CBT KFKc Spotkania KFKc 17 grudnia 2003 Projektowanie urządzeń ciśnieniowych
Projektowanie urządzeń ciśnieniowych PDF Drukuj Email
Wpisany przez Łukasz Ciupiński   
Środa, 17 Grudzień 2003 01:00
Projektowanie urządzeń ciśnieniowych w oparciu o mechanikę pękania.
Łukasz Ciupiński, Joanna Szlagowska (WIM)

Projektując urządzenia ciśnieniowe należy zwrócić szczególną uwagę na właściwy dobór materiałów. Powinny one mieć wystarczającą odporność na pękanie w różnych warunkach, zwłaszcza zaś przy obciążeniach udarowych i w niskiej temperaturze. Trzeba wykazać należytą staranność w celu zapobiegania pękaniu.

Dyrektywa 97/23/WE w zał. 1,p.4 (p.4.1a) i p. 7 opisuje wymagania jakie powinny spełniać materiały na konstrukcje urządzeń ciśnieniowych. Zgodnie z p.7.5 , w/w dyrektywy, przy braku ustanowienia innych obowiązujących kryteriów stal uważa się za wystarczająco plastyczną (zgodnie z p. 4.1. (a) Załącznika Nr 1) jeśli wydłużenie względne określone w znormalizowany sposób wynosi co najmniej 14%, zaś udarność mierzona na próbce ISO V wynosi co najmniej 27 J, w temperaturze nie wyższej niż 20° C, ale nie wyższej niż najniższa planowana temperatura pracy. Konstruując urządzenia ciśnieniowe można w zależności od ich przyszłego zastosowania i budowy wybrać jedną z dwóch metod projektowania:

  • "Płynięcie plastyczne przed pęknięciem" - metoda polega na takim doborze materiału i warunków obciążenia, aby współczynnik intensywności naprężeń nie osiągnął wartości krytycznej. Wówczas, gdy w zbiorniku nastąpi przekroczenie dopuszczalnego ciśnienia, zbiornik nie ulegnie nagłemu pęknięciu tylko zacznie się odkształcać. Metoda ta jest używana przy małych urządzeniach ,w których tego typu odkształcenie może być łatwo wykryte.
  • "Przeciek przed pęknięciem" - metoda polega na takim zaprojektowaniu ścianek, aby ich grubość była mniejsza od długości pęknięcia krytycznego. Jest ona skuteczna przy dużych urządzeniach, gdzie wyciek jest łatwy do wykrycia.

W przypadku zastosowania materiałów plastycznych, korzystanie z klasycznych metod mechaniki pękania jest niemożliwe lub utrudnione. Można wówczas skorzystać z metod opierających się na konstrukcji tzw. diagramów zniszczenia. Diagramy te łączą zależności pomiędzy znormalizowaną wartością współczynnika intensywności naprężeń, a znormalizowanymi obciążeniami zewnętrznymi. Pozwalają one na określenie krytycznych wartości zewnętrznego obciążenia lub wielkości pęknięcia. Aby móc dokonać takiej oceny należy znać: wyrażenie na WIN (współczynnik intensywności naprężeń) dla analizowanego elementu zawierającego pęknięcie, charakterystyczne wymiary pęknięcia (np. jego długość), spodziewane wartości obciążeń eksploatacyjnych, wartość K IC dla analizowanego materiału, wzór na obciążenie graniczne. Na podstawie wymienionych danych można wyznaczyć diagram zniszczenia.

http://www.cbt.edu.pl/kfkc/17122003/136-projektowanie-urzadzen-cisnieniowych
Zmieniony: Wtorek, 21 Kwiecień 2009 19:52