Сравнение расчетов на прочность нефтяных и атомных аппаратов

Константин Владимирович Ефанов, 2022

В работе выполнено сравнение расчетов на прочность нефтяных и атомных аппаратов

Введение

Сравнение норм атомных и нефтяных сосудов и аппаратов представляет собой два вида интересов:

— теоретический, состоящий в выполнении сравнения и совместное прочтение норм прочностных расчетов нефтяных и атомных сосудов, так как нормы существуют независимо друг от друга и ранее таких сопоставлений не выполнялось;

— практический, состоящий в ознакомлении разработчиков сосудов и аппаратов с ознакомлением с другими нормами и введением в них путем сравнительного анализа с известными им нормами. Так как ряд компаний разрабатывают и изготовляют одновременно атомные и нефтяные сосуды и конструкторам этих компаний необходимо знать два типа норм. И для конструкторов, переходящих на работу из разработки нефтяных сосудов и аппаратов в атомные и наоборот.

Конструктивно атомные и нефтяные сосуды (корпуса аппаратов) практически одинаковые, материальное исполнение по маркам сталей отличается.

В нефтяных сосудах существует отдельная группа под названием сосудов высокого давления, в основе расчета которых находятся формулы теории упругости на основе решения задачи Ламе.

Сравнение будет выполнено для норм атомных и нефтяных сосудов с теорией оболочек в основании расчетных формул. Для нефтяных сосудов это сосуды на давление до 21МПа.

Формулы их теории оболочек связывают напряжения с действующими силами и моментами (только силами в безмоментном варианте теории оболочек, лежащей в основе норм). Математический аппарат теории подробно рассмотрен в весьма старой работе Новожилова В.В. [1].

Отличия норм, связанные с механикой разрушения металла стенки сосуда (т.е. оценка прочностного состояния по теориям прочности и др. темы) в настоящей кратной работе рассмотрены не будут.

Отметим, что атомные и нефтяные сосуды находятся в различных условиях нагружения, например, атомные подвержены воздействию радиации, и используются стали разных марок. В связи с этим, оценка прочности стенки атомных и нефтяных сосудов будет выполняться с отличиями.

В настоящей работе интерес вызывает рассмотрение формул теорий оболочек без рассмотрения механики разрушения металла стенки.

Нормы на момент 2022г.:

атомные:

— ПНАЭ Г-7-002-86 Нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок.

нефтяные:

— на обычные сосуды и аппараты до 21МПа — семейство ГОСТов 34233.(1-12) — 2017 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность.

— на сосуды высокого давления ГОСТ Р 54522-2011 Сосуды и аппараты высокого давления. Нормы и методы расчета на прочность.

Посвящение —

Богу Троице Творцу.

Благодарность моей маме инженеру нефтяного машиностроения.