ČO SÚ SAMOZTUŽNÉ DÝZY TLAKOVÝCH NÁDOB?

Keď sa hovorí o samovystužených dýzach, všeobecne sa predpokladá, že výstuž, ktorá odoláva zaťaženiu, ktoré pôsobí na dýzu, bude tvoriť základnú časť dýzy. To znamená, že samozosilnené dýzy nepotrebujú pomocné prvky (ako sú zabudované dýzy), aby odolali konštrukčným podmienkam a vonkajšiemu zaťaženiu. Na praktickej úrovni sú samozosilnené dýzy tie, ktoré nemajú pripevnený žiadny dodatočný druh výstuže (podložky) a všetky zvary medzi ich vlastnými komponentmi a medzi dýzou a nádobou sú typu s úplnou penetráciou. Z tohto dôvodu by sa tieto dýzy mohli nazývať aj integrálne zosilnené. Existujú rôzne konfigurácie samovystužených dýz. Najbežnejšie používané sú tieto: Long Welding Neck (LWN) alebo rovný náboj, variabilná hrúbka náboja a dýzy vyrábané pomocou štandardizovanej hrúbky rúry.

Intuitívne je možné poznamenať, že zvyčajne samovystužené dýzy znamenajú zvýšenie nákladov v porovnaní s dýzami bez samovystuženia. Preto musia byť dôvody, ktoré vedú projektanta k výberu jedného konkrétneho typu spomedzi všetkých možností, zdôvodnené a dôkladne preskúmané.

Tieto dôvody môžu závisieť od rôznych faktorov, ako je tlak, teplota, prítomnosť premenlivého zaťaženia (únava), vysoké vonkajšie zaťaženie spôsobené pripojením k potrubiu atď. Požiadavky na použitie samozosilňujúcich trysiek sú zvyčajne zahrnuté špecifikácia práce patriaca vlastníkom priemyselných závodov, kde sú tieto trysky v prevádzke, alebo príležitostne môžu byť tieto požiadavky uvedené v špecifikácii poskytovateľa licencie, ak je to vhodné.

Vzhľadom na vyššie uvedené nie je možné stanoviť špecifické kritériá týkajúce sa toho, kedy použiť tento typ dýz pre všetky prípady, ale len niektoré všeobecné pokyny, ktoré by sa mali použiť ako prvý prístup na zváženie, v ktorých scenároch by sa samozosilnené dýzy mali použiť. považovaný za konštrukčné riešenie. Scenáre, ako sú tie, v ktorých konštrukčné podmienky zahŕňajú nasledujúce efekty, vedú k tomu, že sa musia zvoliť samozosilnené dýzy: skúmaný komponent musí odolať premenlivým zaťaženiam (únave), tangenciálnym alebo nakloneným dýzam vzhľadom na nádobu, kde sú dýzy pripevnené, smrteľná prevádzka, vysoký tlak, vysoké teploty alebo tlakové nádoby s veľkými hrúbkami.

Ako už bolo uvedené, samozosilnené dýzy idú často ruka v ruke s ťažkými alebo kritickými prevádzkovými podmienkami. Z tohto dôvodu je vhodné spomenúť, že pre tento špeciálny druh dýz je potrebné čo najviac eliminovať koncentrátory napätia.

Pre niektoré konštrukčné predpisy nie sú kritériá návrhu a výpočtu pre samovystužené dýzy a zabudované dýzy vždy rovnaké. V druhom prípade sú požiadavky konzervatívnejšie. Ako príklad zvážte skríningovú štúdiu ASME sekcie VIII divízia 2, postup na určenie, či je potrebná analýza únavy. Ak má dané zariadenie alebo ktorýkoľvek z jeho komponentov integrálnu konfiguráciu, môže odolať väčšiemu počtu premenných zaťažení ako zariadenie neintegrovanej konfigurácie bez toho, aby bolo potrebné overovať jeho pevnosť proti únavovému zaťaženiu pomocou špecifického výpočtu.

Vráťme sa k ekonomickému problému, aj keď je úplne jasné, že samovystužené dýzy sú ideálnym riešením pre daný prípad, treba vziať do úvahy, že niektoré konfigurácie samovystužených dýz sú vyrobené z kovaného materiálu. To znamená vysoké ekonomické náklady, preto je veľmi dôležité optimalizovať dizajn tak, aby sa náklady nadmerne nezvyšovali.

Pri pôsobení vnútorného tlaku je nerovnomerné rozloženie napätia v hrubostennom valci väčšie na vnútornej stene a menšie na vonkajšej stene. Aby sa zlepšila nerovnomernosť rozloženia tohto napätia vo valci, môže sa pred uvedením hrubostenného valca do prevádzky vykonať pretlakové ošetrenie a pri prísne kontrolovanom tlaku preťaženia sa vrstvová časť tela valca môže spôsobiť plastickú deformáciu na vytvorenie plastickej zóny, zatiaľ čo vonkajší materiál je stále v elastickom stave.

Po určitom čase udržiavania tlaku časť škrupinovej vrstvy, ktorá má plastickú deformáciu, nemôže byť obnovená do pôvodnej polohy v dôsledku zvyškovej deformácie a vonkajší materiál, ktorý je stále v elastickom štádiu, má tendenciu vrátiť sa do pôvodnej polohy. stavu, ale je blokovaný vnútorným materiálom, ktorý sa nedá vrátiť do pôvodného stavu a nedá sa úplne obnoviť. Preto sa v stene valca vytvára predpätý stav stlačenia vnútornej vrstvy a napätia vonkajšej vrstvy. Keď je valec uvedený do prevádzky a vystavený prevádzkovému tlaku, napätie vnútornej steny spôsobené prevádzkovým tlakom sa superponuje s predpätím vytvoreným vnútorným tlakom a vonkajším napätím, takže napätie vnútornej steny s pôvodnou vysokou úrovňou je znížená, zatiaľ čo napätie vonkajšej steny s pôvodnou nízkou úrovňou je primerane zvýšené a rozloženie napätia pozdĺž hrúbky steny má tendenciu byť rovnomerné, čím sa zlepšuje únosnosť valca.

Vďaka riadenému pretlakovému spracovaniu povolí iba vnútorná vrstva, zatiaľ čo vonkajšia vrstva zostane elastická a využíva svoju vlastnú elastickú kontrakciu na generovanie predpätia, aby sa zlepšila únosnosť valca, sa nazýva samozosilnenie hrubostenného valca.