Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников образовательных учреждений среднего профессионального образования по специальности 2505
Скачать 0.86 Mb.
|
| Тема 1.2 Основные положения по устройству, расчёту, испытанию и эксплуатации оборудования Студент должен: знать: - основные требования к устройству, испытанию и эксплуатации сосудов, работающих под давлением; - определения рабочего, расчётного, условного и пробного давления; - определения температуры (рабочей и расчетной); - особенности пуска, остановки и испытания на плотность аппаратуры в зимнее время; уметь: - определять расчётное и пробное давление. Сосуды, работающие под давлением. Устройство сварного корпуса Давление рабочее (технологическое), расчётное, условное и пробное. Температура рабочая и расчётная. Испытание аппаратов и оборудования на прочность и плотность, нормы и условия проведения. Регламент проведения в зимнее время пуска, остановки и испытания на плотность аппаратуры. Основные положения по расчёту на прочность, Выбор расчётного давления. Допускаемые напряжения и запасы прочности. Назначение проектного и проверочного расчётов. Методические указания Большинство аппаратов нефтеперерабатывающих заводов представляет собой вертикально или горизонтально расположенные цилиндры, закрытые по концам крышками (днищами) различной формы. При конструировании предпочтение отдают цилиндрическим формам корпусов, что объясняется простотой изготовления и рациональным расходом металла. Основным элементом корпуса является обечайка - барабан цилиндрической или конической формы. Учитывая необходимость комплектации обечаек днищами, на которые разработаны ГОСТЫ, необходимо при конструировании их диаметр привести в соответствие с установленным ГОСТом рядом внутренних базовых диаметров цилиндрических обечаек. Основными параметрами, по которым выбирают конструкционный материал для изготовления аппарата и выполняют расчет элементов на прочность, являются: давление, температура, и концентрация рабочей среды. Различают рабочее, расчетное, условное и пробное давления. В соответствии с «Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением» сосуды, на которые распространяются эти правила, должны подвергаться испытанию на прочность и плотность после их изготовления, перед пуском в работу и периодически во время работы. Испытания, как правило, должны быть гидравлическими, ввиду их безопасности. Гидравлические испытания сосудов на прочность, за исключением литых, должно проводиться пробным давлением Рпр, определяемым по формуле: Рпр = 1,25Р ([]20/[]t) где: Р. — расчетное давление сосуда, МПа; [σ]20,[σ]t -допускаемые напряжения для материала сосуда или его элементов соответственно при 20ºС и расчетной температуре, MПa. Время выдержки сосуда под пробным давлением при испытании на прочность после его изготовления устанавливается разработчиком проекта. При отсутствии указаний в проекте время выдержки должно быть не меньше значений, указанных в таблице 1. Таблица 1
После испытания на прочность проводят испытание сосуда на плотность, которое заключается в следующем: после выдержки под пробным давлением давление снижается до расчетного, при котором производят осмотр наружной поверхности сосуда, всех его разъемных и сварных соединений. Сосуд считается выдержившим гидравлическое испытание, если не обнаружено: 1) течи, трещин, слезок, потения в сварных соединениях и на основном металле; 2) течи в разъемных соединениях; 3) видимых остаточных деформаций. Пример выбора давления гидроиспытания Выбрать давление гидроиспытания сварного сосуда, если давление расчётное - 1 МПа, температура расчётная - 100ºС, материал корпуса — сталь 16ГС. Гидравлическое испытание сосудов, за исключением литых, должно проводиться пробным давлением Рпр, определяемым по формуле: Рпр = 1,25·Р·([σ]20 / [σ]t По таблице III -2 стр. 41 [1] для стали 16ГС принимаем [σ]20 =183 МПа; [σ]t = 160 МПа. Рпр = 1,25·1(180/160) = 1,43 МПа. При пуске аппараты, стенки которых после остановки (ремонта) имеют отрицательную температуру, рекомендуется прогреть, например, паром, а затем поднимать в них давление. Если это не представляется возможным, то пуск следует выполнять по правилам, которые устанавливает «Регламент проведения в зимнее время пуска (остановки) или испытания на герметичность сосудов». Пуск (остановка) или испытание на герметичность в зимнее время, т.е. повышение (снижение) давления в сосуде при повышении (снижении) температуры стенки, должны осуществляться в соответствии с графиком:  Где Р1 - давление пуска, Р2 - рабочее давление, t1 - наименьшая температура воздуха, при которой допускается пуск сосуда под давлением Р1, t2 - минимальная температура, при которой сталь и ее сварные соединения допускаются для работы под давлением в соответствии с требованиями 2-6 и 11-14 ОСТ 26-291-94. Величина давления Р1 принимается согласно таблице 2 в зависимости от рабочего давления Р2 Таблица 2
Примечание. При температуре t2 ниже или равной t1 давление пуска Р1 принимается равным рабочему давлению Р2. Достижение давлений Р1 и P2 рекомендуется осуществлять постепенно по 0,25Р1 или 0,25Р2 в течение часа с 15 минутными выдержками давлений на ступенях 0,25Р1 (0,25 Р2); 0,5Р1 (0,5 Р2); 0,75Р1(0,75Р2) Величины температур t1 и t2 принимаются по таблице 3 в зависимости от типа сталей. Скорость подъема (снижения) температуры должна быть не более 30ºС в час, если нет других указаний технической документации. Проектирование аппаратов и машин включает их технологический и механический расчет. Технологический расчет необходим для определения основных размеров оборудования, обеспечивающих оптимальный режим его работы. Надежность конструкции обеспечивается механическим расчетом, т.е. расчетом на прочность узлов и деталей. Таблица3.
В зависимости от практических целей выполняют проектные и проверочные расчеты на прочность. При проведении проектных расчетов определяют в основном размеры элементов машин и аппаратов (толщин стенок корпусов, днищ, крышек и т.д.) При проверочных расчетах определяют фактически возникающие в элементах напряжения и сравнивают их с допускаемыми при заданной рабочей температуре. При расчетах на прочность и устойчивость очень важен правильный выбор допускаемого напряжения. От выбранного значения допускаемого напряжения зависят надежность аппарата в условиях эксплуатации, расход металла на его изготовление и, следовательно, экономичность конструкции в целом. Допускаемые напряжения выбирают в зависимости от прочностных характеристик принятого конструкционного материала при расчетной температуре, свойств среды, характеристик нагрузок, испытываемых аппаратов в процессе эксплуатации, способа и технологии изготовления аппарата и надежности приборов контроля. Вопросы для самоконтроля: 1. Какими должны быть сварные швы корпуса сосуда? 2. Какие сварные швы корпуса определяют прочность сосуда? 3. Какое различие между рабочим и расчетным давлением, всегда ли оно бывает одинаковым? 4. Как определить величину давления при гидроиспытании? При каком давлении производится испытание на плотность? 5. Почему при пуске аппарата давление в нём нужно поднимать постепенно? 6. В зависимости от чего принимается допускаемое напряжение при расчете сосудов, работающих под давлением? 7. В чём отличие задачи проверочного и проектного расчетов? Литература: [2], с. 8-14; [6], с. 10-26. Тема 1.3 Стандарты на оборудование и аппаратуру Студент должен: знать: - технические требования к конструкции оборудования; уметь: - выбирать на основании технологических расчетов различные аппараты и оборудование по государственным стандартам. Государственные стандарты, регламентирующие нормы и методы расчета на прочность, технические требования к конструкции и изготовлению. Стандарты на аппаратуру и оборудование, параметры, узлы и детали. Методические указания Конструкции и качество машин и аппаратов должны удовлетворять определенным требованиям, поэтому их проектируют, изготовляют и эксплуатируют в соответствии с единой нормативно- технической документацией, к которой относятся: «Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением». Они определяют требования к устройству, изготовлению, монтажу, ремонту и эксплуатации сосудов, работающих под давлением. ОСТ 26-291-94. "Сосуды и аппараты стальные сварные. Общие технические условия". Данный стандарт распространяется на стальные сварные сосуды и аппараты, работающие под давлением не более 16МПа или без давления (под налив) при температуре стенки не ниже -70ºС. ГОСТ 24306-80 "Сосуды и аппараты стальные сварные. Технические требования". Стандарт распространяется на сосуды и аппараты из углеродистых, легированных и двухслойных сталей, предназначенных для работы в химической и нефтеперерабатывающей отраслях промышленности, находящиеся в условиях рабочих температур не ниже минус 70'С, работающих без давления или под давлением не более 10МПа и под вакуумом с остаточным давлением не ниже 665 Па. ГОСТ 14249-89. "Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность". ГОСТ 24755-81. "Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность укрепления отверстий". ГОСТ 24757-81. "Сосуды и аппараты колонного типа. Нормы и методы расчета на прочность". ГОСТ 6533-78. "Днища эллиптические отбортованные стальные для сосудов, аппаратов и котлов. Основные размеры". ГОСТ 12619-78 — ГОСТ 12623-78. "Днища конические и плоские. Основные размеры". ГОСТ 15122-79. "Теплообменники кожухотрубчатые с неподвижными трубными решетками и кожухотрубчатые с температурным компенсатором на кожухе. Основные параметры и размеры". ГОСТ 14244-79. "Холодильники кожухотрубчатые с плавающей головкой. Основные параметры и размеры". ГОСТ 14245-79. "Теплообменники кожухотрубчатые с U - образными трубами. Основные параметры и размеры". Выше приведены лишь некоторые стандарты на оборудование и их детали. ГОСТами установлены ряды давлений, объемов, диаметров сосудов и аппаратов. Стандартизованы фланцы, заглушки для штуцеров, крепежные детали, днища, опоры, тарелки колонных аппаратов и др. При проектировании и выборе машин и аппаратов, а также их узлов необходимо руководствоваться ГОСТами и ОСТами. Вопросы для самоконтроля: 1. Назовите номера стандартов, регламентирующих нормы и методы расчетов сосудов на прочность. 2. Какие стандарты и нормативные документы регламентируют требования к устройству и изготовлению сосудов, работающих под давлением? 3. Какие стандарты регламентируют типоразмеры и конструкцию деталей сосудов? 4. Какие стандарты регламентируют типы и конструкцию ёмкостных, теплообменных и других аппаратов? Литература: [1], с. 7-13; [2], с. 35-44. Раздел 2 Материалы, применяемые для изготовления оборудования Тема 2.1 Выбор материала Студент должен: знать: -основные конструкционные материалы, применяемые на нефтегазоперерабатывающих заводах; уметь: - выбирать различные материалы в зависимости от рабочих условий; производить экономическое обоснование выбора материала. Основные конструкционные материалы, применяемые для изготовления аппаратов, машин, трубопроводов, арматуры, металлоконструкций нефтегазоперерабатывающих заводов. Факторы, определяющие выбор материалов, зависящие от внешних рабочих условий (температуры, давления, свойств среды) и связанные со свойствами материалов (физико-механическими, технологическими). Экономическое обоснование выбора материала. Изменение механических свойств и структуры металла и сплавов в кратковременных испытаниях и длительной работе в условиях высокой и низкой температур, под воздействием агрессивных сред. Методические указания Специфические условия эксплуатации оборудования нефтегазоперерабатывающих заводов, характеризуемые широким диапазоном давлений и температур при агрессивном воздействии среды, определяют следующие требования к конструкционным материалам: высокая механическая прочность, высокая коррозионная стойкость, жаростойкость, жаропрочность, стойкость к высоким и низким температурам и др. Аппаратуру для нефтегазоперерабатывающих заводов изготавливают, главным образом, сваркой. Поэтому применяемый конструкционный материал должен обладать хорошей свариваемостью. Основным конструкционным материалом для аппаратуры нефтегазоперерабатывающих заводов является сталь, поставляемая в виде листового и сортового проката, труб, поковок или отливок. Применяют также чугун и цветные металлы. Неметаллические материалы, в том числе полимерные, в качестве конструкционных применяют редко; они служат, в основном, для облицовки или футеровки аппарата или отдельных узлов и деталей. При повышении температуры предел текучести сталей падает. В напряженном состоянии сталь реагирует на высокие температуры значительно сильнее: возникают явления ползучести, релаксации, нарушения стабильности структуры. Интенсивность и характер этих явлений зависит от химического состава и структуры сталей, а также от действия напряжений и температур, которому они подвержены в процессе эксплуатации. Некоторая сталь в результате длительной работы при температурах выше 450С значительно теряет ударную вязкость при сохранении других механических свойств. Это явление, называемое тепловой хрупкостью, часто наблюдается у низколегированных сталей. Некоторые процессы нефтепереработки осуществляются при отрицательных температурах (ниже 0ºС). Предел прочности, предел текучести, модуль упругости и относительное удлинение стали с понижением температуры незначительно изменяются. Низкие температуры вызывают, главным образом, сильное падение ударной вязкости для всех сталей. Ударная вязкость почти не снижается при низких температурах у высоколегированных сталей аустенитного класса и цветных металлов и сплавов. При выборе конструкционного материала основным критерием является его химическая и коррозионная стойкость в заданной среде. Обычно выбирают материал абсолютно или достаточно стойкий в среде при ее рабочих параметрах. Другим критерием при выборе материала является расчетная температура стенок аппарата, а также, если эта температура является положительной, для аппаратов, установленных на открытой площадке или в неотапливаемом помещении, необходимо учитывать абсолютную минимальную зимнюю температуру наружного воздуха (для географического района установки аппарата), при которой аппарат может находиться под давлением или вакуумом. Таким образом, выбор материала должен производиться из его коррозионной стойкости в заданной среде и рабочих условий (давления и температуры стенки — расчетной и минимально возможной отрицательной). Выбор материалов для изготовления сосудов на которые распространяются «Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением» производится в соответствии с этими правилами. Вопросы для самоконтроля: 1. Какие изменения структуры и механических свойств происходят в металле при работе его при высоких температурах? 2. Какое влияние на механические свойства сталей оказывают низкие температуры? 3. По каким критериям производится выбор материалов для изготовления сосудов, работающих под давлением? Литература: [1], с. 7-13; [ 2], с.35-44. |
Похожие:
 | Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников... ... |  | Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников образовательных учреждений Федерального государственного образовательного стандарта среднего профессионального образования по специальности 080114 Экономика... |
| Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников... Методические указания составлены в соответствии и примерной (рабочей) программой профессионального модуля пм. 03. Выполнение работ... | | Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников образовательных учреждений Методические указания учебной дисциплины разработаны на основе Федерального государственного образовательного стандарта (далее –... |
| Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников образовательных учреждений Методические указания учебной дисциплины разработаны на основе Федерального государственного образовательного стандарта (далее –... | | Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников образовательных учреждений Методические указания учебной дисциплины разработаны на основе Федерального государственного образовательного стандарта (далее –... |
| Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников... ПМ. 01. Обеспечение реализации прав граждан в сфере пенсионного обеспечения и социальной защиты | | Методические указания и контрольное задание для студентов-заочников... Методические указания и контрольное задание для студентов-заочников образовательных учреждений среднего профессионального образования... |
| Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников... Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников Салаватского индустриального колледжа | | Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников... Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников Салаватского индустриального колледжа |
| Методические указания и контрольные задания могут быть рекомендованы... Государственное образовательное учреждение среднего профессионального образования | | Методическое пособие по дисциплине «Английский язык» Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников образовательных учебных учреждений спо |
| Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников... Технология и организация строительного производства» предназначена для реализации государственного требования к минимуму содержания... | | Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников... Государственное образовательное учреждение среднего профессионального образования |
| Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников... Государственное образовательное учреждение среднего профессионального образования | | Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников... |
