BASINÇLI KAPLARIN KENDİNDEN TAKVİYELİ NOZULLARI NELERDİR?

Kendiliğinden takviyeli nozullardan bahsedildiğinde, nozulu etkileyen yüklere dayanacak takviyenin nozulun yapısal bir parçası olacağı genel olarak varsayılır. Bu, kendiliğinden takviyeli nozulların tasarım koşullarına ve dış yüklere dayanmak için yardımcı elemanlara (yapılandırılmış nozullar gibi) ihtiyaç duymadığı anlamına gelir. Pratik düzeyde, kendiliğinden takviyeli nozullar, herhangi bir ek takviye (ped) takılı olmayan ve kendi bileşenleri ile nozul ile kap arasındaki tüm kaynakların tam penetrasyon tipinde olduğu nozullardır. Bu nedenle, bu nozullar integral olarak takviyeli olarak da adlandırılabilir. Kendiliğinden takviyeli nozulların farklı konfigürasyonları vardır. En yaygın kullanılanlar şunlardır: Uzun Kaynak Boyunlu (LWN) veya düz göbek, değişken göbek kalınlığı ve standart kalınlıkta boru kullanılarak üretilen nozullar.

Sezgisel olarak, genellikle kendi kendini güçlendiren nozulların, kendi kendini güçlendirmeyen tip nozullara kıyasla maliyette bir artış anlamına geldiği görülebilir. Bu nedenle, tasarımcıyı tüm olasılıklar arasından belirli bir tipi seçmeye yönlendiren nedenler gerekçelendirilmeli ve tam olarak incelenmelidir.

Bu nedenler basınç, sıcaklık, değişken yüklerin (yorulma) varlığı, bir boruya bağlanmanın sonucu olarak ortaya çıkan yüksek dış yükler vb. gibi çeşitli faktörlere bağlı olabilir. Genellikle kendinden takviyeli nozulların kullanımına ilişkin gereklilikler, bu nozulların hizmette olduğu endüstriyel tesis sahiplerine ait iş şartnamesinde yer alır veya bazı durumlarda geçerliyse bu gereklilikler lisans veren şartnamesinde belirtilebilir.

Yukarıda belirtilenler nedeniyle, bu tip nozulların tüm durumlar için ne zaman kullanılacağına ilişkin belirli kriterler belirlemek mümkün değildir, ancak hangi senaryolarda kendi kendini güçlendiren nozulların bir tasarım çözümü olarak dikkate alınması gerektiğini göz önünde bulundurmak için ilk yaklaşım olarak kullanılması gereken bazı genel yönergeler vardır. Tasarım koşullarının aşağıdaki etkileri içerdiği senaryolar, kendi kendini güçlendiren nozulları seçmeyi zorunlu kılar: incelenen bileşen, nozulların takıldığı kaba göre değişken yüklere (yorgunluk), teğetsel veya eğimli nozullara, ölümcül hizmete, yüksek basınca, yüksek sıcaklıklara veya yüksek kalınlıktaki basınçlı kaplara dayanmalıdır.

Daha önce belirtildiği gibi, kendi kendini güçlendiren nozullar genellikle ciddi veya kritik servis koşullarıyla el ele gider. Bu nedenle, bu özel nozul türü için stres konsantratörlerinin mümkün olduğunca ortadan kaldırılması gerektiğini belirtmek uygundur.

Bazı tasarım kodları için, kendinden takviyeli nozullar ve inşa edilmiş nozullar için tasarım ve hesaplama kriterleri her zaman aynı değildir. Gereksinimler, ikinci durum için daha muhafazakardır. Bir örnek olarak, ASME Bölüm VIII Bölüm 2'nin tarama çalışmasını, bir yorulma analizinin gerekip gerekmediğini belirleme prosedürünü ele alalım. Belirli bir ekipman veya bileşenlerinden herhangi biri integral konfigürasyondaysa, belirli bir hesaplama yoluyla yorulma yüklerine karşı mukavemetini doğrulamaya gerek kalmadan, integral olmayan konfigürasyonlu bir ekipmandan daha fazla sayıda değişken yüke dayanabilir.

Ekonomik konuya geri dönersek, belirli bir durum için kendi kendini güçlendiren nozulların ideal çözüm olduğu tamamen açık olsa bile, bazı kendi kendini güçlendiren nozul yapılandırmalarının dövme malzemeden üretildiği dikkate alınmalıdır. Bu, yüksek ekonomik maliyetler anlamına gelir, bu nedenle maliyetin aşırı artmaması için tasarımın optimize edilmesi çok önemlidir.

İç basıncın etkisi altında, kalın duvarlı silindirdeki eşit olmayan dağılım gerilimi iç duvarda daha büyük ve dış duvarda daha küçüktür. Silindirdeki bu gerilim dağılımının eşitsizliğini iyileştirmek için, kalın duvarlı silindir kullanıma alınmadan önce aşırı basınç işlemi yapılabilir ve sıkı bir şekilde kontrol edilen aşırı yük basıncı altında, silindir gövdesinin katman kısmı plastik deformasyon üreterek plastik bir bölge oluşturabilirken, dış malzeme hala elastik durumdadır.

Basınç bir süre korunduktan sonra, plastik deformasyona uğrayan kabuk tabakasının kısmı, artık deformasyon nedeniyle başlangıç ​​pozisyonuna geri döndürülemez ve hala elastik aşamada olan dış malzeme orijinal durumuna geri dönme eğilimindedir, ancak orijinal durumuna geri döndürülemeyen ve tamamen geri yüklenemeyen iç malzeme tarafından engellenir. Bu nedenle, silindir duvarında iç katman sıkıştırma ve dış katman gerginliğinin ön gerilimli durumu oluşur. Silindir çalıştırıldığında ve çalışma basıncına tabi tutulduğunda, çalışma basıncının neden olduğu iç duvar gerilimi, iç basınç ve dış gerilim tarafından oluşturulan ön gerilimli gerilimle üst üste bindirilir, böylece orijinal yüksek seviyedeki iç duvar gerilimi azalırken, orijinal düşük seviyedeki dış duvar gerilimi uygun şekilde artar ve duvar kalınlığı boyunca gerilim dağılımı düzgün olma eğilimindedir, böylece silindirin akma taşıma kapasitesi iyileştirilir.

Kontrollü aşırı basınç uygulamasıyla sadece iç tabaka esnerken dış tabaka elastik kalır ve kendi elastik büzülmesini kullanarak ön gerilim oluşturur, böylece silindirin taşıma kapasitesi iyileştirilir, buna kalın duvarlı silindirin kendi kendini güçlendirmesi denir.