; desna strana je proizvod jedinične sile I projektovanje dužine dodirne površine. Ako se prsten posmatra kao presjek jedinične dužine cilindrične posude debljine h izložene unutrašnjem pritisku p, u jednašini 1.2. je q=p I A=h, pa je obimni napon cilindrične ljuske

 

 

(1.4.)

Aksijalni napon može da se izračuna izjednačavanjem dejstva unutrašnjeg pritiska na krajeve posude sa aksijalnim silama, koje djeluju u poprečnom presjeku cilindra (sl. 5 ), tako da je

      

  

(1.5.)







Slika 2: Konventor amonijaka

Slika 3: Loptasti rezervoar

Slika 4: Radijalni I obimni napon u tankom prstenu







Slika 5: Uzdužni napon u cilindru i lopti

Na sličan način određuju se I obimni I aksijalni napon u lopti izloženoj unutrašnjem pritisku: 

    



Kakos u obimni I aksijalni napon u lopti isti, a minimalne aposlutne vrijednosti

     izlazi da je u pogledu pogledu napona oblik lopte idealan. Debljina zida lopte će biti sva puta manja od debljine zida cilindrične posude, a ista je debljina ko ja odgovara aksijalnim naponima u cilindru, oblikovanom u vidu omotanog ili višeslojnog.

3. Povećanje obima posude pod pritiskom

Dilatacija ili povećanje obima posude pod pritiskom može da se odredi integracijom obimnog napona zida posude kroz centralnu osu na sljedeći način: 

  

       

(1.7.)

Slijedi da je dilatacija di latacija cilindrične posude I lopte:









Slika 6: Konstrukcija posude korištenjem omotanih ili višeslojnih cilindara i polulopti

Slika 7: Izduženje obima posude zbog unutrašnjeg pritiska

4. Lom puzanjem Pojava loma puzanjem se iskazuje obrazovanjem šupljina silama klizanja ili smicanja na granicama zrna, njihovim povećavanjem I spajanjem dejstvom napona zatezanja. Ove se šupljine koncentrišu prvo na granicama zrna k oje su normalne na maksimalni djelujući napon, a konačni lom je prvenstveno krti integranularni lom preoma teoriji loma usljed maksimalnih glavnih napona. Oštećenje materijala se povećava sa vremenom tako da je udio materijala koji može da prenese opterećenje smanjen, što uslovljava veće napone u presjeku sve do pojave loma. Ova oštećenja (šupljine i prsline) u suštini se javljaju ravnomjerno raspoređena o relativno velikom poprečnom presjeku ili zapremini, tako da je u pitanju prosječni napon. Prema tome u opisivanju ovog stanja napona primjenljiva je analogija sa ligamentom. Uvodi se faktor kontinualnog oštećenja Ψ, definisan kao količnik neprekidne neprekidne efektivne površine materijala  koja ostaje poslije određenog vremena, t, izražen u procentu prvobitne površine poprečnog presjeka,  : Ψ

 

(1.9.)







U trenutku t=0 kontinuitet materijala je 100%, Ψ=1, a u trenutku loma, t=  , kontinuitet materijala je sveden na nulu, Ψ=0. Integracija jednačine 1.11. za konstantni napon,  : 





                   

   

Gdje je  vrijeme do loma pri naponu  .

Ista formula važi I za uslove promejnjivog nominalnog napona sa konačnim izrazom:  

     

Glavne komponente kotlova na čvrsta goriva koji rade u uslovima puzanja su cijevi pregrijača I zagrijača, njihova spojna danca I pripadajući parovodi. U ovim komponentama je pritisak unutrašnji, a zagrijavanje spoljašnje. One se projektuju sa radnim vijekom kotla. Ako se temperature metala prati tokom eksploatacije, vijek ovih komponenti se može predvidjeti korištenjem formula za puzanje odgovarajućeg materijala. Ako se utvrdi da je to manje od predviđenog vijeka mogu se promijeniti režimi rada kotla, raspored cijevi ili material cije vi da bi se postigao planirani vijek. Lom puzanjem je najčešći tip otkaza u cijevima zagrijača I pregrijača kotla. Slika 3.9. pokazuje prirodu loma puzanjem takve cijevi, koji je pretežno untergranularni sa površinom preloma upravno na pravac maksimalnog n apona(obimni naponi). Veliko izbočavanje I stanjenje ivica na prelomu su karakteristični za kratkotrajni lom puzanjem, sl.3.9.b). U ovom slučaju se pri projektovanju mora tačno utvrditi maksimalna radna temperature, jer samo njeno povećanje značajno smanju je vrijeme loma pri datom naponu. Najznačajniji fak tor koji doprinosi ovom lomu je prslina puzanja koja se javlja u grešci sučeonog zavarenog spoja cijevi. Tada se lom javlja u mnog kraćem vremenu vremenu nego u zdravom osnovnom osnovnom materijalu cijevi. Pri projektovanju za rad na viskokim temperaturama osnovni prilaz podrazumijeva: (a) smanjenje broja, veličine I složenosti komponenata izloženim najvišim temperaturama; (b) smanjenje opterećenja (mehaničkih napona) I temperaturnog







Slika 9: Lom puzanjem cijevi: (a) veliko izbočenje I stapanje ivice preloma, karakteristično za krat kotrajni kotrajni lom puzanjem; (b) ograničeno izbočavanje I malo stapanje ivica preloma karakteristično za dugotrajni lom puzanjem







spojevi ili drugačiji mehanički sklopovi. Na taj način se ostvaruje hermetičnost (zaptivost) posuda, jer je smanjen broj mehaničkih zaptivača.

6. Klasa kvaliteta zavarenih spojeva spojeva Potrebna ispitivanja za projektovanje I proizvodnju komponenti pritiskom se često definišu propisima. Jedan primjer koji se koristio u Jugoslaviji dar je u tab. 1. Uz podatke koji su dati na sl. 10.

Klasa zavarenog spoja definiše se klasom kvaliteta, koja predstavlja nivo pouzdanosti zavarene konstrukcije. Standardom JUS.C.T3.010. definisane su klase kvaliteta zavarenih spojeva, a propisima za određene zavarene konstrukcije utvrđuje se veza između klase kvaliteta zavarenog spoja I klase zavarene konstrukcije. U tab. 1 prikazana je ova veza za posude pod pritiskom.

Tabela 1: Najniža dozvoljena klasa kvaliteta zavarenog spoja







Kao nemiran rad smatraju se hidraulični udari I druga neravnomjerna opterečenja na priključcima posude. Pod vrstama zavarenih spojeva u tab. 1. podrazumijevaju se grupe zavarenih spojeva na posudama (sl. 10.) prema položaju, gdje je: 1. Vrsta zavarenog spoja A- uzdužni zavareni spoj na omotaču posude, cilindričnom I koničnom, i priključcima; svi zavareni spojevi na ispupčenim i poluloptastim dancima i kružni zavar eni eni spoj veze poluloptastog danca i omotača; 2. Vrsta zavarenog spoja B- kružni zavareni spoj na cilindričnom I koničnim dijelovim omotača; zavareni spoj cilindričnog I koničnog dijela; na nastavcima priključka; zavareni spoj ispupčenog danca I omotača; 3. Vrsta zavarenog spja C- zavareni spoj ravne prirubnice sa prikljčkom; zavareni spoj prirubnice I omotača, kao I zavareni spoj omotača sa ravnim dancem (pločom); 4. Vrsta zavarenog spoja D- zavareni spoj veze priključka I omotača, kao I zavareni spoj priključka I d anca.

Projektnu klasu zavarenog spoja određuje projektant zavarene konstrukcije. Izvedena klasa klasa I trenutna klasa klasa zavarenog zavarenog spoja utvđuju se vrstom I obimom obimom ispitivanja, kao dokazom kvaliteta zavarenog spoja I vrstom, veličinom brojem I rasporstranjenošću dopustivih grešaka u zavisnosti od smjera glavnih naprezanja u materijalu.

7. Položaj i raspored zavarenih spojeva Najvažnije je da se položajem I rasporedom zavarenih spojeva ne uvedu dodatni naponi u kritičnim područijma kontrukcije, ali je potrebno omogućiti zavarivanje I kontrolu predviđenim postupkom. Nijedan elemenat posude ili aparata se ne smije zavarivati na rastojanju manjem od 2,5 s od zavarenih spojeva na omotaču,









mm, I namanje 200 mm za veće debljine lima. Pri izradi I ugradnji dijelova posude na istom mjestu se ne smiju naći više od dva zavarena spoja, osim za posude klase IV.

Ojačanja postolja, stope ili njihovi podložni limovi se smještaju tako da ne pokrivaju šavove posude. Ako se to ne može izbjeći, pokriveni dijelovi šavova moraju se prethodno ispitati metofama bez razaranja. Krajevi šavova omotača I šavovi kojima se stope privaruju za omotaš moraju biti međusobno udaljeni za najmanje dvije debljine zida posude. Podložni limovi, potpuno zavareni za omotač, moraju imati otvor, prečnika najmanje Ø5 mm, za kontrolu zaptivosti I odvod vazduha. Revizioni otvori I razni priključci se moraju postaviti na rastojanja veća od 3 debljine tanjeg lima od nosećih šavova na posudama. Kada se to, zbog mjera posuda, ne može izbjeći, osa priključka se može postaviti u osu šava. Noseći šav mora biti ispitan, lijevo I desno od otvora, metodama bez razaranja, najmanje u dvostrukoj veličini otvora.







Slika 11: Najmanja rastojanja zavarenih spojeva od zavarenih spojeva dijelova posude pod pritiskom koji koji se proračunavaju







Literatura 1. Internet stranice







Sadržaj 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Konstrukcija kotlova, posuda posuda pod pritiskom I cjevovoda Naponi u kružnom prstenu, cilindru I lopti Povećanje obima posude pod pritiskom Lom puzanjem Konstrukcijske komponente Klasa kvaliteta zavarenih spojeva Položaj I raspored zavarenih spojeva

zavarivanje posuda pod pritiskom

Recommend Documents