1. Листовые конструкции

Общие сведения

Листовые конструкции представляют собой сплошные тонкостенные пространственные конструкции в виде различной формы оболочек, обычно совмещающих несущие и ограждающие функции. Их используют для хранения, перегрузки, транспортирования, переработки жидкостей, газов и сыпучих материалов.

Классификация:

• Резервуары для хранения и технологической обработки жидкостей (нефти, нефтепродуктов, масел, сж. газов, аммака и др.).

• Газгольдеры для хранения , смешивания и выравнивания состава газов, для регулирования их расхода и давления.

• Бункеры и силосы для хранения и перегрузки сыпучих материалов (руды, угля, песка,гравия,щебня);

• Специальные листовые конструкции металлургической, химической, нефтяной и других отраслей промышленности (кожухи доменных печей, воздухонагревателей, пылеуловителей, сосуды химической аппаратуры, защитные оболочки АЭС и т. п.).

По характеру работы листовые конструкции разделяют на:

• надземные, наземные и подземные;

• наливные и работающие под внутренним давлением или вакуумом;

• находящиеся под действием высокой, нормальной или низкой температуры;

• работающие на статическую, знакопеременную и ударную нагрузки;

• работающие в условиях нейтральных или агрессивных сред.

Особенности листовых конструкций

Соединения листовых конструкций должны удовлетворять не толькотребованиям прочности, но и плотности? Приэтом протяжённость сварных швов листовых конструкциях примерно в 2 раза больше, чем в стержневы.констр. Основным типом соединений листовых конструкций является сварное соединение встык, которое обусловливает наименьший расход наплавленного металла и высокую надёжноси соединения. Для негабаритных листовых конструкций характерно широкое использование автоматической и полуавтоматической сварки как при изготовлении, так и при монтаже. Для контроля качества сварных швов используют физические методы.

При изготовлении листовых конструкций применяют специальные операции:

• фасонный раскрой листвого проката;

• вальцовку цилиндрических, конических оболочек и колец;

• штамповку и отбортовку оболочек двоякой кривизны;

• отбортовку и строжку выпуклых днищ и др.

Листовые конструкции работают, как правило, в более тяжёлых условиях по сравнению с другими типами мет конструкций условиями:

• они почти постоянно испытывают значительные напряжения, близкие к расчётным сопротивлениям;

• в зонах сопряжений их элементов возникают значительные местные напряжения, обусловленные краевым эффектом, температурными воздействиями, а также большим числом сварных швов;

• в условиях двухосного напряжённого состояния, которое ограничивает возможность свободной деформации металла, особую остроту приобретает проблема хрупкого разрушения, в связи с чем стали, применяемые для большинства листовых конструкций, должны удовлетворять дополнительным требованиям по ударной вязкости.

Для листовых конструкций во многих случаях экономически оправдано применение высокопрочных сталей.

В резервуарах для хранения агрессивных жидкостей целесообразно применение алюминиевых сплавов или биметаллов – стальных листов, плакированных со стороны агрессивной среды нержавеющей сталью или никелем. При отсутствии такой возможности внутреннюю поверхность резервуаров из обычной стали защищают от коррозии перхлорвиниловым или другим видом покрытия.

Гл.5. Трубопроводы

Общие сведения и классификация трубопроводов

Стальные трубопроводы являются сооружениями, предназначенными для транспортирования различных газов, жидкостей, пылевидных и разжиженных масс. Протяжённые трубопроводы большого диаметра называют магистральными трубопроводами. Область их применения велика:

- магистральные газопроводы,

- нефтепроводы,

- углепроводы,

- напорные трубопроводы гидравлических электростанций,

- циркуляционные трубопроводы ТЭС и АЭС,

- заводские газопроводы и воздуховоды металлургических и нефтезаво дов;

- подводные трубопроводы (дюкеры).

Они являются исключительно металлоёмкими и дорогостоящими сооружениями.

По месту укладки и типу опирания трубопроводы могут быть:

- надземными, лежащими на отдельных опорах;

- подземными, уложенными в грунт (в траншеи, канавы, на насыпи и

в штольни) или на опоры в тоннелях;

- подводными, уложенными по дну водоёмов и рек или в траншеи,

прорытые на дне.

Магистральные нефтепроводы и нефтепродуктопроводы в зависимости от диаметра делят на 4 класса:

1 класс – при диаметре более 1000 мм;

2 класс - 500 <D < 1000 мм;

3 класс 300 < В < 500 мм;

4 класс - < = 300 мм.

В зависимости от внутреннего давления трубопроводы делят на напорные и безнапорные. Напорные трубопроводы могут быть высокого, среднего и низкого давления в пределах от 0.7 до 10 МПа.

Стальные трубы трубопроводных систем изготавливают на специализированных заводах. Операции изготовления состоят:

- из правки листов,

- обрезки и подготовки кромок листов,

- вальцовки или свивки труб (при спиральных швах),

- автоматической сварки продольного (меридионального) стыка;

- гидралического растяжения труб для выравнивания дефектов формы кольцевого сечения;

очистки и защиты наружной поверхности труб от коррозии.

По ГОСТ 27772-88 трубопроводы, работающие

• при температурах от -40° С до +350° С, при внутреннем давлении до 2,5 МПа и при отсутствии коррозионной среды, изготавливают из сталей С245 – С285 или из низколегированных сталей С345, С375;

• при низких температурах (до - 70° С) – из сталей С345, С375.

• при высоком давлении (до 10 МПа) – из сталей с марками от С345 до С590.

Трубопроводы, работающие в условиях активных коррозионных сред, изготавливают, главным образом, из нержавеющей стали.

Основными направлениями по снижению стоимости и экономии расхода стали в трубопроводах являются:

• увеличение диаметра труб и повышение давления;

• применение сталей повышенной и высокой прочности;

• уточнее нагрузок, условий работы трубопроводов и совершенствование методик их расчёта;

• уменьшение числа стыков и компенсаторов;

• увеличение пролётов надземных трубопроводов;

• применение самокомпенсирующихся надземных трубопроводов с использованием предварительного напряжения;

• применение переходов через естественные препятствия (реки, водоёмы, дороги) в виде самонесущих арочных и висячих конструкций.

Стыки элементов трубопроводов выполняют одним из следующих видов сварки:

• электордуговой автоматической или полуавтоматической сваркой под слоем флюса или в защитной среде углекислого газа;

• электродуговой ручной сваркой с применением электродов качеством не ниже, чем Э42;

• электроконтактной стыковой сваркой оплавлением.

От принятого способа сварки зависят форма , угол скоса и величина притупления кромок стыкуемых участков труб. Для трубопроводов большого диаметра применяют, главным образом, два первых способа сварки, при этом используется аппаратура и технология автоматической сварки в среде углекислого

газа неповоротных стыков труб с применением специальных сборочно-центровочных устройств, позволяющих осуществлять строительство магистральных трубопроводов поточным методом непрерывного наращивания труб в “нитку”.

В основу расчета трубопроводов на совместное действие внутреннего давления и внешних нагрузок – веса и давления грунта, собственного веса и пригрузов, выталкивающей силы воды и температурных воздействий – положена теория расчета сооружений по предельным состояниям, разработанная советскими учеными во главе с Н.С. Стрелецким. Согласно этой теории, в качестве расчетных сопротивлений принимают временное сопротивление и предел текучести материала труб с учетом коэффициентов надежности в соответствии со СНиП 2.05.06-85.