Tính bề dày thiêt bị hình trụ chịu áp suất trong

30 PHẠM VI SỬ DỤNG: - Tính toán Thân thiết bị hình trụ chịu áp suất trong - Sử dụng vật liệu Thép Các-bon và thép hợp kim loại SA trong tiêu chuẩn ASME - Phương pháp gia công thiết bị:

MỤC LỤC

1 CƠ SỞ TÍNH TOÁN 2

1.1 ASME 2013, VIII Division 1&2 2

1.2 Tiêu chuẩn Việt Nam – TCVN 4

2 TRÌNH TỰ THIẾT KẾ 5

2.1 Chọn vật liệu 5

2.2 Chọn hệ số bền mối hàn: E 18

2.3 Tính toán ứng suất cho phép tối đa: S 19

3 VÍ DỤ 26

4 PHỤ LỤC 28

5 TÀI LIỆU THAM KHẢO 30

PHẠM VI SỬ DỤNG:

- Tính toán Thân thiết bị hình trụ chịu áp suất trong

- Sử dụng vật liệu Thép Các-bon và thép hợp kim ( loại SA trong tiêu chuẩn ASME)

- Phương pháp gia công thiết bị: Hàn

- Không xét bề dày bổ sung do ăn mòn

1.1.2 Phân loại thiết bị chịu áp suất trong

- Thiết bị chịu áp suất trong được chia làm 2 loại:

+ Thiết bị chịu áp trong thông thường + Thiết bị chịu áp trong cao

- Không có ranh giới rõ ràng về việc phân loại thiết bị chịu áp suất trong như vậy, tuy nhiên có thể dựa vào các điều kiện rang buộc sau đây:

+ Thiết bị chịu áp trong thông thường:

• Bề dày thiết bị: ≤ 0.5 × + Thiết bị chịu áp trong cao

• Bề dày thiết bị: ≥ 0.5 × ( trong đó: S - Ứng suất cho phép tối đa, E – Hệ số bền mối hàn, Ri - Bán kính trong của thiết bị)

1.1.3 Tính toán bề dày thiết bị chịu áp trong thông thường

1.1.3.1 Tính toán bề dày theo ứng suất tiếp

- Sử dụng công thức sau để tính toán khi thiết bị có đường hàn nằm dọc theo trục và sinh ra ứng suất tiếp:

×+ 0.4 ×

Trong đó: t: bề dày thân thiết bị, in

P: áp suất nội, psi

Ri , Ro : Bán kính trong và bán kính ngoài của thiết bị, in S: Ứng suất cho phép tối đa, psi

- Sử dụng công thức sau để tính toán khi thiết bị có đường hàn nằm theo đườn chu vi và sinh ra ứng suất dọc trục

×

- Ta có thể rút P từ công thức trên để kiểm tra áp suất cho phép làm việc của thiết bị

1.1.4 Tính toán bề dày thiết bị chịu áp trong cao

1.1.4.1 Tính toán bề dày theo ứng suất tiếp

- Sử dụng công thức sau để tính toán khi thiết bị có đường hàn nằm dọc theo trục và sinh ra ứng suất tiếp:

Trong đó: t: bề dày thân thiết bị, in

P: áp suất nội, psi

Ri , Ro : Bán kính trong và bán kính ngoài của thiết bị, in S: Ứng suất cho phép tối đa, psi

E: Hệ số bền mối hàn

- Ta có thể rút P từ công thức trên để kiểm tra áp suất cho phép làm việc của thiết bị

−1.1.4.2 Tính toán bề dày theo ứng suất dọc trục

- Sử dụng công thức sau để tính toán khi thiết bị có đường hàn nằm theo đườn chu vi và sinh ra ứng suất dọc trục

- Ta có thể rút P từ công thức trên để kiểm tra áp suất cho phép làm việc của thiết bị

Trong đó: t: bề dày thân thiết bị, in

P: áp suất nội, psi

Ri , Ro : Bán kính trong và bán kính ngoài của thiết bị, in S: Ứng suất cho phép tối đa, psi

E: Hệ số bền mối hàn 1.1.5 Thiết bị có vùng mỏng cục bộ

- Vùng mỏng cục bộ là vùng có bề dày nhỏ hơn bề dày thiết kế trong quá trình vận hành thiết bị chịu va đập cơ học sinh ra

- Khi thiết bị xuất hiện vùng mỏng thì vấn đề đặt ra là thiết bị có còn an toàn ở điều kiện vận hành hay không

- ASME đưa ra các điều kiện rang buộc mà nếu thỏa mãn các điều kiện này thì thiết bị vẫn vận hành an toàn

- Ràng buộc đối với vùng mỏng cục bộ:

C: Bề rộng vùng mỏng theo hướn chu vi R: bán kính trong của thiết bị

t: bề dày tính toán

tL: bề dày vùng mỏng

1.2 Tiêu chuẩn Việt Nam – TCVN

( Hồ Lê Viên – Tính toán, thiết kế các chi tiết thiết bị hóa chất và dầu khí)

- Tính toán bề dày theo 1 trong 4 trường hợp sau:

- Bề dày thực của thân trụ: = +

Cb là hệ số bổ sung do bào mòn cơ học của môi trường, mm

Cc là hệ số bổ sung do sai lệch khi chế tạo, lắp ráp, mm

Co là hệ số bổ sung để quy tròn kích thước, mm

- Các công thức trên chỉ đúng khi thỏa mãn điều kiện sau đây:

−

≤ 0.1 Khi đó ta có thể kiểm tra áp suất tính toán cho phép ở bên trong thiết bị:

2.2.2 Chọn vật liệu theo nhiệt

Có thể chọn vật liệu dựa trên nhiệt độ vận hành của thiết bị theo bảng sau

2.2 Chọn hệ số bền mối hàn: E

- Hệ số bền mối hàn phụ thuộc vào kiểu hàn và cách thức kiểm tra mối hàn

- Hệ số bền mối hàn càng lớn tương ứng với chất lượng của mối hàn và phương thức kiểm tra càng cao, dẫn đến bề dày tối thiểu tính toán được sẽ nhỏ hơn so với mối hàn chất lượng thấp và phương pháp kiểm tra đơn giản

- Có thể lựa chọn hệ số bền mối hàn theo bảng sau: ( giá trị chọn không được cao hơn giá trị được ấn định)

2.3 Tính toán ứng suất cho phép tối đa: S

- Ứng suất cho phép tối đa là giá trị giới hạn khoảng cho phép an toàn vận hành thiết bị, nằm trong khoảng giới hạn đàn hồi

- Có thể tính toán ứng suất cho phép tối đa theo tiêu chuẩn ASME 2013 như sau

+ ASME 2013, division 1:

3.5 ;1.5) + ASME 2013, division 2:

2.4 ;1.5)

YS: Giới hạn đàn hồi

- Theo tính toán như trên thì Division 2 cho phép 1 giới hạn ứng suất lớn hơn so với Division 1 Tương ứng với bề dày tính toán được theo Division 2 sẽ nhỏ hơn và tiết kiệm được vật liệu so với Division 2 Ngược lại Division 1 lại có độ an toàn cao hơn Division 2

- UTS và YS của 1 số loại vật liệu được cho trong bảng sau:

- Chọn hệ số mối hàn E = 0.85 tương ứng với trường hợp hàn 2 phía và phương pháp kiểm tra mối hàn

là kiểm tra điểm bằng tia X

- Tính toán ứng suất cho phép tối đa:

Ta sử dụng công thức tính toán cho thiết bị chịu áp trong thường

- Chọn phương thức hàn dọc theo thân thiết bị  tính toán bề dày thiết bị theo ứng suất tiếp:

4 PHỤ LỤC

5 TÀI LIỆU THAM KHẢO

- Hồ Lê Viên – Tính toán, thiết kế các chi tiết thiết bị hóa chất và dầu khí

- ASME 2013,VIII – Rules for construction of pressure vessels

- Dennis R.Moss & Michel Basic - Pressure Vessel Design Manual