Расчет прочности труб

Различные среды, транспортируемые в тепловых электростанциях, характеризуются напором примерно от 0,05 до 300 бар и температурой от 10 до 535 °С, в отдельных случаях даже до 650 °С. В связи с этим, расчет прочности труб необходимо осуществлять в точном соответствии установленным требованиям. Прежде чем выбрать материал - возможно с привлечением соответствующих экспертов, следует решить, к какой из различных сфер использования следует отнести рассчитываемый элемент.

До температуры 300 °С можно применять специальные стали без гарантии жаропрочных свойств и расчетов на прочность труб. В зависимости от сдаточных испытаний оговаривается максимальный рабочий напор. При температуре выше 300°С используются изделия с гарантированными жаропрочными свойствами по стандартам DIN 17175 и 17177.

Расчет на прочность труб - это очень важный и ответственный момент.

Используемые стали можно подразделить на следующие группы:

1. Углеродистые St 35.8, St 54.8.
2. Хромомолибденовые 15МоЗ,13CrМо44, 10CrМо910.
3. Жаростойкие мелкозернистые конструкционные стали 15CuMoNb5,иМоЫЪ5, 17МnМоV64, 20МпМо45.
4. Легированные ванадием 14МоV63, Х20СrМоV121.

Типичные области использования этих групп металлов:

1. Трубопроводы со средним и низким напором для электростанций энергоснабжающих систем и свежего пара.
2. Холодные промежуточные и питающие системы электростанций. Трубопроводы свежего пара средних промышленных электростанций при температурах до 525 °С.
3. Для нужд атомных электростанций.
4. Для электростанций и энергоснабжающих систем.
5. Трубопроводы свежего пара при температурах более 560 °С.

В целях обеспечения надежности и долговечности магистрали необходимо произвести качественный расчет на прочность труб. Это позволит избежать простоя системы, потери времени и средств.

Очень часто конструктору приходится делать выбор из двух или трёх сталей с разными параметрами прочности и различной стоимостью. В этом случае следует выбрать тот металл, который имеет минимальную стоимость и обеспечивает установленные требования по упругости и допустимой скорости изменения температуры. В пределах расчета на прочность труб и других вышеназванных типичных сфер исследования, всегда следует предпочесть сталь с более высокими жаропрочными свойствами, как в техническом, так и в экономическом отношениях. Исключением могут быть промежуточные трубопроводы электростанций энергоснабжающих систем, которые по техническим соображениям не должны быть слишком тонкостенными. В противном случае трудно выполнять горячую гибку в пределах требуемой овальности.

В паропроводах и трубопроводах для конденсата не наблюдаются коррозионные явления при соблюдении соответствующих инструкций по эксплуатации, поэтому такие системы не имеют внутреннего защитного покрытия. Не требуется также и внешняя окраска, если они имеют теплоизоляционные слой. Трубопроводы для охлаждающей воды транспортируют жидкость, насыщенную кислородом или содержащую повышенное количество солей, поэтому их покрывают изнутри либо краской, либо другим защитным слоем. Если они проложены в земле, требуется еще внешняя защита. Повышенной коррозии подвержены также изделия, проводящие паровоздушную смесь, например трубопроводы дегазирующих установок, транспортирующие влажный пар.В этом случае используются аустенитные нержавеющие и кислотостойкие стали или продукция с оцинкованной поверхностью, требующая предварительного расчета на прочность труб.