Меню

Повреждения тех оборудования вызванные температурными воздействиями

Повреждения тех оборудования вызванные температурными воздействиями.

Температурные напряжения возникают при резких изменениях рабочей температуры аппарата или внешней среды, под влиянием неравномерного дей­ствия температур на жесткозакрепленные конструкции и узлы аппаратов, при наличии в аппаратах элементов, которые находятся под действием разных тем­ператур, в толстостенных конструкциях, при местных изменениях температур в материале. Нарушение температурного режима происходит при отсутствии или не­исправности контрольно-измерительных приборов, недосмотра персонала, а в отдельных случаях от действия лучистой энергии соседних аппаратов и даже от повышения температуры окружающей среды. Особенно опасно нарушение температурного режима для переполненных аппаратов.

Защита технологического оборудования от повреждений от температур:

— установкой на оборудовании (трубопроводах) температурных компен­саторов

-оборудованием аппаратов автоматическими регуляторами температуры;

-защитой аппаратов и трубопроводов от местного нагрева;

— обеспечением автоматического регулирования подачи веществ, кото­рые вступают в экзотермическую реакцию;

— защитой высоко нагретых аппаратов от резкого охлаждения.

Исключение повреждений, вызванных изменениями механическихсвойств металла аппаратов в результате нагрева или охлаждения, достигается:

· устройством защитных экранов;

· соблюдением соответствующих расстояний между аппаратами;

· защитой технологических аппаратов и трубопроводов теплоизоляцией.

Повреждения тех оборудования вызванные химическими воздействиями.

Химический износ — это уменьшение толщины стенок аппарата в результате химического взаимодействия материала аппарата с веществами, которые в них находятся, или с окружающей средой.

В процессе эксплуатации металлические конструкционные материалы подвергаются коррозии. Коррозией называется разрушение металла под действием на него веществ или окружающей среды. Ущерб, приносимый коррозией металлов, связан не только с технологическими потерями, но и выходом из строя металлических конструкций, химических аппаратов, машин, поскольку нарушается их прочность, герметичность, что в конечном итоге может привести к авариям.

По механизму коррозионного действия различают химическую и электрохимическую коррозию.

Химическая коррозия вызывается непосредственным воздействием на металл агрессивной среды: кислот, щелочей, сухих газов (главным образом при высоких температурах).

Электрохимическая коррозия происходит в том случае, когда поверх­ность металла соприкасается с каким-либо электролитом. Контакт металла с электролитом вызывает появление разности потенциала, в результате возникает электрический ток и один из металлов переходит в раствор.

Защита технологического оборудования от повреждений, вызванных хи­мическими воздействиями (коррозией) достигается применением:

· изоляцией металла от агрессивных сред защитными покрытиями;

· уменьшением коррозийной активности среды;

· применением неметаллических химически стойких материалов;

· установки катодной и протекторной защиты;

· очистка веществ (газов, жидкостей) от твердых соединений;

· исключение режима кавитации;

· контроль износа материала стенок;

· снижение турбулентности потока.

Опасность растекания ЛВЖ(ГЖ) при авариях. Нормативная оценка величины площади растекания. ТКП 474-2013.

Пожарную опасность представляют аварии и аварийные ситуации, при которых горючие вещества выходят в производственное помещение или на от­крытую площадку, растекаются по территории и рассеиваются в окружающей среде, образуя пожаровзрывоопасные зоны за пределами технологического оборудования.

Согласно п.п. А2.2.

Происходит испарение с поверхности разлившейся жидкости. Площадь разлива при наличии устройств ограничения растекания равна площади в пределах устройства, при этом объем ограждения должен надежно удерживать весь объем аппарата либо вмещать максимально возможный объем жидкости, истекающий из трубопроводов (аппарата) до их полного отключения. При отсутствии устройств, ограничивающих растекание, площадь растекания определяется исходя из расчета, что 1 л смесей и растворов, содержащих 70 % и менее (по массе) растворителей, разливается на площади 0,5 м кв., а остальных жидкостей – на 1 м кв пола помещения.

Предохранительные клапаны: назначение, классификация, принцип действия. Требования к установке и содержанию.

Предохранительный клапан — это устройство, предназначенное для защи­ты производственного оборудования от недопустимого давления посредством сброса избытка рабочей среды и обеспечивающий прекращение сброса при давлении закрытия и восстановления рабочего давления. Защите предохрани­тельными клапанами подлежат сосуды, работающие под давлением.

По принципу действия предохранительные клапаны бывают прямого и непрямого действия. Клапан прямого действия — предохранительный клапан, в котором действию давления рабочей среды на запорное устройство (затвор) противодействует механическая нагрузка (груз, рычаг с грузом, пружина). Кла­пан непрямого действия — предохранительный клапан, открытие и закрытие ко­торого обеспечивается клапаном управления, изолированным от воздействия рабочей среды и имеющим независимый от основного клапана источник энергии.

Требования к предохранительным клапанам:

· завод-изготовитель обязан поставлять клапаны с паспортом и руко­водством по эксплуатации;

· конструкцию и материалы элементов клапанов и их вспомогательных устройств следует выбирать в зависимости от свойств и параметров рабочей среды;

· конструкция клапана должна обеспечивать свободное перемещение подвижных элементов клапана и исключать возможность их выброса и произ­вольного изменения их регулировки;

· клапаны следует размещать в местах, доступных для удобного и без­опасного обслуживания и ремонта;

· клапаны следует устанавливать в местах, исключающих образование застойных зон;

· установка запорной арматуры между сосудом и клапаном, а также за клапаном не допускается;

· для пожаро- и взрывоопасных веществ и веществ 1-го и 2-го классов опасности; а также для сосудов, работающих при криогенных температурах, следует предусматривать систему клапанов, состоящую из рабочего и резерв­ного клапанов;

· рабочий и резервный клапан должны иметь равную пропускную спо­собность, обеспечивающую полную защиту сосуда от превышения давления свыше допустимого;

· клапаны не допускается использовать для регулирования давления в сосуде или группе сосудов.

Автоматические приборы, обеспечивающие пожарную безопасность тех процессов. Требования.

Автоматические устройства обеспечивают заданный режим работы машин и установок. Поддерживая в нужных пределах режим работы, автоматические устройства обеспечивают тем самым и пожарную безопасность технологических процессов. В настоящее время отмечаются три характерные тенденции использования производствен­ной автоматики для решения основных задач пожарной профилактики:

· предупреждение пожаров, взрывов и аварий на объектах защиты и со­общение о начале аварийной (пожаровзрывоопасной) ситуации;

· привод в действие автоматических установок пожаротушения;

· использование зафиксированной информации приборной техники о протекании технологического процесса в предаварийных обстоятельствах для исследования причин имевших место аварий, взрывов и пожаров.

Требования к системам производственной автоматики:

· Не допускается эксплуатация при неисправных, с истекшими сроками государственной поверки контрольно-измерительных приборах, а также при их отсутствии.

· необходимо содержать в исправном состоянии.

· должны иметь ограничительные отметки допустимых па­раметров, пломбу или клеймо государственной поверки.

· Регулирующие устройства в системах автоматики (клапаны, задвижки, заслонки) должны иметь исправные указатели крайних положений (открытия и закрытия).

· вы­полнять рекомендации предприятий-изготовителей по их текущему обслужи­ванию и планово-предупредительному ремонту.

· Монтаж и эксплуатация средств измерения и автоматического кон­троля должны проводиться с соблюдением требований технических условий.

· установлен постоянный надзор,

· Местные щиты автоматики должны быть шкафного типа, выполнен­ные соответственно классу взрывоопасной и пожароопасной зоны помещения; шкафы необходимо запирать на замок, а ключ хранить у работников службы автоматизации.

· Схемы включения приборов автоматического контроля технологиче­ских процессов должны быть выполнены так, чтобы выход из строя средств ав­томатики (либо прекращение их питания) не мог привести к производственным авариям, пожарам и взрыву.

Читайте также:  Фасовочное оборудование в Москве

17. Приборы для определения в воздухе произв. помещений и открытых площадок ГГи паров ЛВЖ, требования к их размещению.

Газоанализатор прибор для обнаружения в воздухе контролируемых паров и газов, подачи светового и звукового сигналов в случае их обнаружения. Газоанализаторы так же предназначены для контроля за состоянием воздушной среды в местах, где применяются, производятся или хранятся вещества и материалы, способные образовывать взрывоопасные смеси газов и паров с воздухом.

· По степени обеспечения информационной связью с другими изделиями и оператором приборы бывают с местной световой и звуковой сигнализацией; с дистанционной передачей и коммутацией электрических сигналов и выдающие командные сигналы на исполнительные устройства.

· По количеству контролируемых компонентов приборы бывают: для кон­троля концентрации одного компонента или для контроля суммы концентраций нескольких компонентов.

· По защищенности от воздействия окружающей среды приборы бывают общепромышленного и специального (пылезащищенное, брызгозащищенное, водозащищенное, водонепроницаемое, ударопрочное, врывозащищенное, гер­метичное) исполнения.

· По способу подачи контролируемой среды на анализ приборы бывают с принудительной или с конвекционно-диффузионной подачей.

· В зависимости от количества идентичных каналов и блоков приборы бы — вают одноканальные и многоканальные.

· В зависимости от используемых физико-химических методов измерений подразделяются на следующие группы: тепловые, термохимические, термомаг­нитные,объемно-манометрические, фотокалориметрические, оптико­акустические, спектральные, хромотографические и др

Требования

· Сигнализаторы довзрывоопасных концентраций должны устанавли­ваться во взрывоопасных зонах классов В-[а, В-[б, В-[г и в заглубленных по­мещениях с нормальной средой, куда возможно затекание горючих газов и па­ров легковоспламеняющихся (горючих) жидкостей.

· Исполнение приборов должно соответствовать категориям и группам взрывоопасных смесей, которые могут образоваться в помещении.

· Световой и звуковой сигналы о наличии опасности должен подаваться:

· для постоянно обслуживаемых помещений в загазованное помещение;

· для периодически обслуживаемых помещений — у входа в помещение;

· при установке на открытых площадках в операторную или пункт управления производством;

· на открытую площадку — только звуковой сигнал.

Световая сигнализация выполняется в виде светового табло.

Датчики газоанализаторов устанавливают на прочном основании и за­щищают от вибраций и сотрясений.

18. Классификация и общ характеристика производственных источников зажигания

Под производственными источниками зажигания следует понимать такие источники зажигания, существование или появление которых связано с осу­ществлением технологических процессов производств.

Производственные источники зажигания для воспламенения горючей среды должны обладать следующими характеристиками:

— температура источника зажигания должна быть больше или равна температуре самовоспламенения горючей среды (Тсв),

— энергия источника зажигания (qH) должна быть больше или равна ми­нимальной энергии зажигания горючей среды (qmin),

— время воздействия источника зажигания (ти) должно быть больше или равно времени периода индукции горючей среды (хинд),

Вероятность возникновения источника зажигания принимают равной ну­лю в следующих случаях:

— если источник не способен нагреть вещество выше 80% значения тем­пературы самовоспламенения вещества или температуры самовозгорания веще­ства, имеющего склонность к тепловому самовозгоранию;

— если энергия, переданная тепловым источником горючему веществу (паро-, газо-, пылевоздушной смеси) ниже 40% минимальной энергии зажигания;

Источник



Повреждения технологического оборудования в результате температурных воздействий

Повреждение технологического производственного оборудования может произойти в результате образования не предусмотренных расчетом температурных перенапряжений в материале стенок аппаратов и трубопроводов, а также в результате ухудшения механических характеристик металлов при низких или высоких температурах.

Температурные перенапряженияв материале, из которого изготовлены аппараты и трубопроводы, наступают тогда, когда есть препятствия линейному изменению отдельных элементов (узлов) или конструкции в целом.

Если аппарат (трубопровод) при изменении температуры свободно меняет свои размеры, то повреждения не произойдет. При этом изменение длины будет равно:

, (33)

где ∆lt – изменение длины, м;

αt – коэффициент линейного расширения, 1/град;

∆t – изменение температуры, град;

l – длина конструкции, м.

Температурные напряжения наблюдаются:

– при жестком креплении трубопроводов;

– при наличии в аппаратах биметаллических конструкций или конструктивных элементов, находящихся под воздействием неодинаковых температур;

– в толстостенных конструкциях;

– при местных изменениях температур в материале аппарата.

Высокое температурное напряжение в материале труб, если не принять мер к его устранению, может разрушить трубопровод, арматуру, опоры и нанести повреждение оборудованию (насосам, фильтрам и т. п.) и резервуарам.

При поверочных расчетах толстостенных конструкций температуру наружной и внутренней поверхностей стенки принимают исходя из максимально возможного перепада температур как в процессе работы, так и в периоды пуска и остановки аппарата.

Длительное воздействие высоких температур на материал, из которого изготовлены технологические аппараты, приводит к появлению медленных пластических деформаций в этих аппаратах даже в тех случаях, когда напряжение от рабочих нагрузок не превышает предела текучести (при данной температуре). Такое явление носит название ползучести (крипа). Особенно существенные изменения в условиях длительной работы под нагрузкой при высокой температуре претерпевают углеродистые стали. Легированные и жаропрочные стали при действии высоких температур изменяют свои механические свойства незначительно.

Воздействие высоких температур на материал аппаратов возникает при ококсовании и загрязнении их теплообменной поверхности, при снижении в них уровня жидкости, в результате повреждения защитной футеровки. Подобные явления называют прогаром стенок.

Повреждение технологического оборудования может наступить в результате воздействия не только высоких, но и низких температур. При низких температурах работают холодильные установки (аммиачные, пропановые и другие), установки газофракционирования (при температуре минус 30 0 С и ниже); установки по производству жидкого воздуха, кислорода и азота (при температуре минус 180 0 С и ниже), а также установки, находящиеся на открытых площадках в районах Урала, Сибири и Крайнего Севера. В этих условиях эксплуатации оборудования возникает опасное явление хладоломкости стали, связанное с падением ударной вязкости.

Ударная вязкость углеродистых сталей резко (скачкообразно) падает при снижении температуры. Потеря ударной вязкости может привести к образованию трещин, а иногда к полному разрушению аппаратов из этих сталей даже при действии нормальных рабочих нагрузок.

С увеличением количества углерода и фосфора в стали хрупкость ее увеличивается. Анализ происшедших повреждений аппаратов показал, что почти во всех случаях имело место сочетание нескольких причин: хрупкость металла при низких температурах, жесткость конструкций (особенно сварных), значительные внутренние перенапряжения в отдельных узлах, появляющиеся под влиянием дополнительных факторов — перепада температуры, действия ветра, динамичности нагрузок и т. п.

При эксплуатации технологических аппаратов в условиях низких температур чаще всего наблюдаются случаи повреждения резервуаров и емкостей с легковоспламеняющимися и горючими жидкостями, а также со сжиженными газами, причем почти все случаи полного разрушения аппаратов происходят по одной и той же схеме: разрушается наиболее нагруженный конструктивный элемент — корпус резервуара, заполненный продуктом. Разрушается он по ломаной линии на полную высоту стенки, а затем в результате радиального усилия, связанного с выливанием большого количества жидкости, корпус отрывается от днища и отбрасывается в сторону. Одновременно крыша резервуара обрушивается на днище, которое обычно остается на месте или немного сдвигается в сторону.

Читайте также:  4 ОЦЕНКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРОДУКЦИИ

Кроме случаев полного разрушения стенок резервуара часто на­блюдаются случаи образования трещин, нарушающих герметичность и создающих опасность дальнейшей эксплуатации резервуаров. Трещины в резервуарах появляются, как правило, в наиболее холодные месяцы года.

Аппараты и трубопроводы, работающие в условиях низких тем­ператур, чувствительны к различного рода динамическим воздействиям (ударам, сотрясениям и т. п.).

Источник

Температурного воздействия

Повреждение технологического производственного оборудования может произойти в результате образования не предусмотренных расчетом температурных перенапряжений в материале стенок аппаратов и трубопроводов, а также в результате ухудшения механических характеристик металлов при низких или высоких температурах.

Температурные перенапряжения в материале, из которого изготовлены аппараты и трубопроводы, наступают тогда, когда есть препятствия линейному изменению отдельных элементов (узлов) или конструкции в целом.

Если аппарат (трубопровод) при изменении температуры свободно меняет свои размеры, то повреждения не произойдет. Изменение длины конструкции при этом будет равно:

где а — коэффициент линейного расширения материала конструкции; Δt — изменение температуры; l — длина конструкции.

При отсутствии условий свободного изменения линейных размеров аппарата (трубопровода), то есть в жестко защемленной конструкции, при изменении температуры возникнут температурные напряжения, величину которых можно определить, составив уравнение совместных деформаций:

где Δ1Р — изменение длины конструкции под воздействием фиктивной силы pt, вызывающей равнозначные и равновеликие температурные напряжения в конструкции. Согласно закону Гука,

где pt — сила, возникающая при действии температуры на конструкцию; F — площадь сечения конструкции; Е — модуль упругости материала; σt— температурное напряжение. Подставляя (4.11) и (4.13) в (4.12), получим:

Температурные напряжения наблюдаются при жестком креплении трубопроводов, наличии в аппаратах биметаллических конструкций или конструктивных элементов, находящихся под воздействием неодинаковых температур, в толстостенных конструкциях и: при местных изменениях температур в материале аппарата.

Высокое температурное напряжение в материале труб, если не принять мер к его устранению, может разрушить трубопровод, арматуру, опоры и нанести повреждение оборудованию (насосам, фильтрам и т. п.) и резервуарам.

Разгрузка трубопроводов от температурных напряжений осуществляется установкой температурных компенсаторов. Компенсаторы применяют линзовые, гнутые (П-образные, лирообразные и др.) (рис. 4.8) и сальниковые.

Рис. 4.8. Виды компенсаторов: а — волнистые; б — линзовые; в, г — гнутые

В толстостенных аппаратах, работающих при повышенной или: пониженной температурах, степень нагретости внутренней и на­ружной поверхностей стенки различна. Температурный перепад пo толщине стенки, как и неодинаковый нагрев отдельных участков, особенно при резком изменении рабочих температур, может вызвать опасные по величине температурные напряжения. По этой причине неоднократно происходили повреждения аппаратов и серьезные аварии.

Так, на химическом комбинате колонна синтеза изобутилового спирта работала под давлением 32 МПа при температуре в зоне ка­тализатора 470° С. Корпус колонны представлял собой стальную трубу толщиной 30 мм, усиленную четырьмя рядами намотанной на нее профилированной стальной ленты. Суммарная толщина стенки составляла 126 мм. Незадолго до аварии температура в зоне катализатора резко повысилась и в течение 5 мин превышала 600° С. Произошел разрыв корпуса колонны. Силой взрыва была разрушена железобетонная кабина. Съемные железобетонные щиты весом 5 т, закрывающие при работе агрегата монтажный проем в стене кабины, были отброшены на 140 м. Причиной аварии послужил увеличенный перепад температур между внутренней и наружной стенками колонны. По данным отраслевого научно-исследовательского института азотной промышленности при установившемся температурном режиме таких колонн нормальный температурный перепад не должен превышать 15. 20° С, а в данном случае он составил более 45° С. Было установлено, что при такой толщине стенок разность температур между внутренней и наружной поверхностями стенки корпуса в один градус уже вызывает напряжение сжатия (на внутренней поверхности) и растяжения (на наружной) до 1,8. 2,0 МПа. Естественно, что напряжение в материале стенки превысило опасный предел.

При поверочных расчетах толстостенных конструкций температуру наружной и внутренней поверхностей стенки принимают исходя из максимально возможного перепада температур как в процессе работы, так и в периоды пуска и остановки аппарата.

Для предупреждения аварий толстостенных аппаратов от температурных воздействий строго поддерживают заданный температурный режим работы, используют автоматические регуляторы температуры, устанавливают регистрирующие приборы с сигнальными устройствами для замера температуры стенок корпуса, производят охлаждение внутренней поверхности стенок аппарата путем пропускания холодного циркуляционного газа. При повышении температуры наружной или внутренней поверхностей стенок аппа­рата сверх установленной величины автоматически снижают давление и температурный режим аппарата, принимают меры к остановке всего технологического, процесса.

Для уменьшения разности температур между внутренней и наружной поверхностями стенок аппарата и снижения влияния температуры внешней среды наружные поверхности толстостенных аппаратов и трубопроводов защищают теплоизоляцией. Во избежание температурных перенапряжений следует очень медленно нагревать и охлаждать толстостенные аппараты в период их пуска и остановки, не допускать нарушения установленного темпа изменения температуры во времени.

Длительное воздействие высоких температур на материал, из которого изготовлены технологические аппараты, приводит к появлению медленных пластических деформаций в этих аппаратах даже в тех случаях, когда напряжение от рабочих нагрузок не превышает предела текучести (при данной температуре). Такое явление носит название ползучести (крипа). Особенно существенные изменения в условиях длительной работы под нагрузкой при высокой температуре претерпевают углеродистые стали. Легированные и жаропрочные стали при действии высоких температур изменяют свои механические свойства незначительно. Поэтому при конструировании аппаратов и трубопроводов (в зависимости от величины температурного режима) рекомендуется использовать следующие стали: при температуре от минус 20° С до плюс 425° С и давлении до 5 МПа — углеродистые стали обыкновенного качества (ВСтЗсп); при температуре от минус 20° С до плюс 475° С — углеродистые стали для котлостроения (15К, 20К) и стали повышенной прочности — низколегированные (09Г2С, 12МХ); при температуре от минус 60° С до плюс 850° С — теплоустойчивые и жаростойкие легированные стали с присадками хрома, ванадия, вольфрама или никеля (20Х5МЛ, 08X13); при низких (до минус 250° С) и высоких температурах (до плюс 1200° С) — высоколегированные жаропрочные стали с большими добавками хрома, никеля и небольшим количеством вольфрама, кремния (ОХ18Н10Т, 30Х24Н12СЛ).

Воздействие высоких температур на материал аппаратов возни­кает при ококсовании и загрязнении их теплообменной поверхности, при снижении в них уровня жидкости, в результате повреждения защитной футеровки. Подобные явления называют прогаром стенок (см. главу 12 данного учебника).

Повреждение технологического оборудования может наступить в результате воздействия не только высоких, но и низких температур. При низких температурах работают холодильные установки (аммиачные, пропановые и др.), установки газофракционирования (при температуре минус 30° С и ниже); установки по производству жидкого воздуха, кислорода и азота (при температуре минус 180° С и ниже), а также установки, находящиеся на открытых площадках в районах Урала, Сибири и Крайнего Севера. В этих условиях эксплуатации оборудования возникает опасное явление хладоломкости стали, связанное с падением ударной вязкости.

Читайте также:  Зачем нужен акт об оказании услуг

Ударная вязкость углеродистых сталей резко (скачкообразно) падает при снижении температуры. Потеря ударной вязкости может привести к образованию трещин, а иногда к полному разрушению аппаратов из этих сталей даже при действии нормальных рабочих нагрузок.

С увеличением количества углерода и фосфора в стали хрупкость ее увеличивается. Анализ происшедших повреждений аппаратов показал, что почти во всех случаях имело место сочетание нескольких причин: хрупкость металла при низких температурах, жесткость конструкций (особенно сварных), значительные внутренние перенапряжения в отдельных узлах, появляющиеся под влиянием дополнительных факторов — перепада температуры, действия ветра, динамичности нагрузок и т. п.

При эксплуатации технологических аппаратов в условиях низких температур чаще всего наблюдаются случаи повреждения резервуаров и емкостей с легковоспламеняющимися и горючими жидкостями, а также со сжиженными газами, причем почти все случаи полного разрушения аппаратов происходят по одной и той же схеме: разрушается наиболее нагруженный конструктивный элемент — корпус резервуара, заполненный продуктом. Разрушается он по ломаной линии на полную высоту стенки, а затем в результате радиального усилия, связанного с выливанием большого количества жидкости, корпус отрывается от днища и отбрасывается в сторону. Одновременно крыша резервуара обрушивается на днище, которое обычно остается на месте или немного сдвигается в сторону. На рис. 4.9 показаны примерная схема разрушения резервуара и последствия разрушения. При аварии заполненного резервуара жидкость, выходя наружу, разрушает вал или перехлестывает через обвалование и разливается на значительной площади.

Кроме случаев полного разрушения стенок резервуара часто наблюдаются случаи образования трещин, нарушающих герметичность и создающих опасность дальнейшей; эксплуатации резервуаров. Трещины в резервуарах появляются, как правило, в наиболее

Рис. 4.9. Схема пожара в резервуарном парке: / — обвалование; 2, 3, 4 — развернутая стенка, днище и сброшенная крыша разрушившегося резервуа­ра (соответственно); 5 — эстакада трубопроводов; 6 — узел задвижек; 7 — насосная с операторной. Заштрихована зона горения (13 000 м 2 )

холодные месяцы года. В качестве примера можно привести случай, когда в Восточной Сибири при резком снижении температуры (до минус 43° С) у пяти резервуаров образовалось в течение суток 18 трещин в стенках и сварных швах. (Резервуары по 5000 м 3 каждый.) Несомненно, здесь сказалось наличие температурных перенапряжений. При морозе даже в пустом резервуаре температура в центральной части днища на 20. 25° С выше, чем температура наружной части корпуса.

Аппараты и трубопроводы, работающие в условиях низких температур, чувствительны к различного рода динамическим воздействиям (ударам, сотрясениям и т. п.).

Таким образом, при сооружении аппаратов, емкостей и трубопроводов, работающих в условиях воздействия низких температур, следует уделять серьезное внимание подбору материала. Как правило, должны применяться стали с повышенной ударной вязкостью, имеющие низкую критическую температуру хладоломкости, в частности при температуре до минус 20° С — углеродистые стали спокойных плавок (ВСтЗсп4); при температуре минус 30° С — углеродистые стали повышенного качества (стали 10 и 20); при температуре до минус 40. 80° С — низколегированные стали (16ГС, 09Г2С); при температуре до минус 250° С — высоколегированные хромоникелевые стали. Цветные металлы и сплавы хладоломкости не подвержены.

Для аппаратов, резервуаров, трубопроводов, выполненных из сталей с пониженной ударной вязкостью и эксплуатирующихся в районах с низкой температурой воздуха, принимают ряд дополнительных мер защиты. Так, наружные емкости со сжиженными газами, выполненные из кипящей мартеновской стали, защищают теплоизоляцией и оборудуют внутренними змеевиками для обогрева их в зимнее время циркулирующим керосином. Температура стенки в самое холодное время не бывает в таких случаях ниже минус 5° С. Для резервуаров с ЛВЖ и ГЖ, выполненных из стали с пониженной ударной вязкостью, в зимний период устанавливают меньшую степень заполнения, реже осуществляют операции слива и налива, принимают меры к утеплению наиболее нагруженных нижних поясов (рис. 4.10 и 4.11).

Рис. 4.10. Допустимый уровень взлива резервуара РВС-5000 при различных температурах: / — сталь ВСтЗкп; 2— сталь ВСтЗсп

Рис. 4.11. Утепление нижнего узла резервуара землей, снегом или плитами

Источник

Температурные напряжения металла в цилиндрических сосудах

Температурные напряжения в твердых телах обусловлены неравномерным распределением температур: если температура одинакова во всех точках твердого тела, то температурные напряжения в нем не возникнут. При наличии градиента температур одни слои расширяются больше, другие меньше. Менее нагретые слои препятствуют расширению слоев, нагретых до более высокой температуры, в результате чего в последних возникают температурные напряжения сжатия, а в менее нагретых слоях — напряжение растяжения.

В элементах современных котельных агрегатов значительные температурные напряжения имеют место в трубках экранов, фестона и радиационных и полурадиационных (ширмовых) пароперегревателей вследствие высоких тепловых нагрузок и, следовательно, значительного градиента температур в стенке. Температурные напряжения невелики в других элементах, если им обеспечена свобода теплового расширения.

Значительные по величине температурные напряжения могут возникнуть при быстром нагреве или охлаждении элементов котельных установок, особенно паропроводов, выполненных из аустенитных сталей, коэффициент линейного расширения которых больше, чем у перлитных сталей.

Температурные напряжения в стенке цилиндрических сосудов при их наружном обогреве можно подсчитать по известным размерам цилиндра, перепаду температур в стенке и некоторым физическим константам материала.

Наиболее опасной зоной является часть стенки сосуда, прилегающая к внутренней поверхности, где действуют растягивающие окружные и осевые напряжения, имеющие одинаковый знак с окружными и осевыми напряжениями, обусловленными внутренним давлением.

При внутреннем обогреве цилиндрического сосуда (барабаны и камеры, находящиеся вне газоходов, трубопроводы воды и пара) максимальные растягивающие окружные температурные напряжения будут иметь место на наружной (поверхности сосуда и имеют разные знаки с напряжением от внутреннего давления, вследствие чего материал стенки нагружен значительно равномернее, чем при наружном обогреве.

Постоянные во времени температурные напряжения не оказывают существенного влияния на прочность элементов паровых котлов, поэтому не учитываются в механических расчетах. Это связано с тем, что при внутненнем обогреве они не увеличивают максимального напряжения от внутреннего давления. Что же касается наружного обогрева, то в этих условиях работают в основном трубы небольших диаметров, являющиеся менее ответственными деталями по сравнению с барабанами, камерами и трубопроводами. Кроме того, при высоких температурах металла величина постоянных температурных напряжений будет уменьшаться с увеличением времени работы детали.

Опасными являются переменные температурные напряжения, связанные с колебаниями температуры.

Выполнить качественно токарные работы вам могут при заказе перейдя по ссылке. Выполнение токарных работ опытными специалистами и на современном токарном оборудовании.

Источник