Проектирование теплообменника типа ККВ

 

 

 

Прочность стыкового  сварного соединения обечайки определяется по формуле:

                                         

                                       (4.100)

 

где Р – рабочее давление;

R – радиус аппарата;

S – толщина стенки обечайки;

φ – коэффициент  учитывающий вид сварки;

 

Условие прочности выполняется.

 

 

6 Описание требований к изготовлению

 

 

Материалы перед запуском в производство должны быть проверены на соответствие требованиям  проекта, настоящего стандарта, стандартов или технических условий.

Копии сертификатов, а при их отсутствии результаты испытаний  материалов сборочных единиц и деталей  сосудов, регистрируемых в органах  Госгортехнадзора России, должен прилагаться  к паспорту сосуда.

Во время  хранения и транспортирования материалов на предприятии- изготовителе сосудов  должны быть исключены повреждения  материалов и обеспечена возможность  сличения нанесенной маркировки с данными  сопроводительной документации.

На листах и плитах, принятых к изготовлению обечаек и днищ, должна быть сохранена  маркировка металла.

Маркировка  должна содержать следующие данные:

- марку  стали (для двухслойной стали  – марки основного и коррозионностойкого  слоя);

- номер  партии – плавки;

- номер  листа (для листов с полистными  испытаниями и двухслойной стали);

- клеймо  технического контроля.

Маркировка  должна находиться на стороне листа  и плиты, не соприкасающейся с  рабочей средой, в углу на расстоянии 300 мм от кромок.

На поверхности  обечаек и днищ не допускаются  забоины, царапины и другие дефекты, если их глубина превышает минусовые  предельные отклонения, предусмотренные  соответствующими стандартами и  техническими условиями, или если после  зачистки их толщина стенки будет  менее допускаемой по расчету.

Поверхности деталей должны быть очищены от брызг  металла, полученных в результате термической (огневой) резки и сварки.

Методы  сборки элементов под сварку должны обеспечивать правильное взаимное расположение сопрягаемых элементов и свободный  доступ к выполнению сварочных работ  в последовательности, предусмотренной  технологическим процессом.

Сварщик должен приступать к сварочным работам  только после установления отделом  технического контроля правильности сборки и зачистки всех поверхностей подлежащих сварке.

Покрытия  и подготовка под покрытие внутренней поверхности сосуда при наличии  требования в технической документации должны проводиться по документации предприятия-изготовителя.

 

 

 

 

 

6.1 Крепление труб в трубных решетках

6.1.1 Диаметры  и допуски труб и трубных  отверстий

 

Для номинального наружного диаметра трубы  d_e = 25 мм и 3 класса точности  соединения труба – трубная решетка выбираем по ОСТ 26-02-1015-85 следующие диаметры и допуски труб и трубных отверстий:

1. Предельный наружный диаметр трубы:

- наибольший  диаметр не более d_e^max=25,50 мм;

-наименьший диаметр не менее d_e^min=25 мм;

2. Наименьший  диаметр трубного отверстия d_р=25,35 мм;

3. Наибольшего  предельный диаметр трубного  отверстия:

 - наибольший диаметр не более d_р^max=25,45 мм;

- наибольший диаметр не менее d_р^max_доп=25,56 мм;

4. Диаметральный  зазор между трубой и трубными отверстием:

- наибольший  диаметралный зазор Δmax = d_р^max- d_ε^min=0,78;

- наименьший диаметралный зазор Δmin = d_р ^max_доп- d_В^min=0,86;

5. Предельное  отклонение толщины стенки =

 

6.1.2 Перемычки  между трубными отверстиями

 

Размеры перемычки между трубными отверстиями  кожухотрубчатых теплообменных  аппаратов:

- шаг  размещения трубных  отверстий t = 32 мм;

- номинальный  размер перемычки m = t – d_p = 6,5;

- наименьший  предельный размер перемычки  при толщине трубной решетки  32 мм m^min=5,8 мм.

 

6.1.3 Соединение  труб с трубными решетками

 

 Применим  вальцовочное соединение труб  с трубной решеткой, тип развальцовки Р2 по ОСТ 26-02-1015-85.

Наружный  диаметр труб d_e=25 мм;

Длина развальцовки не менее l = 35 мм;

Толщина трубной решетки не менее Н = 32 мм;

Наименьшая  толщина трубной решетки Н^min=32 мм;

Наименьшая  длина развальцовки l^min=15 мм;

Степень развальцовки труб В = 0,44, В_min = 0,06 ;

Коэффициент толстостенности β = 1,19.

В вальцовочных соединениях трубы должны выступать  над поверхностью трубной решетки  не менее, чем на 2 мм. Допустимое отклонение величины вылета труб не должно быть более + 3 мм. Конусообразность внутренней поверхности трубы после развальцовки не должно быть более 0,3 мм по длине l_разв. Острые кромки перехода от развальцованной части трубы к неразвальцованной, а также отслаивание и шелушение металла на внутренней поверхности трубы после развальцовки не допускаются.

Характер  шероховатости R_z (ГОСТ 2789-73) поверхностей трубных отверстий не должно превышать R_z< 20 мкм[4].

Выбираем  вальцовочное соединение с одной  кольцевой канавкой. Тип развальцовки Р2 по ОСТ 26-02-1015-85 (рисунок 7).

Рисунок 7 - Схема вальцовочного соединения с одной кольцевой канавкой

6.2 Контроль и испытания

 

Все теплообменные  трубы должны быть подвергнуты гидравлическому испытанию на предприятии-изготовителе труб. При отсутствии в сертификатах данных о гидроиспытаниях предприятие-изготовитель обязан провести выбранное гидроиспытания в соответствии с требованиями ГОСТ 3845-75 по 3 % труб от каждой партии, но не менее пяти труб. При получении неудовлетворенных результатов хотя бы одного из труб проводят повторные гидроиспытания на удвоенном комплекте труб, взятых из той же партии. Результаты повторных испытаний является окончательными. При неудовлетворительных результатах повторных испытаний следует провести гидроиспытания всей партии труб. Допускается проведение гидроиспытания на наибольшем пробном давлении, применяемое на предприятии-изготовителе теплообменных аппаратов.

Виды  и объем операционного контроля качества подготовки труб и трубных  решеток под развальцовку и сварку в зависимости от класса точности приведены в таблице 5.

Подготовка  и проведение испытаний на герметичность  должны выполнятся в соответствии с  РТМ 26-370-80 с соблюдением требуемой  безопасности РДП-26-52-81 при пневмоиспытаниях. Чувствительность испытаний на герметичность  должны соответствовать таблице 5[4].

 

Таблица 5 - Виды и объем операционного контроля качества подготовки труб и трубных решеток под развальцовку и сварку

Объект контроля	Контролируемый признак	Вид контроля	Объем контроля в зависимости от класса точности соединения %
Трубы теплообмен-ные	Параметр шероховатости Rz наружной поверхности зачищенных концов труб, Rz<20 мкм.	По контрольному образцу шероховатости	3
	длина зачистки	измерительный	2
	Наружный диаметр трубы demin, demax	То же	1
Трубная решетка	Диаметр трубного отверстия dp, dpmax, dpmaxдоп	То же	5
	Параметр шероховатости  Rz	по контрольному образцу шероховатости	3
	Наименьший предельный размер перемычки mmin	измерительный	5
Трубный пучок	вылет трубы	то же	1

 

 

 

7 Паспорт  на аппарат

 

 

Заводской номер 103-20

 

7.1 Общие  данные

 

Таблица 6 - Общие данные

 

Наименование и адрес владельца  сосуда	Уфимский НПЗ
Наименование и адрес предприятия  изготовителя	УЗМК ВНЗМ
Наименование и адрес поставщика	УЗМК ВНЗМ
Год изготовления	2011
Тип	Конденсатор
Наименование и назначение	ККВ, конденсация водяного пара
Форма и конструктивные размеры согласно чертежа	Dвн=600 мм

2. Технические характеристики и параметры

 

Таблица 7 – Технические характеристики и параметры

Наименование рабочего пространства		Межтрубное	Трубное
Рабочее давление, МПа		2,5	3,0
Расчетное давление, МПа		2,5	3,0
Рабочая температура, ºС		130	70
Расчетная температура, ºС		130	70
Давление гидроиспытаний, МПа		3,5	4,05
Испытательная среда и продолжительность  испытаний, мин.		Вода, 10	Вода, 10
Температура испытательной среды, С0		20	20
Допустимая рабочая температура  стенок, С0	max	450	450
	min	-40	-40
Наименование рабочей среды		Водяной пар	мазут
Характеристика рабочей среды	вредность	Нет	Да
	воспламеняемость	Нет	Да
	взрывоопасность	Нет	Да
Внутренний объем, м3		0,536	0,429
Масса порожнего сосуда, кг		2750
Максимальная масса заливаемой среды, кг		536	429

 

 

 

 

 

 

 

 

7.3 Данные об основных и присадочных материалах, использованных при изготовлении основных элементов сосуда, находящегося под давлением

 

Таблица 8 -  Данные об основных и присадочных материалах, использованных при изготовлении основных элементов сосуда, находящегося под давлением

Наименование материала

Материал

Данные механических испытаний  по сертификату

Химический состав по сертификату, %

При t = 20 С0

При t≤0 С0

Предел текучести, МПа

Предел прочности, МПа

Относительное удлинение, %

Угол загиба, град.

Ударная вязкость, Дж/см2

Предел текучести, МПа

Ударная вязкость, Дж/см2

tp, С0

Марка

Стандарт

До старения

После старения

Тип образца

Сталь коррозионно-стойкая

12Х18Н10Т

5582-75

236

530

55

21

250

250

KCU

240

31

-40

С – 0,12; Si – 0,8; Mn – 2; Ni – 10; S – 0,02; P – 0,035; Cr – 17;Ti –0,7;         Cu – 0,3

 

7.4 Карта измерения сосуда

 

Таблица 9 – Карта измерения сосуда

Наименование элемента

Диаметр

Смещение  кромок сварных стыковых соединений, мм

Овальность, %

Отклонение профиля продольного  сечения, мм

Отклонение от плоскости, мм

Номинальный внутренний, мм

Допустимое отклонение, мм (+)

Измеренное отклонение, мм (±)

Продольное

Круговое

Допустимое

Измеренное

Допустимое

Измеренное

Допустимое

Измеренное

Допустимое

Измеренное

Допустимое

Измеренное

Обечайка

600

2

0,6

0,8

0,4

1,8

0,9

0,34

0,2

2,5

1,95

2,5

1,6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список  использованных источников

 

1. Лащинский, А.А. Конструирование сварных химических аппаратов: справочник. – Л.: Машиностроение, 1981. – 382 с.
2. Баязитов, М.И. Конструирование и расчет элементов оборудования отрасли: учеб. пособие/ М.И. Баязитов, А.Г. Чиркова. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 1999. – 172 с.
3. ОСТ 26-02-1015-85. Крепление труб в трубных решетках. – М.: НПО ОБТ, 1996. – 335 с.
4. ПБ 03-576- 03. Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением. - М.: ПИО ОБТ, 2003. – 260 с.
5. Михалев, М.Ф.  Расчет и конструирование машин и аппаратов химических производств. Примеры и задачи: учеб.  пособие для студентов. - Л.: Машиностроение, 1984. - 301 с.
6. ГОСТ 6533-78. Днища эллиптические отбортованные стальные для сосудов, аппаратов и котлов. – М.: НПО ОБТ, 1978. – 10 с.
7. ГОСТ 5632-72. Стали высоколегированные и сплавы коррозионностойкие, жаростойкие и жаропрочные – М.: НПО ОБТ, 1986. – 10 с.
8. ГОСТ 12815-80. Фланцы арматуры, соединительных частей и трубопроводов на Ру от 0,1 до 20,0 МПа. – М.: НПО ОБТ, 1980. – 18 с.
9. ГОСТ 28759.3-90. Фланцы сосудов и аппаратов стальные приварные встык. – М.: НПО ОБТ, 1975. – 39 с.
10. ГОСТ 15180-86. Прокладки плоские эластичные. Основные параметры и размеры.  – М.: НПО ОБТ, 1988. – 8 с.               
11. ГОСТ Р 52857.7-07. Нормы и методы расчета на прочность. – М.: НПО ОБТ, 2008. – 10 с.               
12. ГОСТ 15121-79. Конденсаторы кожухотрубчатые с неподвижными трубными решетками и компенсатором на кожухе. – М.: НПО, 1981.– 19 с.               
13. ГОСТ 9941-81. Трубы бесшовные холодно- и теплодеформированные из коррозионно-стойкой стали. Технические условия – М.: НПО ОБТ, 1981. – 8 с.          
14. ГОСТ 7350-77 . Сталь толстолистовая коррозионно-стойкая, жаростойкая и жаропрочная. Технические условия – М.:НПО ОБТ, 1977. – 20 с.
15. ГОСТ 28759.6-90.   Прокладки из неметаллических материалов. Конструкция и размеры – М.:НПО ОБТ, 1990.  – 6 с.
16. ГОСТ 12821-80. Фланцы стальные приварные встык на P_y от 0,1 до 20,0 МПа. – М.: НПО ОБТ, 1980. – 17 с.
17. ГОСТ 28759.1-90. Фланцы сосудов и аппаратов. Типы и параметры – М.:НПО ОБТ, 1990. – 4 с.