Расчёты для оборудования под давлением по ТР ТС 032/2013

01

Какие расчёты обязательны

Перечень зависит от вида оборудования, но четыре расчёта присутствуют почти всегда, и ни один из них не заменяется ссылкой на аналогичную конструкцию или на опыт эксплуатации.

02

Исходные данные: главный источник ошибок

Расчёт ведётся по максимально допустимым параметрам, а не по технологическому режиму. Это правило нарушается чаще всего и обесценивает всю расчётную часть: результат получается для условий, в которых оборудование не оценивается.

03

Что входит в расчёт на прочность

• допускаемые напряжения материала при расчётной температуре;
• толщины обечаек, днищ и конических переходов;
• укрепление отверстий под штуцеры, люки и лазы;
• расчёт фланцевых соединений и крепежа;
• расчёт трубных решёток и креплений труб;
• расчёт опор, седловых и лап, с нагрузками от массы и среды;
• нагрузки на штуцеры от присоединённых трубопроводов;
• устойчивость при наружном давлении и вакууме;
• проверка на действие ветровых и сейсмических нагрузок для наружной установки;
• проверка при испытательном давлении, а не только при рабочем.

04

Расчёт на циклические нагрузки

Он нужен там, где давление и температура меняются регулярно: автоклавы, аппараты периодического действия, котлы с переменной нагрузкой, компрессорные ресиверы с частыми пусками. Результат расчёта — назначенный ресурс в циклах, который указывается в паспорте и служит основанием для планового диагностирования.

• перечень расчётных режимов и число циклов по каждому;
• зоны концентрации напряжений: штуцеры, укрепления, узлы крышек, опоры;
• амплитуды напряжений и накопление повреждения;
• влияние термических напряжений при быстром нагреве и охлаждении;
• назначенный ресурс с указанием, при каких условиях он действителен;
• требования к скорости изменения параметров в руководстве по эксплуатации;
• порядок учёта фактической наработки: счётчик циклов или журнал.

05

Расчёт защиты от превышения давления

Формально это отдельный расчёт, практически — продолжение анализа аварийных сценариев. Он определяет требуемую пропускную способность и позволяет проверить, закрывает ли выбранное устройство эту потребность.

1. Перечислить применимые аварийные сценарии для объекта.
2. Выбрать сценарий с максимальным поступающим расходом.
3. Рассчитать этот расход по параметрам источника давления.
4. Определить требуемую пропускную способность с учётом свойств среды.
5. Проверить характеристики выбранного устройства и коэффициент расхода.
6. Проверить потери на подводящей линии и противодавление на линии сброса.
7. Убедиться, что давление при полном сбросе не превысит допустимого предела.
8. Оформить расчёт как часть комплекта на защищаемое оборудование.

06

Кто выполняет расчёты

Регламент не требует, чтобы расчёт делала сторонняя организация: его выполняет изготовитель или проектировщик. Но требования к содержанию строгие, и на практике проблема возникает не с квалификацией, а с полнотой: расчёт есть, но он не покрывает часть элементов или сделан для другой модификации.

07

Что проверяет орган по сертификации

• соответствие исходных данных паспорту, табличке и чертежам;
• полноту: все ли элементы под давлением охвачены расчётом;
• правильность выбора допускаемых напряжений при расчётной температуре;
• учёт прибавки на коррозию и минусовых допусков толщин;
• проверку при испытательном давлении;
• наличие расчёта укрепления отверстий и фланцевых соединений;
• соответствие расчёта фактической геометрии по чертежам;
• наличие расчёта защиты и его увязку с установленным устройством;
• для циклического нагружения — наличие ресурса и его отражение в паспорте;
• подписи, дату и идентификацию модификации изделия в расчёте.

08

Расчёт и обоснование безопасности

Это разные документы с разными задачами. Расчёт отвечает на вопрос, выдержит ли конструкция; обоснование безопасности — что произойдёт при отказах и какие условия применения из этого следуют. Расчёты входят в обоснование как основание для выводов, но не заменяют его.

09

Типоразмерные ряды и распространение результата

Для серийной продукции считать каждый типоразмер отдельно не требуется, но распространение результата нужно обосновать. Обоснование строится на подобии конструкции и на выборе представителей по наиболее тяжёлым условиям.

1. Сгруппировать изделия по конструкции, материалам и способу изготовления.
2. Определить параметры, по которым изделия различаются внутри группы.
3. Выбрать представителей по наиболее тяжёлым сочетаниям параметров.
4. Выполнить полный расчёт для представителей.
5. Показать монотонность: как меняется запас при изменении параметра.
6. Оформить обоснование распространения результата на остальные типоразмеры.
7. Пересматривать обоснование при появлении новых типоразмеров за границами ряда.

10

Когда расчёт нужно пересматривать

• изменение материала элементов под давлением;
• изменение толщин, диаметров или геометрии штуцеров;
• изменение максимально допустимого давления или температуры;
• смена рабочей среды, в том числе на более агрессивную;
• изменение схемы опирания или условий монтажа;
• увеличение производительности источника давления;
• изменение режима работы, увеличивающее число циклов;
• ремонт с заменой элементов под давлением;
• продление срока службы по результатам диагностирования.

11

Типичные ошибки

• расчёт по рабочему, а не по максимально допустимому давлению;
• объём взят полезный вместо полного внутреннего;
• температура взята по среде, а не по расчётной температуре стенки;
• допускаемые напряжения взяты при нормальной температуре;
• не учтён минусовой допуск толщины и утонение после гибки;
• прибавка на коррозию не соответствует среде и сроку службы;
• нет проверки при испытательном давлении;
• не рассчитано укрепление отверстий под штуцеры и люки;
• не рассчитаны нагрузки на штуцеры от трубопроводов;
• расчёт не соответствует текущей версии чертежей;
• часть элементов под давлением осталась вне расчёта;
• для теплообменника рассчитано одно пространство из двух;
• нет расчёта на цикличность при явно переменном режиме;
• расчёт защиты подогнан под уже установленное устройство.

12

Сроки

13

Что подготовить до начала расчётов

1. Максимально допустимое давление по каждому пространству под давлением.
2. Полный внутренний объём или номинальный диаметр.
3. Расчётные температуры стенки, минимальную и максимальную.
4. Наименование среды с классификацией опасности.
5. Марки материалов элементов и сертификаты на них.
6. Чертежи с фактическими толщинами, допусками и геометрией штуцеров.
7. Назначенный срок службы и предполагаемое число циклов нагружения.
8. Параметры источника давления для расчёта защиты.
9. Условия установки: наружная или в помещении, опоры, климатический район.
10. Перечень присоединённых трубопроводов и нагрузок от них.