По ГОСТ расчет сосудов необходимо проводить с учетом всех прогнозируемых состояний и возможных нагрузок, которым может подвергаться изделие во время непосредственного использования, испытательных работ, транспортировки и установки. К факторам, которые обязательно учитываются в проектировании при определении прочности элементов, работающих под давлением, относятся:
- температура снаружи и внутри;
- ветровые и сейсмические воздействия;
- внешнее и внутреннее давление (P) (учитывается расчет давления жидкости на дно сосуда и стенки), а также изменение P при сбоях в работе оборудования;
- ползучесть металла, его естественное старение;
- вибрация и другие.
Критерий прочности по ГОСТ 34233.1 – ГОСТ 34233.11 основывается на теории максимальных касательных напряжений. Согласно данной обоснованной системе, когда напряжения доходят до экстремального уровня, это становится причиной разрушения материала. Проектирование по ГОСТ с учетом прочности материалов исключает достижение предельных состояний, при которых возникает потенциальный риск выхода из строя деталей и оборудования.
Стоит отметить, что можно использовать 3 вида расчета:
- Применяют формулы допускаемых нагрузок, которые находятся в серии 34233 ГОСТ (сосуды, расчет на прочность).
- Также допустимо использовать численное моделирование в случае, если характеристики изделий и их предельные состояния не позволяют сделать расчеты по ГОСТ.
- Для определения прочностных характеристик в некоторых случаях проводят и испытательные мероприятия.
Все методы можно применять как по отдельности, так и в комплексе (при необходимости и для получения более точных результатов).
Если используются формулы ГОСТ, то расчет давления жидкости на сосуд (допускаемого P), толщины днищ, стенок, а также жесткости и устойчивости элементов конструкции удобнее и быстрее выполнить помощью специальных программ. Для работы с ЭВМ нужны исходные данные:
- состав конструкции;
- материалы;
- объем;
- габариты;
- фактическая толщина стенок;
- количество циклов нагружения;
- расчетная температура;
- расчетные усилия и моменты (возможные нагрузки в процессе эксплуатации)
- геометрические размеры;
- диаметр деталей;
- расчетное давление;
- коэффициент прочности сварных швов;
- дефекты (при наличии);
- технологические прибавки к толщинам;
- рабочая среда и другие сведения (в зависимости от особенностей изделий и возможностей ЭВМ).
Стоит уточнить, что расчетная температура (наибольшая прогнозируемая t ° стенок в процессе использования) определяется в результате экспериментальных работ или по аналогии с идентичными сосудами. Например, если t ° рабочей среды не поднимается выше 20 градусов, то и расчетную температуру стенок устанавливают в 20 C °. В свою очередь, такой параметр, как расчетное давление, которое необходимо задавать в программе, представляет собой значение, равное рабочему P (максимальное давление внутри или снаружи) или выше него. При определении прочности сосуда обязательно делается расчет давления на дно сосуда и остальные детали. Это значение называется допускаемым P, то есть максимальным давлением, которое способно выдержать изделие согласно его техническому состоянию. Также при расчете прочности устанавливаются и другие предельные параметры по эксплуатации: допускаемые усилия, моменты и напряжения.
