КОНСТРУКЦИЯ УЗЛА "ШТУЦЕР-КОРПУС" СОСУДА ДАВЛЕНИЯ
DESIGN OF PRESSURE VESSEL "TAP-BODY" ASSEMBLY

Изобретение относится к области нефтехимического аппаратостроения, а именно к изготовлению узла «штуцер-корпус» цилиндрических сосудов давления.
Присоединение трубной арматуры к аппаратам, резервуарам и т.д., а также технологических трубопроводов для подвода и отвода различных жидких и газообразных продуктов производится с помощью штуцеров или вводных труб.
Анализ аварий или незапланированных отказов аппаратов показал, что до 50% отказов происходит по причине разрушений или повреждений в местах соединений штуцер-корпус. Одной из основных причин этого является сложное напряженно-деформированное состояние таких соединений с наличием конструктивных и технологических концентраторов напряжений. В значительной степени это связано с технологией изготовления таких узлов, а также такой особенностью конструкции, как невозможность отказа от применения угловых сварных швов.
Известна и широко применяется конструкция узла «штуцер-корпус» в виде штуцера, приваренного с внешней стороны к корпусу аппарата [ГОСТ Р 52630-2006]. Недостатком такой конструкции является низкая эксплуатационная прочность.
При повышенных нагрузках на корпус аппарата в целом и на узлы приварки штуцеров в частности для повышения эксплуатационной прочности и надежности конструкции узлы «штуцер-корпус» выполняют с укреплением отверстий.
В качестве прототипа принята конструкция узла «штуцер-корпус» с укрепляющим кольцом [ГОСТ Р 52857.3-2007], состоящая из штуцера, соосно на котором расположен плотно прилегающий к корпусу кольцевой элемент, сваренный с каждым из них угловыми кольцевыми сварными швами. Данная конструкция обладает следующими значительными недостатками: во-первых, сложностью изготовления в целом и получением кольцевого элемента с требуемым радиусом кривизны в частности; во-вторых, сложным напряженно-деформированным состоянием металла узла, что выражается в значительном снижении его циклической прочности при наличии дефектов производства («пор», «непроваров», «подрезов» в сварных швах и т.д.) и отклонений от требований технологического процесса производства; в-третьих невозможностью применения неразрущающих методов контроля, что существенно снижает вероятность обнаружения дефектов на этапе производства конструкции.
Технической задачей изобретения является снижение напряженно-деформированного состояния узла «штуцер-корпус» без существенного увеличения трудоемкости изготовления. Помимо этого, предлагаемая конструкция вследствие более оптимального напряженно-деформированного состояния из-за отсутствия сварных швов непосредственно на штуцере обладает повышенным ресурсом по сравнению с прототипом.
Техническая задача достигается тем, что в конструкции узла «штуцер-корпус», включающей в себя штуцер, приваренный к корпусу аппарата, согласно предлагаемому изобретению на штуцере при помощи резьбового соединения установлена шайба, на которой вдоль образующей обечайки расположены косынки, по одной с каждой стороны шайбы, приваренные одновременно к корпусу и к шайбе.
Конструкция поясняется чертежами. На фиг.1 представлена предлагаемая конструкция узла. На фиг.2 представлен вид узла «сверху» с сохранением номеров позиций по фиг.1. К корпусу 1 приварен штуцер 2, на котором зафиксирована шайба 3 при помощи резьбового соединения 4. Вдоль образующей обечайки корпуса с каждой стороны шайбы 3 расположены косынки 5, приваренные к шайбе двусторонним сварным соединением 6 и к корпусу аналогичным соединением 7.