Расчет трубопроводов на прочность.

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 12 из 14Следующая ⇒

Рис. 3. 87.

Задаемся произвольным направлением неизвестных усилий и Предположим они направлены от узла. Из условий равновесия узла Д определяем величину и направление усилий и

Стержень 3 не нагружен. Стержень 6 растянут, так как усилие направленно от узла. Перенесем направление найденного усилия на схему фермы.

5. Вырезаем узел С. К нему сходятся 4 силы, две из которых - в стержнях 4 и 5 - неизвестны, а = 64,3 кН, = 30 кН, задаемся произвольным направлением неизвестных усилий, направим к узлу, а от

узла. (рис. 3. 88)

Рис. 3. 88.

Составим условия равновесия узла и определим неизвестные усилия.

Так как значения усилий получены со знаком плюс, это значит, что направления усилий выбраны верно. Стержень 4 сжат (направление усилия от узла), стержень 5 растянут (направление усилия от узла). Направление усилий переносим на схему.

6. Вырежем узел Е. К нему приложены четыре силы: известные = 30 кН и = 60 кН и две неизвестные и . Зададимся произвольным (рис. 3. 89) направлением неизвестных усилий и составим условия равновесия узла.

Рис. 3. 89.

Из условий равновесия определим величину и направление неизвестных усилий и

 = = 60 кН; = = 30 кН.

Таким образом направление усилий выбраны верно, стержни 7 и 8 сжаты.

Так как схема фермы симметричны, то усилия в симметрично расположенных стержнях равны между собой и по величине, и по направлению. Поэтому остальные узлы (N, М, О, В) можно не рассматривать; усилия в стержнях:

= 60 кН - стержни сжаты.

= 21,4 кН — стержни растянуты

= 45 кН - стержни растянуты

= 0 - стержни не нагружены

= 64,3 кН - стержни сжаты

 = 45 кН - стержни растянуты.

Определение усилий стержней фермы графическим методом.

Графический метод определения усилии нагляден, позволяет легко осуществлять самоконтроль, и как принято, гарантирует от грубых ошибок, но менее точен, чем аналитический, в особенности при определении усилий в слабонагруженных стержнях. Наиболее распространен метод, известный под названием диаграммы Кремоны. По этому методу усилия находят вырезанием узлов и уравновешиванием сил по заданным направлениям.

Для построении диаграммы Кремоны необходимо вычертить ферму в заданном масштабе длин. Все силы на диаграмме следует откладывать в масштабе, например, принимая один кН за отрезок длиной в один сантиметр.

Построение диаграммы Кремоны рассмотрим на примере фермы, изображенной на рис. 3. 90 . Пролет фермы L= 16 м, высота на опоре h0 = 1,5 m. К середине пролета h = 2,5 м. Ферма нагружена в узлах верхнего пояса силами Р, в опорных узлах - Р/2.

Рис 3. 90 Определенно усилии в стержнях фермы построением диаграммы Кремоны

Предварительно находятся опорные реакции. В силу симметрии А=В=ЗР.

Области между силами обозначим: цифрами, которые лежат с внешней стороны фермы, и буквами - внутри ее. Обозначение областей позволяет каждую силу обозначить двумя цифрами или буквами. При этом реакция А будет обозначаться цифрами 12, сила Р/2 - цифрами 23 и т. д. Усилие опорной стойки будет называться 2а в средней fg, в крайней панели нижнего пояса I Ь и т. д. Последовательность цифр или букв должна соответствовать мысленному обходу узла, к которому примыкает сила по ходу часовой

стрелки. Например, если рассматриваем усилия в опорном раскосе, приложенном к узлу 1, то будем называть его ab (обход опорного узла по ходу часовой стрелки), если же это усилие будем рассматривать как приложенное к узлу II1, то будем называть его ba.

Откладываем силы в плане сил, обходя ферму по ходу часовой стрелки. Начинать отложение можно с любой силы, например с реакции В. Откладываем ее в плане сил, называя цифрами 91, далее откладываем следующую по ходу часовой стрелки реакцию А, т. е. 12, а затем силы 23, 34 и т. д. Конец последней силы 89 должен совпасть с началом первой.

После построения плана сил переходим к определению усилий в элементах фермы. Начинаем с рассмотрения такого узла, и котором имеется не более двух неизвестных усилий. Такими узлами являются Г и VII'.

Рассматриваем условия равновесия узла Г. Силу, которая обозначена 23, следует разложить на два направления. При разложении силы необходимо придерживаться такой последовательности: из конца прилагаемой силы, т. е. из точки 3 провести прямую, параллельную следующему по ходу часовой стрелки направлению, т. е. верхнему поясу, а из начала силы, т. е. из точки 2, прямую, параллельную второму из направлении в узле, - вертикальному. На пересечении этих прямых находится точка а. На диаграмме точка а совпадает с точкой 3. Это означает, что усилие 3а = 0, т. е. стержень не работает. В узле Г действуют силы 23, 3а = 0 и а2, стрелка у которой направлена вверх. Переносим эту стрелку на стержень а2, которая направлена к узлу Г фермы и указывает на сжимающее усилие в опорной стойке.

Переходим к узлу I. В нем известны силы 12, 2а. Из конца последней силы, т. е. из точки а проводим в плане сил прямую параллельную раскосу аЬ, а из начала первой силы, т. е. из с точки 1, прямую, параллельную поясу bI . На пересечении этих двух прямых находим точку b. В плане сил стрелки располагаются при равновесии узла в следующей последовательности: 12 (вверх), 2а (вниз), аb (вниз), bI (вправо). Эти направления стрелок переносим соответственно на стержни фермы, примыкающие к узлу I. Обнаруживаем, что стрелка в раскосе аb направлена к узлу I (стержень сжат) и от узла в стержне I b (стержень растянут).

Переходим к узлу II. Из конца первой известной силы, т. е. из точки b на плане сил проводим вертикальную прямую, а из начала, т. е. точки 1,— горизонтальную. На пересечении этих прямых находится точка с, которая совпадает с точкой b.

В узле 1Г имеются следующие силы: известные усилия сb, bа, а3, 34. Из конца последней силы - из точки 4 проводим прямую, параллельную верхнему поясу, из начала первой силы (точка с) прямую, параллельную раскосу. На их пересечении находим точку d Условия равновесия узла II’ определяется многоугольником сил: сb, bа, (стрелка направлена вверх), а3, 34 (стрелка направлена вниз), 4d (стрелка направлена влево), с!с (стрелка направлена вниз). Переносим соответственно направления стрелок на

стержни, примыкающие к узлу 1Г , и убеждаемся, что стержень 4с1 сжат (стрелка направлена к узлу), а стержень с1с растянут (стрелка направлена от узла).

Далее рассматриваем равновесие узлов III’, III, IV, и IV’. В силу симметрии диаграмма Кремоны для первой половины фермы представляет собой зеркальное отображение левой диаграммы. Величины усилий находим из плана сил с учетом выбранного масштаба, где сжатые стержни изображены толстыми линиями, а растянутые тонкими. Знак усилий определяется направлением стрел на схеме фермы.

Правильно построенная диаграмма Кремоны взаимозамыкается. После окончания ее построения необходимо придти к исходным заданным нагрузкам. Например, в узле VII после всех построений реакция В должна совпасть с точками 91.

При построении диаграммы Кремоны иногда имеют место следующие ошибки: фермы не вычерчиваются и заданном масштабе, ошибочно определяются реакции. Наиболее часты ошибки от того, что при построении многоугольников сил забывают рассматривать равновесие узла, обходя его по ходу часовой стрелки. При этой ошибке дальнейшее построение диаграммы Кремоны становится невозможным.

Тема 3.6. Трубопроводы.

Трубопроводы являются одним из самых распространенных видов сварных конструкций и находят широкое применение в различных отраслях народного хозяйства. Особенно большой объем трубопроводных работ при строительстве и реконструкции различного назначения промышленных объектов; сооружения объектов транспорта; мелиорации и сельского хозяйства. Большое количество трубопроводов прокладывается при строительстве жилых домов и других объектов социального назначения.

Трубопроводы представляют собой устройства для транспортировки жидких, газообразных и сыпучих веществ при различных давлениях и температурах. Так как пропускная способность трубопроводов различна, то и размеры их (диаметры) тоже колеблются в большом диапазоне.

Неразъемные соединения в трубопроводах выполняют при помощи сварки, очень редко - при помощи пайки или склеивания, а разъемные -посредством резьбовых соединений (на фланцах или муфтах).

К подавляющему большинству трубопроводов предъявляются повышенные требования, связанные с соблюдением определенных правил при их проектировании, изготовлении и монтаже, так как от качества трубопроводов, их прочности и работоспособности зависит надежность и долговечность сооружаемых объектов

Под надежностью трубопровода понимается его способность в течение заданного времени обеспечить транспортирование продукта с заданным проектом и техническими условиями параметрами процесса: давлением, расходом, температурой и т. д. Критериями, характеризующими надежность трубопровода, являются безотказность, долговечность и ремонтопригодность.

Безотказность трубопровода определяется способностью его работать с заданным режимом в течение определенного времени без отказов, т.е. без нарушения его работоспособности. Нарушение работоспособности может происходить в результате целого ряда причин (разрыв трубы или стыка, нарушение герметичности трубопроводной системы, образование гидратной пробки в полости трубы и т. д).

Под долговечностью понимается способность трубопровода сохранять работоспособность в течение заданного промежутка времени при соблюдении определенных правил его эксплуатации, в том числе осуществлении ремонтов. Трубопровод должен работать до достижения им предельного состояния, которое определяется невозможностью или нецелесообразностью его дальнейшей эксплуатации. Показателем долговечности является срок службы трубопровода.

Кроме перечисленных выше, один из показателей надежности трубопровода - стойкость против коррозии. Повышение коррозионной стойкости трубопроводов достигается путем применения специальных покрытий в качестве коррозионно-стойких материалов (например, нержавеющих сталей) для изготовления трубопроводов, а также увеличением толщин стенки трубы, если агрессивность транспортируемого продукта невелика.

Основной показатель надежности трубопровода - вероятность безотказной работы Р(t), которая является функцией времени и изменяется в пределах 1 - 0 в течение определенного времени.

На рис. 3.91 представлен график изменения вероятности безотказной работы трубопровода. Из графика видно, что в течение первых трех лет работы надежность трубопровода достаточно велика, так как вероятность безотказной работы его более 0,75. В последующем надежность интенсивно падает и эксплуатация данного трубопровода представляется нецелесообразной.

Рис. 3. 91.

Вероятность безотказной работы трубопровода. Рассмотрим подробно лишь технологические трубопроводы. К технологическим трубопроводам относятся трубопроводы промышленных предприятий, по которым транспортируются: сырье; полуфабрикаты и готовая продукция; материалы, обеспечивающие ведение технологического процесса и эксплуатацию оборудования (пар, вода, топливо, реагенты); отработанные и промежуточные продукты; отходы производства. В зависимости от территориального размещения трубопроводы разделяются на внутрицеховые и межцеховые. Внутрицеховые или обвязочные трубопроводы соединяют между собой отдельные виды оборудования или трубопроводы и располагаются в пределах одной технологической установки, цеха, резервуарного парка. Они наиболее сложны но конфигурации, насыщены деталями и трубопроводной арматурой и весьма трудоемки в изготовлении и при монтаже из-за большого числа неразъемных и разъемных соединении. В среднем принимают, что на 1 м. таких трубопроводов приходится один стык.

Межцеховые технологические трубопроводы соединяют между собой отдельные цехи, технологические установки, насосные и компрессорные станции, резервуарные парки и другие сооружения, входящие в состав данного промышленного объекта. Основой таких трубопроводов являются прямолинейные участки. Они имеют по сравнению с внутрицеховыми увеличенный средний диаметр труб и значительно меньшее число сварных соединений

Для технологических трубопроводов существуют два метода классификации: в соответствии со СНиП 3.05.05—84 и СН 527-80 (кроме трубопроводов пара и горячей воды) и Правилами устройства и эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды. В соответствии со СНиПом трубопроводы в зависимости от физико-химических свойств транспортируемой среды и рабочих параметров (С_р, t_Р) подразделяют на пять категорий и три группы (табл.3. 17). Кроме показателей, учитываемых в приведенных выше классификационных характеристиках, для трубопроводов важными являются величина условного прохода, определяющая геометрические размеры, условное рабочее и пробное давление, а также степень агрессивности транспортируемой по трубопроводу среды.

Под условным проходом Dу труб, соединительных деталей и арматуры понимается номинальный внутренний диаметр изделия по соединительным концам.

Основной характеристикой трубопровода является диаметр и толщина стенки труб.

Каждая труба имеет два диаметра:

- внутренний Двн и

- наружный Дн.

Между внутренним и наружным диаметром имеется следующая зависимость:

Двн = Дн-2S

где S - толщина стенки трубы.

При изменении толщины стенки изменяется и внутренний диаметр трубы, при этом наружный диаметр остается постоянным, так как его изменение неизбежно вызовет изменение размеров подсоединяемой арматуры. Чтобы сохранить для всех элементов трубопровода значение исходного сечения, введено понятие об условном проходе.

Под условным проходом труб, арматуры и соединительных деталей понимается средний внутренний диметр труб, который соответсвует одному или нескольким наружным диаметрам.

Истинный внутренний диаметр труб обычно не равен и не соответствует (за редким исключением) диаметру условного прохода.

Так, например, у труб с наружным диаметром 159 мм при толщине стенки 8 мм истинный внутренний диаметр составляет:

159-2×8 = 143 мм.

а при толщине стенки 5 мм.

159-2×5 = 149 мм,

однако в обеих случаях условный проход принимается равным 150 мм.

Условный проход обозначают буквами Ду с добавлением величины условного прохода в мм. Например, условный проход 150 мм обозначают Ду 150 мм.

Величины условных проходов установлены ГОСТом. Нормативными документами установлен следующий нормальный ряд величин условных проходов (мм): 6, 10, 15, 20, 25, 32, 40, 50, 65, 80, 100, 125, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 500, 600, 800, 1000, 1200, 1400, 1600, 2000, 2400, 3000. Следует при этом отметить, что внутренние фактические диаметры труб могут отличаться по величине от условных проходов. Это объясняется тем, что стандартные толщины стенок труб данного диаметра могут колебаться в значительных пределах, в то время как наружные диаметры труб имеют постоянный размер, определяемый технологией производства труб.

В трубопроводах различают условное, рабочее и пробное давления. Условное давление (Ру). Наибольшее избыточное рабочее давление при температуре среды 20 °С, при котором обеспечивается длительная работа арматуры и соединительных частей. Их геометрические размеры определяются расчетами на прочность, основанными на физических и механических свойствах материалов, из которых они изготовляются, соответствующих температуре 20 °С.

Под рабочим, давлением Рр — понимается наибольшее избыточное давление при рабочей температуре проводимой среды, обеспечивающее заданную долговечность арматуры и соединительных частей трубопровода.

Пробное давление Рпр является избыточным давлением, при котором трубопровод подвергают гидравлическому испытанию водой при температуре не выше 100°С.

ГОСТ 356—80 устанавливает следующий ряд условных давлении, МПа 0,1; 0,16; 0,25; 0,4; 0,63; 1; 2,5; 4; 6,3; 10; 12,5; 16; 20; 25; 40; 50; 63; 80; 100, 160; 250.

В зависимости от давления трубопроводы разделяют на: вакуумные, работающие при абсолютном давлении ниже 0,1 МПа, низкого давления—0,1.. 10 МПа и высокого давления — свыше 10 МПа.

По температуре транспортируемого продукта трубопроводы могут быть горячими (свыше 45 °С), холодными (до 45 °С) и криогенными, транспортирующими сжиженные водород и гелий.

Степень агрессивности среды характеризуется скоростью коррозии стенки трубы из малоуглеродистой стали (мм/год). По этому показателю транспортируемые по трубопроводу среды разделяются на:

неагрессивные, при которых скорость коррозии ве превышает 0,001 мм/год;

малоагрессивные - со скоростью коррозии 0...0,1 мм/год,

среднеагрессивные - 0,1...0,6 мм/год,

высокоагрессивные, - у которых скорость коррозии свыше 0,5 мм/год.

В соответствии со степенью агрессивности среды подбирают материалы для изготовления трубопроводов.

Несмотря на большое разнообразие трубопроводов по назначению, рабочим параметрам и размерам, на их сложную, не похожую одна на другую конфигурацию, любой трубопровод можно разложить на подобные составляющие. На рис.3.92 . представлена структура технологических трубопроводов.

Рис. 3. 92.

Структура технологических трубопроводов. Основой трубопроводных конструкций являются трубы и патрубки. Трубы поставляют в зависимости от диаметра и способа изготовления длиной 6 - 12 м. и поэтому без дополнительной обработки применяют только при прокладке межцеховых трубопроводов. Обычно трубы разрезают на мерные отрезки, называемые патрубками рис.3. 93.

Рис. 3. 93. Патрубки.

а- с подготовкой кромок; б- без подготовки кромок.

При проектировании, изготовлении и монтаже технологических трубопроводов применяют приварные детали, которые по способу их изготовления можно разделить на: бесшовные, изготавливаемые методами протяжки, высадки, штамповки; штампосварные и сварные. Бесшовные и штампосвврные детали изготавливаются на специализированных предприятиях, оснащенных соответствующим оборудованием. Сварные детали, как правило, изготавливают силами монтажных организаций. На рис. 3. 94 представлены конструкции бесшовных отводов - деталей,

предназначенных для изменения направления потоков транспортируемого продукта.

Рис. 3. 94. Бесшовные отводы.

а- крутозагнутый под углом 90°; б- то же, 60°; в- то же 45°; г- гнутые а, б, в, - отводы горячей протяжки.

служащие для осуществления ответвления потока транспортируемого продукта от основной магистрали. Тройники по своей конструкции могут быть равнопроходные, без уменьшения диаметра ответвления и переходные, сопровождаемые уменьшением диаметра ответвления.

рис. 3. 95.Бесшовные тройники.

а- равнопроходный; б- переходный.

Для изменения диаметра трубопровода служат переходы (рис. 3.9б,а,б). которые могут быть концентрическими и эксцентрическими. Первые устанавливаются на вертикальных участках трубопровода, вторые на горизонтальных.

Рис. 3. 96.Бесшовные переходы.

А- концентрический переход; б - эксцентрический переход.

Свободные концы трубопроводов закрываются заглушками На рис3.96,в приведена штампованная эллиптическая заглушка.

Особым, весьма распространенным в технологических трубопроводах, видом деталей являются фланцы, служащие для осуществления разъемных соединений. Присоединительные размеры фланцев стандартизированы в зависимости от условных проходов и давлений. Для создания необходимой герметичности трубопровода на фланцах предусматривают специальные типы уплотняющих поверхностей, между которыми устанавливают прокладки.

Плоские приваренные фланцы (рис3.97,а)применяют трубопроводы с условным давлением до 2, 5 МПа включительно и температурой продукта до 300°С. Эти фланцы приваривают к трубам (патрубкам) двумя кольцевыми угловыми швами.

Рис. 3. 97. Фланцы.

а— плоский приварной ГОСТ 12820 — 80; б — плоский приварной стыковой ГОСТ 12821 - 80; в - свободный.

Фланцы плоские приваренные стыковые (риc 3.97,б)применяют на условные давления до 20 МПа включительно и температуру продукта до 530°С. Присоединяют такие фланцы к трубопроводу при помощи стыкового шва.

Свободные фланцы (рис 3.97,в) применяются в основном на трубопроводах из средне и высоколегированных сталей, с целью их экономии. В этом случае фланцы изготавливают из углеродистых сталей и не приваривают к трубопроводу, а накидывают на отбортованный патрубок (поэтому ранее назывались накидными).

На рис,3.98 приведены сварные отводы, называемые так же секционными. Такие отводы изготавливают из вырезанных из труб секций, количество и размеры которых зависят, от радиуса отвода и угла поворота. Сварные отводы из углеродистой стали изготавливают либо по нормалям машиностроения, либо в соответствии с ОСТ 36 - 20 - 77 на давления соответственно 6,4 и 2,5 МПа и радиусами 1... 1,5 Dу. Требуемый угол поворота достигают набором, сборкой и сваркой необходимого числа секций

Рис. 3. 98. Сварные отводы.

А- К=1Dу 90°С; б - К=1, 5Dу 90°С; в - К=Dу 60°С.

Применение сварных отводов рекомендуется ограничивать и использовать их только в тех случаях, когда по каким-либо причинам отсутствуют круто - изогнутые бесшовные или штампосварные отводы.

В технологических трубопроводах широко применяют сварные

тройники (рис3.99),которые можно использовать как в виде отдельных, заранее приготовленных деталей, так и выполненных по месту, в ., монтажных условиях. В этом случае их называют «Врезки». В конструкциях тройников различают понятия «коллектор» и «штуцер». Под коллектором понимают основной трубопровод, В который производится врезка, а под штуцером - собственно ответвление. При выполнении сварных врезок, в особенности равнопроходных, для повышения прочности тройников применяют штампованные накладные седловины, изготавливаемые по ГОСТ 17377—83*. Седловины привариваются к тройнику после сварки-врезки.

Рис. 3.99. Сварные тройники.

1 - коллектор; 2 - штуцер; 3 - седловина; а - без воротника (накладки) б - с

накладкой.

К числу сварных деталей относятся также сварные заглушки, Приведенные на рис. 3. 100. Эллиптические сварные заглушки изготавливают, как правило, на месте монтажа в соответствии с ОСТ 36 - 25 - 77 на условное давление Ру не свыше 2,5 МПа и диаметры труб Оу=600...1400 мм. Плоские заглушки также изготавливают и вваривают в трубопровод на месте монтажа.

Рис. 3. 100..

Сварные заглушки. а- эллиптическая; б - плоская; в - плоская ребристая.

Важной структурной составляющей технологических трубопроводов является трубопроводная арматура - устройства, устанавливаемые на трубопровод для выполнения функций отключения, распределения регулирования, смешения и сброса транспортируемых по трубопроводу продуктов или предохранения трубопроводов от перегрузок. Как следует

трубопроводную арматуру разделяют на запорную, регулирующую предохранительную и разного назначения.

Запорная арматура открывает или отключает поток транспортируемого продукта в трубопроводе, кроме того она может регулировать расход продукта, частично открывая или закрывая проходное сечение трубопровода. К запорной арматуре относятся краны, вентили, задвижки и поворотные затворы.

Регулирующая арматура служит для регулирования параметров транспортируемого продукта, изменяя расход, давление, смешение продуктов. К ней относят всякого рода регулирующие вентили, регуляторы давления, смесители, форсунки.

Предохранительная арматура предназначена для предохранения трубопроводов и оборудования от возможных перегрузок, недопустимого повышения давления которые могут привести к авариям. К предохранительной арматуре относятся предохранительные клапаны рычажные и пружинные; гидравлические и дыхательные перепускные и обратные и т. д.

Параметры процессов, при которых работает трубопровод, весьма разнообразны, в трубопроводах возникает перепад температур, приводящий к изменению длины трубопровода.

Поэтому необходимо принимать меры к компенсации температурных усилий и перемещений, которые могут привести к нарушению работы трубопровода. Этим целям служат устанавливаемые на трубопроводах устройства, предназначенные для восприятия деформаций, возникающих в трубопроводе под действием тепловых удлинений. По своей конструкции компенсаторы могут быть сальниковыми, линзовыми и волнистыми.

Каждый трубопровод при нагревании удлиняется. При неподвижном закреплении трубопровода в двух точках, что имеет место при прокладке трубопровода, в металле труб возникают напряжения.

Удлинение трубопровода (DL) зависит от его длины и температуры и определяется по формуле:

                                                       (3. 166)

где а - коэффициент линейного расширения 1 м трубы при нагреве ее до 100°С.

для углеродистых сталей α= 1,2 ...1,3 мм.

для легированных сталей α = 1,7 ...1,8 мм.

(см. справочник)

t - температура транспортируемой среды.

L - длина трубопровода в м.

Итак, если L = 100м

t нагрева-100°С.

Сталь 20 = 1,2

то

Возникающие усилия при изменении длины трубопроводы достигают значительных размеров и могут привести к деформации линии трубопровода или разрушению опорных конструкций.

Для защиты трубопровода от разрушительных сил, возникающих при изменении температуры, его проектируют и конструируют так, чтобы он имел возможность удлиняться при нагревании и укорачиваться при охлаждении, что обеспечивается специальными устройствами, называемыми компенсаторами.

В зависимости от конструкции и принципа работы компенсаторы делятся на группы:

- П -образные.  -линзовые.

- волнистые.

- сальниковые.

П - образные компенсаторы обладают большой компенсационной способностью до 600 - 700 мм. На рис. 3. Л 01 приведена схема линзового компенсатора.

Рис. 3. 101. Линзовый компенсатор.

В нем основным компенсирующим элементом является полулинза. Полулинзы сваривают попарно между собой, образуя линзы, которые и служат компенсаторами. В зависимости от заданной компенсирующей способности они могут набираться и свариваться в одно-, двух-, трех- и четырехлинзовые компенсаторы. Линзовые компенсаторы могут

присоединяться к трубопроводу на сварке или на фланцах. Для удаления из линз компенсатора конденсата или остатков транспортируемого продукта служат дренажные штуцеры. Линзовые компенсаторы применяют для условных проходов Dу==100...2400 мм и на условные давления Dу до 0,6 МПа, что является их существенным недостатком.

Наряду с сальниковыми, линзовыми и волнистыми компенсаторами в трубопроводах широко применяются П- образные сварные компенсаторы (рис. 3.102), эти компенсаторы изготавливают монтажные организации в трубозаготовительных цехах и мастерских из труб и деталей на любое давление и диаметр в соответствии с технической документацией на трубопровод. Размеры компенсаторов не нормированы и указываются в монтажных и деталировочных чертежах. П-образные компенсаторы просты в изготовлении и удобны в эксплуатации, но имеют повышенные показатели металлоемкости, габариты и дополнительные потери на повышенном гидравлическом сопротивлении. Компенсационная способность П-образных компенсаторов определяется отношением L/h. Различают компенсаторы с большим вылетом (L= 0,5 h), средним (L=h) и малым (L=2h), при этом наибольшей компенсационной способностью обладают компенсаторы с большим вылетом.

Рис. 3. 102. П - образные компенсаторы,

а- с крутозагнутыми бесшовными отводами; б - со сварными отводами.

Основной задачей расчета трубопроводов и их фасонных деталей является выбор толщины стенки, которая обеспечила бы прочность на весь период расчетного срока службы.

При расчете учитывается только основная нагрузка в трубопроводе и его деталях - внутреннее давление.

Толщина стенки прямых участков трубопровода вычисляется по формуле:                                                 (3.167)

где - расчетная толщина стенки трубопровода или его деталей без прибавок (С=0), мм.

                                                             (3. 168)

Где р - расчетное сопротивление, кгс/см²

Дн - наружный диаметр детали, мм

φ - коэффициент прочности сварного шва.

При отсутствии значений φ в технической документации завода -изготовителя трубопровода; для бесшовных труб и для поперечных сварных швов коэффициент φ = 1.

 - допускаемое напряжение при расчете детали трубопровода на внутреннее давление, кгс/см²

Допускаемое напряжение [а] в зависимости от выбранного металла и расчетной температуры стенки для трубопроводов теплосетей и тепловых станций принимается по таблицам для расчета трубопроводов для других назначений, принимается по действующим нормам и стандартам.

С - суммарная прибавка к расчетной толщине стенки, мм.

                                                                                      (3.169)

Где С1 - прибавка компенсирующая предельное минусовое отклонение по толщине трубы.

                                                                          (3. 170)

Где А1 - коэффициент для предельных отклонений, зависящий от предельного минусового отклонения в % по толщине стенки, регламентируемое стандартом или ТУ на изготовление трубы.

Предельное минусовое               15,0        12,5       10,0      5,0

отклонение, %

А,                                                 0,18        0,14       0,11     0,05

S - номинальная толщина стенки детали, мм. (толщина стенки проверяемого трубопровода на прочность)

Сз - прибавка компенсирующая потерю на коррозию, связанную со скоростью этих процессов в период эксплуатации трубопровода , принимается по специальным указаниям, но не менее 1 мм.

Со - прибавка, служащая для округления значения толщины до номинального, выбранного по сортаменту трубы.

Расчет стенки гнутых труб вычисляется по формуле:

Прибавка С к расчетной толщине состоит из четырех составляющих:
С = С1+ С₂+Сз+С₀                                                                                                  (3.171)

Прибавка Сх вычисляется по формуле:

Коэффициент А1 принимается по таблице для гнутых труб,(таб. 3.18)

Таблица 3. 18. Коэффициент Ах

Прибавка С₂, связанная с овальностью гнутого участка и

определяется по формуле

относительной толщиной

(3.172)

А2 - коэффициент принимаемый по таблицам. 3. 19 и 3. 20.

Раздел 4 Листовые и машиностроительные конструкции.

Тема 4. 1 Листовые конструкции.

Листовыми называются конструкции сосудов и емкостей для хранения, транспортирования, перегрузки и технологической переработки жидкостей, газов из сыпучих материалов. Их основу составляют металлические листы с плоской (пластины) или криволинейной (оболочки) поверхностью. Листовые конструкции широко распространены в народном хозяйстве. Они составляют около 30 % массы всех строительных и технологических сварных конструкций, возводимых в нашей стране. К ним относятся:

1) резервуары для приема, хранения, технологической обработки
и отпуска различных жидкостей (воды, нефти, нефтепродуктов и т.
п.), а также сжиженных газов (рис 4. 1, а);

2) газгольдеры для хранения газов и регулирования давления в
примыкающих газовых сетях (рис.4. 1, б);

3) бункера (рис. 4.1, в) и силосы (рис. 4.12) для перегрузки и
временного хранения сыпучих материалов (руды, угля, цемента,
песка, пищевых продуктов и т. д.);

4) листовые конструкции доменных цехов и газоочисток
(рис. 4.1 д) кожухи доменной печи 2, воздухонагревателей,
пылеуловителя 3, скруббера 4, электрофильтров 5;

Рис.4. 1.

5) трубопроводы большого диаметра для транспортирования
жидкостей, газов, пылевидных, разжиженных или размельченных
твердых веществ (рис.4. 2, а);

6) дымовые и вытяжные трубы (рис. 4. 2, б);

7) листовые конструкции специальной химической и
нефтеперерабатывающей аппаратуры (рис.4. 2, в).

Рис 4. 2.

Листовым конструкциям присущи особенности, отличающие их от других сварных конструкций.

1. Швы листовых конструкций должны быть не только
прочными, но и плотными, причем требование герметичности во
многих случаях оказывается решающим. Поэтому к качеству сварки
предъявляются повышенные требования по сравнению со
стержневыми строительными конструкциями.

2. Основной тип сварных соединений листовых конструкций —
стыковые соединения, причем сварка должна по возможности
выполняться с двух сторон. Односторонняя сварка допустима на
подкладках или с подваркой корня. Продольные сварные швы
отдельных цилиндрических заготовок (обечаек) должны быть
смещены по отношению друг к другу на расстояние, равное
двукратной толщине более толстого листа, но не менее 100 мм
(между осями). Соединения листов толщиной t≤ 5 мм, а также
монтажные соединения допускается предусматривать

Резервуары.

Резервуары служат для хранения нефти и нефтепродуктов, воды, сжиженных газов, кислот и других жидкостей. По форме резервуары различают: вертикальные и горизонтальные цилиндрические, каплевидные и шаровые (рис. 4. 3).

Рис 4. 3. Типы стальных резервуаров

а — цилиндрический вертикальный наземный; б — горизонтальный цилиндрический; в — каплевидный; г — шаровой; 1 — днище; 2 — стопка (корпус); 3 — покрытие; 4 — люк; 5 — шахтная лестница; 6 — площадка с оборудованием; 7 — наклонная лестница; 8 — опорное кольцо; 9 — опорное кольцо жесткости; 10 — подкрепление кольца жесткости в местах седловидных опор

В зависимости от расположения резервуары могут быть надземными, наземными, полузаглубленными или подземными, подводными Условия работы резервуаров также различны; в зависимости от назначения они могут воспринимать статистические и динамические нагрузки, работать под давлением и вакуумом, под воздействием переменных температур и нейтральных или агрессивных сред.

Ввиду существенных различий в свойствах хранимых жидкостей резервуары подразделяют также на резервуары низкого, повышенного и высокого давлений. В резервуарах низкого давления с внутренним давлением до 2 кПа и допускающих вакуум (разрежение) 250 Па хранят жидкости с низкой упругостью паров: керосин, газолин, дизельное топливо и др. Резервуары с повышенным внутренним давлением (20—30 кПа) служат для хранения нефтепродуктов с высокой упругостью паров (сырой нефти, бензина и т. д.). Вакуум в резервуарах образуется в результате быстрого охлаждения паров я оказывает существенное влияние на работу стенки и моментов покрытия. Сжиженные газы (бутан, пропан и др.) хранят обычно в горизонтальных и шаровых

резервуарах высокого давления с внутренним давлением (0,25—2 МПа).

Основными элементами резервуара являются: днище, стенка и покрытие. Для стенок и днища применяют листовую сталь толщиной 4—30 мм, в том числе при толщине А—10 мм - рулонную горячекатаную сталь по ГОСТ 19903—74*. Для покрытия резервуаров рекомендуются листы толщиной 2,5—6 мм. В резервуарах высокого давления (например, шаровых и горизонтальных специального назначения) толщина стенок достигает 36—40 мм. Рационально применение кроме малоуглеродистой стали марок ВСтЗпс (сп) низколегированных сталей повышенной прочности марок 09Г2С, 16ГС и др. В некоторых случаях эффективны стенки из двух-трех слоев листовой стали, а также предварительное напряжение стенок, выполняемое обжатием оболочки высокопрочной проволокой или лентой.

Учитывая особенности работы, к листовым конструкциям предъявляются определенные требования: швы должны быть прочными и плотными.

Соединения листов или лент проектируют встык, внахлестку и впритык (в тавр). Непроницаемость швов листовых конструкции, проверяют па плотность разными способами: промазкой керосином изнутри (после окраски меловым раствором снаружи), воздушным или гидравлическим давлением изнутри, вакуумной камерой или методом химических реакций. Для электрозащиты резервуара корпус его заземляют.

Наземные вертикальные цилиндрические резервуары.

Конструктивную форму резервуара выбирают в зависимости от свойств хранимой жидкости, вместимости, режима эксплуатации (частоты наполнения - опорожнения), упругости паров продукта и климатических условии на месте строительства. Вертикальные цилиндрические резервуары широко применяются для хранения нефти и нефтепродуктов. Они сравнительно просты в изготовлении и монтаже, а также достаточно экономичны по расходу металла. Их основными конструктивными элементами являются днище 1, корпус 2 и крыша (покрытие) 3 (рис. 4. 4).

На резервуаре устанавливают необходимое технологическое оборудование и кровельное ограждение 6. Для обслуживания резервуара устраивают лестницу 7.

Разработаны проекты резервуаров объемом 400, 700, 1000 и 2000 м³, рассчитанных на избыточное давление соответственно 20, 18, 15и13кПа.

Для хранения нефти и легкоиспаряющихся нефтепродуктов при большой оборачиваемости рациональны резервуары объемом 10— 100 тыс. м³ с понтоном. В них избыточное давление и вакуум практически отсутствуют.

Рис 4. 4..

При хранении нефтепродуктов происходит их испарение (так называемое малое «дыхание»), вследствие чего под стационарной крышей герметично закрытых резервуаров возникает повышенное давление паровоздушной среды. Когда давление становится чрезмерным, излишки паров выводятся в атмосферу с помощью специальных «дыхательных» клапанов, что вызывает большие потери. Избыточное давление может возникать и при опорожнении-наполнении резервуара (большое «дыхание»). В обоих случаях значительно снижается не только количество, но и качество хранимого продукта, поскольку в первую очередь испаряются и вытесняются в атмосферу легкие, наиболее ценные компоненты.

Для хранения светлых нефтепродуктов с низкой упругостью паров (керосин, дизельное топливо и т. п.), а также отбензиненной нефти, темных нефтепродуктов и масел возводят резервуары, рассчитанные на избыточное давление не более 2 кПа. Они называются резервуарами низкого давления, предназначены для эксплуатации в условиях малой оборачиваемости содержимого (не более 10—12 раз в году) и при опорожнении или быстром охлаждении допускают вакуум 0,25 кПа. Их объем может достигать 50—100 тыс. м и более, но наиболее рекомендуемыми являются резервуары с щитовой кровлей объемом 100—5000 м³.

Нефтепродукты с высокой упругостью паров держать в резервуарах низкого давления невыгодно, так как потери могут достигать 5%. Поэтому бензин и сырую нефть с высоким потенциалом бензина хранят при той же оборачиваемости в резервуарах повышенного давления (до 20—30 кПа). Самое простое конструктивное решение представляет собой резервуар с плоским днищем и цилиндрическим корпусом, который закреплен с

помощью стальных анкеров 1 в кольцевом ленточном железобетонном фундаменте. Во избежание подъема стенки и изгиба приваренного к ней днища под действием достаточно большого избыточного давления

На рис. 4. 5 приведен резервуар объемом 50 тыс. м³ со стационарной сферической крышей. Металлический понтон 4 закрывает зеркало жидкости и сокращает ее потери от больших и малых «дыханий». Он состоит из кольца и центральной части в виде стальных полотнищ толщиной 4 мм. Кольцо, запроектированное из закрытых отсеков 3, обеспечивает плавучесть понтона. В нижнем положении оно опирается на 32 стойки 5, которые расположены в один ряд по окружности. Центральная часть опирается на 116 стоек, размещенных по пяти концентрическим окружностям. Чтобы предотвратить поворот понтона при его подъеме и опускании под действием жидкости, в диаметральной плоскости предусмотрены две направляющие трубы 2, которые наверху свободно входят в патрубки, прикрепленные к покрытию резервуара, а внизу приварены к плоскому днищу 6.

Рис 4.5.

Между корпусом резервуара и наружной стенкой понтона предусматривают зазор шириной 200—275 мм. Для герметизации образующегося пространства устанавливают уплотняющий затвор жесткого или мягкого типа.

В южных районах и средней климатической зоне, где мала вероятность снежных и пылевых заносов, устраивают резервуары с открытой плавающей крышей без стационарного покрытия. Плавающая крыша представляет собой или пустотелый двухстенчатый диск, или кольцевой понтон с одностенчатым диском в центральной части крыши. Плавающие крыши сваривают из стальных листов толщиной 4—5 мм и испытывают на непроницаемость Воздух, находящийся внутри крыши, является плохим проводником тепла и уменьшает амплитуду колебаний

температуры хранимой жидкости.

Основы проектирования резервуаров.

Оптимальные соотношения генеральных размере вертикальных цилиндрических резервуаров (высоты Н и диаметра D) при заданном объеме резервуара исследовались академиком В. Г. Шуховым. Он установил, что масса резервуара со стационарной крышей и стенкой постоянной толщины минимальна в том случае, когда масса стенки вдвое больше суммарной массы днища и крыши. При переменной толщине стенки ее масса должна быть равна указанной сумме.

Согласно этим выводам, оптимальная форма резервуаров объемом 100—600 м³ достигается при отношении H/D= 1—0,25, объемом до 10 тыс. м³ — при H/D = 0,5— 0,2. Высоту стенки следует принимать кратной ширине листов, и диаметр назначать из условия, чтобы длина окружности была кратна длине листов. Другими словами, высота стенки и диаметр должны быть целочисленными величинами. Максимальная оптимальная высота резервуаров объемом до 10 тыс. м³ составляет 12 м, что при наиболее распространенной ширине листов 1500 мм требует устройства восьми поясов.

К резервуарам большего объема, другой конструктивной формы или изготовляемым из стали нескольких марок выводы В. Г. Шухова неприменимы. В этих случаях поиск оптимальных размеров усложняется и осуществляется варьированием числа поясов, выполненных из листов размерами 1500x6000, 1800x8000, 2000х х8000 мм. В дальнейшем предполагается применение листов 2500x12 000 мм. Для резервуаров объемом 10— 100 тыс. м³ высота принята равной 18м исходя из возможности рулонирования листов на современных механизированных стендах.

Конструктивные особенности днищ

Так как днище резервуара, опертое на основание, от давления жид кости испытывает незначительные напряжение, его не рассчитывают и толщину принимают по конструктивным соображениям с учетом удобства и надежности выполнения сварных соединений и сопротивляемости коррозии (рис. 4. 6).

                                                        Рис. 4. 6. днище резервуара

б — план днища; в — соединение стенки с днищем; г — креплений нижней (уторной) части резервуара анкерами; 1—3 — полосы полотнища дни­ща; 4— анкерный болт; 5 — стенка резервуара; 6 — кольцо жесткости: 7 — днище; 8 — стальная труба, в которую опускается анкерный болт 4 до скон­чания монтажа днища; 9 — железобетонная плита или блок в грунте; 10 — окрайки поперечные; 11 —то же, продольные; 12 — подкладка

Основная часть днища (полотнище) собирается из листов размером 1400X4200 мм и толщиной 4 мм для резервуаров объемом до 1000 м³ (D<15 м) и из листов размером 1500X6000 или 2000X8000 мм для резервуаров большего объема, причем в этом случае толщина листов средней части принимается в зависимости от диаметра резервуара: t = 5 мм при D = 18...25 м; t = 6 м при D > 25 м. Крайние листы (окрайки) принимают на 1—2 мм толщине листов средней части днища и для резервуаров объемом более 5000 м³ выполняют в виде сегментов.

Листы полотнища днища соединяются между собой по продольным кромкам внахлестку с перекрытием на 30—60 мм при t = 4; 5 мм, а при t = 6 мм соединение выполняется встык. Короткие швы, с помощью которых листы соединяются в полосы, выполняются встык. Соединение средней части с окрайками осуществляется внахлестку. Днище изготовляется на заводе в виде сварных полотнищ и доставляется на строительную площадку рулонами. Масса рулона должна быть не более 60 т. После раскатки рулонов днища на подготовленном основании монтажный стык приходится делать внахлестку, поскольку подварка стыкового шва с обратной стороны днища невозможна.

Днище чаще всего бывает плоским, а точнее, имеет пологую (рис. 4. 7) коническую форму с уклоном i=2 % в сторону центра или наоборот для стока и удаления подтоварной воды и отстоя. Основанием

служит песчаная подушка 5 толщиной около 30 см, покрытая гидрофобным слоем из жидкого битума или каменноугольного дегтя для предохранения днища от коррозии.

Рис. 4. 7.

D_n — Диаметр подушки, D_b — диаметр днища резервуара; в — высота конуса: 1 — песчаная подушка; 2 — насыпной уплотненный грунт; 3 — изоляци­онный слой (грунт, пропитанный жидким битумом); 4 — отмостка гравийная, бутовая или бутобетонная

Сопряжение днища с корпусом осуществляют посредством таврового сварного соединения (см. рис. 4.6). Поскольку в области сопряжения возникают местные напряжения краевого эффекта, крайние листы днища делают толще, назначая обычно t = 8 мм.

Диаметр днища принимают на 80 - 100 мм больше диаметра резервуара.

Конструирование стенок.

Стенка резервуара состоит из ряда поясов высотой, равной ширине листа.

Количество поясов в стенке рассчитывается

где Н - высота резервуара

b - ширина листа

Количество листов в поясе рассчитывается

где D - диаметр резервуара

- длина листа.

Сопряжения листов в каждом поясе делаются встык. Пояса между собой могут соединяться встык или внахлестку в телескопическом или ступенчатом порядке (рис. 4. 8).

Рис 4. 8.

Сопряжение встык применяется только при изготовлении стенки на заводе. Сопряжение поясов внахлестку выполняется как при изготовлении на заводе, так и на монтаже. При сборке стенки из отдельных поясов на монтажной площадке более удобным оказывается телескопическое расположение поясов, позволяющее наружные горизонтальные кольцевые швы делать в нижнем положении. В этом случае вертикальные швы на смежных поясах делаются вразбежку.

При соединении листов в нахлестку, размер нахлестки должен быть не менее 4t и не менее 25 мм.

Кромки листов соединяемых встык соединяют на 5 мм и более с каждой стороны. Так лист размером 1500x1600 мм после строжки кромок имеет размер 1490x5980 мм.

Разработан и широко применяется способ строительства резервуаров методом рулонирования. По сравнению с применявшимся ранее полистовым способом монтажа метод рулонирования обладает следующими преимуществами: трудоемкость монтажа снижается в 1 5—2 раза, общие затраты на сооружение резервуара - на 30 %, сроки возведения сокращаются в 1,7—2 раза, стоимость работ по сооружению резервуара снижается на 15—20%. Заводская автоматическая сварка большей части швов обеспечивает лучшее качество и более высокую надежность резервуаров. Стыки листов смежных поясов располагают не вразбежку, как при полистовой сборке, а в одну линию, так как это удобно для автоматической сварки всех швов полотнища. Максимальная толщина листов, сворачиваемых в рулоны, не должна превышать 17 мм. В замыкающем монтажном стыке должна быть предусмотрена нахлестка краев рулонов по 100 мм в каждую сторону от оси стыка. Лишняя нахлестка перед сваркой обрезается.

Для экономии металла нижние пояса резервуаров больших объемов целесообразно проектировать из низколегированной стали, так для резервуара V=30000 м³, состоящего из 9 поясов

7. . . 9 пояса выполнены из стали СтЗ

6-ой пояс-10Г2С1

5-ый пояс - 09Г2С

7. . . 9 пояса выполнены из стали СтЗ

6-ой пояс-10Г2С1

5-ый пояс - 09Г2С

1. .4пояс-16Г2АФ

Стенка корпуса является несущим элементом резервуара.

Для резервуаров объемом менее 1000м³ ее толщина принимается постоянной, для резервуаров объемом более 1000 м — переменной.

Толщину стенки постоянного сечения, а также каждого пояса стенки переменного сечения в резервуарах с плоским днищем, наполненных жидкостью удельным весом у при избыточном давлении р, определяют по формуле

                                                                          (4.1)

где h — расстояние от высшего уровня жидкости до днища в стенке постоянной толщины или до расчетного уровня пояса в стенках переменной толщины, который принимается на 30 см выше нижней кромки пояса;

r — радиус серединной поверхности стенки или (с некоторым допущением) внутренний радиус (толщина пояса в момент расчета неизвестна).

R_wy — расчетное сопротивление сварного шва растяжению. При автоматической сварке R_wy =R_y при ручной R_wy = 0,85R_y

 и — коэффициенты надежности по нагрузке соответственно для гидростатического давления — 1,1, для избыточного—1,2;

—коэффициент условий работы стенки резервуара, равный 0,8.

 - удельный вес жидкости, для нефтепродуктов =8830 н/м³.

Пояс стенки резервуара из условия обеспечения прочности

рассчитываем по формуле                                        

                                                                         (4.2)

Проверка напряжения в нижнем поясе стенки резервуара с учетом действия краевого момента М_мах рассчитывается по формуле

                                      (4. 3)

где

Ni - усилие на 1 м на расстоянии х от днища

    (Н/м)               (4.4)

t - толщина стенки нижнего пояса (м)

х - расстояние от днища до М_мах

    (м)                      (4.5)

M_max - краевой момент

Н«м        (4.6)

Если условие прочности не будет выполнятся, то нижний пояс стенки необходимо усилить приваркой швеллера или уголка по всему контуру либо принять листы большей толщины.

Окончательно это решается на заводе - изготовителе с учетом наличия листовой стали соответствующих марок.

Покрытия резервуаров

Покрытие резервуаров выполняют коническим, висячим (в опытном порядке), сферическим и сфероцилиндрическим (рис 4. 9).

Рис. 4.9. Типы покрытий вертикальных цилиндрических резервуаров

а — конические; б — висячие; в — сферическое; г —  сфероцилиндрическое; 7 —     опорное кольцо; 2 — балка (или ферма); 3 — щиты покрытия; 4 — центральная стойка; 5 —листовая кровля толщиной 2,5 мм; 6 — коробчатое кольцо жест­кости

При выборе типа покрытия учитывают назначение и условия эксплуатации резервуара. Если преобладают нагрузки, действующие сверху вниз (масса покрытия и теплоизоляции, снег, вакуум, аппаратура и оборудование на покрытии), то применяют коническое или сферическое покрытие; если преобладают нагрузки, действующие снизу вверх (внутреннее избыточное давление паровоздушной смеси), то принимают, как правило, сфероцилиндрическое покрытие.

Крыши вертикальных цилиндрических резервуаров низкого давления могут иметь различные конструктивные формы. Для резервуаров объемом До 5 тыс. м² применяется коническая щитовая кровля. Щиты состоят из каркасов, выполненных из прокатных или гнутых профилей, и обшивки из стальных листов толщиной 2,5-3 мм. Опираются щиты на стенку резервуара я центральную стойку, которая помещается внутри резервуара. На рис. 4.10 показаны общий вид типового резервуара, изготовляемого методом рулонирования, со щитовой кровлей и схема его монтажа. Полотнище стенки такого резервуара навернуто на шахтную лестницу, а полотнище днища - на центральную стойку.

Рис. 4. 10. Сборные элементы стенки (корпуса) и щитового покрытия резервуа­ра вместимостью 5000 м3

а — корпус резервуара (полотнище); б — план щитов покрытия; в — типы щитов покрытия; 1 — щит Щ-1; 2 — то же, Щ-2; 3 — фиксатор (ловитель)- 4 — стенка резервуара

Рис.4.11. Способы рулонирования и монтажа элементов резервуара

а — двухъярусный стенд для рулонирования стенки и днища; б — монтаж резервуара; 1 — стеллажи первого яруса; 2 — стеллаж для готового рулона; 3 — готовый рулон; 4 — силовое сворачивающее устройство; 5 — полотнище, готовое к рулонированого; 6 — стеллажи второго яруса для сварки полотнищ в отправочные марки и их испытания; 7 —монорельс; 8 — барабан для подачи полотнищ на второй ярус; 9 — днище; 10 — корпус; 11 — косынки-фиксаторы; 12 — щит покрытия; 13 — подъемная стрела: 14 — шахта лестницы в качестве катушки рулона; 15 — стойка: А, В. С — рабочие зоны по сварке и испытанию поясов и полотнищ элементов резервуара

В резервуарах объемом до 5 тыс. м при малой снеговой нагрузке (не более 1500 Н/м²) может быть применена висячая кровля, которая также опирается на центральную стойку резервуара. По расходу металла резервуары с висячей кровлей (рис.4. 9) легче резервуаров с щитовой кровлей на 10-15 %.

Для резервуаров объемом более 5 тыс. м³ щитовая и висячая крыши с центральной стойкой оказываются экономически неоправданными. В резервуарах объемом 10-20 тыс. м более целесообразно применять покрытия в виде куполов без центральной стойки. Их собирают из щитов заводского изготовления, укрупненных в монтажные блоки. Эти блоки одним концом опираются на центральное кольцо, поддерживаемое в период монтажа временной стойкой, а другим - на опорное кольцо, расположенное по периметру стенки резервуара. На рис. показана схема покрытия резервуара объемом 10 тыс. м³ проект которого выполнен в ЦНИИПСК им. Мельникова. В типовых проектах резервуаров применяются ребристо-кольцевые купола, состоящие из системы радиальных ребер, связанных кольцевыми элементами, и стальной обшивки толщиной 2,5-4 мм. ВНИИ Монтажспецстрой совместно с ЦПИИПСК разработали унифицированные покрытия, представляющие, собой сетчатые купола радиусом 60 м, каркас которых состоит из тонкостенных гнутых профилей. Купол собирают из унифицированных заводских щитов. Сетчатая структура каркаса с большой повторяемостью ячеек одинаковой фирмы позволила применить всего 5 типоразмеров плитой для крыш резервуаров в широком диапазоне объемов от 2000 до 50000 м³, что создает хорошие условия для их поточного изготовления. Унифицированный заводской элемент представляет собой плоский щит трапециевидной формы, состоящий из листовой обшивки толщиной 3 или 4 мм и двух ребер из тонкостенного гнутого швеллера по боковым граням трапеции (рис 4. 10). Такие элементы на монтаже соединяются в укрупненные щиты. Например, укрупненный щит крыши резервуара объемом 5000 или 10000 мЗ состоит из трех унифицированных элементов (соответственно длиной 5 или 6 м), соединенных внахлестку. Расход металла на унифицированные покрытия снижается до 12 %, стоимость - до 13%, трудоемкость изготовлении (на поточной линии) в 1,5-2 раза по сравнению с аналогичными показателями крыш резервуаров, выполненных по типовым проектам.

Сварные газгольдеры

Сооружения в виде сосудов, предназначенные для хранения, выравнивания состава и перемешивания различных газов, называют газгольдерами. По величине внутреннего давления газгольдеры разделяют на два класса: газгольдеры низкого давления с избыточным давлением до 5 кПа и газгольдеры высокого давления, в которых рабочее давление достигает 3000 кПа, а в некоторых случаях и более.

Различают газгольдеры постоянного давления и газгольдеры постоянного объема.

В газгольдерах постоянного давления при опорожнении или наполнении изменяется объем, а давление все время остается постоянным. В газгольдерах постоянного объема изменяется только давление, а объем остается неизменным.

Газгольдеры низкого давления имеют переменный объем и делятся на две группы: мокрые газгольдеры с вертикальными направляющими или винтовыми направляющими и сухие газгольдеры с поршнем или гибкой секцией.

Наиболее распространены мокрые газгольдеры с вертикальными и винтовыми направляющими.

Мокрые газгольдеры. Конструкция мокрого газгольдера состоит из неподвижного вертикального цилиндрического резервуара, наполненного водой, в котором находится подвижное звено— опрокинутый стакан-колокол. В газгольдерах больших объемов (10000м³ и более) между резервуаром и колоколом размещаются подвижные звенья — телескопы. Газ подается под колокол и своим давлением поднимает его, а вода, находящаяся в карманах-желобах, расположенных по периметру колокола и телескопа, является гидравлическим затвором, препятствующим выходу газа наружу. Газгольдер с одним колоколом называют однозвенным, если добавляется телескоп, то двухзвенным и т.д. В нашей стране используют типовые газгольдеры объемом до 30000 м³. В мировой практике известны газгольдеры объемом 100000 м³ и более.

Мокрые газгольдеры с вертикальными направляющими получили свое название потому, что движение колокола и телескопов происходит по вертикальным направляющим, расположенным снаружи газгольдера (рис 4.11).Верхние края колокола и телескопа упираются через консоли с роликами на внешние направляющие, расположенные по периметру на равных расстояниях.

Рис. 4.11- конструктивная схе­ма мокрого газгольдера с вертикальными направляющими

1 — колокол; 2 — телескоп; 3 — резервуар; 4 — внешние направляющие; 5 — внутренние направляющие: 6 — водяной затвор; 7 — пригруз; в — верхний  ролик колокола; 9 —верхний ролик телескопа; 10 — нижний ролик колокола; 11 — ниж­ний ролик телескопа

Нижние края колокола и телескопа упираются на внутренние направляющие, прикрепленные к корпусу колокола и резервуара. Расчетное внутреннее давление регулируется пригрузкой колокола.

Толщина стенки водяного резервуара определяется расчетом на гидравлическое давление воды и избыточное внутреннее давление, а толщина стенки колокола и телескопа—расчетом на внутреннее давление. Исходя из конструктивных соображений минимальная толщина стенок 4 мм, крыши колокола 2,5—3 мм. Крыша колокола изготавливается из листов, сваренных между собой, опирающихся на наклонные стропила из швеллеров. В центре стропила прикрепляют "к опорному кольцу. Стропила соединяют друг с другом обрешеткой из уголков, на которые также опираются листы крыши колокола.

Мокрые газгольдеры с винтовыми направляющими. Колокол и телескопы в этих газгольдерах опускают и поднимают не вертикально вверх с упором роликов во внешние и внутренние вертикальные направляющие, а по винтовой линии, аналогично движению винта в гайке (рис. 4. 12).

Рис. 4.12. Мокрый газгольдер с шиповыми направляющими

а  — общий вид;     

б — конструктив­ная схема

Винтовые направляющие расположены на внешней поверхности газгольдера под углом 45°. Под давлением газа колокол как бы вывинчивается в направляющих роликах, расположенных сверху нижележащего звена (рис.4. 12).

В остальном конструкции газгольдера с винтовыми направляющими аналогичны газгольдеру с вертикальными направляющими. В них также есть резервуар, наполненный водой, колокол и промежуточные звенья - телескопы, соединяемые гидравлическими затворами.

Для изготовления винтовых направляющих используют гнутый по винтовой линии рельс узкой колеи или двутавр. Направляющие прикрепляют при помощи сварки катетом шва 4 мм. Надежную работу подвижных звеньев винтовых направляющих обеспечивает их высокая точность изготовления. С точки зрения металлоемкости газгольдеры с винтовыми направляющими более экономичны, чем газгольдеры с вертикальными направляющими: их масса примерно на 10 % меньше из-за отсутствия каркаса меньшей массы механических деталей.

Сухие газгольдеры поршневого типа представляют собой вертикальный резервуар, внутри которого находится поршень. Газ под давлением 2...4 кПа подается под поршень и поднимает его до предельного положения. При отборе газа поршень опускается. В полости между поршнем и внутренней поверхностью корпуса устроен скользящий затвор на консистентной смазке, препятствующий проникновению газа в надпоршневое пространство.

Сухие газгольдеры по сравнению с мокрыми имеют некоторые преимущества: так как не требуют водяного резервуара и устройства для подогрева воды в зимнее время, хранимый газ не увлажняется, расход стали на 1 м³ хранимого продукта несколько меньше. Однако есть и недостатки, заключающиеся в высокой трудоемкости изготовления и более высокой стоимости эксплуатации.

Сухие газгольдеры с гибкой секцией (рис. 4.13), как правило, применяют в химической промышленности. Эти газгольдеры герметичны, хранимый газ не увлажняется и не засоряется маслами, как в газгольдере поршневого типа.

Рис. 4. 13. Сухой газгольдер с гибкой секцией

а — принцип работы; б — конструктивная схема; 1 — поршень; 2— выравнивающие ролики; 3 — тросы выравнивающих роликов; 4 — гибкая секция из прорезиненной ткани

Подвижная часть газгольдера может подниматься при заполнении его газом. Она имеет ролики, по которым во встречных направлениях проходят два каната. Это предохраняет ее от перекоса. Важная конструктивная деталь такого резервуара - гибкая цилиндрическая секция из прорезиненной ткани, прикрепленная одним концом к корпусу, а другим к подвижной части. Эта секция обеспечивает герметичность между корпусом и подвижной частью. Внутреннее давление в резервуаре регулируется пригрузкой подвижной части железобетонными грузами.

Газгольдеры высокого давления рассчитывают, испытывают и эксплуатируют по правилам Госгортехнадзора. Так же как и резервуары повышенного давления, цилиндрические газгольдеры часто выполняют габаритными для провоза по железной дороге. На объекте их устанавливают группами (батареями) в горизонтальном или вертикальном положении

Бункера и силосы.

Бункерами и силосами называют емкости, предназначенные для хранения и перегрузки сыпучих материалов (рис.4.14). Хранилища, в которых высота стенки не превосходит полуторного наименьшего поперечного размера, называют бункерами. Более высокие хранилища называют силосами. Силосы применяют исключительно круглыми в плане. Бункеры отличаются большим разнообразием конструктивных решении.

Рис. 4. 14 Схемы бункера (а) и силоса (б)

1;  верхняя часть (призматическая или цилиндрическая); 2 — воронка (пирами­дальная или коническая); 3 — выпускное отверстие

Они подразделяются на пирамидально-призматические, лотково - призматические, гибкие (параболические), гибкие с жесткими разгрузочными воронками, конусно-цилиндрические.

Бункера могут находиться как внутри здания, так и на открытом воздухе. Загружают бункера механическим или пневматическим способом через отверстия в верхнем перекрытии. Разгрузка производится под действием массы сыпучего материала при открывании выпускных отверстии. Для улучшения условий разгрузки бункера и силосы заканчиваются снизу суживающейся частью, называемой воронкой. Наименьший угол наклона стенки воронки к горизонту на 5—10° превышает угол естественного откоса сыпучего материала.

В зависимости от вида разгрузочного устройства и механических характеристик сыпучего материала выпускные отверстия бункеров и силосов могут иметь круглую, квадратную, прямоугольную или вытянутую щелевую форму в плане.

Размеры выпускных отверстий а₀ изменяются от 300 (для сухого песка) до 1500 мм (для крупной руды, скрапа, угля-плитняка).

В бункерах, предназначенных для хранения твердых кусковых материалов, внутреннюю поверхность наклонных стенок футеруют, чтобы предохранить стенки от истирания и образования вмятин при

ударах. Тип футеровки зависит от истирающих свойств сыпучего материала. Так, бункера для руды и скрапа футеруют листовой марганцовистой сталью марки ЗОГ2 толщиной 6—10 мм. Иногда применяют деревянную футеровку.

Основные несущие конструкции бункеров с плоскими стенками и силосов изготовляют из углеродистой стали, а гибких бункеров—из низколегированной. Конструкции бункеров и силосов выполняются сварными с соединением элементов встык. Соединения внахлестку допускаются только как монтажные. В некоторых случаях монтажные соединения делают болтовыми.

Бункера с плоскими стенками являются жесткими конструкциями, так как сохраняют постоянную геометрическую форму в процессе загружения и разгрузки. По конструктивной форме они разделяются на пирамендально - призматические и лотково - призматические. Они состоят из верхней призматической части и нижней части (воронки), имеющей форму усеченной пирамиды или лотка большой протяженности.

Вертикальные стенки образуются , как правило, бункерными несущими балками и имеют горизонтальные и вертикальные ребра жесткости. Обшивка воронки укрепляются обычно только горизонтальные ребрами жесткости (рис 4. 15).

Бункера опираются на колонны через бункерные балки. Бункерные балки с колоннами образуют поперечные рамы. Неизменяемость формы сооружения в продольном направлении бункерной эстакады обеспечивается продольными связями.

Рис.4. 15.

Вертикальные стальные резервуары типовых конструкций.

Как уже отмечалось, наиболее распространенным типом резер­вуаров для хранения нефти и нефтепродуктов являются вертикаль­ные стальные цилиндрические резервуары, различающиеся между собой в основном конструкцией покрытия и объемом, который для типовых резервуаров регламентируется нормальным рядом. Таким образом, типовые циллиндрические вертикальные резервуары могут иметь объем: 100. 200, 300, 400, 500, 700, 1000, 2000, 3000, 5000, 10000, 20000, 30000 и 50 000 м³.

Все резервуары данного нормального ряда (за исключением ре­зервуаров объемом 50000 м³) строят индустриальным методом из рулонных заготовок. Резервуары объемом 50000 м³ сооружают как из рулонных заготовок, так и полистовым .способом. В настоящее время как в Советском Союзе, так и за рубежом имеется тенденция к увеличению объема резервуаров при сооружении крупных резервуарных парков. Это объясняется тем, что под резервуары большого объема требуется меньшая площадь застройки, а также при их со­оружении . уменьшаются . затраты на устройство основных и вспо­могательных коммуникаций, внутри-парковых проездов и т. д. Кроме того, резервуары большого объема имеют меньшую площадь зерка­ла продукта и, следовательно, для них снижается норма потерь.

Основная трудность в сооружении резервуаров большого объе­ма заключается в том, что по расчету стенки (в нижних поясах) тре­буется выполнять толщиной 28— 35 мм, в то время как рулонированию поддаются стенки толщиной не более 16—18 мм (в случае при­менения высокопрочных сталей). Поэтому строительство таких ре­зервуаров надо вести полистовым способом или применять один из способов подкрепления стенки — установку колец, бандажей, двой­ную стенку и др. Следует отметить, что применение полистового монтажа стенки увеличивает объем монтажных и сварочных работ на площадке и, следовательно, трудоемкость строительства.

Наибольшее распространение в настоящее время но лучили ре­зервуары объемом 5000, 10 000, 20 000 и 30000 м³'. Рассмотрим кон­струкции этих резервуаров.

Вертикальный стальной резервуар объемом 5000 м³(рис 4. 16) состоит из стенки, днища и конического покрытия. Диаметр резер­вуара 22800 мм, высота стенки корпуса 11920 мм, масса конструк­ции 89 231 кг. Днище резервуара состоит из центральной части тол­щиной 5 мм и окрайков толщиной 8 мм, сваренных с центральной частью на, заводе. Такие окрайки называются прямыми. Днище по­ставляется на площадку в виде - двух полотнищ, свернутых в рулон. Материал днища и окрайков - сталь марки ВСтЗсп.

Рис. 4.16. Резервуар объемом 5000 м³:

1 — днище резервуара: 2 — центральная стойка; 3 — стенка резервуара; 4 — шахтная лестница; 5 — ограждение покрытия резервуара; 6 —щиты покрытия

Стенка корпуса резервуара состоит из восьми поясов толщиной 9, 8 и 7 мм, а начиная с четвертого пояса толщиной 6 мм. Материал стенки тот же, что и днища. Каждый пояс сварен из листов размером 1500Х 6000 мм. Листы в поясах и пояса между собой сварены встык. Вертикальные швы стенки на первых четырех поясах сварены одним совмещенным швом (по одной вертикали), а на верхних четырех поясах сдвинуты относительно друг друга («вразбежку») или так же,

как и на нижних поясах.

Стенку приваривают к окрайкам днища двумя сплошными кольцевыми швами (соединение в тавр ). Днище при этом выступает наружу из-под стенки на 50 мм. Стенка резервуара поставляется в одном рулоне.

Покрытие резервуара состоит из 24 трапецеидальных в плане
радиальных щитов и центрального щита. Уклон покрытия от центра
к краям составляет 1:20. Каждый радиальный щит состоит из несущего каркаса и настила толщиной 2,5 мм. Конструкция каркаса
включает в себя несущую балку (стропильную ногу-двутавр № 30),
окантовочный уголок и поперечные связи из швеллера. Щиты соединяют между собой встык, причем подкладкой при этом служит
верхняя полка двутавра. Для удобства монтажа начальный щит покрытия имеет несущие балки с обеих сторон, а замыкающий окантовывается только уголком. По наружному краю щиты оканчиваются толком, свальцованным по радиусу стенки и соединяются со стен­кой путем приварки к ней вертикальной полки уголка. В центре ре­зервуара все покрытие опирается на центральную стойку, выпол­ненную из трубы диаметром 426 мм. При изготовлении конструкции резервуара центральная стойка со съемными ободьями используется в качестве барабана для наворачивания рулонов днища. Если резер­вуар предназначен для хранения легкой нефти или светлых нефте­продуктов (избыточное давление в газовом, пространстве 2000 Па) вокруг основания центральной стойки в специальном корпусе уст­раивают погрузку (около 19,3 т) из бетона марки 50, чтобы избежать подъема центральной части днища при не полностью залитом резер­вуаре.    

Для подъема на кровлю резервуара при его эксплуатации слу­жит шахтная лестница. По наружному краю крыши устанавливают ограждение из уголков высотой 1000 мм. Шахтную лестницу также используют в качестве барабана для поворачивания рулона стенки.

В первом поясе резервуара для проникновения во внутрь во время ремонтов и осмотров устанавливают два люка-лаза: один овальный размером 1000X500 мм и один круглый диаметром 500 мм. Освещается внутреннее пространство резервуара и подается в него оборудование через световой люк диаметром 1000 мм, установ­ленный на покрытии.

Для тех районов страны, где расчетная снеговая нагрузка пре­вышает 150 кг/м² или ветровая 45 кг/м² толщина стенки резервуара, начиная с третьего пояса, увеличивается до 7 мм. Это вызвано необ­ходимостью повышения запаса устойчивости стенки резервуара под действием вертикальных и боковых нагрузок.

Чтобы уменьшить влияние на конструкцию солнечной

радиации, т. е. снизить нагрев хранящегося в резервуаре продукта, стенку и покрытие окрашивают (после испытаний) двумя слоями лака № 177 с добавлением 15 % алюминиевой пудры.

Следует отметить, что все резервуары объемом менее 5000 м³ имеют аналогичную конструкцию и отличаются только размерами, массой и числом поставляемых деталей.

Вертикальный стальной резервуар объемом 10000 м³,диа­метром- 34200 мм и высотой стенки 11920 мм состоит из тех же час­тей, что и резервуар объемом 5000 м³. Однако днище, стенка и по­крытие резервуара объемом 10000 м³ конструктивно несколько от­личаются от рассмотренных выше. Днище резервуара состоит из центральной части толщиной 5мм и 18 окрайков (сегментного типа) толщиной 9 мм, поставляемых отдельно. Центральная часть днища поставляется в виде четырех полотнищ, свернутых в рулон. Кольцо окрайков соединяют с центральной частью днища внахлестку, а са­ми окраики между собой сваривают встык на подкладке из полосы размером 5X50 мм. Полотнища центральной части также соединены внахлестку. Обязательным в этом случае является наличие цен­трального монтажного шва днища, так как этот шов дает возмож­ность за счет изменения величины нахлестни придать днищу кони­ческую форму с уклоном к периферии (i=0,02).

Стенка резервуара состоит из восьми поясов, причем толщина поясов может быть различной в зависимости от величины снеговой или ветровой нагрузки в данном районе, а также от маркировки применяемого металла. Так, при нормативной снеговой нагрузке до 100 кг/м² и ветровой до 45 кг/м² толщина стенки по поясам будет 13, 11,10 мм, толщина стенки остальных поясов по 8 мм, При снеговой нагрузке до 150 кг/м² и ветровой нагрузке до 100 кг/м² верхние пять поясов имеют толщину 9 мм, а при снеговой нагрузке 150—200 кг/м² и петровом напоре свыше 85 кг/м² толщина этих поясов со­ставляет уже 10 мм. При применении вместо углеродистой стали ВСтЗсп низколегированной 09Г2С для первых трех поясов толщина стенки в зависимости от ветровой и снеговой нагрузок составит 10, 9 и 9 или 10, 10 и 10 мм. в последнем случае окрайки днища также из­готовляют из низколегированной стали.

Как вертикальные, гак и горизонтальные швы стенки выполне­ны встык, причем вертикальные швы выполнены сплошными на всю высоту стенки. При толщине первого пояса 13 м вертикальные швы на нем делают «Вразбежку» для более плавной деформации стенки при сворачивании и разворачивании рулона. Стенку приваривают к окрайкам днища с двух сторон кольцевыми швами с катетом 9 мм. Поставляется стенка в виде двух полотнищ, свернутых в два рулона,

причем один рулон навернут на специальный барабан, а второй — на шахтную лестницу.

По верхнему краю стенки изнутри резервуара установлено верхнее опорное кольцо из швеллера .№ 24 и горизонтального листа толщиной 14—16 мм. Это кольцо предназначено для опирания на него покрытия и восприятия горизонтальных усилий (распора) от него и ветровых нагрузок. По внутреннему краю кольца проходит вертикальная стенка толщиной 18—20 мм, на верхний край которой при строительстве можно навесить монтажную люльку.

Покрытие резервуара представляет собой сферический купол радиусом 50 м, состоящий из несущих элементов и настила толщи­ной 4 мм. Поставляется покрытие в виде 32 радиальных щитов, каж­дый из которых изогнут по цилиндрической поверхности. В центре покрытия установлен центральный щит диаметром 3 м. Все щиты соединены между собой внахлестку. Каждый щит, кроме начального и замыкающего, соединен по одной длинной стороне со стропиль­ной ногой (двутавр № 20), а по другой — окантован уголком. Между стропильной ногой и угол-ком установлены горизонтальные связи, также выполненные из уголков. Начальный щит покрытия имеет стропильные ноги с обеих сторон, а замыкающий — только окан­товку. Для удобства транспортировки каждый щит разделен на две части — треугольную и трапецеидальную, соединяемые перед уста­новкой на место при монтаже на специальном кондукторе.

Как и в предыдущей конструкции, резервуар имеет люки-лазы, световой люк, шахтную лестницу и другое оборудование. Общая масса конструкции 200 - 220 т.

Вертикальный стальной резервуар объемом 20000 м³

(рис4.17) диаметром 45640 мм высотой стенки 11 920 мм и радиусом сферического купола покрытия 66,92 м имеет конструкцию, одина­ковую с конструкцией резервуара объемом 10 000 м³.

Днище резервуара состоит из центральной части, поставляемой четырьмя полотнищами (в двух рулонах) и 24 окрайками сегментно­го типа, поставляемыми отдельно. Толщина центральной части днища 6 мм, толщина окрайков 9 мм. Все части днища сваривают внахлестку, окрайки между собой соединяют встык на подкладке.

Стенка резервуара .поставляется в трех рулонах, Толщина стен­ки первых трех поясов 13, 11 и 10м.,а остальных 9 мм. Нижние пояса и окрайкн изготовлены из низколегированной стали 09Г2С. Для районов с повышенной ветровой и снеговой нагрузками толщи­на верхних поясов, начиная с четвертого, должна быть 10 мм. Верх­нее опорное кольцо из 24 монтажных элементов окантовано по внешнему краю швеллером по №24, а по внутреннему — вертикальной полкой толщиной 12 мм. Горизонтальная полка кольца ши­риной 1030 мм имеет также толщину 12 мм.

Рис. 4.17. Резервуар объемом 20 000 м³:

1 — стенка резервуара; 2 —шахтная лестница; 3 — опорное кольцо покрытия; 4 —щиты покрытия; 5 — центральная часть днища; 6 — окрайки днища 

Сферическое покрытие резервуара выполнено из 24 радиальных щитов, изогнутых по цилиндрической поверхности, и одного цен­трального шита. Каждый щит поставляется в виде трех монтажных элементов. Несущими элементами конструкции служат стропильные ноги, выполненные из двутавра. Настил покрытия имеет толщину 4 мм.

Резервуар оборудуется люками-лазами, шахтной лестницей и ограждениями по крыше в соответствии с его назначением. Общая масса конструкции в зависимости от варианта исполнения составля­ет 346-369 т.

Вертикальный стальной резервуар объемом 30000 м³имеет диаметр 47,4 м, высоту стенки 17,88 м и общую массу 547,9 т. Кон-

струкции днища, опорного кольца и сферического покрытия резер­вуара аналогичны соответствующим конструкциям резервуара объ­емом 20000 м. Основное отличие этого резервуара состоит в конст­рукции стенки, которая выполнена из 12 поясов и имеет общую вы­соту 17880 дом. Толщина стенки по поясам составляет 15, ,14, 13, 11 и далее по 10 мм. Осбенность конструкции — применение для ниж­них восьми поясов высокопрочной легирован ной стали 16Г2АФ. Эта сталь позволяет рулонировать полотнища толщиной до 18 мм при максимальном наружном диаметре рулона 3200 мм (габарит подвижного состава железных дорог). Возможность сварки полот­нищ шириной до 18 м возникла в связи с появлением на заводах резервуарных конструкций механизированных рулонирующих станов, позволяющих изменять ширину полотнища от 12 до 18 м. Резервуа­ры высотой более 12 м позволяют более экономично использовать площадь застройки, а также снижать затраты на обустройство резервуарного парка.

Резервуары с понтономразличного объема предназначены для хранения бензина или сырой нефти. Плавающий понтон в них слу­жит для снижения потерь продукта от испарения.

Рассмотрим конструкцию понтона на примере резервуара объемом

Рис. 4.18. Резервуар с понтоном объемом 20 000 м³:

1 — стойка понтона; 2— днище понтона; 3 — днище резервуара; 4—стёнка резервуара; 5 — направляющая понтона; 6 — покрытие резервуар»;7—ребро
Кесткостн понтона; 8 — наружная кольцевая стенка; 9 — внутренняя кольцевая
Етёнка понтона .------------------------------ ' ^!''■ •' ■

20000 м³ (рис. 4.18)

Конструкция понтона представляет собой днище из листовой стали толщиной 4 мм, по периметру которого приварены два замкнутых кольцевых ребра, отстоящих друг от друга на расстоянии 2,8 м. Кольцевые ребра придают жесткость всей конструкции понтона при его движении, при сливе или наливе продукта. Кроме того, они создают необходимый запас плавучести на случай затопления его центральной части. Для повышения жесткости системы и обеспе­чения совместной работы кольцевых ребер последние соединены между собой радиальными ребрами размещенными с шагом, рав­ным 1/48 части окружности.

Кольцевые и радиальные ребра приварены к днищам понтона сплошными швами. Общая масса понтона составляет 79,6 т. Днище понтона поставляется в виде четырех полотнищ, свернутых в рулон. Остальные конструкции поставляются в виде отдельных монтажных элементов.

В нижнем положении понтон опирается на трубчатые стойки шестой 1.8 м. Стойки плавающие, т. е. они закреплены в радиаль­ных ребрах и в днище понтона и перемещаются вместе с ним, На днище резервуара под каждую стоику приварена опорная плита; размером 10x600X600 мм. Между понтоном и стойкой резервуара предусмотрен зазор величиной 200 мм Для предотвращения испаре­ния продукта в зазоре установлен уплотняющий затвор. Во избежа­ние поворота понтона при его перемещениях в резервуаре имеются две диаметрально расположенные направляющие трубы,

В отличие от конструкций резервуаров без понтона, .в резер­вуарах с понтонами помимо люков-лазов в первом поясе устанавли­вают еще люк-лаз в третьем поясе для того, чтобы можно было про­никнуть внутрь резервуара на поверхность понтона.

Существуют также конструкции понтона, в котором вместо кольцевых ребер применено сборное кольцо, состоящее из отдель­ных герметичных коробов, однако такая конструкция имеет боль­шую массу и более трудоемка в монтаже. В целом применение понтона позволяет снизить потери от испарения на 85—95% в зависи­мости от оборачиваемости резервуара.

Вертикальные стальные резервуары объемом 50000 м³в настоящее время сооружаются в двух модификациях: 1) со стенкой,
сооружаемой полистовым способом 2) со стенкой, сооружаемой индустриальным способом из рулонных заготовок (рис.4. 19). Независимо от способа сооружения эти резервуары снабжены пла­вающей крышей. Стационарная крыша у них отсутствует. Рассмот­рим обе модификации конструкции резервуаров.

Рис. 4. 19. Резервуар объемом 50 000 м³ из рулонных заготовок:

1— направляющая плавающей крыши; 2 — промежуточные кольца жесткости-3 — опорная ферма; 4 — катучая лестница; 5—шахтная лестница; 6 — стойка плавающей крыши; 7— днище резервуара; 8 — верхнее кольцо жесткости; 9 — короб плавающей крыши; 10 — днище плавающей крыши

Познавательные статьи:



Техника прыжка в длину с разбега

Тактические действия в защите

История Олимпийских игр

История развития права интеллектуальной собственности