Tính bền cơ khí thiết bị chịu áp suất trong theo ASME

Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh
Khoa Kĩ Thuật Hóa Học

CỞ SỞ THIẾT KẾ MÁY VÀ THIẾT BỊ HÓA HỌC

ĐỀ TÀI:
TÍNH TÍNH BỀN CƠ KHÍ CHO THIẾT BỊ CHỊU ÁP SUẤT TRONG THEO ASME

GVHD: Nguyễn Hữu Hiếu

1/37


NỘI DUNG

1.
2.
3.

Giới thiệu chung
Phương pháp tính toán
Bài toán

2/37


1. Giới thiệu chung về ASME

•

ASME : The American Society for Mechanical Engineers (Hi ệp h ội các kĩ

sư cơ khí Hoa Kỳ)

•

Đây là bộ quy tắc tiêu chuẩn trong việc, tính toán, thi công, ch ế tạo
thiết bị như: đường ống, bình, bồn bể, các thiết bị nhiệt,…
Ngoài ra còn có các tiêu chuẩn để chọn các v ật liệu thi công, các qui t ắc
về hàn.

3/37


2. Phương pháp tính toán

• Nguyên tắc thiết kế:
Bề dày yêu cầu tối thiểu của vỏ thiết bị chịu áp suất trong không đ ược
bé hơn bề dày tính toán

•

Phân loại:

-

Thiết bị chịu áp trong thông thường

-

Thiết bị chịu áp trong cao

4/37


Tính toán bề dày tối thiểu theo tiêu chuẩn ASME

Các bước tính toán

B1: Lựa chọn các thông số phù hợp;

B2: Xác định các điều kiện;

B3: Tính chiều dày tối thiểu của thiết bị theo công thức;

B4: Tính chiều dày thực, sau đó kiểm tra áp suất tính toán.

5/37


Các đại lượng theo ASME

t :là chiều dày của thiết bị, in;
P :là áp suất trong, psi ;
S :là ứng suất tối đa cho phép, ksi ;
Ri, Ro :lần lượt là bán kính trong và bán kính ngoài của thiết bị,
in ;
E :là hệ số bền mối hàn;
6/37


Bước 1: Xác định áp suất thiết và nhiệt độ thiết kế

suất thiết kế:
 Áp

 





Nếu < 5%P thì có thể bỏ qua.

Nhiệt độ thiết kế: nhiệt độ được chọn không thấp hơn nhiệt độ trung bình của kim loại

7/37


Bước 2: Xác đinh vật liệu



Xác định vật liệu theo thành phần hóa học của vật liệu.

8/37


Bước 2: xác đinh vật liệu

 Xác định vật liệu theo nhiệt độ tính toán.

9/37


10/37


Bước 3: Tính toán bề dày tối thiểu

Thiết bị chịu áp trong thông thường

Thiết bị chịu áp trong cao

- Áp suất nội:

Áp suất nội:

P ≤ 3000 Psi hoặc

P ≥ 3000 Psi hoặc

P ≤ 0.385SE

P ≥ 1.25SE

- Bề dày thiết bị: t ≤ 0.5Ri

- Bề dày thiết bị: t ≥ 0.5Ri

11/37

THÂN HÌNH TRỤ

12/37


Tính toán cho thân hình trụ chịu áp suất trong thông thường

Điều kiện
Điều kiện

Hàn
Hàn d
dọ
ọc
c tr
trụ
ục
c

Hàn
Hàn theo
theo chu
chu vi
vi

t ≤ 0.5Ri hoặc
t ≤ 0.5Ri hoặc
P ≤ 0.385SE
P ≤ 0.385SE

t ≤ 0.5Ri hoặc
t ≤ 0.5Ri hoặc
P ≤ 1.25SE
P ≤ 1.25SE

Sử dụng bán kính trong
Sử dụng bán kính trong
(Ri)
(Ri)
Sử dụng bán kính ngoài
Sử dụng bán kính ngoài
(Ro)
(Ro)
Chú ý: Nếu thân thiết bị có cả 2 loại đường hàn như ở trên, thì phải
tính bề dày theo cả 2 công thức và chọn bề dày thiết bị sao cho
thỏa mãn 2 công thức đó

13/37


Tính toán cho thiết bị hình trụ chịu áp trong cao

Điều kiện
Điều kiện

Hàn
Hàn dọc
dọc trục
trục

Hàn
Hàn theo
theo chu
chu vi
vi

t ≥0.5Ri hoặc

t ≥ 0.5Ri hoặc

t ≥0.5Ri hoặc
P ≥ 0.385SE

t ≥ 0.5Ri hoặc
P ≥ 1.25SE

P ≥ 0.385SE

P ≥ 1.25SE

Sử dụng bán kính trong
(R )
Sử dụng báni kính trong
(Ri)
Sử dụng bán kính ngoài
Sử dụng bán
(Ro)kính ngoài
(Ro)

14/37


THÂN HÌNH CẦU

15/37


THÂN HÌNH CẦU

Điều kiện

t 0.356Ri hoặc
P 0.665 SE

Sử dụng bán kính trong (Ri)

Sử dụng bán kính ngoài (Ro)

Công thức kiểm tra

16/37


Hệ số bền mối hàn

- Phụ thuộc vào kiểu hàn và cách thức kiểm tra mối hàn
- E càng lớn tương ứng với chất lượng của mối hàn và phương thức kiểm tra càng
cao, dẫn đến bề dày tối thiểu tính toán được sẽ nhỏ hơn so với mối hàn chất lượng
thấp và phương pháp

kiểm tra đơn giản
- Có thể lựa chọn E theo bảng: (giá trị chọn không được cao hơn giá trị được ấn
định trong bảng)

17/37


Hệ số bền mối hàn

Có thể lựa chọn E theo bảng: (giá trị chọn không được cao hơn giá trị được ấn định trong bảng)

18/37


Hệ số bền mối hàn

19/37


20/37


21/37


ỨNG SUẤT TỐI ĐA CHO PHÉP S



Giá trị ứng suất cho phép S phải nhỏ hơn các giá trị được tra hoặc tính

toán.



Trong ASME 2015, ta có thể nhận các giá trị S theo vật liệu đã
chọn.

22/37


23/37


24/37





 Theo ASME 2013, division 1:



Theo ASME 2013, division 2:



Trong đó:
UTS: Giới hạn kéo tối đa
YS: Giới hạn đàn hồi



Theo tính toán như trên thì Division 2 cho phép 1 giới hạn ứng suất lớn hơn so với Division 1. Tương ứng với bề
dày tính toán được theo Division 2 sẽ nhỏ hơn và tiết kiệm được vật liệu so với Division 2. Ngược lại Division 1 lại
có độ an toàn cao hơn Division 2.

25/37