1.3 Вибір конструкційних матеріалів
Вибір конструкційних матеріалів для виготовлення цистерни та її обладнання визначається згідно з ГОСТ 5520-79 [3] (прокат листовий з вуглецевих і легованих сталей для котлів та посудин, що працюють під тиском) і залежить від декількох факторів. Найбільш важливі технологічні властивості, які необхідно враховувати при виборі конструкційних матеріалів, є: зварюваність, оброблюваність тиском і різанням. Крім зазначених факторів при визначенні доцільності застосування тих чи інших конструкційних матеріалів необхідно враховувати їх вартісні показники.
Для виготовлення цистерн для НП, устаткування і деталей кріплення найбільш часто застосовуються сталі 10ХСНД, 09Г2С, Ст3сп. Так як сталь марки 09Г2С є найбільш раціональною, а Ст3сп не рекомендується до застосування в регіонах з температурою, що досягає - 45? С в зимовий період, для проектованої цистерни вибираємо саме її. Також ця марка стали має гарну зварюваність і високими механічними показниками.
Хімічний склад у% матеріалу 09Г2С наведено в таблиці 1.
Таблиця 1 - Хімічний склад у% матеріалу 09Г2С согласноГОСТ 5520-79 [3]
CSiMnNiSPCrNCuAsДо 0,120,05-0,81,3-1,7До 0,3 0,04До 0,035До 0,3 0,008До 0,3 до 0,08
Механічні та фізичні властивості матеріалу наведені в таблиці 2.
Таблиця 2 - Механічні та фізичні властивості матеріалу 09Г2С при Т=20? С згідно ГОСТ 5520-79 [3]
Межа міцності, МпаПредел плинності, МпаОтносітельное подовження,% Ударна в'язкість KCU, Дж/см 2 Модуль пружності Е, 10 5 МПа430-490265-34521590-6402,0
Допустиме напруження, МПа, для обраної марки стали визначаємо за такою формулою:
(9)
де - нормативне допустиме напруження, МПа;
- поправочний коефіцієнт, що враховує умови експлуатації цистерни. При розрахунку цистерн, призначених для транспортування і зберігання вибухо- і пожежонебезпечних продуктів, приймають=0,8.
За нормативне допустиме напруження приймають менше з двох значень:
(10)
(11)
де - тимчасовий опір розриву, МПа;
- мінімальне значення межі текучості, МПа.
Знаючи, що межа плинності сталі рівна, а тимчасовий опір розриву, нормативне допустиме напруження буде одно, МПа:
МПа.
Підставляємо його у формулу (9) і визначаємо допустиме напруження:
1.4 Визначення розрахункового тиску в цистерні
Під розрахунковим тиском розуміють найбільша робоча тиск, що виникає в цистерні в процесі її експлуатації: при виконанні технологічних операцій щодо заповнення та спорожнення цистерни; при русі АЦ із заповненою цистерною; при зміні обсягу продукту в цистерні під впливом перепаду температур та ін.
Розрахунковий тиск ( Р P , Па) визначають за такою формулою:
(12)
де - Тиск насичених парів перевезеного НП (згідно ГОСТ 305-82 [1] приймемо кПа);
- коефіцієнт вертикальних навантажень, лежить в межах 2,9 ... 3,5. Приймаються=3,2;
- гідростатичний тиск, обумовлений висотою наливу продукту, МПа:
- коефіцієнт горизонтальних навантажень, становить близько 10-15% від величини вертикальних динамічних навантажень;
- розрахункове динамічний тиск, МПа.
Гідростатичний тиск , МПа, визначають залежно від висоти наливу продукту в цистерні за наступною формулою:
(13)
де h наливу - висота наливу НП, м.
з ін - те ж, що й у формулі (4);
g - прискорення вільного падіння, м/с 2.
(14)
де - те ж, що й у формулі (7).
Підставляємо дані у формулу (13)
Тепер ми можемо визначити величину коефіцієнта горизонтальних навантажень До Г :
(15)
де - те ж, що й у формулі (12).
Підставляємо дані у формулу (15)
Розрахункове динамічний тиск визначаємо ...
