PRORAČUN ČVRSTOĆE POSUDE POD TLAKOM. Marina MALINOVEC PUČEK

PRORAČUN ČVRSTOĆE POSUDE POD TLAKOM Marina MALINOVEC PUČEK

PRORAČUN ČVRSTOĆE roisan za POSUDE POD TLAKOM definiranje oterećenja NORME rezultat roračuna AD Merkblatt HRN DIN EN 13445-3 1) DIN EN 12952-3 2) itd. 1) neložene osude od tlakom 2) ložene osude od tlakom

OPTEREĆENJA POGONSKI UVJETI unutarnji tlak vanjski tlak hidrostatički tlak ogonska temeratura ISPITNI UVJETI unutarnji tlak vanjski tlak hidrostatički tlak isitna temeratura VANJSKA OPTEREĆENJA sile uslijed vjetra 1) sile uslijed otresa 2) sile uslijed cjevovoda sile uslijed otore POSEBNA OPTEREĆENJA transort montaža odvoz/dovoz ogonske smetnje 1) DIN 1055 i DIN 4133 2) DIN 4149

POSUDE POD TLAKOM PRORAČUN DIJELOVA POD TLAKOM Posude od tlakom - vrste Posude od tlakom - određivanje klase osude Proračun dijelova od tlakom. Oći zahtjevi Konusni laštevi izvrgnuti unutarnjem i vanjskom tlaku roračun Podnice izvrgnute unutarnjem ili vanjskom tlaku roračun Cilindrični laštevi i kugle izvrgnuti unutarnjem tlaku roračun Cilindrični laštevi izvrgnutih vanjskom tlaku roračun Izrezi u cilindrima, konusima i kuglama izvrgnutim unutarnjem tlaku Proračun vijaka Proračun rirubnica Ravne odnice i cijevne stijenke roračun HRN M.E2.150 HRN M.E2.151 HRN M.E2.250 HRN M.E2.251 HRN M.E2.252 HRN M.E2.253 HRN M.E2.254 HRN M.E2.256 HRN M.E2.257 HRN M.E2.258 HRN M.E2.259

GA 2. vježba HRN M.E2.250 Proračun dijelova od tlakom. Oći zahtjevi HRN M.E2.253 Cilindrični laštevi i kugle izvrgnuti unutarnjem tlaku

Kuglasti sremnici UNP ukaljenog naftnog lina

HRN M.E2.250 Proračun dijelova od tlakom. Oći zahtjevi 1. PREDMET NORME -oći zajednički zahtjevi koji se koriste ri roračunu čvrstoće konstrukcijskih dijelova koji su izvrgnuti tlaku 2. PODRUČJE PRIMJENE - za statički oterećene dijelove stabilnih osuda od tlakom - za dijelove osude koji su naravljeni od slijedećih materijala: niskougljični nelegirani, niskolegirani i legirani čelici, čelični lijev, lijevano željezo, bakar, aluminij i legure bakra i aluminija

3. OZNAKE I JEDINICE Za roračun dijelova od tlakom koriste se jedinstvene oznake, nazivi i jedinice. roračunski tlak, [bar] s otrebna debljina stijenke, [mm] s e izvedena debljina stijenke, [mm] ν - koeficijent valjanosti zavarenog soja, ili koeficijent oslabljenja, [-] D s vanjski romjer osnovnog dijela, [mm] K roračunska čvrstoća, [N/mm 2 ] S stuanj sigurnosti, [-] c 1 dodatak koji uzima u obzir smanjenje debljine stijenke, [mm] c 2 dodatak na koroziju i trošenje, [mm]

4. PRORAČUNSKI TLAK roračunski tlak ne smije biti niži od najvišeg retlaka koji može nastati u osudi ri radu. Ako je dio osude izvrgnut istovremeno djelovanju vanjskog i unutarnjeg tlaka roračun se izvodi osebno za svaki od ovih tlakova. Unutrašnji redtlak + vanjski odtlak (ili obratno) unutrašnji odnosno vanjski tlak se ovećava za 1 bar Posude od vakumom roračunski tlak 1 bar Dodatna oterećenja koja se uzimaju u obzir kod roračuna: najveći statički tlak tekućine u osudi, masa osude i masa tekućine ri radu, masa osude i najveća masa tekućine redviđene za isitivanje, oterećenje uslijed vjetra i oterećenje uslijed otresa.

Iznos roračunskog tlaka u slučaju kad uzimamo u obzir statički tlak: g + ρ H 10 4 - tlak u romatranom dijelu osude, [bar] g - tlak u linovitom rostoru osude, [bar] ρ -gustoća, [kg/m 3 ] H - visina stuca tekućine, [m]

5. PRORAČUNSKA TEMPERATURA Određuje se rema stvarnoj temeraturi materijala koja se očekuje ri radnim uvjetima za romatrani dio osude. Način zagrijavanja Bez zagrijavanja Zagrijavanje linovima, arom ili tekućinama Zagrijavanje direktnim dodirom lamena, linovima izgaranja ili elektrolučnom strujom Proračunska temeratura Najviša temeratura radne tvari Najviša temeratura tekućine za grijanje Za zaštićenu stijenku najviša temeratura radne tvari uvećana za 20 C Za neosredno dodirivanje stijenke najviša temeratura radne tvari uvećana za 50 C

6. PRORAČUNSKA ČVRSTOĆA Proračunska čvrstoća F(roračunske temerature) Tamo gdje čvrstoća zavisi od vremena uzima se manja vrijednost između granice razvlačenja ili 0.2 granice i trajne vremenske čvrstoće za 100000 h ri roračunskoj temeraturi (Stunjevi sigurnosti S rema Tablici 2.) Za materijale 0.2 > M 0.75 za roračunsku čvrstoću uzima se 0.76 M na roračunskoj temeraturi Za materijale čija granica razvlačenja ili 0.2 granica nije oznata za roračunsku čvrstoću uzima se najmanja vrijednost vlačne čvrstoće (Stunjevi sigurnosti S rema Tablici 3.)

7. STUPANJ SIGURNOSTI Tablica 2. Vrijednosti stunja sigurnosti S i S rema granici razvlačenja, granici 0.2 odnosno trajnoj vremenskoj čvrstoći B/100000 Vrsta materijala Stuanj sigurnosti za materijal ri roračunskoj temeraturi, S Stuanj sigurnosti za materijal ri isitnom tlaku, S 1. Valjani i kovani čelik 1.5 1.1 2. Čelični lijev 2.0 1.5 3. Nodularni lijev (HRN C.J2.022) 3.1. NL 70 i NL 60 3.2. NL 50 3.3. NL 42 3.4. NL 38 žaren nežaren 5.0 6.0 4.0 5.0 3.5 4.5 3.0 4.0 2.5 2.0 1.7 1.5 4. Aluminij i legure aluminija 1.5 1.1

Tablica 3. Vrijednosti stunja sigurnosti S i S rema vlačnoj čvrstoći Vrsta materijala 1. Sivi lijev (HRN C.J2.020) 1.1. nežaren 1.2. žaren ili emajliran 2. Bakar i njegove legure, valjana i lijevana bronca 2.1. bešavne ili zavarene osude 2.2. lemljene osude Stuanj sigurnosti za materijal ri roračunskoj temeraturi, S 9.0 7.0 3.5 4.0 Stuanj sigurnosti za materijal ri isitnom tlaku, S 3.5 2.5

NOVIJE NORME do R S e e ; R S 0.2 / ϑ 0.2 / ϑ ; R S m / t / ϑ m / t / ϑ ; R S m m min S e S0.2 / ϑ 1.5 S m / t / ϑ 1.0..1.5 S m 2.4

8. KOEFICIJENT VALJANOSTI ZAVARENOG SPOJA ILI KOEFICIJENT OSLABLJENJA Oslabljenje osnovnog materijala: 1. sajanje elemenata (zavarivanje, lemljenje i sl.) koeficijent valjanosti zavarenog soja (Pravilnik o TNSTP) STARO!!! PO NOVOM ν 1 bešavne cijevi ν 1 ili ν 0.85 tlačne osude 2. razni konstruktivni zahvati (rue, riključci i sl.) koeficijent oslabljenja (HRN M.E2.256)

KOEFICIJENT VALJANOSTI ZAVARENOG SPOJA Vrste zavarenog soja: - vrsta zavarenog soja A - vrsta zavarenog soja B - vrsta zavarenog soja C - vrsta zavarenog soja D

Najniži doušteni razred kvalitete zavarenog soja: Klasa osude I II III IV Vrsta zavarenog soja ABC D ABC D ABC D ABC D Najniži doušteni razred kvalitete zavarenog soja Čeoni sojevi Kutni i rekloni sojevi IA ne doušta se IḆ- IB ne doušta se IB IB IB (za nemiran rad IA) IB ne doušta se II ne doušta se II II ĪI II (za nemiran rad IB) II III - III III IV - IV ne doušta se III (rekloni, obostrani za δ< < 15 mm) III III (za nemiran rad II) ne doušta se IV (rekloni, obostrani za δ< < 15 mm) IV IV (za nemiran rad III)

a - obostrano zavarivanje b - jednostrano zavarivanje c - otuno rovarivanje d - neotuno rovarivanje

9. DODACI s sv + c 1 + c 2 s v izračunata debljina stijenke, [mm] c 1 dodatak za doušteno odstuanje materijala, [mm] c 2 dodatak zbog smanjenja debljine lima korozijom i trošenjem c 3 dodatak zbog oziđivanja (dounska oterećenja osude izazvana ozidom )

Tablica x. Bešavne cijevi dodatak za doušteno odstuanje materijala c 1 Tehnički dobavni uvjeti Vanjski romjer, d a Debljina stijenke, s c 1 DIN 1629 DIN 1630 DIN 17175 do130 [mm] 130 < d a 320 320 < d a 660 1) normalna debljina stijenke, DIN 2448 2) kod cijevi (reko 300 C) DIN 17175: c 1 12.5% [mm] [%] 2s 1) n 10 2s n < s 4s n 10 > 4s n 9 0.05d a 12.5 0.05 < s 0.11d a 12.5 > 0.11d a 10 0.05d a 15 2) 0.05d a < s 0.09d a 12.5 > 0.09d a 10 c 1 ( s + c ) v 2 c1 100 c 1

Tablica x. Šavne cijevi dodatak za doušteno odstuanje materijala c 1 Tehnički dobavni uvjeti Debljina stijenke s e c 1 [mm] [mm] DIN 1626 i DIN 1628 (cijevi do 300 C) DIN 17177 (cijevi reko 300 C) do 3 0.25 3 < s 10 0.35 reko 10 0.5 Hladno izrađena do 3 0.25 Hladno izrađena 3 < s 10 0.35 Hladno izrađena s > 10 * 10% * rema dogovoru

Tablica x. Dodatak za doušteno odstuanje materijala c 1 kod limova Norma Debljina stijenke s e c 1 [mm] [mm] Tanki lim DIN 1541 1 0.09 2 0.15 2.75 0.16 Srednji lim DIN 1542 3 0.35 4 0.40 4.75 0.45 5 do 10 0.3 reko 10 do 30 0.5 Debeli lim DIN 1543 reko 30 do 35 0.6 reko 35 do 40 0.7 reko 40 do 45 0.8 reko 45 do 50 0.9 reko 50 1.0

9. DODACI c 1 dodatak za doušteno odstuanje materijala, [mm] c 2 dodatak zbog smanjenja debljine lima korozijom i trošenjem feritni čelici c 2 1 mm debljine s > 30 mm c 2 0 mm za cijevi registra izmjenjivača c 2 0.5 mm (najmanje) c 3 dodatak zbog oziđivanja (dounska oterećenja osude izazvana ozidom ) 10. NAJMANJA DEBLJINA STIJENKE NE SMIJE biti manja od otrebne debljine utvrđene roračunom

HRN M.E2.253 Proračun cilindričnih i kuglastih laštova izvrgnutih djelovanju unutrašnjeg tlaka 1. PREDMET NORME I PODRUČJE PRIMJENE PREDMET NORME - ravni cilindrični i kuglasti laštevi koji su sastavni dijelovi osuda od tlakom, a izvrgnuti su o svojoj ovršini djelovanju unutarnjeg tlaka PODRUČJE PRIMJENE - za ravne cilindrične i kuglaste lašteve, kod kojih odnos vanjskog i unutarnjeg romjera lašta iznosi: D D s u 1.2 Ova norma vrijedi i za cijevi (do D s 200 mm), do odnosa: D D s u 1.7

2. VEZA S DRUGIM NORMAMA HRN M.E2.250 - Proračun dijelova od tlakom. Oći zahtjevi HRN M.E2.256 - Izrezi u cilindrima, konusima i kuglama izvrgnutim unutarnjem tlaku. Proračun 3. OZNAKE I JEDINICE s otrebna debljina stijenke cilindričnog ili kuglastog lašta, [mm] s e izvedena debljina stijenke cilindričnog ili kuglastog lašta, [mm] D s vanjski romjer cilindričnog ili kuglastog lašta, [mm] D u unutrašnji romjer cilindričnog ili kuglastog lašta, [mm] roračunski tlak, [bar] K roračunska čvrstoća, [N/mm 2 ] S stuanj sigurnosti, [-] c 1, c 2 dodaci na debljinu stijenke rema odredbama norme HRN M.E2.250.

D s u [mm] u [bar] K u [N/mm 4. PRORAČUN DEBLJINE STIJENKE 2 ] Potrebna debljina stijenke cilindričnog lašta izvrgnutog djelovanju unutrašnjeg tlaka: Ds s + c1 + c K 20 ν + S 2 s sv + c 1 + c 2 Potrebna debljina stijenke kuglastog lašta izvrgnutog djelovanju unutrašnjeg tlaka: Ds s + c1 + K 40 ν + S c 2

IZVOD FORMULE ZA PRORAČUN DEBLJINE STIJENKE Tlačna sila na zakrivljenu stijenku: df dfn cos α df n da df da cos α F A roj retlak A roj rojekcijska ovršina zakrivljene stijenke

Glavna narezanja: obodno narezanje u uzdužno narezanje l radijalno narezanje r Slika x. Osnovni elementi tlačne osude. Narezanja

Postuak izjednačenja ovršina: A A A ovršina oterećenja, [m 2 ] A ovršina materijala, [m 2 ] Srednje obodno narezanje: u u u A A,, Srednje uzdužno narezanje: l l l A A,, Srednje radijalno narezanje: 2 r

Srednje radijalno narezanje: r 2

SREDNJE OBODNO NAPREZANJE CILINDRIČNI PLAŠT u A A, u, u d i l 2 s l v u d 2 s v i

SREDNJE UZDUŽNO NAPREZANJE CILINDRIČNI PLAŠT v i l l l s d d A A π π 4 2,, v i l s d 4 u l 2 1 u l 2

REFERENTNO (SLOŽENO) NAPREZANJE CILINDRIČNI PLAŠT u l r < < v i l s d 4 v i u s d 2 2 r Hioteza tangencijalnih narezanja: min max V Srednje referentno narezanje u cilindričnom laštu: < < r u V + 1 2 2 2 v i v i V s d s d v a i s d d 2 d s V i v 2 d s V a v + 2

Potrebna debljina stijenke CILINDRIČNI PLAŠT d s V a v + 2 S K do V d s do a v + 2 S K d s a v + 2 S K d s a v + ν 2 d a u [mm] u [N/mm 2 ] K u [N/mm 2 ] 1 N/mm 2 1 MPa 10 bar