Реконструкция абсорбционной колонны с целью повышения эффективности ее работы

φt = 1,0 , φр = 0,9 ,   σе2 = 142,63 МПа.

Проверка условий прочности проводится по формулам на наветренной стороне

max {} ≤ [σ] φt ;

на подветренной стороне

max {} ≤ [σ] φt ;

Допускаемое напряжение для материала корпуса в условиях гидроиспытаний [σ]пр = 250,9 МПа, тогда неравенства принимают вид:

max {} = 118,8; 118,8 ≤ 225,8

max {} = 142,6; 142,6 ≤ 250,9.

Условия прочности выполняются.

Минимально допустимая толщина стенки аппарата из условия прочности Smin = 2,6 мм.

 

Заключение

Расчетная записка к колонне К-7 (зав. № 11770, peг. № 21992) включает результаты следующих исследований:

- расчеты на статическую прочность аппарата под действием внутреннего избыточного давления по нормативной документации [4], [5];

- расчет на прочность и устойчивость от ветровых и сейсмических нагрузок по нормативной документации [7], [8];

По результатам выполненных расчетов с учетом фактических толщин стенок аппарата (таблица 1.2 расчёта) можно сделать следующие выводы:

1. условия статической прочности под действием внутреннего избыточного давления выполняются при рабочих параметрах эксплуатации и в условиях испытания;

2. условия укрепления отверстий в обечайках и днищах аппарата выполняются;

3. условия прочности и устойчивости от действия ветровых и сейсмических нагрузок выполняются при рабочих параметрах эксплуатации и в условиях испытания;

Необходимое давление испытания составляет Рпр = 0,19 МПа

Значения толщин стенок для основных конструктивных элементов приведены в таблице.

Конструктивный элемент	Толщина стенки, мм
	Исполнительная, Sи	Фактическая минимальная(с учетом погрешности измерения), Sф	Расчетная, Sр		Допускаемая, Sотбр
			по [4]	по [8]
Обечайка корпуса	7*	5,5	0,75	4,1	4,1
Эллиптическое днище верхнее	11*	9,9	0,75	-	4,0
Эллиптическое днище нижнее	10,5*	9,3	0,75	-	4,0

* - исполнительная толщина согласно к [11] принята по [6] с учетом результатов толщинометрии;

Учитывая результаты проведенных расчетов, колонна К-7 (зав. № 11770, peг. № 21992) может быть допущена к дальнейшей эксплуатации при следующих параметрах:

 - рабочее давление не более 0,15 МПа;

 - температура не более 75°С;

 

5. Расчет остаточного ресурса

Оценка остаточного ресурса эксплуатации сосуда осуществлена по [11] с учетом уточнений и дополнений. Основным повреждающим фактором для колонны является коррозия. Расчет на циклическую прочность не проводится, т.к. число циклов нагружения за весь период эксплуатации не превышает 1000 циклов [12]. Расчет на сопротивление хрупкому разрушению не проводится, т.к. температура стенки аппарата выше критической температуры хрупкости для материалов основных конструктивных элементов [11].

Остаточный ресурс аппарата, подвергающегося действию коррозии (эрозии) определяется по формуле:

 

Sф - фактическая минимальная толщина стенки элемента, мм;

Sp - расчетная по [8] или минимально допустимая по [9] толщина стенки элемента, мм;

а - расчетная скорость равномерной коррозии (эрозионного износа), мм/год.

m1 = t1 - Tнр

t1 - время эксплуатации сосуда с момента его пуска, лет;

Тнр - расчетный срок службы, лет.

Если в паспорте сосуда срок не указан, то принимается равным 20 годам.

Если m1 < 0, то принимается m1 = 0.

Расчетная скорость равномерной коррозии определяется по формуле:

 

Здесь Sи — исполнительная толщина стенки элемента, мм;

К1 - коэффициент, учитывающий отличие средней ожидаемой скорости коррозии от гарантируемой скорости коррозии (К1=0,50,75);

К2 - коэффициент, учитывающий погрешность определения скорости коррозии по линейному закону, от скорости коррозии, рассчитанной по более точным (нелинейным) законам изменения контролируемого параметра (К2=0,751,0);

С0 - плюсовой допуск на толщину стенки согласно [6].

 

Если m2 > 100 то Tк принимается из таблицы 1.

Таблица 1 – Величина остаточного ресурса Тк в зависимости от m1 при m2 > 100

m1	0	0 < m1 ≤ 10	10 < m1 ≤ 20	20 < m1 ≤ 30	m1 > 30
Tк	37	34	30	27	25

 

Результаты расчета приведены в таблице 2.

Таблица 2 – Расчет остаточного ресурса сосуда при коррозионном износе

Конструктивный элемент сосуда	Su, мм	Sp, мм	Sф, мм	K1	K2	C0	t1	Tнр	a	m1	m2	Tк
Обечайка корпуса	7	4,10	5,5	0,5	0,75	0,2	42	20	0,11	22	13,0	9,1
Эллиптическое днище верхнее	11	4,00	9,9	0,5	0,75	0,2	42	20	0,08	22	71,5	28,1
Эллиптическое днище нижнее	10,5	4,00	9,3	0,5	0,75	0,2	42	20	0,09	22	59,6	26,4

 

Минимальный расчетный остаточный ресурс эксплуатации колонны К-7 (рег. № 21992, зав. № 11770) составляет 9 лет.

 

6. Методы испытаний аппарата

1. Внешний вид, комплектность  и качество монтажа абсорберов  проверяют визуальным осмотром оборудования в сборе и его отдельных элементов. Во время осмотра проверяют отсутствие посторонних предметов внутри корпуса абсорбера, состояние теплоизоляции и антикоррозионных покрытий, готовность мест для присоединения измерительных приборов, качество монтажа затворов и люков, выполнения сварных швов и соединений, определяющих герметичность оборудования.

2. Габаритные размеры абсорбера  проверяют средствами измерения  длины, используемыми на предприятии-изготовителе.

3. Массу абсорбера проверяют  взвешиванием опорожненного абсорбера в сборе или его частей на весах или с помощью динамометра в соответствии с нормативными документами (НД) на абсорбер конкретной группы, вида, модели (марки).

4. При изготовлении абсорбера контроль качества сварных швов, выполненных способом дуговой сварки по ГОСТ 5264, ГОСТ 11534, ГОСТ 14771, ГОСТ 14776, ГОСТ 14806, ГОСТ 16037, ГОСТ 16038, ГОСТ 27580, сваркой в защитном газе по ГОСТ 23518, сваркой под флюсом по ГОСТ 8713, ГОСТ 11533, электрошлаковой сваркой по ГОСТ 15164, контактной сваркой по ГОСТ 15878, проверяют:

- визуальным контролем  и измерением;

- механическим испытанием;

- испытанием на стойкость  против межкристаллитной коррозии;

- металлографическим исследованием;

- стилоскопированием;

- ультразвуковой дефектоскопией;

- радиационным методом;

- измерением твердости  металла шва;

- цветной или магнитопорошковой  дефектоскопией;

- другими методами (акустической  эмиссией, люминесцентным контролем, определением содержания ферритной фазы и др.), предусмотренными в НД на абсорбер конкретной группы, вида, модели (марки).

5. По истечении назначенного  срока службы абсорбер подвергают  испытанию на надежность дальнейшей службы с проверкой толщины стенок корпуса ультразвуковым методом по ГОСТ 14782, радиационным - по ГОСТ 7512 или другим, определяемым разработчиком, и устанавливают соответствие основных технических показателей НД на абсорбер конкретной группы, вида, модели (марки).

6. Проверка на герметичность

Способ проверки абсорбера на герметичность определяет разработчик.

Испытание сварных швов на сквозные дефекты проводят капиллярным, гидравлическим или пневматическим методами.

6.1 Капиллярный метод (смачивание  керосином)

Поверхность контролируемого шва с наружной стороны покрывают меловым раствором, а с внутренней - обильно смачивают керосином в течение всего периода испытаний. Время выдержки сварного шва должно быть не менее указанного в таблице.

Таблица – Время выдержки сварного шва при испытании керосином

Толщина шва, мм	Время выдержки, ч (мин)
	Нижнее положение шва	Верхнее вертикальное положение шва
До 4 включ. Св. 4» 10 » » 10	0,35 (20) 0,45 (25) 0,50 (30)	0,50 (20) 0,60 (35) -

Сварные швы считают непроницаемыми, если на поверхности контролируемого шва с нанесенным меловым раствором за время выдержки не появились пятна керосина.

6.2 Гидравлическое испытание

6.2.1. Гидравлическое испытание  проводят на испытательном стенде  предприятия-изготовителя. Допускается  гидравлическое испытание негабаритных абсорберов, транспортируемых частями и собранных на монтажной площадке, проводить после окончания сборки, сварки и других работ на месте установки.

6.2.2. Гидравлическое испытание  абсорбера следует проводить  с крепежом и прокладками, предусмотренными в НД на абсорбер конкретной группы, вида, модели (марки).

6.2.3. Гидравлическое испытание  абсорбера (сборочных единиц, деталей, за исключением литых) проводят пробным давлением Рпр, МПа (кгс/см2).

6.2.4. Гидравлическое испытание  абсорберов, устанавливаемых вертикально, допускается проводить в горизонтальном положении при условии обеспечения прочности корпуса абсорбера.

Расчет на прочность выполняет разработчик НД на абсорбер конкретной группы, вида, модели (марки).

При этом пробное давление рассчитывают с учетом гидростатического давления, установленного рабочими условиями, и контролируют манометром, установленным на верхней образующей корпуса абсорбера.

6.2.5. Для гидравлического  испытания абсорберов применяют  воду. Допускается по согласованию  с разработчиком использовать  в качестве испытательной среды другую жидкость.

Перепад температур стенки абсорбера и окружающего воздуха во время испытания не должен вызывать конденсации влаги на стенках абсорбера.

6.2.6. Давление в испытуемом  абсорбере следует повышать и  снижать плавно в соответствии  с инструкцией предприятия-изготовителя. Скорость подъема и снижения  давления должна быть не более 0,5 МПа (5 кгс/см2) в минуту.

Время выдержки сварных соединений абсорбера (деталей, сборочных единиц) под пробным давлением должно быть не менее значений, указанных в таблице.

 

Таблица – Время выдержки сварных швов под пробным давлением

Толщина шва, мм	Время выдержки, ч (мин)
До 50 включ. Св. 50 » 100 » » 100 Любая1)	0,15(10) 0,35 (20) 0,5 (30) 1,0(60)
1) Для литых и многослойных сосудов (деталей, сборочных единиц).

 

После выдержки абсорбера (детали, сборочной единицы) под пробным давлением давление снижают до расчетного и визуально контролируют наружную поверхность, разъемные и сварные соединения. Не допускается обстукивание абсорбера во время испытаний.

6.2.7. Пробное давление при  гидравлическом испытании следует  контролировать двумя манометрами. Манометры должны быть одного типа, предела измерений, класса точности, иметь одинаковую цену деления. Класс точности манометров должен быть не ниже 2,5.