Презентация на тему по МДК 01.02 Технология производства сварных конструкций на тему Листовые конструкции

для хранения жидкостей;
Газгольдеры для хранения газов;
Бункера и силосы для

хранения и перегрузки сыпучих материалов;
Трубопроводы большого диаметра для транспортирования газов, жидкостей и размельченных или разжиженных твердых веществ;
Листовые конструкции доменных цехов и газоочисток;
Дымовые и вентиляционные трубы;
Специальные листовые конструкции химической и нефтезаводской аппаратуры;
Барабанные вращающиеся печи для обжига твердых веществ;
Линейные ускорители протонов и другие листовые конструкции физических установок.

с другими металлическими конструкциями
Швы листовых конструкций должны: удовлетворять требованиям

не только прочности, но и плотности (непроницаемости), и качество их должно быть еще выше, чем в обычных строительных конструкциях. Сварные соединения выполняются встык, внахлестку и впритык. Наиболее целесообразно соединение встык

Листовые конструкции представляют собой сплошные тонкостенные емкостные конструкции, что обуславливает их двухосное напряженное состояние, тогда как стержни сквозных строительных конструкций испытывают обычно одноосное напряженное состояние.

В ограждениях различных оболочек листовых конструкций и в защемлении оболочек у колец жесткости и у днищ возникают локальные напряжения краевого эффекта, которые необходимо учитывать при проектировании.

конструкций.

Условия работы листовых конструкций весьма разнообразны: они могут быть

надземными, наземными, полузаглубленными, подземными; могут воспринимать статическую и динамическую нагрузки, работать пол низким, средним и высоким давлением, под вакуумом, под воздействие низких ( от -254 до -400С), средних (от -40 до +2000С) и высоких ( более +2000С) температур, под воздействие нейтральных и агрессивных сред.

Листовые конструкции характеризуются относительно большой протяженностью соединений, превышающей на одну тонну примерно вдвое протяженность швов обычных металлоконструкций.

при производстве обычных металлоконструкций: фасонный раскрой листового проката, изготовление

рулонных заготовок, штамповка и т.д.

Для цилиндрических и шаровых листовых конструкций, работающих под высоким давлением, применяют крупноразмерные листы шириной до 3000 и длиной до 9000мм.

Возможность использования для специальных листовых конструкций не только стали, алюминия и алюминиевых сплавов, но и биметалла, меди, латуни, титана, никеля, металлопласта и других материалов.

мерами:
Выбором конструкционного материала, стойкого против агрессивного действия рабочей среды;

Выбором

надлежащей конструктивной формы;

Покрытием методом распыления менее стойких материалов более стойкими;

Созданием на поверхности метала защитной пленки путем химической или электрохимической реакции;

Защитой основного конструкционного материала слоем коррозионностойкого материала;

требования, предъявляемые к ним.

Резервуары служат для хранения нефти

и нефтепродуктов, воды, сжиженных газов, кислот и других жидкостей.
По форме резервуары могут быть:
Вертикальные цилиндрические
Горизонтальные цилиндрические
Каплевидные
Шаровые
Резервуары бывают постоянного и переменного объема, надземные, наземные, полузаглубленные, подземные и подводные.
Тип резервуара выбирают в зависимости от свойств хранимой жидкости, района строительства (климатических условий), режима эксплуатации и вместимости резервуара.

резервуар с пологими коническими днищами

с оборудованием;5-опорное кольцо
Шаровой резервуар вместимостью 600 м3

стали толщиной 4-30мм; для покрытий вертикальных цилиндрических резервуаров применяют

листы толщиной 2,5-6мм; толщина стенки шаровых, горизонтальных и специальных вертикальных резервуаров доходит до 36-38мм.
Кроме обычной малоуглеродистой стали класса С38/23 в резервуаростроении получили распространение также низколегированные стали марок 16ГС, 09Г2С и др.( ГОСТ 19282-73). Сталь марки 16ГС можно применять для резервуаров, эксплуатируемых при температуре -400С, сталь марки 09Г2С-700С.
В настоящее время распространен новый метод строительства вертикальных цилиндрических резервуаров из полотнищ заводского изготовления, свернутых в габаритные рулоны и доставляемые в таком виде на монтажную площадку.

стенки
б) полотнище днища

заменена автоматической, а изготовление рулонов корпуса и днища производится

по поточно-конвейерной системе, что в несколько раз сокращает трудоемкость и сроки монтажных работ, уменьшает себестоимость и повышает качество резервуаров.
Влияние процесса рулонирования на сопротивляемость стали хрупкому разрушению может не учитываться при оценке прочности резервуаров, если толщина углеродистой стали не превышает 16мм, а низколегированной и высокопрочной -18мм.
Большое значение для надежности и долговечности резервуаров имеет правильное расположение оборудования – люков, лазов, патрубков и т.п. В одном листе нельзя допускать более трех врезок; расстояние между швами, прикрепляющими оборудование к корпусу резервуара, и продольными швами стенки должно быть не менее 500мм, а расстояние до кольцевых швов – не менее200мм

низкой упругостью паров
2.1. Общая характеристика и конструкции резервуаров
Основными элементами

вертикального цилиндрического резервуара являются днище, стенка и покрытие.
Оборудование резервуара состоит:
арматура (устройство для налива, замера и выпуска жидкости, предохранительных клапанов)
приспособления для очистки и осмотра (лестницы, световой люк, замерный люк, лаз).
Главным расчетным элементом наземного вертикального резервуара является стенка, так как днище испытывает незначительные напряжения и толщина его диктуется удобством и надежностью сварки, а также сопротивляемостью коррозии под действием почвенной влаги, отстоя и подтоварной воды.
Наименьшая толщина листов стенки и днища принимается равной 4мм.

. Монтажный стык полотнищ днища приходится осуществлять внахлестку, поскольку

после раскатки рулонов днища на песчаном основании их сварка с обратной стороны невозможна. Вертикальный резервуар расположен на песчаной подушке, покрытой гидрофобным слоем. Уклон днища от центра периферии, равный 2%, устанавливается для стока и возможности удаления подтоварной воды и отстоя.

Все соединения листов в поясе и поясов между собой следует осуществлять встык для экономии металла, ускорения процесса сварки и упрощения контроля швов. Стыки листов смежных поясов следует располагать в одну линию, так как это обеспечивает удобство автоматической сварки всех швов полотнища.

подушки; Ддн- диаметр днища;b-высота конуса

конструкция не получила распространения), сферическим, топосферическим или сфероцилиндрическим. Второй

тип конструкции покрытия требует центральную стойку; в остальных конструкциях стойка используется лишь как инвентарное приспособление и удаляется по окончании монтажа.
Выбор типа покрытия зависит от условий эксплуатации резервуара: если преобладают нагрузки на покрытие, действующие сверху вниз, то следует применять коническое или сферическое покрытие, если преобладают нагрузки, действующие снизу вверх, то предпочтительнее делать топосферическое или сфероцилиндрическое покрытие.

Типы кровель вертикальных цилиндрических резервуаров а-коническая; б- висячая; в- сферическая; г- сфероевидная или сфероцилиндрическая

несущие конструкции которого состоят из ферм, прогонов, радиальных балок

и связей, разработано и внедрено покрытие, собираемое из крупноразмерных щитов заводского изготовления, представляющих собой каркас из прокатных двутавров и швеллеров, к которому приварен листовой настил толщиной 2,5мм. К криволинейному краю щита для ускорения монтажа приваривают специальные планки-ловители (деталь А).

Щитовое покрытие по сравнению с покрытием из ферм позволяет значительно уменьшить число монтажных элементов, прогонов, радиальных балок, связей и ускорить монтаж.
На нефтепромыслах и крупных нефтебазах целесообразно применять вертикальные резервуары вместимостью 10000, 20000м3 и более со сферическим покрытием бе5з стоек; это уменьшит капитальные затраты на 20-30%.

состоит из 18 одинаковых щитов и центрального круга), деталь

А- ловитель

стенке возникают растягивающие напряжения, направленные горизонтально по касательной к

окружности.

Растягивающее напряжение в поясе резервуара, вызываемое давлением жидкости:

К расчету стенки корпуса вертикального цилиндрического резервуара

первому предельному состоянию на прочность:

Где: n – коэффициент перегрузки,

принимаемый для гидростатического давления n1=1,1, для внутреннего давления n2=1,15; m- коэффициент условий работы, принимаемый обычно для стенки резервуара равным 0,8; Rpсв- расчетное сопротивление сварного шва встык растяжению;p0-давление паровоздушной смеси.
Удельный вес нефти и нефтепродуктов при расчете стенки обычно принимается γ=0,0009кг/см3. Корпус рассчитывают, предполагая, что резервуар наполнен жидкостью до верхней кромки.

обратного знака по отношению к окружному усилию безмоментного напряженного

состояния:

Учитывая упругое защемление стенки в днище и угловое перемещение сопряжения (см рис.), можно принять расчетный краевой момент:

нижней кромки корпуса:

Напряженно-деформированное состояние уторной части резервуара а- конструкция

сопряжения; б-эпюра моментов краевого эффекта

Вертикальные цилиндрические резервуары могут быть со стенкой постоянной толщины δ=4мм и со стенкой переменной толщины δ≥4мм.

стенкой постоянной толщины

Оптимальная высота резервуара со стенкой постоянной толщины:
При

расчете резервуара со стенкой переменной толщины по предельному состоянию:

постоянной толщины:

сырой нефти и бензина при хранении относятся:
Сокращение амплитуды колебаний

температур жидкости и паровоздушной смеси;
Хранение жидкости под давлением, создаваемым паровоздушной смесью;
Уменьшение геометрического объема паровоздушного пространства резервуара;
Объединение группы резервуаров газовой обвязкой с паросборником или без него.
Окраска наземных и надземных резервуаров в светлые тона уменьшает потери легкоиспаряющихся жидкостей и должна применяться независимо от типа резервуара.
Выбор резервуара зависит от физических свойств продукта, оборачиваемости его, вместимости хранилища и района расположения резервуара.
Резкое уменьшение геометрического объема паровоздушного пространства достигается применением резервуаров с плавающей крышей.

3.1. Борьба с потерями легких фракций сырой нефти и бензина при хранении

3. Резервуары специальных типов для хранения сырой нефти, бензина и сжиженных газов

стационарной крышей и с понтоном.
При высокой оборачиваемости сырой нефти

и бензина в резервуарах вместимостью 10000-100000м3 рационально применять плавающие крыши, позволяющие значительно сократить потери при хранении легкоиспаряющихся жидкостей в этом режиме эксплуатации.

Резервуар вместимостью 50 тыс. м3 с плавающей крышей 1-корпус;2-днище;3-плавающая крыша в нижнем положении; 4-то же, в верхнем положении; 5-кольцевой короб крыши; 6-стойка;7-водоотводная труба

и вакуумный клапаны, размещенные на крыше. Вакуумный клапан служит

для того, чтобы в резервуаре не образовывался вакуум, когда крыша занимает низшее положение. Через предохранительные клапаны при заполнении резервуара выходит воздух, заключенный между днищем и крышей в ее нижнем положении.
Плавающая крыша представляет собой кольцевой понтон большей частью с одностенчатым диском в центральной части крыши. Плавающую крышу сваривают из стальных листов толщиной 4-5мм и испытывают на непроницаемость.

А- одностенчатая с кольцевым понтоном; б- то же, и газовым пространством; 1-газовое пространство.

Резервуары с открытой плавающей крышей можно применять лишь в южном и среднем климатических поясах.

хранить бензин под давлением 15-25 кН/м2, в вертикальных цилиндрических

резервуарах применяют сфероцилиндрическое покрытие. Днище резервуара плоское, рулонируемое. Чтобы периферийная часть днища не поднималась вместе со стенкой под действием внутреннего давления паровоздушной смеси при толщине слоя бензина порядка 300мм, нижний пояс корпуса заанкеривают в грунт при помощи стальных тяжей, расположенных через 2-2,5м. Против верха анкерных консолей располагают внутреннее кольцо жесткости из неравнополочного уголка, швеллера или сварного тавра, обеспечивающее прочность и устойчивость нижнего пояса резервуара. Каждый анкер закрепляют в железобетонной плите, уложенной на дно кольцевого котлована, который имеет трапециевидное сечение, и заполняют обратной засыпкой с послойным трамбованием.
Покрытие резервуара бескаркасное, сфероцилиндрическое, состоящее из цилиндрических лепестков, очерченных двумя сопряженными радиусами по коробовой кривой.

предназначены для хранения нефтепродуктов под избыточным давлением (до 0,2

МПа) и сжиженных газов (под давлением до1,8 МПа и более). В таких резервуарах при понижении температуры возможен вакуум (до 0,1МПа).
Объем габаритных резервуаров для нефтепродуктов – до 100 м3, для сжиженных газов – до 300 м3, толщина стенки 3-6 мм, длина 2-30 м.
Надземные резервуары опираются на две седловитые опоры или на две опоры стоечного типа.
Достоинства горизонтальных цилиндрических резервуаров:
- Простота конструктивной формы;
- Поточное изготовление на заводах и перевозка в готовом виде;
- Удобство надземной и подземной установки.
Недостатки:
- Необходимость устройства специальных опор;
- Сравнительная сложность замера продукта.
При проектировании производится расчет стенки корпуса на прочность, расчет стенок корпуса и днищ на устойчивость, расчет корпусов надземных резервуаров на изгиб.

круглая капля жидкости, покоящаяся на несмачиваемой горизонтальной плоскости, под

действием сил поверхностного натяжения.

режима жидкости и паров и, удерживая пары от рассеивания

в атмосфере, позволяет значительно уменьшить потери при хранении бензина, ацетона, спирта и других легкоиспаряющихся жидкостей.
Каплевидные резервуары рационально применять при вместимости 2000-6000м3, избыточном давлении паровоздушной смеси 30-50 кН/м2 и оборачиваемости содержимого 6-24 раза в год.
Серьезным недостатком является относительная сложность изготовления и монтажа каплевидных резервуаров, вследствие чего они значительно дороже вертикальных цилиндрических резервуаров (при одинаковой емкости) и не получили широкого распространения.

высоким избыточным внутренним давлением (до 250 кПа). Объем их

колеблется от 600 до 4000м3.
Шаровые резервуары опираются на кольцевую опору или на систему стоек, выполняемых из труб или двутавров, причем опирание на стойки более целесообразно, так как обеспечивает большую свободу температурных деформаций и опирание на стальные лапы;
Для шаровых резервуаров следует применять марки сталей или алюминиевых сплавов с учетом габаритов резервуаров, температуры хранимого продукта и температуры, характерной для района строительства.
При проектировании производится расчет стенки резервуара на прочность, на устойчивость, расчет опорных стоек и диагональных связей.

3.6.Шаровые резервуары

опоре; в- на трубчатых стойках

расхода металла на единицу объема;

Технологичность изготовления и монтажа;

Оптимальный режим

работы несущих элементов;

Использование типовых конструкций с максимальной унификацией элементов;

Необходимость создания резервуаров большой вместимости.

газов. Их включают в газовую сеть между источником получения

газа и его потребителями в качестве аккумуляторов, регулирующих потребление газа.
Газгольдеры применяют на металлургических, коксохимических и газовых заводах, в химической и нефтеперерабатывающей промышленности, в городском хозяйстве для хранения природного или искусственного газа и т.п.
По конструкции и характеру эксплуатации газгольдеры делят на:
- Газгольдеры переменного объема (мокрые и сухие);
- Газгольдеры постоянного объема.
В газгольдерах переменного объема нормативное давление газа не превышает 4кН/м2, поэтому их называют газгольдерами низкого давления. Газгольдеры постоянного объема имеют внутреннее давление газа 250-2000кН/м2, то есть являются сосудами высокого давления.

вместимость 100-30000 м3 и состоят из:
- вертикального цилиндрического резервуара,

наполненного водой;
одного или нескольких промежуточных звеньев(телескопов);
колокола, представляющего собой открытую снизу цилиндрическую оболочку с пологой сферической кровлей;
направляющих.
Газгольдеры должны иметь молниеотводы.
Корпус резервуара рассчитывают на гидростатическое давление и давление газа в газгольдере, а телескоп – только на давление газа.
Сферическую крышку колокола рассчитывают на вес покрытия и снеговую нагрузку, после чего проверяют на наибольшее возможное давление газа за вычетом веса покрытия с коэффициентом недогрузки n=0,9 без снеговой нагрузки.

бетонного кольца и подушки из песка по утрамбованному грунту

внутри кольца Мокрые газгольдеры применяют главным образом для хранения газов невысокой концентрации – водяного, генераторного, доменного, каменноугольного газов, не вызывающих интенсивной коррозии стали и допускающих увлажнения. Основное достоинство мокрых газгольдеров заключается в небольших затратах энергии на сжатие газа. Недостатком мокрых газгольдеров является трудность их обслуживания при отрицательной температуре: приходится подогревать воду в резервуаре и в гидрозатворах, а иногда даже устанавливать газгольдеры в отапливаемых помещениях.

Схема мокрого газгольдера при высшем положении колокола и телескопов. 1. Резервуар; 2. Звенья телескопа; 3. Колокол; 4. Направляющая; 5. Верхние направляющие ролики; 6. Нижние направляющие ролики.

выше), не допускающих увлажнения, - этилена, пропилена и т.п.,

наиболее пригодны сухие газгольдеры с кольцевым фартуком по периметру поршня и с давлением газа 4 кН/м2. Подобный сухой газгольдер является примером коренного улучшения существующих поршневых сухих газгольдеров со скользящим контактным затвором, недостаточно надежных в эксплуатации. Достоинства: высокая герметичность, возможность хранения обезвоженных газов высокой концентрации, отсутствии контакта газа с воздухом, водой и маслом, обеспечивающая высокую чистоту газа, простота обслуживания и значительное сокращение эксплутационных расходов.

порожний; Б) Газгольдер наполовину заполнен газом; В) Газгольдер заполнен газом целиком 1.

Корпус; 2. Кровля; 3. Днище газгольдера; 4. Каркас шайбы;5. Днище шайбы;
6. Стенка шайбы;7. Бетонные грузы; 8. Кольцевой фартук с прорезиненной
ткани; 9. Газовод; 10. Стояк газосброса; 11. Тяга шайбы

Корпус необходимо рассчитать на внутреннее избыточное давление

газа и проверить его устойчивость при действии веса покрытия и стенки, веса оборудования, снега на кровле, полезной нагрузки на крыше и кольцевой площадке корпуса, ветра.

Устойчивость корпуса сухого газгольдера следует проверять при отсутствии внутреннего давления газа на действие веса покрытия с оборудованием, веса снега на кровле, полезной нагрузки на кольцевой площадке, веса корпуса и ветровой нагрузки.

газгольдеров отсутствием подвижных частей и значительным давлением газа, в

связи с чем объем хранимого в них газа увеличивается во много раз. По сравнению с газгольдерами низкого давления газгольдеры постоянного объема требуют меньшего расхода стали на 1м3 полезного газа, однако затраты на снижение газа в них выше. Поэтому их применяют в тех случаях, когда по условиям технологического процесса газ должен подаваться под давлением от 250 до 2000 кН/м2.
Газгольдеры постоянного объема применяют двух типов:
Цилиндрические габаритные V=50…300м3
Шаровые негабаритные V=600м3 и более.

3.Газгольдеры постоянного объема.

шаровых и эллипсоидальных днищ и корпуса, собранных и сваренных

из отдельных листов встык.
Недостатки вертикальных газгольдеров:
Значительная высота, затрудняющая эксплуатацию
Относительно малый объем, приводящий к увеличению числа газгольдеров, коммуникаций и оборудования.

Схема цилиндрических газгольдеров постоянного объема а) горизонтальный б) вертикальный

широкое применение в различных отраслях промышленности не только для

хранения газов, но и как технологические аппараты(реакторы и т.п.) Шаровые газгольдеры рассчитывают и проектируют так же как шаровые резервуары для сжиженных газов.

Шаровые газгольдеры

и силосы.
Бункером называется хранилище сыпучего материала в виде

оболочки или коробки с воронкой внизу, высота которого не превосходит полуторного наибольшего поперечного размера. Более высокие хранилища сыпучих материалов называют Силосами.
При расчете бункеров вследствие их небольшой высоты можно пренебречь трением содержимого о стенки; при расчете силосов необходимо учитывать трение сыпучего материала о стенки хранилища.
Бункера делают с плоскими стенками, цилиндрические и висячие(гибкие). Они могут находиться как внутри здания, так и на открытом воздухе. Загружают бункера механическим или пневматическим способом через отверстия, которые устанавливают в верхнем перекрытии. Разгрузка происходит под действием веса материала при открывании выпускных отверстий.
Размер выпускного отверстия бункера:
α0 = k(b+80)tgφ,
Где α0 – сторона квадрата или диаметр выпускного отверстия, мм; k=2,5- опытный коэффициент; b- максимальный размер кусков, мм; φ -угол внутреннего трения сыпучей масс, град.

1.Общие сведения

из углеродистой стали, а гибких бункеров – из низколегированной

стали.
Монтажные соединения делают сварными и болтовыми. Наименьшую толщину стенки бункеров принимают равной 6 мм.

Для расчета любого элемента бункера надо знать давление на его стенки и днище.
Давление зависит от высоты столба материала, расположенного над рассматриваемой элементарной площадкой, его физических свойств и угла наклона площадки к горизонту. Давление принимается нормальным к стенке или к днищу.

месте сыпучей массы:

P=1.3γh,

Где 1,3 – коэффициент перегрузки;
γ-

удельный вес материала;
h- высота столба.


Схемы бункера и силоса
А) бункер;
Б) Силос;
1. Верхняя часть ( призматическая или цилиндрическая)
2. Воронка (пирамидальная или коническая)
3. Выпускное отверстие

призматической
Нижней- пирамидальной
Такие бункера опираются на балки перекрытия или на

колонны. Одиночные бункера имеют размеры до 12м по длине и ширине, до 8м по высоте при вместимости до 500 м3.
Достоинства бункеров с плоскими стенками:
Простота изготовления и монтажа;
Удобство крепления к несущим конструкциям здания;
лучшее использование площади многоячейковых складов
Недостатки бункеров с плоскими стенками:
Большая масса
Схема бункера с плоскими стенками

2. Бункера с плоскими стенками.

открытую (незамкнутую) горизонтальную оболочку нулевой гауссовой кривизны, подвешенную по

двум крайним образующим к продольным балкам, опирающимися на колонны.

Гибкие бункера могут иметь ширину 6-18 м и любую длину. Их применяют при большой вместимости склада сыпучего материала(руды, угля), составляющей тысячи и десятки тысяч тонн, так как они обеспечивают в этом случае значительную экономию стали и снижение стоимости строительства. Площадь сечения бункера: F= (4/3)bh Тангенс угла наклона касательной к кривой у точки подвеса: tgα=2h/b