2. Alegerea pe criterii tehnico-economice a materialelor,determinarea caracteristicilor mecanice, elastice si fizice ale acestora,

calculul rezistentelor admisibile si stabilirea coeficientului derezistenta al imbinarii sudate (ptr rezervor>30000 m 3 -exemplu)

Materialele utilizate in constructia utilajului petrolier trebuie sa satisfaca anumite cerinte tehnice si economice. Principalii indicatori tehnico-economici folositi la alegerea materialelor sunt: -indicatorul tehnico-economic de rezistenta , acesta impune alegerea unui material care sa prezinte o rezistenta ridicata in conditiile unui cost cat mai mic; -indicatorul tehnico-economic de coroziune, acesta reprezinta costul unitatii de volum de material corodat intr-un interval de timp. In acest caz se impune ca materialul sa prezinte o buna rezistenta la coroziune; -indicatorul eficacitatii economice a utilizarii unor materiale bimetalice, aceasta impune elaborarea unor tehnologii de obtinere si deinbinare a bimetalului conducand in acest fel la o crestere a costului instalatiei. Adoptarea acestei solutii trebuie sa se faca in urma unei analize a pretului de cost si a procurarii bimetalelor.

Tinand seama de acesti indicatori, pentru realizarea elementelor componente ale rezervoarelor se folosesc urmatoarele tipuri de materiale: a)S355J2G3 (echivalent cu OL 52 STAS 500/2-80) , utilizat pentru realizarea tablelor pentru :

-funduri; -capace;

-manta ; -elementele constructiei de sustinere.

    Caracteristici mecanice, fizice si elastice 20 C    

OTEL Rm Rp0.2

A5

KCU 300/2

Z Duritatea Tratament

Clasa de Temperatura

  [N/mm ] [N/mm

[%]

[J/cm]

[%] [HB] [HV] termic calitate

minima de utilizare

S355J2G3 520 355 15 60 35 187 187 otel calmat 4 - 20 C

Tabelul 2.1 Unde:

- Rm, rezistenta la rupere, reprezinta raportul dintre sarcina maxima Fmax

suportata de catre epruveta si aria A0 a sectiunii transversale initiale a epruvetei ;

- Rp0.2, limita de curgere conventionala sau tehnica, reprezinta efortul unitar corespunzator sectiunii initiale a epruvetei, pentru care lungirea specifica remanenta plastica , atinge valoarea prescrisa de 0.2%, care se mentioneaza ca indice al efortului unitar ; - A5 , lungirea specifica la rupere standardizata; - KCU 300/2, rezilienta Charpy pe epruveta cu crestatura in U, reprezinta raportul dintre lucrul mecanic L necesar ruperii dintr-o singura lovitura a unei epruvete crestate in U si aria A0 a sectiunii transversale initiale a epruvetei date in dreptul crestaturii; - Z gatuirea specifica la rupere standardizata;

- HB, duritate Brinell, reprezinta raportul dintre sarcina de incercare aplicata F si aria urmei sferice, lasata de bila cu diametrul D, pe piesa de incercat; - KV, duritate Vickers, reprezinta raportul dintre sarcina de incercare aplicata F si aria suprafetei laterale a urmei produse, aceasta fiind o piramida dreapta cu baza patrata cu diagonala d si cu un unghi la varf de 136 ca si penetratorul; - 4 ,clasa a 4-a de calitate care garanteaza energia de rupere la -20 C.

Tabelul 2.2.        Compozitia chimica 20 C      

OTEL Cmax

Mnmax

Simax

Crmax

Nimax Cumax

Pmax

Smax Almin Vmax

  [%] [%] [%] [%] [%] [%] [%] [%] [%] [%]S355J2G3 0.2 1.6 0.55 - - - 0.035 0.035 - -

Unde:

-Cmax, concentratia de carbon maxima a otelului; -Mnmax, concentratia de mangan maxima a otelului; -Simax, concentratia de siliciu maxima a otelului; -Crmax, concentratia de crom maxima a otelului; -Nimax, concentratia de nichel maxima a otelului; -Pmax, concentratia de fosfor maxima a otelului; -Smax, concentratia de sulf maxima a otelului; -Almax, concentratia de aluminiu maxima a otelului; -Vmax, concentratia de vanadium maxima a otelului.

b) P460NL1,utilizat pentru tevi si racorduri. Tabelul 2.3    Caracteristici mecanice, fizice si elastice 20 C  

OTEL Rm Rp0.2

A5

KCU 300/2

Z Duritatea Tratament Temperatura

  [N/mm ] [N/mm]

[%]

[J/cm]

[%] [HB] [HV] termic

min .de utilizare

P460NL1 540 440 17 60 40 143 143 normalizat - 50 C

Unde:

- Rm, rezistenta la rupere, reprezinta raportul dintre sarcina maxima Fmax

suportata de catre epruveta si aria A0 a sectiunii transversale initiale a epruvetei ;

- Rp0.2, limita de curgere conventionala sau tehnica, reprezinta efortul unitar corespunzator sectiunii initiale a epruvetei, pentru care lungirea specifica remanenta plastica , atinge valoarea prescrisa de 0.2%, care se mentioneaza ca indice al efortului unitar ; - A5 , lungirea specifica la rupere standardizata; - KCU 300/2, rezilienta Charpy pe epruveta cu crestatura in U, reprezinta raportul dintre lucrul mecanic L necesar ruperii dintr-o singura lovitura a unei

epruvete crestate in U si aria A0 a sectiunii transversale initiale a epruvetei date in dreptul crestaturii; - Z gatuirea specifica la rupere standardizata; - HB, duritate Brinell, reprezinta raportul dintre sarcina de incercare aplicata F si aria urmei sferice, lasata de bila cu diametrul D, pe piesa de incercat; - KV, duritate Vickers, reprezinta raportul dintre sarcina de incercare aplicata F si aria suprafetei laterale a urmei produse, aceasta fiind o piramida dreapta cu baza patrata cu diagonala d si cu un unghi la varf de 136 ca si penetratorul.

Tabelul 2.4         Compozitia chimica 20 C      

OTEL Cmax

Mnmax

Simax

Crmax

Nimax Cumax

Pmax

Smax Almin Vmmax

  [%] [%] [%] [%] [%] [%] [%] [%] [%] [%]P460NL1 0.2 1-1.7 0.60 0.30 0.80 0.70 0.03 0.02 0.02 0.2

Unde:

-Cmax, concentratia de carbon maxima a otelului; -Mnmax, concentratia de mangan maxima a otelului; -Simax, concentratia de siliciu maxima a otelului -Pmax, concentratia de fosfor maxima a otelului; -Smax, concentratia de sulf maxima a otelului.

c)C35E4 ( OLC 35 STAS 1097/2-91), utilizat pentru flanse.

    Caracteristici mecanice, fizice si elastice 20 C

OTEL Rm Rp0.2

A5

KCU 300/2

Z Duritatea Tratament

  [N/mm ] [N/mm]

[%]

[J/cm]

[%] [HB]

[HV] termic

OLC 35 530 310 21 60 40 160 187 ImbunatatitTabelul 2.5

Unde:

- Rm, rezistenta la rupere, reprezinta raportul dintre sarcina maxima Fmax

suportata de catre epruveta si aria A0 a sectiunii transversale initiale a epruvetei ;

- Rp0.2, limita de curgere conventionala sau tehnica, reprezinta efortul unitar corespunzator sectiunii initiale a epruvetei, pentru care lungirea specifica remanenta plastica , atinge valoarea prescrisa de 0.2%, care se mentioneaza ca indice al efortului unitar ; - A5 , lungirea specifica la rupere standardizata; - KCU 300/2, rezilienta Charpy pe epruveta cu crestatura in U, reprezinta raportul dintre lucrul mecanic L necesar ruperii dintr-o singura lovitura a unei epruvete crestate in U si aria A0 a sectiunii transversale initiale a epruvetei date in dreptul crestaturii;

- Z gatuirea specifica la rupere standardizata; - HB, duritateBrinell, reprezinta raportul dintre sarcina de incercare aplicata F si aria urmei sferice, lasata de bila cu diametrul D, pe piesa de incercat;

- KV, duritate Vickers, reprezinta raportul dintre sarcina de incercare aplicata F si aria suprafetei

laterale a urmei produse, aceasta fiind o piramida dreapta cu baza patrata cu diagonala d si cu un unghi la varf de 136 ca si penetratorul.

Tabelul 2.6     Compozitia  chimica 20 C

OTEL Cmax Mnmax Simax

Crmax

Pmax

Almax Smax

  [%] [%] [%] [%] [%] [%] [%]OLC35 0.09 0.14 0.15 - 0.035 0.02 0.04

Unde:

-Cmax, concentratia de carbon maxima a otelului; -Mnmax, concentratia de mangan maxima a otelului; -Simax, concentratia de siliciu maxima a otelului; -Crmax, concentratia de crom maxima a otelului; -Nimax, concentratia de nichel maxima a otelului; -Cumax, concentratia de cupru maxima a otelului; -Pmax, concentratia de fosfor maxima a otelului; -Smax, concentratia de sulf maxima a otelului.

d)42MoCr11ASR, utilizat pentru ansamblul surub-piulita.

Tabelul 2.7

Unde:

- Rm, rezistenta la rupere, reprezinta raportul dintre sarcina maxima Fmax

suportata de catre epruveta si aria A0 a sectiunii transversale initiale a epruvetei ;

- Rp0.2, limita de curgere conventionala sau tehnica, reprezinta efortul unitar corespunzator sectiunii initiale a epruvetei, pentru care lungirea specifica remanenta plastica , atinge valoarea prescrisa de 0.2%, care se mentioneaza ca indice al efortului unitar ; - A5 , lungirea specifica la rupere standardizata; - KCU 300/2, rezilienta Charpy pe epruveta cu crestatura in U, reprezinta raportul dintre lucrul mecanic L necesar ruperii dintr-o singura lovitura a unei

    Caracteristici mecanice, fizice si elastice

OTEL Rm Rp0.2

A5

KCU 300/2

Z Duritatea

  [N/mm ] [N/mm]

[%]

[J/cm]

[%] [HB]

[HV]

42MoCr11ASr 780 590 14 60 45 160 187

epruvete crestate in U si aria A0 a sectiunii transversale initiale a epruvetei date in dreptul crestaturii; - Z gatuirea speifica la rupere standardizata; - HB, duritate Brinell, reprezinta raportul dintre sarcina de incercare aplicata F si aria urmei sferice, lasata de bila cu diametrul D, pe piesa de incercat; - KV, duritate Vickers, reprezinta raportul dintre sarcina de incercare aplicata F si aria suprafetei laterale a urmei produse, aceasta fiind o piramida dreapta cu baza patrata cu diagonala d si cu un unghi la varf de 136 ca si penetratorul.

Tabelul 2.8    Compozitia   chimica 20 C  

OTEL Cmax Mnmax Simax

Crmax

Nimax Momax

Pmax

Smax

  [%] [%] [%] [%] [%] [%] [%] [%]42MoCr11 0.38 0.60 0.17 0.90 0.30 0.15 0.035 0.035

Unde:

- Cmax, concentratia de carbon maxima a otelului; - Mnmax, concentratia de mangan maxima a otelului; - Simax, concentratia de siliciu maxima a otelului; - Crmax, concentratia de crom maxima a otelului; - Nimax, concentratia de nichel maxima a otelului; - Cumax, concentratia de cupru maxima a otelului; - Pmax, concentratia de fosfor maxima a otelului; - Smax, concentratia de sulf maxima a otelului.

Calculul rezistentelor admisibile

Conform prescriptiilor tehnice I.S.C.I.R.(C4/1-2003 si C4/2-2003), rezistenta admisibila a materialului la temperatura de 20 C este:

unde : - (Rm) -rezistenta la rupere ;

- (Rp0.2) -rezistenta tehnica de curgere la 20 C;

- -coeficient de siguranta fata de rezistenta la rupere , =2.4; - -coeficient de siguranta fata de limita tehnica de curgere, =1.5.

Pentru table,rezistenta admisibila este:

Pentru tevi,rezistenta admisibila este:

;

Pentru flanse,rezistenta admisibila este:

;

Pentru ansamblul surub-piulita,rezistenta admisibila este:

.

Stabilirea cifrei de calitate a imbinarii sudate

Raportul dintre rezistenta admisibila a materialului de adaos al cusaturii sudate si rezistenta admisibila a materialului de baza se numeste coeficient de rezistenta al sudurii sau cifra de calitate a sudurii, notat .

Acesta depinde de o serie de factori, dintre care cei mai importanti sunt: -coeficient de corectie depinzand de sudabilitatea materialelor de baza folosite (%Mn+%Cr+%Ni+%Si si de %C); -coeficient de corectie depinzand de detensionarea prin tratament termic a sudurilor; -coeficient de corectie ce tine seama de examinarea defectoscopica nedistructiva prin gamagrafiere sau radiagrafiere; -coeficient de corectie ce tine seama de examinarea aspectului exterior si de numarul incercarilor mecanicespecifice imbinarilor sudate; -cifra teoretica sau maxima de rezistenta a imbinarii sudate care este functie de procedeul de sudare si de modul de prelucrare al marginilor tablelor, acestea se executa cap la cap,executat manual de buna calitate si cu rosturi in X.

Tinand seama de aceste aspecte si de standardele in vigoare avem:Pentru S355J2G3:

Grupa de sudabilitate Ib.

=0.9…0.95 =0.93 =0.94…0.98 =0.95 (deoarece detensionarea prin tratament termic nu se face); =0.95 (deoarece examinarea defectoscopica nedistructiva este partiala); =1 (deoarece incercarila mecanice sunt reduse); =0.95 (deoarece capacitatea medie de depozitare este peste 5000 m³); =0.93*0.95*0.95*1*0.95=0.7493