Coloane Cu Talere

29
PREZENTAREA CONSTRUCTIV FUNCŢIONALĂ A APARATELOR DE TIP COLOANĂ În industria chimică, în majoritatea cazurilor, în aparatele de tip coloană au loc procese de transfer de substanţă (adsorbţie, desorbţie, chemosorbţie, rectificare, extracţie, absorbţie), motiv pentru care ideea de tip coloană este asociată cu transferul de substanţă sau de masă. În general, aparatul de tip coloană este cilindric cu acelaşi diametru interior sau cu diametre interioare diferite pe înălţimi (fig.2.1). Un aparat de tip coloană este construit din următoarele părţi principale: corpul coloanei, inclusiv sistemul de rezemare; echipamentul sau amenajările interioare; echipamentul cu amenajări exterioare. Corpul coloanei (aparat de tip recipient) se realizează prin sudarea din virole (cilindrice sau tronconice) sau se asamblează din virole (sudate sau turnate) prevăzute cu flanşe. Coloana se rezemă pe o virolă suport (coloana autoportantă) pe suporturi laterale sau este rezemată la diverse nivele. Corpul coloanei se realizează din materiale corespunzătoare condiţiilor de lucru, ţinând seama de tehnologia de fabricare posibil de a fi aplicată.

Transcript of Coloane Cu Talere

Page 1: Coloane Cu Talere

PREZENTAREA CONSTRUCTIV FUNCŢIONALĂ A APARATELOR DE TIP

COLOANĂ

În industria chimică, în majoritatea cazurilor, în aparatele de tip coloană au loc

procese de transfer de substanţă (adsorbţie, desorbţie, chemosorbţie, rectificare, extracţie,

absorbţie), motiv pentru care ideea de tip coloană este asociată cu transferul de substanţă

sau de masă.

În general, aparatul de tip coloană este cilindric cu acelaşi diametru interior sau cu

diametre interioare diferite pe înălţimi (fig.2.1). Un aparat de tip coloană este construit

din următoarele părţi principale: corpul coloanei, inclusiv sistemul de rezemare;

echipamentul sau amenajările interioare; echipamentul cu amenajări exterioare.

Corpul coloanei (aparat de tip recipient) se realizează prin sudarea din virole

(cilindrice sau tronconice) sau se asamblează din virole (sudate sau turnate) prevăzute cu

flanşe.

Coloana se rezemă pe o virolă suport (coloana autoportantă) pe suporturi laterale

sau este rezemată la diverse nivele. Corpul coloanei se realizează din materiale

corespunzătoare condiţiilor de lucru, ţinând seama de tehnologia de fabricare posibil de a

fi aplicată.

Interioarele coloanei au drept scop realizarea procesului fizic sau fizico-chimic

propus. Acestea depind de tipul procesului fizic sau chimic care are loc în utilaj şi trebuie

să satisfacă, prin formă şi dimensiuni, condiţiile pentru realizarea optimului funcţional.

Exterioarele coloanei au drept scop deservirea elementelor funcţionale ale

coloanei (armături), accesul la gurile de vizitare şi control. Acestea sunt constituite din:

scări, platforme, dispozitive de ridicat.

Aparatele de tip coloană ating astăzi înălţimi de peste 100m şi diametre de peste

15m. Grosimea peretelui coloanei în anumite condiţii de fracţionare poate ajunge la

20mm şi chiar mai mult.

Aparatele de tip coloană se montează în instalaţie fie independent fie în grup. În

acest din urmă caz coloanele pot avea fundaţii independente sau fundaţie comună. La fel,

platformele de deservire pot fi comune sau individuale.

Page 2: Coloane Cu Talere

La coloanele montate în grup, care necesită deservire la multe nivele, în locul

platformelor prinse în corpul coloanei, se utilizează o construcţie metalică independentă

(ca o schelă), care cuprinde toate coloanele, pe laturi şi pe înălţimi. Pe partea exterioară,

coloana este prevăzută cu inele şi cleme pentru fixarea izolaţiei termice.

Fig.2.1. Aparat tip coloană

1,2,3 - tronsoane cilindrice ale corpului coloanei; 4,5 - tronsoane tronconice ale

corpului coloanei; 6 - fundaţie; 7 - suport de rezemare; 8,9,10 - platforme; 11,12,13,14,15

- racorduri; 16 - izolaţie termică.

Page 3: Coloane Cu Talere

PRINCIPIUL DE FUNCŢIONARE AL APARATELOR DE TIP COLOANĂ

PENTRU PROCESELE DE TRANSFER DE SUBSTANŢĂ

În majoritatea cazurilor coloanele pentru procesele de transfer de substanţă sau de

masă, lichidul curge de sus în jos sub acţiunea gravitaţiei, iar gazul de jos în sus, sub

influenţa presiunii. Interioarele coloanelor au drept scop crearea şi mărirea la maxim a

suprafeţei de contact între faze. În acest scop: se umple coloana cu corpuri de umplere,

peste care curge lichidul supus prelucrării (coloane cu umplutură), sau se pulverizează

lichidul; se compartimentează coloana pe înălţime, cu ajutorul unor talere, pe care are loc

fie barbotarea gazului prin lichid (coloane cu fracţionare cu regim de barbotare), fie

pulverizarea lichidului de către gaz (coloană cu fracţionare in regim de picături sau de

pulverizare).

În coloanele cu umplutură sau cu pulverizare, contracţia celor două faze variază

continuu pe înălţime. În coloanele cu talere, variaţia concentraţiei fazelor se face în

trepte, ale căror număr este egal cu cel al talerelor. Se întâlnesc şi coloane mixte, cu

umplutură şu cu talere (exemplu: în industria sodei caustice, pentru recuperarea CO2 şi

NH3).

În cele ce urmează vor fi tratate interioarele coloanelor destinate proceselor de

transfer de substanţă. Nu vor fi tratate probleme legate de cazul numărului de talere

teoretice.

În fig. 2.2. sunt prezentate cele două tipuri de coloane (cu umplutură şi cu talere).

La interiorul coloanei cu umplutură se află un număr de grătare pe care se aşează câte un

strat de corpuri de umplere. Lichidul „L” trece prin aceste straturi, curgând de sus în jos.

Gazul G sau vaporii V trec de jos în sus prin stratul de umplutură şi ies cu

compoziţia G1. Coloanele cu talere sunt prevăzute cu talere situate la o anumită distanţă,

H, între ele.

Lichidul trece de sus în jos de la un taler la altul, iar gazul de jos în sus; pe taler se

schimbă compoziţia lichidului şi a gazului.

Construcţia interiorului coloanei urmăreşte mărirea la maxim a suprafeţei de

contact dintre faze. Umplutura şi talerele au în esenţă acest rol. Lichidul şi vaporii (sau

gazele) circulă în general în contracurent.

Page 4: Coloane Cu Talere

Fig.2.2. Tipuri de coloane

Schiţa de principiu a aparatelor de tip coloană:

a – cu umplutură: 1-corpul coloanei; 2-straturi de corpuri de umplutură; 3-suporrt

de rezemare; 4-dispozitiv de rezemare;5-grătar; 6-taler pentru distribuirea uniformă a

gazului pe secţiune; 7-dispozitiv de stropire; 8-grătar limitator de strat;

b – cu talere: 1-corpul coloanei; 2-talere; 3-virolă de rezemare.

Page 5: Coloane Cu Talere

COLOANE CU TALERE

Transferul de substanţă la aceste coloane are loc în zona de spumare sau de

pulverizare de pe taler. Faţă de coloanele cu umplutură, coloanele cu talere au

următoarele dezavantaje: căderi de presiune mari, construcţie mai complicată, cost mai

mare şi întreţinere mai pretenţioasă. În unele cazuri s-a ajuns la diametre de 7…9 m,

având înălţimi de 100 m, 170…200 de talere şi masă, în condiţii de funcţionare, de 1500

t. Aceşti giganţi ai industriei chimice pun probleme dificile, în egală măsură cercetării,

fabricării, proiectării, transportului, montării, întreţinerii.

Spaţiul coloanei este împărţit într-un număr de compartimente egal cu „n+1”, în

care „n” este numărul de talere. Circulaţia lichidului şi a vaporilor în coloană depinde de

soluţia constructivă adoptată pentru elementele talerului. Această entitate funcţională

caracteristică a coloanei este cea care hotărăşte eficacitatea şi construcţia coloanei. Din

punct de vedere funcţional talerele pot fi cu barbotarea gazului prin lichid, pulverizarea

lichidului de pe taler.

Din punct de vedere al circulaţiei lichidului între talere, coloanele cu talere se

subîmpart în: coloane cu deversare (interior sau exterior) şi coloane fără deversoare.

La coloanele cu deversoare, scurgerea lichidului de la un taler la celălalt se face

prin deversor (fig.2.7.a), pe când la coloanele fără deversoare scurgerea lichidului se face

prin aceleaşi deschideri prin care circulă vaporii (fig.2.7.b).

Page 6: Coloane Cu Talere

Fig.2.7. Deversoare

La coloana cu deversor, lichidul curge de pe talerul superior prin tubul deversor,

parcurge suprafaţa talerului, trece pe un taler deversor, care fixează nivelul lichidului pe

taler şi curge prin spaţiul dintre coloană şi placă, pe talerul inferior. Tubul deversor se

afundă în lichidul de pe talerul inferior formând, împreună cu placa, o închidere

hidraulică; aceasta împiedică trecerea vaporilor de la talerul inferior la cel superior, prin

zona deversorului. Circulaţia lichidului pe taler influenţează eficacitatea acestuia. La

coloanele cu diametru mare şi cu debite mari de lichid care curge pe taler nu este

orizontal; acesta are o grosime mai mare la intrarea pe taler şi mai mică în dreptul

pragului de deversare. Rezultatul este că vaporii trec cu debit mai mare prin zona unde

rezistenţa hidraulică este mai mică.

Pentru a micşora denivelarea Δ se utilizează un deversor central pe un taler şi

două deversoare laterale pe talerul următor. În cazul coloanelor cu deversor central

tubular pe un taler şi cu 4…6 deversoare laterale, lichidul curge radial, lungimea

drumului parcurs pe taler fiind aproape cât raza coloanei. Coloanele cu diametre mari pot

fi prevăzute cu 4 circuite de lichid.

Page 7: Coloane Cu Talere

Talere cu clopoţei

Talerele cu clopote au fost până nu demult cele mai frecvent utilizate, datorită

eficacităţii şi flexibilităţii lor în funcţionare. În ultimul caz, un capac poate acoperi două

sau mai multe racorduri prin care intră vaporii. Clopotele dreptunghiulare se aşează

paralel între ele, iar clopotele rotunde se aşează, în general, în centrele unei reţele

hexagonale.

Fig.2.8. Schiţa de principiu a unui taler cu clopote

Fig.2.9. Tipuri de capace pentru clopote a - rotund cu zimţi; b - rotund cu fante

dreptunghiulare; c - clopot tunel care acoperă mai multe racorduri.

Page 8: Coloane Cu Talere

Talerele se execută, în general, din acelaşi material cu cel al corpului coloanei.

Clopotul se execută fie din acelaşi material cu talerul, fie din material ceramic sau plastic.

Alegerea materialului pentru construcţia talerului depinde de temperatura şi de presiunea

de lucru ale coloanei. Utilizarea clopotelor din materiale plastice duce la economii

importante, determinând micşorarea costului coloanei şi a greutăţii totale.

Clopotele din oţel şi cupru se matriţează, iar cele din fontă se toarnă. Racordurile

deasupra cărora se montează clopotele se asamblează pe taler nedemontabil prin sudare

sau prin mandrinare. Din fig.2.10. rezultă piesele componente ale unui clopot cu capac

demontabil.

Fig.2.10. Piesele componente ale unui clopot

1 – capac; 2 – racord; 3 – şurub; 4 – piuliţă; 5 – contrapiuliţă;

Taler cu elemente în formă de S

Talere coloanelor pot fi realizate prin asamblarea din elemente separate care, în

secţiunea transversală au formă de S.

Pe latura prin care se barbotează gazul sau vaporii în lichid sunt prevăzute fante

triunghiulare sau trapezoidale.

Vaporii trec de jos în sus prin zona neobturată a S-ului, apoi prin fantele

triunghiulare intră în lichidul aflat pe S-ul următor; se produce barbotarea vaporilor prin

lichid. În cazul de faţă, vaporii ies la fiecare element în aceeaşi direcţie, şi anume în

direcţia curgerii lichidului. Diferenţa între nivelul lichidului la intrare pe taler şi nivelul

lichidului la ieşirea de pe taler este mai mică decât la coloanele cu clopote. Capacele

elementelor în formă de S se închid la capete cu plăci obturate. În acest fel vaporii vor fi

obligaţi să iasă prin fantele frontale.

Talere cu supape

Page 9: Coloane Cu Talere

La aceste tipuri de talere, găurile din taler pentru trecerea vaporilor sau gazului

sunt acoperite cu supape de formă cilindrică sau dreptunghiulară. Sub acţiunea presiunii

vaporilor supapa se ridică, permiţându-le să treacă şi să barboteze prin lichidul de pe

taler. În fig.2.11. sunt prezentate trei tipuri constructive de supape. Supapa 1 din fig.2.11.

este un simplu disc care obturează deschiderea din taler. Un limitator, 2, reţine supapa în

poziţie corespunzătoare deschiderii maxime.

Un taler cu asemenea supape are nevoie de găuri de drenaj. Supapa 1, din figura

2.11.b este prevăzută cu 4 picioruşe distanţiere, 4, care ţin rondela 1, la 2…2,5 mm de

talerul 3; aceasta reprezintă deschiderea minimă a supapei. Deschiderea maximă este

limitată de limitatorul 2. Supapa din figura 2.11.c, lucrează în două etape: la debite mici

se ridică discul 1, după care, la un anumit debit, discul 1 atinge deschiderea sa maximă,

determinată de rondela inelară 5 prevăzută cu 5 picioruşe (4). Mărirea în continuare a

debitului de vapori este limitată de limitatorul 2.

Talerele cu supape au eficacitate mare, se autoreglează în funcţionare şi au

construcţie simplă. Supapele se asamblează după o reţea hexagonală; plăci deversoare,

închidere hidraulică, buzunare deversoare ,circulaţia lichidului pe taler se realizează la fel

ca la talerele cu clopote.

Fig.2.11.Funcţionarea talerelor cu supape circulare

1-disc circular; 2-limitator al cursei supapei; 3-taler; 4-piciruşe.

Taler sită

Page 10: Coloane Cu Talere

Talerele sită se construiesc în două variante: cu deversoare şi fără deversoare.

Viteza gazului sau a vaporilor prin orificiile talerului determină o presiune dinamică, care

echilibrează coloana de lichid de la un taler se face prin deversor. Deversoarele sunt, în

general, interioare coloanei. Uneori se folosesc şi deversoare exterioare, de exemplu în

cazul prelucrării suspensiilor. Deversoarele exterioare se întâlnesc la coloanele din fontă.

Talerele sită se remarcă prin simplitate. Cu cât diametrul talerului este mai mare, cu atât

este mai neuniformă funcţionarea talerului între intrare şi ieşire a lichidului, iar

eficacitatea talerului scade.

CORPUL ŞI REZEMAREA APARATELOR DE TIP COLOANĂ

Corpul aparatelor de tip coloană

De corpul coloanei se asamblează amenajări interioare şi exterioare. Diametrul pe

înălţimea coloanei depinde de desfăşurarea procesului fizic sau fizico-chimic în lungul

coloanei. Grosimea corpului este determinată de intensitatea sarcinilor care acţionează pe

înălţimea coloanei. Grosimea virolei creşte de la vârful coloanei spre baza acesteia.

Corpul coloanei se obţine prin asamblarea unor tronsoane de grosimi diferite, prin sudare;

de corpul coloanei se asamblează diferite racorduri sau guri de vizitare, platforme, scări,

inele pentru izolaţie termică. În partea superioară, la vârful coloanei, se racordează

conducta de vapori. La coloanele foarte înalte, cu temperatură ridicată la vârful coloanei,

conducta de vapori pune probleme deosebite, în special cu privire la dilatările termice,

ghidarea şi susţinerea ei.

După asamblarea corpurilor coloanei şi verificarea orizontalităţii, ovalităţii

secţiunii, săgeţi pe întreaga lungime, perpendicularităţii planurilor frontale ale virolelor

de capăt faţă de axa longitudinală urmează trasarea poziţiei şi montarea talerelor şi

grătarelor.

Rezemarea aparatelor de tip coloană

Page 11: Coloane Cu Talere

Corpul coloanei se rezemă cel mai des pe o virolă suport cilindrică sau tronconică.

Uneori rezemarea coloanei se poate face lateral pe suporturi sau pe inel continuu

nervurat, precum şi pe picioare, ca la recipiente.

Suporturile pentru coloane autoportante asigură încastrarea elastică a acestora în

fundaţie. În cazul virolei suport, corpul cilindric al coloanei se prelungeşte în partea

inferioară pe o virolă cilindrică sau tronconică (fig.2.12.), prin intermediul căreia coloana

se rezemă pe fundaţie. Suportul coloanei este prevăzut cu ferestre sau cu decupări pentru

trecerea conductelor tehnologice, pentru controlul etanşeităţii flanşelor sau pentru

manevrarea robinetelor, dar şi pentru controlul vizual al cordoanelor de sudură.

Fig.2.12. Suporturi pentru coloane autoportante

1-corpul coloanei; 2-virola suport; 3-fundaţie; 4-şuruburi de fundaţie.

Suporturile cu înălţime mai mare de 3000 mm au scară interioară (fig.2.13.).

Page 12: Coloane Cu Talere

Fig.2.13. Suport pentru rezemarea coloanei

1-suport; 2-corpul coloanei; 3-conductă; 4-deschidere pentru control; 5-orificiu

pentru aerisire; 6-scară; 7-pinteni pentru prinderea coloanei pe fundaţie; 8-nervuri; 9-inel

continuu.

Sudarea suporturilor de rezemare de coloană se face după una din soluţiile

constructive indicate în fig.2.14.

Fig.2.14. Îmbinări prin sudare între suportul

coloanei şi corpul coloanei.

Fixarea suportului coloanei de fundaţie se face cu ajutorul şuruburilor de fundaţie.

În acest scop talpa suportului este prevăzută cu decupări sau găuri corespunzătoare prin

care trec şuruburile de fundaţie cu diametrul ds.

Page 13: Coloane Cu Talere

Fixarea în fundaţie a şuruburilor are următoarele dezavantaje: înlăturarea

şuruburilor distruse sau corectarea imperfecţiunilor de execuţie ale fundaţiei se poate face

prin distrugerea betonului. Utilizarea şuruburilor de fundaţie cu cap ciocan, înlătură

aceste neajunsuri; soluţia fiind însă mai scumpă. Ancorarea în fundaţie a şuruburilor se

face ca în fig.2.15.

Fig.2.15. Ancorări ale şuruburilor de fundaţie

În scopul deservirii coloanei, în dreptul gurilor de vizitare şi de control principal

şi a armăturilor importante, se prevăd platforme fixate de coloană, fără a împiedica

dilatarea liberă a acesteia.

CALCULUL DE PROIECTARE MECANICĂ AL COLOANEI

ALEGEREA MATERIALELOR ŞI CALCULUL TENSIUNILOR ADMISIBILE

În practica de proiectare, exploatare şi întreţinere a utilajului tehnologic

petrochimic, de cele mai multe ori se pune în mod curent problema alegerii dintr-o grupă

de materiale, respectiv de oţeluri, mai mult sau mai puţin corespunzătoare cerinţelor sau

scopului care ne interesează, a unui tip de material sau a unei anumite mărci de oţel,

Page 14: Coloane Cu Talere

dintre diferitele materiale posibile şi de regulă justificată din punct de vedere economic.

Aşadar, în final, alegerea concretă a materialului va fi hotărâtă pe baza unor criterii

tehnico-economice.

Criteriile organismelor oficiale de supraveghere tehnică de tip ISCIR pentru

alegerea materialelor metalice se referă la precizia corectă a tipurilor de materiale şi a

mărcilor de oţeluri standardizate, folosite în construcţia de recipiente sub presiune stabilă,

calde sau reci, rezervoare şi alte mijloace de depozitare industrială a produselor lichide

sau lichefiate, conductelor tehnologice, ţevilor şi altor elemente tubulare.

În cazul acestei coloane, materialul se alege în funcţie de următorii parametrii:

presiunea de lucru, temperatura de lucru şi mediul tehnologic.

În construirea, montarea sau repararea recipientelor pot fi folosite materiale

prevăzute în prescripţiile tehnice care să reziste la solicitări mecanice (statice şi

dinamice), termice, chimice, corespunzător condiţiilor de exploatare in vederea

funcţionării sigure a instalaţiilor. Alegerea mărcilor de materiale se va face din gama

celor tipizate sau echivalente ale acestora conform reglementărilor în vigoare. În cazul

recipientelor supuse presiunii unui fluid care staţionează permanent sau temporar la

valoare peste 20% din presiunea de calcul a recipientului se va ţine seama de temperatura

cea mai scăzută pe timp de iarnă a zonei în care va funcţiona recipientul.

Se aleg următoarele materiale (tabelul nr.1).

Tabelul

nr.1

Nr. crt.

Sortiment Material STAS

1. Tablă K410 2b 2883/3-88

2. Ţevi racorduri OLT 35 K 3478-86

3. Forjate OLC 25 N 1097/2-91

4. Bare pt. prezoane 42 Mo Cr 11 AS 11290-89

5. Bare pt. piuliţe 34 Mo Cr 11 11290-89

6. Table şi ţevi 10 Ti Ni Cr 10382-88

Compoziţia chimică şi caracteristicile mecanice, tehnologice şi fizice ale

materialelor folosite la fabricarea coloanei sunt prezentate în tabelele 2…7.

Page 15: Coloane Cu Talere

Tabelul nr.2

Manta,

Virolă,

Fund semisferic.

K410 2b STAS

2883/3-88

Compoziţie chimică

C=max. 0,2%; Mn=(0,5…1,3)%; S=max. 0,3%;

Si=max. 0,35%; P=max. 0,35%; Al=(0,02…0,035)%;

Caracteristici mecanice şi tehnologice

σc20

(N/mm2)

σr

(N/mm2)

Alungirea

A(%)

Energia de

rupere

KJ(%)

265 410 22 27

Factor de

influenţă

T(oC)

Caracteristici fizice

15(min.)

Modulul de elasticitate

longitudinal

E(N/mm2)

Coeficient de

dilatare liniară

α(m/moC)

Conductivitatea

termică

λ(kcal/mhoC)

21,2∙104 12,8∙10-6 43,25

350(max.) 18,75∙104 13,8∙10-6 38,25

Tabelul nr.3

Flanşe

OLC 25 N STAS

1097/2-91

Compoziţia chimică

C=(0,22…0,29)%; Mn=(0,5…0,8)%; S=max. 0,04%; Si=(0,17…

0,37) %; P=max. 0,4 %; Cr=max. 0,3%;

Caracteristici mecanice şi tehnologice

σc20

(N/mm2)

σr

(N/mm2)

Alungirea

A(%)

Energia de rupere

KJ(%)

240 410 18 59

Page 16: Coloane Cu Talere

Tabelul nr.4

Racord

OLC 25 N STAS

1097/2-91

Compoziţia chimică

C=max. 0,17%; Mn=(0,4…0,9)%; S=max. 0,04%;

Si=(0,15…0,35) %; P=max. 0,4%; Al=(0,02…0,045)%;

Caracteristici mecanice şi tehnologice

σc20

(N/mm2)

Rezilienţa

KCU(J/cm2)

σr

(N/mm2)

Alungirea

A(%)

Energia de

rupere

KJ(%)

235 60 350 26 27

Factor de

influenţă

T(oC)

Caracteristici fizice

15(min)

Difuzivitatea

termică

(cm2/s)

Modulul de

elasticitate

longitudinal

E(N/mm2)

Coeficient de

dilatare

liniară

α(m/moC)

Conductivitatea

termică

λ(kcal/mhoC)

0,13 20,25∙104 12,8∙10-6 43,25

350(max.) 0,10 18,75∙104 13,8∙10-6 38,25

Tabelul nr.5

Prezoane

42 Mo Cr 11 AS STAS

11290-89

Compoziţia chimică

C=(0,38…0,45)%; Mn=(0,6…0,9)%; S=max. 0,035%;

Si=(0,17…0,37)%; P=max. 0,4%; Cr=(0,9…1,2)%;

Ni=max. 0,3%; Mo=(0,15…0,3)%.

Caracteristici mecanice şi tehnologice

Page 17: Coloane Cu Talere

σc20

(N/mm2)

Gâtuirea

Z(%)

σr

(N/mm2)

Alungirea

A(%)

Energia de

rupere

KJ(%)

590 45 780 14 56

Tabelul nr.6

Piuliţe

34 Mo Cr 11 STAS

11290-89

Compoziţia chimică

C=(0,42…0,50)%; Mn=(0,5…0,8)%; S=max. 0,035%;

Si=(0,17…0,37)%; P=max. 0,035%; Cr=max.0,3%;

Ni=max. 0,3%;

Caracteristici mecanice şi tehnologice

σc20

(N/mm2)

Gâtuirea

Z(%)

σr

(N/mm2)

Alungirea

A(%)

Energia de

rupere

KJ(%)

340 45 540 14 56

Caracteristicile de rezistenţă ale materialului care se iau în considerare la

determinarea tensiunilor admisibile sunt:

σr20 - rezistenţa de rupere la întindere la temperatura de 20oC;

σrt - rezistenţa de rupere la întindere la temperatura de calcul;

σc20 - limita de curgere la temperatura de 20oC;

σct - limita de curgere convenţională la temperatura de calcul;

σa20 - rezistenţa admisibilă la 20oC;

σat - rezistenţa admisibilă la temperatura de calcul;

Temperatura de calcul t= 350oC.

σa1t - rezistenţa admisibilă a materialului calculată la temperatura de lucru pe

baza caracteristicilor mecanice stabilite prin încercări de scurtă durată;

Page 18: Coloane Cu Talere

σa2t - rezistenţa admisibilă a materialului calculată la temperatura de lucru pe

baza caracteristicilor mecanice stabilite prin încercări de lungă durată.

σa20=min(σr20 / cr; σc20 / cc); cr=2,4

σrt=min(σr20 / cr; σct / cc); cc=1,5

Valoarea rezistenţei σct se obţine prin interpolare.

σct1> σct2 ; t1<t<t2 => σct = σct2-[( σct1- σct2 )/(t2-t1)]∙(t-t2)

Datorită faptului că temperatura maximă de lucru este de 350 oC nu apare

fenomenul de fluaj.

Rezultatele se trec în tabelul nr.7

Tabelul nr.7

Denumire σcinterpolat

(N/m2)

σa

(N/m2)

La 350oC La 20oC La 350oC

Manta 210 170 147,8

Ţevi racord 162 145,83 108

Flanşe 135 160 85

Prezoane 240 157,16 193,33

Piuliţe 280 225 1493,33

Stabilirea coeficienţilor de rezistenţă ai îmbinărilor sudate

Raportul dintre rezistenţa admisibilă a materialului de adaos al cusăturii sudate şi

rezistenţa admisibilă a materialului de bază se numeşte coeficient de rezistenţă al sudurii

şi se notează cu φ, rezultând următoarea formulă pentru calculul rezistenţei admisibile

σas :

σas=φ∙σa

Coeficientul φ depinde de o serie întreagă de factori, dintre care se menţionează,

ca fiind importanţi următorii: tipul constructiv al îmbinării sudate, sudabilitatea

materialului de bază, tratamentul termic al cusăturii sudate, modul şi mijloacele de

control defectoscopic nedistructiv folosite, caracteristicile fizico-mecanice ale

materialului sudurii.

Formula generală de calcul a coeficientului de rezistenţă al sudurii este

următoarea:

Page 19: Coloane Cu Talere

φ = φo∙K1∙K2∙K3∙K4

φo - cifra teoretică de rezistenţă a îmbinării sudate care este în funcţie de

procedeul d sudare şi de modul de prelucrare al marginilor tablelor; φo=0,9

K1 - coeficient de corecţie ce ţine seama de sudabilitatea materialului:

K1=1;

K2 - coeficient de corecţie ce ţine seama de tratamentul termic:

K2=0,96;

K3 - coeficient de corecţie ce ţine seama de examinarea defectoscopică:

K3=1;

K4 - coeficient de corecţie ce ţine seama de examinarea aspectului exterior şi de

numărul încercărilor mecanice:

K4=1.

φ = 0,9∙1∙0,96∙1∙1 = 0,864

CALCULUL DE PREDIMENSIONARE

AL CORPULUI COLOANEI

Tronsonarea coloanei

Pentru calcule coloana se împarte convenţional pe înălţime în „n” tronsoane,

numerotarea fiecărui tronson se face începând de la secţiunea de sprijin a coloanei către

extremitatea acesteia.

La tronsonarea reală se va ţine seama de următoarele recomandări:

Fiecare tronson trebuie să aibă pe cât posibil o repartiţie uniformă a sarcinilor

gravitaţionale şi eoliene;

Fiecare tronson trebuie să aibă moment de inerţie cdonstant;

Fiecare tronson să nu conţină mai mult de o platformă de deservire (pentru

simplificarea calcului);

Se recomandă ca sudurile circulare ale corpului coloanei să constituie limite de

tronsonare.

Page 20: Coloane Cu Talere

.Calculul de predimensionare al mantalei

Mărimile constructiv-funcţionale reprezentative (fig.3.2.2.):

Fig.3.2.2. Mărimile constructiv-funcţionale

AR – axa de revoluţie;

SI – suprafaţa interioară a peretelui de rezistenţă;

SIT – suprafaţa interioară tehnologică;

SM – suprafaţa mediană a peretelui de rezistenţă;

SE – suprafaţa exterioară;

Di – diametrul interior al secţiunii de rezistenţă;

Dit – diametrul interior tehnologic;

Dm – diametrul mediu;

De – diametrul exterior;

Sa – grosimea de adaos.

sa=c1+cr1, unde:

c1 – adaos de coroziune; (coloana este placată în interior cu Monel, c=3mm);

c1=0 mm

cr1 – adaos tehnologic mecanic, stabilit în funcţie de toleranţa negativă de

fabricaţie la grosimea tablei peretelui.

Page 21: Coloane Cu Talere

Mantaua cilindrică este supusă acţiunii unei presiuni interioare uniforme.

Cunoscând rezistenţele admisibile atât ale materialului de bază şi a îmbinărilor

sudate, pe baza unor teorii de rezistenţă se va determina expresia grosimii de rezistenţă a

mantalei recipientului.