Nồi hơi cố định ống lò ống lửa cấu tạo hàn (trừ nồi hơi ống nước) - phần 29

Tác giả Sudo Ecommerce 06/09/2024 30 phút đọc

3.8.2. Các điều kiện giới hạn

a) Đáy bán cầu

0,005 d_O ≤ e_CS ≤ 0,16 d_O

b) Đáy elipsoid

0,005 d_O ≤ e_CS ≤ 0,08 d_O

h_c ≥ 0,18 d_o

c) Đáy chỏm cầu

0,005 d_O ≤ e_CS ≤ 0,08 d

r_ik ≥ 0,1 d_O

r_ik ≥ 2 e_CS

r_is ≤ d_O

h_C ≥ 0,18 d_O

hoặc

0,01 d_O ≤ e_CS ≤ 0,03 d_O

r_is ≥ 0,1 d_O

h_c = 0,18 d_O

hoặc

0,02 d_O ≤ e_CS ≤ 0,03 d_O

r_ik ≥ 0,1 d_O

0,18 d_O ≤ h_C ≤ 0,22 d_O

Hai quan hệ trong mục b) và ba hoặc năm quan hệ trong mục c) phải được thỏa mãn đồng thời.

3.8.3. Các đáy lồi không được tăng cứng chịu áp lực ngoài

Áp suất tính toán p là giá trị nhỏ hơn trong các giá trị nhận được từ các phương trình sau:

p = ......(3.10)

p = ……(3.11)

Hơn nữa, chiều dầy của các đáy chỏm cầu hay elipsoid chịu áp lực ngoài không được nhỏ hơn 1,2 lần chiều dầy yêu cầu đối với đáy có cùng hình dạng chịu áp lực trong (xem 3.8.1) có hoặc không có lỗ được gia cường theo 3.9.

3.9. Thiết kế các lỗ trên thân hình trụ, thân hình cầu và đáy lồi

3.9.1. Yêu cầu chung

3.9.1.1. Các phương pháp thiết kế được qui định trong 3.9.2 đến 3.9.4 được áp dụng cho các thân hình trụ, thân hình cầu và các đáy lồi có các lỗ hình tròn hay elip phải tuân thủ các giả thiết và các điều kiện được qui định trong 3.9.1.2 đến 3.9.1.9.

Khi tính toán gia cường không bao gồm lực / momen gây ra do tải trọng được tạo ra do các nguyên nhân khác với áp lực trong.

3.9.1.2. Các thân hình trụ, thân hình cầu và các đầu lõm có lỗ mở sẽ được gia cường khi cần thiết. Gia cường thân chính có thể nhận được bằng các cách sau:

a) bằng cách tăng chiều dầy của thân chính so với chiều dầy của thân không có lỗ [xem Hình 8.a) và Hình 8.b)];

b) bằng cách hàn thêm tấm bù [xem Hình 8.c) và Hình 8.d)];

c) bằng cách hàn thêm vòng tăng cứng [xem Hình 8.e) và Hình 8.f)];

d) bằng cách hàn thêm các ống nối [xem Hình 8.g) và Hình 8.h)];

e) bằng cách kết hợp các cách nêu trên [xem Hình 8.i) và Hình 8.j)].

3.9.1.3. Các vùng được gia cường của thân chính có các lỗ không được tính toán trực tiếp mà phải giả thiết trong ví dụ đầu tiên. Các giả thiết này có thể được kiểm tra bằng các phương pháp nêu dưới đây.

Phương pháp được áp dụng suy từ công thức (3.7) đối với các thân hình trụ và từ công thức (3.8) đối với các thân hình cầu và các chỏm cầu của các đáy lồi và dẫn tới các mối quan hệ giữa vùng chịu áp lực A_p và diện tích mặt cắt ngang chịu tải ứng suất A_t. Trong các điều kiện cụ thể, việc tính toán có thể được lặp lại có sử dụng giả thiết điều chỉnh của vùng được gia cường.

3.9.1.4. Khi cần thiết phải gia cường đủ bền trong tất cả các mặt trên trục của lỗ hay ống nối.

3.9.1.5. Đối với các thân hình trụ hay thân hình cầu, tỷ số giữa bán kính trong của lỗ hay ống nối với bán kính trong của thân chính phải thỏa mãn điều kiện:

d_ib / d_is ≤ 0,5

Đối với các đáy lồi thì các lỗ hoặc ống nối phải được đặt ở phần cầu của đáy.

3.9.1.6. Trong trường hợp các lỗ hình elip thì tỷ lệ giữa trục lớn và trục nhỏ không được vượt quá 1,5. Đối với các lỗ hình elip trên thân hình trụ thì trục dọc theo hướng của trục dọc của thân phải được lấy làm đường kính để thiết kế. Đối với các lỗ elip trên thân hình cầu thì trục lớn phải được lấy cho mục đích thiết kế.

3.9.1.7. Nếu như thân chính và phần gia cường được làm từ các vật liệu có các ứng suất cho phép khác nhau và nếu ứng suất cho phép nhỏ nhất f là của vật liệu làm thân chính thì nó sẽ là ứng suất đại diện để tính toán trong toàn bộ thiết kế nếu độ dẻo của vật liệu gia cường nhỏ hơn không nhiều so với độ dẻo của vật liệu làm thân chính.

3.9.1.8. Các ống nối hàn vào thân không hoàn toàn xuyên thấu (xem Hình 8n và 8ô) sẽ không được coi là bộ phận gia cường và được tính toán theo 3.9.2.1.

3.9.1.9. Chỉ được phép gia cường các lỗ bằng các tấm bù trong nhưng điều kiện sau đây:

tỷ lệ đường kính d_jb/ d_is ≤ 0,3

nhiệt độ mở ≤ 250 ^oC

Khi bất kỳ một phần nào của một tấm bù với đường kính ngoài d_op > 200 mm được đặt dưới mức nước của nồi hơi thì bất kỳ sự cách nhiệt nào bao phủ tấm bù cũng phải có khả năng tách ra để kiểm tra định kỳ.

3.9.2. Thân hình trụ, thân hình cầu và đáy lồi có các lỗ biệt lập

3.9.2.1. Gia cường bằng cách tăng chiều dầy

Gia cường có thể nhận được bằng cách tăng chiều dầy của thân chính so với chiều dầy của nó khi không có lỗ. Chiều dầy này tồn tại ít nhất đến khoảng cách.

I_rs = ……(3.12)

đo từ mép lỗ như nêu trong các Hình 8a) và 8b).

Hơn nữa điều kiện sau đây cũng được áp dụng:

f_a = ≤ f ……(3.13)

3.9.2.2. Gia cường các lỗ biệt lập bằng các tấm bù

Các tấm bù phải tiếp xúc chặt với thân chính.

Chiều rộng của các tấm bù I_rp được xem là phần đóng góp cho việc gia cường và được dùng để xác định A_tp trong công thức (3.16) và (3.17), không được vượt quá I_rs:

I_rp ≤ I_rs = ……(3.14)

theo các Hình 8c) và 8d).

Giá trị của e_rp được dùng để xác định A_tp trong công thức (3.1.6) và (3.1.7) không được vượt quá e_rs và chiều dầy thực tế của các tấm bù không được vượt quá 2 lần chiều dầy của thân chính:

e_rp ≤ 2e_rs ……(3.15)

Các điều kiện sau đây sẽ được áp dụng khi ứng suất cho phép f_s của vật liệu làm thân chính bằng hoặc nhỏ hơn ứng suất cho phép f_p của vật liệu làm tấm bù.

f_a = p≤ f ……(3.16)

Nếu không thì áp dụng điều kiện sau đây:

≥ P.A_p ……(3.17)

3.9.2.3. Gia cường các lỗ biệt lập bằng vòng tăng cứng

Chỉ sử dụng các vòng tăng cứng được hàn vào phù hợp với Hình 8e) và 8f) và khi các quan hệ chiều rộng / chiều dầy sau đây xảy ra đồng thời thì nồi hơi sẽ được giảm ứng suất:

I_rp > 2,5 e_rs

e_rp > 3 e_rs

chiều rộng của vòng tăng cứng I_rp được coi là sự đóng góp cho việc gia cường và được dùng để xác định A_tp trong công thức (3.18) và (3.19), không được vượt quá I_rs:

I_rp ≤ I_rs =

Giá trị của e_rp được dùng để xác định A_tp trong các công thức (3.18) và (3.19) không được vượt quá 2 lần e_rs.

Các điều kiện sau đây sẽ được áp dụng khi ứng suất cho phép f_s của vật liệu làm thân chính bằng hoặc nhỏ hơn ứng suất cho phép f_p của vật liệu làm vòng tăng cứng:

f_a = ≤ f ……(3.18)

Nếu không thì áp dụng điều kiện sau đây:

≥ PA_p......(3.19)

3.9.2.4. Gia cường các lỗ biệt lập bằng các ống nối

Chiều dầy của các ống nối phải hơn chiều dầy được tính toán để bền vững ở áp suất trong đối với chiều dài I_rp đo từ thành ngoài của thân chính (xem Hình 8g và 8h). Yêu cầu này là độc lập đối với bất kỳ việc gia cường nào trừ khi gia cường bằng cách tăng chiều dầy của thân chính hoặc bằng cách gắn thêm các tấm bù (xem Hình 8i và 8j).

Giá trị lớn nhất của chiều dầy các ống nối erb không được lớn hơn hai lần chiều dầy thân e_rs khi tỷ số đường kính ống nối và thân là 0,2:

e_rb ≤ 2 e_rs với ≤ 0,2 ……(3.20)

Giá trị lớn nhất của chiều dầy các ống nối e_rp không được lớn hơn chiều dầy thân e_rs đối với tỷ số đường kính lớn hơn 0,7:

e_rb ≤ e_rs với > 0,7 ……(3.21)

Với 0,2 < d_ib / d_is < 0,7 thì giá trị lớn nhất của e_rb so với e_rs sẽ được xác định bằng phép nội suy tuyến tính (xem Hình 8k).

Các điều kiện nêu trên về tỷ lệ chiều dầy không áp dụng cho lỗ người chui và lỗ kiểm tra.

3.9.2.4.1. Các lỗ biệt lập với các ống nối thẳng đứng

3.9.2.4.1.1. Các điều kiện sau đây áp dụng cho một ống nối thẳng đứng không có tấm gia cường.

f_a = ≤ f …..(3.22)

và có tấm gia cường:

f_a = ≤ f ……(3.23)

Các diện tích A_p, A_fs, A_fb và A_fp được xác định theo các Hình 8g) đến 8j) trong đó chiều dài đóng góp vào việc gia cường không được lớn hơn.

I_rs =

đối với thân, và

I_rp = 0,8 ……(3.24)

đối với ống nối.

Giá trị lớn nhất được dùng trong tính toán các phần kéo dài vào trong, nếu có; trong trường hợp các ống nối xuyên vào (xem Hình 8h đến 8j) phải là:

I_rbi = 0,5 I_rb …..(3.25)

Các kích thước của tấm gia cường được dùng trong tính toán phải là:

e_rp ≤ e_rs

và I_rp ≤ I_rs

3.9.2.4.1.2. Các công thức (3.22) và (3.23) chỉ áp dụng khi ứng suất cho phép f_s của vật liệu làm thân chính bằng hoặc nhỏ hơn ứng suất cho phép fb của ống nối và fp của tấm gia cường.

3.9.2.4.1.3. Khi ứng suất cho phép f_b hay f_pnhỏ hơn ứng suất cho phép f_s của thân chính thì các điều kiện sau đây sẽ được áp dụng:

không có tấm gia cường:

≥ pA_p ……(3.26)

và có tấm gia cường

fp ≥ pA_p ……(3.27)

Các ứng suất cho phép f_b và f_p được dùng trong các công thức (3.26) và (3.27) không được vượt quá giá trị của f_s.

3.9.2.4.1.4. Các ống nối được tạo thành trên các thân hình trụ, thân hình cầu và các đáy lồi như được chỉ ra trong các Hình 8l) và 8m) có thể được tính toán theo công thức (3.22). Các diện tích A_pvà A_f được dùng ở đây sẽ được xác định theo các Hình 8l) và 8m), trong đó A_f sẽ được nhân với 0,9 để bù trừ cho độ không chính xác trong chế tạo. Chiều dài I_rs và I_rb đóng góp cho việc gia cường được tính theo các công thức (3.12) và (3.24).

3.9.2.4.2. Lỗ biệt lập với ống nối không hướng tâm

3.9.2.4.2.1. Thân hình trụ với ống nối không hướng tâm

Các điều sau đây áp dụng cho các ống nối trên thân hình trụ nằm trên một mặt phẳng vuông góc với trục dọc của thân có một góc y tạo với đường pháp tuyến không được vượt quá 50^o.

Ứng suất cao hơn có thể xảy ra ở mặt cắt về một phía hay trên mặt cắt dọc (xem Hình 9a). Các công thức (3.18) hoặc (3.26) áp dụng cho cả hai trường hợp với các diện tích A_p và A_fs (như đã chỉ ra trên các mặt cắt ngang và dọc của Hình 9a) được dùng để tính toán.

Chiều dài lớn nhất dùng để gia cường cho thân chính được tính theo công thức (3.12) và cho ống nối theo công thức (3.24).

3.9.2.4.2.2. Thân hình cầu với ống nối không hướng tâm

Khi các ống nối trên thân hình cầu nằm trên mặt phẳng chứa trục của ống nối và tâm của thân hình cầu, dùng các ký hiệu nêu trên Hình 9b), các thân hình cầu với một ống nồi được bố trí không hướng qua tâm sẽ được tính toán theo 3.9.2.4.1.

3.9.3. Thân hình trụ, hình cầu và các đáy lồi có đồng thời lỗ và ống nối

3.9.3.1. Thân hình trụ có đồng thời lỗ và ống nối

3.9.3.1.1. Các lỗ hoặc các ống nối liền kề có thể được xem như các lỗ độc lập hay ống nối độc lập nếu như khoảng cách giữa các tâm p_b_jnhư chỉ ra trên Hình 9c) thỏa mãn biểu thức

p_b_j≥ ……(3.28)

3.9.3.1.2. Khi _b_j nhỏ hơn, biểu thức độ bền sau đây:

f_a_j= p ……(3.29)

được áp dụng thêm ngoài các qui định trong 3.9.2.4.1.1 đến 3.9.2.4.1.3 đối với mặt cắt hướng qua các lỗ liền kề hay các ống nối liền kề làm thành một góc j với trục dọc của thân hình trụ theo Hình 9c).

3.9.3.1.3. Khi thân hình trụ, ống nối và bộ phận gia cường được làm từ các vật liệu có các ứng suất cho phép khác nhau và khi ứng suất cho phép của ống nối nhỏ hơn ứng suất cho phép của thân hình trụ thì áp dụng biểu thức sau phù hợp với Hình 9c).

……(3.30)

Khi ứng suất cho phép của vật liệu thân hình trụ nhỏ hơn của vật liệu ống nối thì trình tự tiếp theo phải tuân thủ các yêu cầu tương ứng trong 3.9.2.4.1.2.

3.9.3.1.4. Đối với các lỗ liền kề và các ống nối liền kề có cùng đường kính, được làm từ các vật liệu có cùng ứng suất cho phép và có khoảng cách giữa các tấm p_b_ynhỏ hơn giá trị tính được từ công thức (3.28) thì sẽ có kết quả sau đây theo Hình 9c) tại A_pb1 = A_pb2 và A_fb1 = A_fb2:

f_a_j= p ……(3.31)

Khi dùng các vật liệu có ứng suất cho phép khác nhau thì trình tự tiếp theo phải thỏa mãn các yêu cầu tương ứng nêu trong 3.9.3.1.3 khi dùng công thức (3.30).

3.9.3.1.5. Đối với các nhóm lỗ thì độ bền phải được xem xét theo các phương dọc trục, chu vi và chéo.

3.9.3.1.6. Các yêu cầu trong 3.9.3.1.1 đến 3.9.3.1.5 được phép dùng đối với các ống nối liền kề sắp xếp không hướng tâm.

3.9.3.2. Các thân hình cầu và đáy lồi có đồng thời cả lỗ và ống nối

Các lỗ hay ống nối liền kề có thể được xử lý như một lỗ biệt lập nếu chiều dài của cung p_b theo Hình 9d tuân thủ công thức sau:

p_b≥ [arcsin {} + arcsin { (3.32)

trong đó agumen của arcsin tính bằng radian.

Khi p_b không tuân thủ công thức (3.32) thì tính toán độ bền sẽ thực hiện như sau:

f_a = ≤ f ……(3.33)

Khi vật liệu làm ống nối có ứng suất cho phép cao hơn vật liệu làm thân hình cầu hay đáy lồi thì áp dụng các công thức tương ứng trong 3.9.2.4.1.2.

Nếu ứng suất cho phép của các ống nối nhỏ hơn của đáy lồi hay thân hình cầu thì áp dụng công thức sau đây:

……(3.34)

3.9.4. Thiết kế các lỗ biệt lập cỡ lớn ở đầu nối hơi hay ống có các ống nối thẳng đứng hay đầu nối được hàn vào

3.9.4.1. Các yêu cầu áp dụng cho các lỗ hay ống nối hay đầu nối ở đầu hay ống với hệ thức sau đây:

0,5 < d_ib / d_is ≤ 1

Các hệ thức giữa các tỷ số e_rb / e_rs và d_ib / d_is phải phù hợp với các yêu cầu của 3.9.2.4 và các công thức (3.20) và (3.21) tương ứng.

3.9.4.2. Các qui tắc tính toán nêu trong 3.9.2.4.1.1 được áp dụng thích hợp nếu điều kiện bổ sung sau đây được thỏa mãn trên mặt cắt ngang vuông góc với trục của thân chính (đầu hay ống) trong vùng chuyển tiếp của thân chính và ống nối.

……(3.35)

Khi thân chính và ống nối được làm từ các vật liệu có ứng suất cho phép khác nhau thì sử dụng giá trị nhỏ nhất của f.

3.10. Thiết kế các lỗ biệt lập trên thân nồi hơi ở tấm đáy phẳng

3.10.1. Các lỗ không gia cường

Đường kính lớn nhất của một lỗ không gia cường trên tấm đáy phẳng được xác định theo công thức sau:

d_max = 8 e_rep ……(3.36)

3.10.2. Các lỗ có ống nối

Gia cường cho các lỗ ống nối có thể đạt được bằng cách dùng vật liệu được xử lý cục bộ, kể cả hàn đính, vượt quá các yêu cầu tối thiểu đối với chiều dầy của tấm đáy và ống nối như được chỉ trên Hình 10. Chiều dầy của ống nối sẽ được tăng lên khi cần thiết. Việc bù được xem là thích hợp khi diện tích bù Y bằng hoặc lớn hơn diện tích bù yêu cầu X.

Diện tích X nhận được bằng cách nhân 25 % của bán kính trong của ống nối với chiều dầy của tấm đáy phẳng được tính từ công thức (3.43) đối với phần của tấm đáy được xem xét.

Diện tích Y được đo trên mặt phẳng qua trục của ống nối song song với bề mặt của tấm đáy phẳng và được tính toán như sau:

a) Đối với phần của ống nối hướng ra ngoài nồi hơi, tính diện tích thiết diện toàn bộ của ống nối đến khoảng cách C₂ từ mặt ngoài thực tế của tấm đáy phẳng trừ đi diện tích tiết diện mà ống nối có thể có trong cùng một khoảng cách nếu chiều dầy của nó được tính toán theo công thức (3.6) và (3.7), lấy g = 1.

b) Thêm vào nó diện tích mặt cắt toàn bộ của phần ống nối hướng vào trong nồi hơi (nếu có) đến một khoảng cách C₂ từ mặt trong của tấm đáy phẳng.

c) Thêm vào nó diện tích mặt cắt của mối hàn đai.

d) Thêm vào nó diện tích nhận được bằng cách nhân độ chênh lệch chiều dầy thực tế của tấm đáy phẳng và chiều dầy của nó được tính từ công thức (3.43) đối với phần của tấm đáy được xem xét với chiều dài D.

e) Thêm vào nó diện tích của tấm bù (nếu có) trong các giới hạn của gia công như nêu trên Hình 10.

Khi vật liệu có ứng suất cho phép thấp hơn ứng suất cho phép của tấm đáy phẳng được dùng làm tấm bù thì diện tích hiệu dụng của nó sẽ bị giảm đi theo tỷ lệ của các ứng suất cho phép tại nhiệt độ tính toán. Không chấp nhận bổ sung độ bền của vật liệu khi vật liệu có ứng suất cho phép cao hơn ứng suất cho phép của tấm đáy phẳng.

Các mối hàn nối các ống nối và tấm bù phải có kích thước đủ để chuyển toàn bộ độ bền của vùng gia cường tất cả các tải trọng khác có thể tác dụng lên chúng.

3.10.3. Các lỗ người chui, lỗ chui đầu và lỗ thò tay

Khi các lỗ người chui, lỗ chui đầu hay lỗ thò tay hình elip được đặt ở các tấm đáy phẳng thì các lỗ sẽ được bù bằng cách uốn mép lỗ hoặc bằng vòng tăng cứng (xem Hình 11). Phương pháp nêu trong 3.10.2 để tính toán diện tích gia cường cần thiết được dùng ở nơi có thể áp dụng được trừ khi chiều rộng của mép uốn hoặc vòng tăng cứng e_sr không được nhỏ hơn 19 mm đối với lỗ người chui, 15 mm đối với lỗ chui đầu và 10 mm đối với lỗ thò tay.

Diện tích X sẽ nhận được bằng cách nhân trung bình cộng của bán trục lớn và nhỏ của lỗ với chiều dầy của tấm đáy phẳng được tính từ công thức (3.43) đối với phần xem xét của tấm đáy.

Chiều rộng toàn bộ của mép uốn hoặc vòng tăng cứng có thể được dùng khi tính toán diện tích Y.

Xem tiếp: Nồi hơi cố định ống lò ống lửa cấu tạo hàn (trừ nồi hơi ống nước) - phần 30

Xem lại: Nồi hơi cố định ống lò ống lửa cấu tạo hàn (trừ nồi hơi ống nước) - phần 28

Sưu tầm và biên soạn bởi: https://honto.vn