Структурная конструкция больших сосудов под давлением на основе стандартов ASME

Структурная конструкция больших сосудов под давлением имеет решающее значение для обеспечения безопасности, надежности и соответствия нормативным требованиям. Кодекс ASME по котлам и сосудам под давлением (BPVC), в частности раздел VIII, содержит всеобъемлющие руководящие принципы по проектированию, изготовлению и проверке сосудов под давлением, работающих при различных давлениях и температурах. Придержание этих стандартов имеет важное значение для промышленных приложений, таких как химическая переработка, нефтехимия и производство энергии.

1. Принципы проектирования в соответствии с ASME

Выбор материала: ASME определяет допустимые материалы для конструкции сосудов под давлением, подчеркивая прочность на растяжение, прочность, устойчивость к коррозии и пригодность для рабочих температур. Общие материалы включают углеродную сталь, низкосплавную сталь и нержавеющую сталь.

Расчет толщины стены: Код предоставляет формулы для расчета минимальной необходимой толщины стены для цилиндрических и сферических оболочек под внутренним и внешним давлением. В расчет включены такие факторы, как допустимая коррозия, эффективность соединений и максимально допустимое напряжение.

Усиление отверстий: соплы, шляхи и другие отверстия ослабляют структурную целостность сосуда. Раздел VIII ASME содержит руководящие принципы для армирующих подушек и распределения напряжения вокруг отверстий для поддержания марж безопасности.

Анализ напряжения: ASME описывает процедуры оценки мембраны, изгиба и пиковых напряжений при давлении, тепловых градиентах и внешних нагрузках. Передовые методы, такие как анализ конечных элементов (FEA), могут дополнять расчеты кода для проверки структурных характеристик.

Сварка и конструкция соединений: процедуры сварки, типы соединений и меры контроля качества определены для обеспечения прочности и герметичности. Тепловая обработка после сварки может потребоваться для снижения остаточных напряжений и предотвращения хрупких переломов.

2. Дизайн для экстремальных условий

Высокое давление и температура: в конструкции учитываются полужание материала, тепловое расширение и расслабление напряжения для предотвращения деформации или сбоя со временем.

Низкотемпературное и криогенное применение: рекомендуются материалы с высокой прочностью при низких температурах (например, сталь Ni на 9%). Сварки и опоры предназначены для размещения теплового сокращения.

Внешние нагрузки: Ветер, сейсмические и эксплуатационные нагрузки учитываются в конструкции опорной конструкции, включая опоры юбки и якорные болты.

3. Осмотр и соображения безопасности

Неразрушительное испытание (NDT): Радиография, ультразвуковое испытание и проверка магнитных частиц обеспечивают целостность сварки и обнаруживают дефекты.

Устройства для снижения давления и безопасности: клапаны для снижения давления, диски для разрыва и системы мониторинга предназначены для предотвращения сценариев передавления.

Допускаемые коррозии и защитные покрытия: внутренние и внешние допустимые коррозии включены в расчеты толщины стен, а защитные покрытия продлевают срок службы судна.

Проектирование больших сосудов под давлением в соответствии со стандартами ASME обеспечивает конструктивную целостность, безопасность эксплуатации и соответствие промышленным нормам. Сочетая выбор материала, точные расчеты напряжения, конструкцию арматуры и надлежащие процедуры проверки, инженеры могут создать надежные сосуды, способные выдерживать экстремальные давления, температуры и эксплуатационные условия.

Ссылки

Кодекс ASME по котлам и сосудам под давлением, раздел VIII - Правила строительства сосудов под давлением.

Totten, G.E. (2006). Тепловая обработка стали: металлургия и технологии. CRC Press.

Белычко, Т., Лю, В.К., & Moran, B. (2013). Нелинейные конечные элементы для континуумов и структур, 2-е издание. Уайли.

API 650 - Сварные резервуары для хранения нефти.

Kou, S. (2003). Металлургия сварки, 2-е издание. Уайли.