Jump to content

Сосуд давления

Сварное сосуд давления, построенный в виде горизонтального цилиндра с куполовыми концами. Крышка доступа можно увидеть на одном конце, а дренажный клапан в нижнем центре.

Сосуд под давлением - это контейнер, предназначенный для хранения газов или жидкостей при давлении, существенно отличающемся от давления окружающей среды .

Методы строительства и материалы могут быть выбраны в соответствии с применением давления, и будут зависеть от размера сосуда, содержимого, рабочего давления, массовых ограничений и количества требуемых предметов.

Сосуды под давлением могут быть опасными, а в истории их развития и эксплуатации произошли несчастные случаи со смертельным исходом. Следовательно, проектирование, производство и эксплуатацию сосудов под давлением регулируются инженерными органами, поддерживаемыми законодательством. По этим причинам определение суда под давлением варьируется от страны к стране.

Конструкция включает в себя такие параметры, как максимальное безопасное рабочее давление и температура, коэффициент безопасности , разрешение на коррозию и минимальную температуру конструкции (для хрупкого перелома). Конструкция тестируется с использованием неразрушающего тестирования , таких как ультразвуковые испытания , рентгенография и испытания давления. Испытания на гидростатическое давление обычно используют воду, но пневматические тесты используют воздух или другой газ. Гидростатическое тестирование является предпочтительным, потому что это более безопасный метод, так же гораздо меньше энергии выделяется, если во время испытания возникает перелом (вода не значительно увеличивает его объем, когда происходит быстрое снижение, в отличие от газов, которые расширяются взрывооседание). Продукты для производства массы или партии часто будут иметь репрезентативную выборку, протестированную на разрушение в контролируемых условиях для обеспечения качества. Устройства для снятия давления могут быть установлены, если общая безопасность системы достаточно повышена.

В большинстве стран суда по определенному размеру и давлению должны быть созданы в формальном коде. В Соединенных Штатах это код является кодом котла и сосуда давления (BPVC) . В Европе код является директивой для оборудования давления . Информация на этой странице в основном действительна только в ASME. [ нужно разъяснения ] Эти суда также требуют, чтобы уполномоченный инспектор подписал на каждом новом построенном судне, и каждое судно имеет таблицу с соответствующей информацией о судне, такой как максимально допустимое рабочее давление, максимальная температура, минимальная температура металла , какая компания изготовила, дата , его регистрационный номер (через Национальный совет) и Американского общества инженеров-механиков официальная марка для судов под давлением (U-Stamp). Наводная табличка делает сосуд прослеживаемым и официально сосудом ASME.

Специальным применением являются сосуды под давлением для человеческой занятости , для которых применяются более строгие правила безопасности.

Сосуд с давлением на 10 000 фунтов на квадратный дюйм (69 МПа) с 1919 года, обернутый с высоким растягиванием стальной полосы и стальных стержней для обеспечения конечных крышек.

Самый ранний задокументированный дизайн сосудов давления был описан в 1495 году в книге Леонардо да Винчи, Кодекса Мадрид I, в которой контейнеры с воздуха под давлением были теоретизированы, чтобы поднять тяжелые веса под водой. [ 1 ] Тем не менее, суда, напоминающие тех, которые использовались сегодня, не появлялись до 1800 -х годов, когда пар был создан в котлах, помогающих стимулировать промышленную революцию . [ 1 ] Однако, с плохими методами качества материала и производства, а также неправильным знанием проектирования, эксплуатации и технического обслуживания наблюдалось большое количество разрушительных и часто смертоносных взрывов, связанных с этими котлами и сосудами под давлением, при этом смерть почти ежедневно произошла в Объединенных Государства [ 1 ] Местные провинции и штаты в США начали внедрять правила построения этих судов после того, как некоторые особенно разрушительные сбои сосудов произошли, убивающие десятки людей одновременно, что затрудняло производителям различные правила от одного места в другое. Первый код сосуда давления был разработан, начиная с 1911 года и выпущен в 1914 году, запустив код котла и сосуда давления ASME (BPVC) . [ 1 ] В ранних усилиях по разработке бака, способного выдерживать давление до 10 000 фунтов на квадратный дюйм (69 МПа), в 1919 году был разработан 6-дюймовый (150 мм) бак, который был спирально слоев с двумя слоями высокой прочности на растяжение до стали стальной Предотвратите разрыв боковой стенки, а конечные крышки продольно усиливаются с продовыми стержнями с высоким содержанием напряжения. [ 2 ] Необходимость в сосудах высокого давления и температуры для нефтеперерабатывающих заводов и химических растений породила сосуды, соединенные с сваркой вместо заклепок (которые не подходили для давления и температур, необходимых), а в 1920 -х и 1930 -х годах BPVC включал сварку в качестве приемлемых средств строительство; Сварка является основным средством присоединения к металлическим сосудам сегодня. [ 1 ]

В области инженерии сосудов под давлением, таких как усовершенствованное эксплуатационное исследование, ультразвуковое тестирование и рентгенографию, новые оценок с повышенной устойчивостью к коррозии и более сильные ультразвуковые тестирование сосудов . и рентгенография Размешайте сварку , передовые теории и средства более точной оценки напряжений, возникающих в сосудах, таких как использование анализа конечных элементов , что позволяет построить и более эффективные сосуды. Сегодня суда в США требуют штамповки BPVC, но BPVC - это не просто внутренний кодекс, многие другие страны приняли BPVC в качестве официального кодекса. Однако в некоторых странах есть другие официальные коды, такие как Япония, Австралия, Канада, Великобритания и Европа. Независимо от страны, почти все признают неотъемлемые потенциальные опасности сосудов давления и необходимость в стандартах и ​​кодексах, регулирующих их проектирование и строительство.

Сосуды давления теоретически могут быть практически любой формой, но обычно используются фигуры из участков сфер, цилиндров и конусов. Общим дизайном является цилиндр с конечными крышками, называемыми головками . Формы головы часто либо полусферические, либо блюдо (Torispherical). Более сложные формы исторически были гораздо сложнее проанализировать для безопасной работы, и обычно их гораздо сложнее построить.

Теоретически, сферический сосуд давления имеет примерно вдвое больше прочности цилиндрического сосуда с той же толщиной стенки, [ 3 ] и является идеальной формой для удержания внутреннего давления. [ 1 ] Тем не менее, сферическая форма трудно изготовить, и, следовательно, более дорогой, поэтому большинство сосудов давления являются цилиндрическими с полуэллиптическими головками 2: 1 на каждом конце. Меньшие сосуды давления собираются из трубы и двух крышек. Для цилиндрических сосудов диаметром до 600 мм (NP 24 дюйма) можно использовать бесшовную трубу для оболочки, что позволяет избежать многих проблем проверки и тестирования, в основном неразрушающего изучения рентгенографии для длинного шва, если это необходимо. в 1000 литров (35 куб то, что большие диаметры более дороги, так что, например , самая экономическая форма давления Недостатком этих сосудов является . и длина 1,7018 метров (67 дюймов), включая полуэллиптические куполообразные конечные крышки 2: 1.

Строительные материалы

[ редактировать ]
Композит перевернута сосуд давления с титановым лайнером.

Многие сосуды под давлением изготовлены из стали. Для производства цилиндрического или сферического сосуда давления, свернутые и, возможно, кованые детали, должны быть сварены вместе. Некоторые механические свойства стали, достигнутые путем прокатки или ковки, могут быть отрицательно затронуты сваркой, если не будут приняты специальные меры предосторожности. В дополнение к адекватной механической прочности, стандарты тока диктуют использование стали с высоким воздействием, особенно для сосудов, используемых при низких температурах. В приложениях, где углеродистая сталь будет страдать от коррозии, следует также использовать специальные коррозионные материалы.

Некоторые сосуды под давлением изготовлены из композитных материалов , таких как композит ранета филаментов с использованием углеродного волокна, удерживаемого на месте с помощью полимера. Из -за очень высокой прочности углеродного волокна эти сосуды могут быть очень легкими, но их гораздо сложнее. Композитный материал может быть намотан вокруг металлического вкладыша, образуя композитный сосуд с перевернутым давлением .

Другие очень распространенные материалы включают полимеры , такие как PET в контейнерах для напитков и меди в сантехнике.

Сосуды под давлением могут быть выровнены различными металлами, керамикой или полимерами, чтобы предотвратить утечку и защиту структуры сосуда от содержащей среды. Этот лайнер также может нести значительную часть нагрузки давления. [ 4 ] [ 5 ]

Сосуды под давлением также могут быть построены из бетона (PCV) или других материалов, которые слабые по натяжению. Кабель, обернутый вокруг сосуда или внутри стены или самого сосуда, обеспечивает необходимое натяжение для противодействия внутреннему давлению. «Тонкая мембрана с утечками» линии внутренней стенки сосуда. Такие сосуды могут быть собраны из модульных кусочков, поэтому «не имеют единых ограничений размера». [ 6 ] Существует также высокий порядок избыточности благодаря большому количеству отдельных кабелей, сопротивляющихся внутреннему давлению.

Очень маленькие сосуды, используемые для приготовления жидких бутановых зажигалок сигарет, подвергаются примерно 2 бар давления, в зависимости от температуры окружающей среды. Эти сосуды часто являются овальными (1 x 2 см ... 1,3 х 2,5 см) в поперечном сечении, но иногда круглый. Овальные версии обычно включают одну или две внутренние стойки натяжения, которые, по -видимому, являются перегородами, но которые также обеспечивают дополнительную прочность цилиндра.

Рабочее давление

[ редактировать ]

Типичные цилиндрические газообразные цилиндры высокого давления для постоянных газов (которые не лививают жидкости при хранении давления, таких как воздух, кислород, азот, водород, аргон, гелий) изготавливаются путем горячей ковки, нажимая и катя Полем

Рабочее давление цилиндров для использования в промышленности, квалифицированных ремесла, дайвинга и медицине имело стандартизированное рабочее давление (WP) всего 150 бар (2200 фунтов на квадратный дюйм) в Европе примерно до 1950 года. Примерно с 1975 года до сих пор стандартное давление составляет 200 бар ( 2900 фунтов на квадратный дюйм). Пожарным нужны тонкие, легкие цилиндры для перемещения в ограниченных пространствах; Примерно с 1995 года были использованы цилиндры в течение 300 бар (4400 фунтов на квадратный дюйм) WP (сначала в чистой стали). [ Цитация необходима ]

Спрос на снижение веса приводила к различным поколениям композитных (волокно и матрицы, над лайнером) цилиндров, которые легче убедиться из -за удара извне. Следовательно, композитные цилиндры обычно строятся для 300 бар (4400 фунтов на квадратный дюйм).

Гидравлическое (заполненное водой) давление испытаний обычно на 50% выше, чем рабочее давление.

Поток судна

[ редактировать ]

До 1990 года цилиндры высокого давления были получены с коническими (коническими) резьбами. Два типа ниток доминировали в полных металлических цилиндрах в промышленном использовании от 0,2 до 50 литров (от 0,0071 до 1,7657 куб. Фут) в объеме. Конусная нить (17e), [ 7 ] С 12% конусной резьбой правой рукой, стандартная форма Whitworth 55 ° с шагом 14 резьбов на дюйм (5,5 резьбов на см) и диаметр шага в верхней резьбе цилиндра 18,036 миллиметра (0,71 дюйма). Эти соединения герметизируются с использованием резьбовой ленты и затянуты до 120 и 150 ньютон-метров (89 и 111 фунт-футов) на стальных цилиндрах и от 75 до 140 Нм (55 и 103 фунта-фута) на алюминиевых цилиндрах. [ 8 ] Чтобы привинчивать клапан, высокий крутящий момент обычно 200 Нм (150 фунт -футов) необходим для более крупной конусной резьбы 25E, [ 9 ] и 100 Нм (74 фунта -фута) для меньшего размера 17e резьбы. Примерно до 1950 года конопля использовалась в качестве герметика. Позже использовался тонкий лист свинца, прижатый к шляпе с отверстием сверху. С 2005 года PTFE -TAPE использовался, чтобы избежать использования свинца. [ нужно разъяснения ]

Коническая нить обеспечивает простую сборку, но требует высокого крутящего момента для соединения и приводит к высоким радиальным силам на шейке сосуда. Все цилиндры, построенные в течение 300 бар (4400 фунтов на квадратный дюйм), рабочее давление, все цилиндры дайвинга, и все композитные цилиндры используют параллельные нити.

Параллельные нити сделаны по нескольким стандартам:

  • M25x2 Параллельная резьба ISO , которая герметизируется уплотнительным кольцом и затягивается до 100-130 Нм (от 74 до 96 фунтов на сталь и от 95 до 130 Нм (от 70 до 96 фунтов цилиндры; [ 8 ]
  • Параллельная резьба M18x1.5, которая запечатана уплотнительным кольцом и затягивается до 100-130 Нм (от 74 до 96 фунтов ) на алюминиевых цилиндрах; [ 8 ]
  • 3/4 "x14 BSP Параллельная нить, [ 10 ] который имеет форму резьбы от 55 °, диаметр шага 25,279 миллиметра (0,9952 дюйма) и шаг 14 резьбов на дюйм (1,814 мм);
  • 3/4 "x14 ngs [ 11 ] (NPSM) Параллельная резьба, запечатанная уплотнительным кольцом, затянутое до 40-50 Нм (от 30 до 37 фунтов на алюминиевые цилиндры, [ 12 ] который имеет форму резьбы 60 °, диаметр шага от 0,9820 до 0,9873 дюйма (от 24,94 до 25,08 мм) и шаг 14 резьбов на дюйм (5,5 резьбы на см);
  • 3/4 "x16 UNP , запечатанный уплотнительным кольцом, затянутым до 40 до 50 Нм (от 30 до 37 фунтов на алюминиевые цилиндры. [ 12 ]
  • 7/8 "X14 UNP, запечатано уплотнительным кольцом. [ 13 ]

3/4 "NGS и 3/4" BSP очень похожи, имея один и тот же шаг и диаметр шага, который отличается только примерно на 0,2 мм (0,008 дюйма), но они не совместимы, так как формы потока разные.

Все параллельные резьбовые клапаны герметизируются с использованием уплотнительного кольца эластомера в верхней части ничи, которая запечатывается в пафере или стадию в шейке цилиндра и на фланце клапана.

Разработка композитных сосудов

[ редактировать ]

Чтобы классифицировать различные структурные принципы цилиндров, определены 4 типа. [ Цитация необходима ]

  • Тип 1 - полный металл: цилиндр изготовлен полностью из металла.
  • Тип 2-Обручальная обертка: металлический цилиндр, усиленный ремнями, похожей на обручающую обруча, со смолой, получавшей волокна.
  • Тип 3 - Полностью обернутый, над металлическим вкладом: диагональные оберщенные волокна образуют оболочку с нагрузкой на цилиндрическом сечении и внизу и плечо вокруг металлической шеи. Металлический лайнер тонкий и обеспечивает газовой барьер.
  • Тип 4-Полностью обернутый, над неметаллическим лайнером: легкий термопластичный вкладыш обеспечивает газовой барьер и оправку для обертывания волокон и матрицы смолы вокруг. Только шея, которая несет нить шею и ее якорь к лайнеру, изготовлена ​​из металла, что может быть легким алюминиевым или прочным нержавеющей стали.

Цилиндры типа 2 и 3 находятся в производстве примерно с 1995 года. Цилиндры типа 4 коммерчески доступны, по крайней мере, с 2016 года. [ Цитация необходима ]

Особенности безопасности

[ редактировать ]

Утечка перед взрывом

[ редактировать ]

Утечка перед взрывом описывает сосуд под давлением, разработанный таким образом, чтобы трещина в сосуде была расти через стену, что позволяет содержать жидкость сбежать и уменьшать давление, прежде чем выращивать настолько большую, чтобы вызвать перелом при рабочем давлении.

Многие стандарты сосуда под давлением, в том числе код котла ASME и сосуда давления [ 14 ] и стандарт сосуда AIAA металлического давления, либо требуют, чтобы конструкции сосудов давления были утечки перед взрывом, либо требуют, чтобы сосуды давления для удовлетворения более строгих требований к усталости и переломам, если они не показаны протеканием перед взрывом. [ 15 ]

Предохранительные клапаны

[ редактировать ]
Пример клапана, используемого для газовых цилиндров. [ нужно разъяснения ]

Поскольку сосуд под давлением предназначен для давления, обычно существует предохранительный клапан или рельефный клапан, чтобы гарантировать, что это давление не превышается в эксплуатации.

Функции обслуживания

[ редактировать ]

Закрытие сосудов давления

[ редактировать ]

Закрытие сосудов под давлением представляют собой конструкции поддержания давления, предназначенные для быстрого доступа к трубопроводам, сосудам давления, ловушкам для свиней, фильтрам и системам фильтрации. Обычно закрытие суда под давлением позволяет добывать техническое обслуживание. Обычно используемая форма отверстия доступа является эллиптической, которая позволяет проходить закрытие через отверстие и вращаться в рабочую позицию и удерживается на месте с помощью стержня снаружи, обеспеченного центральным болтом. Внутреннее давление не позволяет его непреднамеренно открыто под нагрузкой.

Использование

[ редактировать ]
Сохранили HK Porter, Inc. № 3290 от 1923 года, питаемый сжатым воздухом, хранящимся в горизонтальном давлением сосуде с под

Сосуды под давлением используются в различных приложениях как в отрасли, так и в частном секторе. Они появляются в этих секторах как промышленные сжатые воздушные приемники, котлы и домашние резервуары для хранения горячей воды . Другие примеры сосудов под давлением - это цилиндры для дайвинга , рекомпрессионные камеры , дистилляционные башни , реакторы давления автоклавы и многие другие сосуды в горных операциях, заводах и нефтяных растениях, по ядерным реакторам сосудах подводными и космическими кораблями , атмосферными костюми нефтеперерабатывающих , , Гидравлические с высоким давлением и лисифицированных газов , резервуары под давлением, водохранилище железнодорожного транспортного средства , водохранилища аэропонаторов дорожного транспортного средства и сосуды для хранения для постоянных газов таких как аммиак , хлор и сфрак ( пропан , бутан ).

Уникальным применением сосуда под давлением является пассажирская кабина авиалайнера: внешняя кожа несет как маневрирование самолетов, так и нагрузки на давление в кабине . [ нужно разъяснения ]

Альтернативы

[ редактировать ]

В зависимости от применения и местных обстоятельств существуют альтернативы судам давления. Примеры можно увидеть в домашних системах сбора воды, где можно использовать следующее:

  • Системы, контролируемые гравитацией [ 16 ] который обычно состоит из непреодолимого резервуара для воды на высоте выше, чем точка использования. Давление в точке использования является результатом гидростатического давления, вызванного разницей в высоте. Гравитационные системы производят 0,43 фунта на квадратный дюйм (3,0 кПа) на фут воды (разница в высоте). Муниципальное водоснабжение или насосная вода, как правило, составляет около 90 фунтов на квадратный дюйм (620 кПа).
  • Встроенные контроллеры насосов или чувствительные к давлению насосы. [ 17 ]
  • В ядерных реакторах сосуды под давлением в основном используются для поддержания жидкости охлаждающей жидкости (воды) при высоких температурах для повышения эффективности карно . Другие охлаждающие жидкости можно сохранить при высоких температурах с гораздо меньшим давлением, объясняя интерес к реакторам расплавленной соли , быстрых реакторах с охлаждением свинца и реакторами с газовым охлаждением . Тем не менее, преимущества не нуждаются в сосуде под давлением или одним из меньшего давления, частично компенсируются недостатками, уникальными для каждого альтернативного подхода.

Масштабирование

[ редактировать ]

Независимо от того, какая форма он принимает, минимальная масса сосуда давления масштабирует с давлением и объемом, которые он содержит и обратно пропорциональна отношению прочности к весовому материалу (минимальная масса уменьшается с увеличением прочности [ 18 ] ).

Масштабирование напряжения в стенах сосуда

[ редактировать ]

Сосуды под давлением удерживаются вместе с давлением газа из -за растягивающих сил в стенах контейнера. Нормальное (растягивающее) напряжение в стенках контейнера пропорционально давлению и радиусу сосуда и обратно пропорционально толщине стен. [ 19 ] Следовательно, сосуды под давлением предназначены для того, чтобы иметь толщину, пропорциональную радиусу резервуара и давление резервуара и обратно пропорционально максимально допустимому нормальному напряжению конкретного материала, используемого в стенках контейнера.

Поскольку (для данного давления) толщина стен масштабируется с радиусом резервуара, масса резервуара (которая масштабируется по мере масштаба длины, толщиной времени времени стенки для цилиндрического бака) масштабируется с объемом газа удерживается (что масштабируется как радиус длины квадрат). Точная формула варьируется в зависимости от формы резервуара, но зависит от плотности, ρ и максимально допустимого напряжения σ материала в дополнение к давлению P и объему V сосуда. (См. Ниже точные уравнения для напряжения в стенах.)

Сферическое судно

[ редактировать ]

Для сферы минимальная масса сосуда давления

,

где:

  • это масса, (кг)
  • Разница давления от окружающей среды ( давление датчика ), (PA)
  • это объем,
  • плотность материала сосуда давления (кг/м 3 )
  • максимально рабочее напряжение , которое материал может переносить. (PA) [ 20 ]

Другие формы, помимо сферы, имеют константы, превышающие 3/2 (бесконечные цилиндры занимают 2), хотя некоторые резервуары, такие как несферические композитные баки, могут приблизиться к этому.

Цилиндрический сосуд с полусферическими концами

[ редактировать ]

Это иногда называют «пулей» [ Цитация необходима ] Для своей формы, хотя в геометрических терминах это капсула .

Для цилиндра с полусферическими концами,

,

где

  • R - радиус (м)
  • W - только ширина среднего цилиндра, а общая ширина - W + 2R (M) [ 21 ]

Цилиндрическое сосуд с полуэллиптическими концами

[ редактировать ]

В сосуде с соотношением сторон среднего цилиндра к радиусу 2: 1,

.

Газовое хранение

[ редактировать ]

Глядя на первое уравнение, фактор PV, в единицах Si, находится в единицах (давления) энергии. Для сохраненного газа PV пропорциональна массе газа при заданной температуре, таким образом

Полем (См. Закон о газе )

Другие факторы постоянны для данной формы и материала. Таким образом, мы видим, что нет теоретической «эффективности масштаба» с точки зрения отношения массы сосудов давления к энергии давления или массы сосудов под давлением к хранимой массе газа. Для хранения газов «эффективность резервуара» не зависит от давления, по крайней мере, для той же температуры.

Так, например, типичная конструкция для минимального массового бака для удержания гелия (в качестве газа под давлением) на ракете будет использовать сферическую камеру для минимальной постоянной формы, углеродного волокна для наилучшего возможного и очень холодный гелий для наилучшего возможного .

Напряжение в тонкостенных сосудах давления

[ редактировать ]

Напряжение в тонкостшем сосуде под давлением в форме сферы

,

где Стресс обруча или стресс в окружном направлении, это напряжение в продольном направлении, P - внутреннее давление, R - внутренний радиус сферы, а T - толщина стенки сферы. Сосуд можно считать «тонкостенным», если диаметр не менее 10 раз (иногда цитируется как 20 раз) больше толщины стенки. [ 22 ]

Напряжение в теле цилиндра сосуда давления.

Напряжение в тонкостшем сосуде давления в форме цилиндра

,
,

где:

  • Стресс обруча или стресс в окружном направлении
  • это стресс в продольном направлении
  • P - внутреннее давление
  • r - внутренний радиус цилиндра
  • T - толщина стенки цилиндра.

Почти все стандарты конструкции сосудов под давлением содержат изменения этих двух формул с дополнительными эмпирическими терминами, чтобы учесть вариацию напряжений по толщине, контроль качества сварных сварных швов в обслуживании и разрешений на коррозию . Все упомянутые выше формулы предполагают равномерное распределение мембранных напряжений по толщине раковины, но в действительности это не так. Более глубокий анализ проводится теоремой Ламе , которая дает распределение напряжения в стенках толстостенного цилиндра гомогенного и изотропного материала. Формулы стандартов конструкции сосудов под давлением являются расширением теоремы Ламе, путем установления некоторого ограничения на соотношение внутреннего радиуса и толщины.

Например, формулы коала котла и коала котла ASME и сосуда давления (BPVC) (UG-27): [ 23 ]

Сферические раковины: толщина должна быть менее чем в 0,356 раза внутренний радиус

Цилиндрические раковины: толщина должна быть менее чем в 0,5 раза внутренней радиус

где E - это суставная эффективность и все остальные переменные, как указано выше.

Коэффициент безопасности часто включается в эти формулы, в случае ASME BPVC этот термин включен в значение напряжения материала при решении давления или толщины.

Угол обмотки сосудов углеродного волокна

[ редактировать ]

РАННА БЕСПЛАТНАЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКАЯ ФОРМА Оптимально придерживаются угла обмотки 54,7 градуса к цилиндрической оси, так как это дает необходимую вдвое больше прочности в окружном направлении для продольного. [ 24 ]

Строительные методы

[ редактировать ]

Прикован

[ редактировать ]

Стандартный метод строительства для котлов, сжатых воздушных приемников и других сосудов с под давлением железа или стали до того, как стали широко распространены газовые и электрические сварки надежного качества . суставы, и складывались вдоль заклепешенных швов, деформируя края перекрытия с тупым долотом. Горячие заклепки заставили заклепки сжиматься на охлаждении, образовав более жесткий сустав. [ 25 ]

Беспроблемный

[ редактировать ]

Методы производства для бесшовных сосудов с давлением металла обычно используются для цилиндров относительно небольших диаметров, где будет производиться большое количество, поскольку механизм и инструмент требуют больших капитальных затрат. Методы хорошо подходят для транспортировки газа и хранения высокого давления и предоставляют постоянно высококачественные продукты.

Обратная экструзия: процесс, посредством которого материал вынужден течь вдоль оправки между оправкой и умиранием.

Холодная экструзия (алюминий):

Безусловные алюминиевые цилиндры могут быть изготовлены путем холодной обратной экструзии алюминиевых заготовков в процессе, который сначала нажимает стены и основание, а затем выключает верхний край стен цилиндра, а затем нажатие, образуя плечо и шею. [ 26 ]

Горячая экструзия (сталь):

В процессе горячей экструзии заготовка стали разрезана до размера, индукция нагревается до правильной температуры для сплава, разбивает и помещается в матрицу. Металл обратно экструдирован путем затягивания оправки в него, заставляя его течь через кольцевой зазор, пока не будет образована глубокая чашка. Эта чашка дополнительно тянется к диаметру, а толщина стенки уменьшается, и образуется дно. После проверки и обрезки открытого конца цилиндр горячий вращается, чтобы закрыть конец и сформировать шею. [ 27 ]

Нарисовано:

Анимация, показывающая два этапа глубокого рисунка стальной пластины до чашки, и похожая на чашку цилиндра дайвинга с куполообразным дном

Безусловные цилиндры также могут быть холодными от стальных дисков до цилиндрической чашки, в двух или трех этапах. После формирования основания и боковых стен верхняя часть цилиндра обрезается до длины, нагревается и горячо вращается, чтобы сформировать плечо и закрыть шею. Этот процесс сгущает материал плеча. Цилиндр обрабатывается тепло, гаситель и отпуск, чтобы обеспечить наилучшую силу и прочность. [ 28 ]

Цилиндр подвергается гидростатическому тестированию для контроля качества
Гидростатическое испытание структурно полного цилиндра

Независимо от метода, используемого для формирования цилиндра, он будет обработан, чтобы завершить шею и разрезать нити шеи, термообработанное, очищенное и отдельное поверхность, марка, отмеченная, протестирована и проверена на обеспечение качества. [ 28 ] [ 27 ] [ 26 ]

Сваренный

[ редактировать ]

Большие и низкие сосуды с низким давлением обычно изготавливаются из сформированных пластин, свариваемых вместе. Качество сварки имеет решающее значение для безопасности в сосудах под давлением для человеческой занятости .

Композит

[ редактировать ]

Составные сосуды давления, как правило, представляют собой нарученные накаливания в матрице термореактивного полимера. Мордрель может быть съемной после излечения или может оставаться частью готового продукта, часто обеспечивая более надежный газ или жидко-стесненный вкладыш, или лучшую химическую устойчивость к предполагаемому содержимому, чем матрица смолы. Металлические вставки могут быть предоставлены для прикрепления резьбовых аксессуаров, таких как клапаны и трубы. [ 29 ]

Операционные стандарты

[ редактировать ]

Сосуды под давлением предназначены для безопасной работы при определенном давлении и температуре, технически называемых «конструктивным давлением» и «температурой конструкции». Судно, которое неадекватно предназначено для обработки высокого давления, представляет собой очень значительную угрозу безопасности. Из -за этого проектирование и сертификация сосудов давления регулируются такими кодами проектирования, как код котла и суда давления в Северной Америке, директива по оборудованию давления в ЕС (PED), японском промышленном стандарте (JIS), CSA B51 в Канада , австралийские стандарты в Австралии и другие международные стандарты , такие как Lloyd's , Germanischer Lloyd , Det Norske Veritas , Société Générale de Supillance (SGS SA), Lloyd's Regirect Energy Nederland (ранее известный как Stoomwezen) и т. Д.

Обратите внимание, что если продукт давления объемом является частью стандарта безопасности, любая несжимаемая жидкость в сосуде может быть исключена, поскольку она не способствует потенциальной энергии, хранящейся в сосуде, так что только объем сжимаемой части, такой как газ, является использовал.

Список стандартов

[ редактировать ]
  • EN 13445 : нынешний европейский стандарт, гармонизированный с директивой для оборудования под давлением (первоначально «97/23/EC», с 2014 года «2014/68/EU»). Широко используется в Европе.
  • ASME Кодекс котла и сосуда давления Раздел VIII: Правила для построения сосудов под давлением.
  • BS 5500 : Бывший британский стандарт, замененный в Великобритании BS EN 13445 , но сохранил под названием PD 5500 для проектирования и строительства экспортного оборудования.
  • Ad merkblätter: немецкий стандарт, гармонизированный с Директивой для оборудования давления .
  • EN 286 (части с 1 по 4): европейский стандарт для простых сосудов под давлением (воздушные баки), гармонизированный с директивой Совета 87/404/EEC.
  • BS 4994 : Спецификация для проектирования и строительства судов и резервуаров в усиленных пластмассах .
  • ASME PVHO: US Standard для сосудов под давлением для человеческой занятости .
  • CODAP: Французский код для строительства необычного суда давления.
  • AS/NZS 1200 : Австралийский и Новая Зеландия Стандарт для требований оборудования для давления, включая сосуды под давлением, котлы и трубопроводы. [ 30 ]
  • AS 1210: Австралийский стандарт для проектирования и строительства сосудов под давлением
  • AS/NZS 3788 : Австралийский и новозеландский стандарт для проверки судов давления [ 31 ]
  • API 510. [ 32 ]
  • ISO 11439: Цилиндры сжатого природного газа (СПГ) [ 33 ]
  • IS 2825–1969 (re1977) _code_unfired_pressure_wessels.
  • FRP Танки и сосуды .
  • AIAA S-080-1998: стандарт AIAA для космических систем-сосуды металлического давления, конструкции под давлением и компоненты давления.
  • AIAA S-081A-2006: стандарт AIAA для космических систем- композитные перевернутые сосуды давления (COPV).
  • ECSS-E-ST-32-02C Rev.1: Space Engineering-Структурный дизайн и проверка аппаратного обеспечения под давлением
  • B51-09 Канадский котел, сосуд под давлением и код трубопровода.
  • Руководящие принципы HSE для систем давления.
  • Парочная промышленность: бывшие сосуды под давлением в Нидерландах, также известные как RTOD: правила для устройств под давлением (Голландские правила для сосудов под давлением).
  • SANS 10019: 2021 Южноафриканский национальный стандарт: транспортируемые ссоры давления для сжатых, растворенных и сжиженных газов - базовый дизайн, производство, использование и обслуживание.
  • SANS 1825: 2010 Издание 3: Южноафриканский национальный стандарт: испытательные станции газового цилиндра - Общие требования к периодической проверке и тестированию транспортируемых пополняемых рецепций давления газа. ISBN 978-0-626-23561-1

Смотрите также

[ редактировать ]

Примечания

[ редактировать ]
  1. ^ Jump up to: а беременный в дюймовый и фон Нильсен, Кайл. (2011) «Разработка суда по тестированию фильтров с низким давлением и анализ мембран нановолокна электроспользования для обработки воды»
  2. ^ Популярная наука . Корпорация Боннье. Январь 1919 года.
  3. ^ Hearn, EJ (1997). «Глава 9». Механика материалов 1. Введение в механику упругих и пластиковых деформации твердых тел и структурных материалов (третье изд.). Баттерворт-Хейнеманн. С. 199–203. ISBN  0-7506-3265-8 .
  4. ^ Технические трусы НАСА, «Создание перевернутого сосуда с металлической подкладкой» , 1 марта 2005 года.
  5. ^ Frietas, O., «Техническое обслуживание и ремонт стеклянного оборудования», Chemical Engineering, 1 июля 2007 г.
  6. ^ «Сосуды высокого давления», Д. Фрейер и Дж. Харви, 1998
  7. ^ Технический комитет 58 газовых цилиндров (25 марта 1999 г.). ISO 11116-1: газовые цилиндры-17e конусная резьба для подключения клапанов к газовым цилиндрам (первое изд.). Женева, Швейцария: Международная организация стандартов. {{cite book}}: CS1 Maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  8. ^ Jump up to: а беременный в Технический комитет ISO/TC 58, газовые цилиндры. (15 октября 1997 г.). ISO 13341: 1997 Транспортируемые газовые цилиндры - подгонка клапанов к газовым цилиндрам (1 -е изд.). Женева, Швейцария: Международная организация стандартов. {{cite book}}: CS1 Maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  9. ^ ISO 11363-1: 2010 Газовые цилиндры-17E и 25E конусные резьбы для подключения клапанов к газовым цилиндрам-Часть 1: Технические характеристики . Женева, Швейцария: Международная организация стандартов. Май 2010.
  10. ^ Комитет MCE/18 (1986). Спецификация для трубных резьбов для труб и фитингов, где под давлением не выполняются суставы на резьках (метрические размеры) . Лондон: британский институт стандартов. ISBN  0-580-15212-х Полем Британский стандарт 2779. {{cite book}}: CS1 Maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  11. ^ Институт резки металла (1989). «Раздел« Нажмите и матрица »: американо -стандартные газовые цилиндрические резьбы». Справочник по режущему инструменту металла (иллюстрировано изд.). Industrial Press Inc. с. 447. ISBN  978-0-8311-1177-9 Полем Получено 7 декабря 2016 года .
  12. ^ Jump up to: а беременный Персонал. «Кластики шкалы (воздух) цилиндров» . Поддержка документов . Garden Grove, Калифорния: Catalina Cylinders . Получено 13 ноября 2016 года .
  13. ^ Персонал. "Luxfer Limited 106" . Каталог . XS Scuba . Получено 7 августа 2016 года .
  14. ^ Саши Канта Паниграхи, Ниранджан Саранги (2017). Аэрохоловый корпус сгорания двигателя: экспериментальный дизайн и изучение усталости . CRC Press. Стр. 4–45. ISBN  978-1-351-64283-5 .
  15. ^ ANSI/AIAA S-080-1998, Space Systems-Металлические сосуды давления, конструкции под давлением и компоненты давления, §5.1
  16. ^ Pushard, Doug (2005). «Внутренние системы сбора воды также иногда способны функционировать на гравитации» . Harvesth2o.com . Получено 2009-04-17 . [ Проверка необходима ]
  17. ^ Pushard, Doug. «Альтернативы сосудам давления в домашних системах воды» . Harvesth2o.com . Получено 2009-04-17 .
  18. ^ Puskarich, Paul (2009-05-01). «Укрепление стекла для трубопроводных систем» (PDF) . Совет по производству стекла . Архивировано из оригинала (PDF) 2012-03-15 . Получено 2009-04-17 .
  19. ^ Пиво, Фердинанд П.; Джонстон, Э. Рассел -младший; Dewolf, John T. (2002). "7,9" . Механика материалов (четвертое изд.). МакГроу-Хилл. п. 463 . ISBN  978-0-07-365935-0 .
  20. ^ Для сферы толщины d = rp/2σ, где r - радиус резервуара. Объем сферической поверхности тогда 4πr 2 d = 4πr 3 P/2σ. Масса определяется умножением на плотность материала, который составляет стены сферического сосуда. Далее объем газа составляет (4πr 3 )/3. Объединение этих уравнений дает вышеуказанные результаты. Уравнения для другой геометрии получены аналогичным образом
  21. ^ «Масса цилиндрического сосуда с полусферическими концами (капсула) - калькулятор - fxsolver» . www.fxsolver.com . Получено 2017-04-11 .
  22. ^ Ричард Будинас, Дж. Нисбетт, Инженерный дизайн Шигли, 8-е изд., Нью-Йорк: МакГроу-Хилл, ISBN   978-07-312193-2 , стр. 108
  23. ^ Международный код кода 2007 года ASME котла и код давления . Американское общество инженеров -механиков. 2007.
  24. ^ Лекция сосуда давления MIT
  25. ^ Оберг, Эрик; Джонс, Франклин Д. (1973). Хортон, Холбрук Л. (ред.). Справочник машины (19 -е изд.). Брайтон, Англия: Machinery Publishing Co. Inc. с. 1239–1254.
  26. ^ Jump up to: а беременный Персонал (2015). «Производственные процессы: все-алюминиевые цилиндры» . Солфорд, Великобритания: газовые цилиндры Luxfer, Luxfer Holdings Plc. Архивировано с оригинала 25 декабря 2015 года . Получено 25 декабря 2015 года .
  27. ^ Jump up to: а беременный "Vítkovice цилиндры" . www.vitkovice.az . Получено 1 апреля 2021 года .
  28. ^ Jump up to: а беременный Worthington Steel (3 ноября 2007 г.). «Создание стального аквалангового цилиндра Worthington X» . YouTube . Архивировано из оригинала 2021-12-21.
  29. ^ Воздух, Александр; Шамсуддоха, MD; Повест, B Gangadhara (2023). «Обзор сосудов композитного давления типа V и автоматического производства на основе размещения волокна» . Композиты Часть B: Инжиниринг . 253 : 110573. DOI : 10.1016/j.compositesb.2023.110573 . ISSN   1359-8368 .
  30. ^ «Как 1200 сосудов под давлением» . SAI Global. Архивировано из оригинала 9 июля 2012 года . Получено 14 ноября 2011 года .
  31. ^ «AS_NZS 3788: 2006 ОБОРУДОВАНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ-Проверка на отрывках» . SAI Global . Получено 4 сентября 2015 года .
  32. ^ «Код проверки сосудов давления: проверка на отрыре, рейтинг, ремонт и изменение» . API. Июнь 2006 г.
  33. ^ . «Газовые цилиндры-цилиндры высокого давления для бортового хранения природного газа в качестве топлива для автомобильных транспортных средств» . Iso. 2006-07-18 . Получено 2009-04-17 .
  • AC Ugural, SK Fenster, продвинутая сила и прикладная эластичность, 4 -е изд.
  • EP Popov, Инженерная механика твердых тел, 1 -е изд.
  • Megyesy, Юджин Ф. «Справочник по судам давления, 14 -е издание». PV Publishing, Inc. Оклахома -Сити, ОК

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
  • Megyesy, Eugene F. (2008, 14 -е изд.) Справочник по давлению. PV Publishing, Inc.: Оклахома -Сити, Оклахома, США. www.pressurevesselhandbook.com Справочник по проектированию для судов на основе кода ASME.
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 00095f21e43f1150d533d50479ec47ad__1722763500
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/00/ad/00095f21e43f1150d533d50479ec47ad.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Pressure vessel - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)