Листовые гладкие конструкции из алюминия

01.06.2020

Резервуары и газгольдеры вертикальные, горизонтальные и шаровые, т. е. все емкости для хранения жидкостей, например сернистой нефти, азотной и других кислот, для хранения природного газа и других промышленных продуктов, трубопроводы, а также некоторые типы покрытий относятся к гладким листовым конструкциям.

В связи со стабильностью и даже некоторым повышением механических характеристик при низких температурах алюминий нашел широкое распространение в криогенной технике при изготовлении емкостей для хранения жидких газов под давлением и при температурах, близких к абсолютному нулю. Такие листовые конструкции имеют двойную стенку. Внутренняя делается из упрочненного алюминия, а наружная — из стали. Между ними укладывается изоляционный материал, обеспечивающий необходимые для хранения продукта температурные условия. Такие резервуары строятся очень больших объемов. Конструкции резервуаров разных объемов построены в бывш. СССР, странах Западной Европы, Канаде.

В США, например изотермические резервуары применяются объемом до 100 000 м3. Во Франции построены резервуары объемом 35000 м3 для хранения природного газа, сжиженного до температуры 111 К. Эти резервуары (рис. 50, в) с вертикальными стенками и сферической крышей имеют наружный диаметр 38 м, высоту цилиндрической части 37,5 м, радиус покрытия 30 м и толщину изоляции 1 м. Внутренняя рубашка диаметром 36 м и крыша выполнены сварными из магналия марки AG-4CM с содержанием магния около 4%. Листы и плиты поставлялись длиной 10 м, шириной 2,5 м, толщиной 39, 10 и 8 мм. Общая масса конструкций одного резервуара составила 350 т. Соединялись алюминиевые листы с помощью автоматической аргонодуговой сварки. Свальцованные листы и все элементы (каркас и обшивка) сваривались на строительной площадке в проектном положении.

В связи с тем, что основным видом соединения гладких листовых конструкций является сварка, при проектировании этих конструкций основное внимание следует обратить на правильный выбор марки сплава и на конструирование стыков соединяемых элементов. В качестве материалов для емкостей рекомендуются сплавы алюминия с магнием: АМг2, АМгб и АМгб. Все сварные соединения листовых конструкций должны проектироваться в соответствии с рекомендациями. Если предполагается перевозка алюминиевых полотнищ в виде рулонов, то следует избегать сварных швов, расположенных поперек рулонов. В этом случае рекомендуется расположение листов такое, чтобы их длинная сторона оказалась вдоль образующей рулона. Чтобы лучше обеспечить рулонирование, усиление сварных швов следует снять.

Следует обратить внимание на тот факт, что в настоящее время в Советском Союзе применяются в основном резервуары стальные. Однако, по данным ВНИИспецмонтажстроя, 10 % стали, идущей на строение резервуаров ежегодно, расходуется на восстановление и ремонт конструкций, разрушенных коррозией при хранении нефти, которая имеет очень высокое содержание сернистых соединений. Широкая практика применения алюминия в резервуарах за рубежом показывает, что для хранения сернистой нефти более эффективно применение алюминия, который более долговечен в этих условиях, чем сталь, и не требует частого ремонта. Кроме того, при строительстве алюминиевых резервуаров быстро окупаются первоначальные затраты.

Что касается применения алюминия в криогенной технике для емкостей, то о прямой выгоде его использования говорят данные, полученные в ЦНИИПроектстальконструкции при проектировании изотермического двухстенчатого резервуара. Одна стенка резервуара выполнена из алюминия, другая — стальная, емкость его 700 м3, крыша коническая. Резервуар изготавливается из сварных листовых полотнищ, перевозимых от завода до места строительства в виде рулонов. Монтаж резервуара запроектирован путем развертки рулонов в вертикальном положении.

Стоимость 1 т алюминиевых конструкций резервуара из листов АМг6БМ была подсчитана по специальной калькуляции с учетом 5 % отходов, стоимости железнодорожного и местного транспорта на заводе, а также заготовительно-складских работ и определена равной 1477 руб. 22 коп. (из расчета 1370 руб. за 1 т листа). При сравнении стоимости резервуаров с применением алюминия и цельностального оказывается, что применение алюминия позволяет снизить стоимость строительства на 25%, не считая уменьшения эксплуатационных расходов.

Интенсивное развитие криогенной техники за последние годы способствовало развитию и строительству изотермических резервуаров для хранения и транспорта газов. При таком способе стоимость хранения в 6—10 раз меньше, чем хранение газов в резервуарах под давлением. Как уже говорилось выше, наиболее экономичная и надежная конструкция таких резервуаров получается, если внутренняя оболочка изотермических хранилищ выполняется из упрочненного алюминия. Здесь особенно видны преимущества алюминия перед сталями, подверженными хрупкому разрушению при низких температурах, которые в криогенной технике достигают в ряде случаев абсолютного нуля.

В отечественной промышленности имеется большая потребность в резервуарах для хранения коррозионно-активных жидкостей, в том числе сернистой нефти, высокооктанового бензина и других жидкостей и газов. Применение алюминия в резервуаростроении дает экономию материальных и производительных ресурсов. Например, при сооружении десяти резервуаров с применением алюминия для хранения этилена в год получается 402 тыс. рублей экономии по сравнению с цельностальным вариантом.

В работе проанализирован вопрос об эффективности использования алюминиевых резервуаров для хранения сернистой нефти в районах Крайнего Севера. Для сравнения было принято, что стоимость изготовления 1 т стальных конструкций составляет 179,3 руб., а из алюминия — 1528 руб. С учетом стоимости монтажа, перевозки и эксплуатационных расходов было установлено, что сооружение алюминиевых резервуаров в 1,64—1,97 раза дороже, чем стальных. Средний срок эксплуатации стальных резервуаров — около 6 лет, после чего они требуют ремонта, затраты на который составляют 26—39 % от стоимости сооружения нового резервуара. Как показывает отечественный и зарубежный опыт, алюминиевые конструкции надежны и не требуют затрат на ремонтные работы. Окупаемость алюминиевых резервуаров зависит от объема и составляет: для резервуаров вместимостью V = 1000 м3 — 14-15 лет, для V = 2000 м3 — 11-12 лет, для V=3000 м3 — 11-12 лет и для V = 5000 м3 — 8-9 лет.

На основании явного преимущества в данной области алюминиевых конструкций над стальными в настоящее время разработана конструкция вертикального алюминиевого резервуара для хранения нефти вместимостью 2000 м3 (рис. 53) из листового металла АМг6 (R=140 МПа). Толщина листов, из которых выполняются конструкции, — 8, 6 и 4 мм.

Основные конструктивные элементы предусматривается изготавливать в форме рулонных заготовок. Наибольшее полотнище — стенка имеет заготовку размерами 47 920x11920 мм. Заготовка сваривается на специальном стенде (рис. 54) из листов размерами 1500x6000 мм, толщиной 4—8 мм и сворачивается в рулон, масса которого получается 10,8 т. Перевозка рулонов на место монтажа может производиться железнодорожным, авто-, авиа- и другими видами транспорта.

Схема установки для сварки полотнищ и рулонирования их показана на рис. 54, а. Выправленные и очищенные листы с помощью тельфера 1 подаются на верхний ярус установки 2, на котором производится сборка их и сварка. При этом перемещение листов и полотнища происходит по роликам 4, 7. С целью предохранения поверхности алюминиевых листов от повреждений ролики покрыты резиной. После того как листы поданы на стенд, ролики опускаются. Сборка и сварка полотнища производятся на настиле яруса.

На верхнем ярусе с помощью ручной, полуавтоматической или автоматической сварки выполняется основной односторонний шов. После этого сваренная часть полотнища 3 с помощью кантовательного устройства 5 передвигается на нижний ярус установки 6, где происходит подвар корня сварного шва. Далее готовая часть полотнища передвигается к устройству 8, на котором производится сворачивание полотнища в рулон. Съем рулона со стенда осуществляется с помощью домкратной системы.

Кроме стационарной установки, действующей в заводских условиях, существует способ рулонирования, который может применяться в полевых условиях под временным укрытием с помощью двух лебедок 1I (рис. 54,б). В этом случае сборка и сварка первого шва полотнища 2 осуществляется на стенде 6. Далее на один конец полотнища устанавливается каркас 4, к которому с помощью специально для этого приваренных планок крепится полотнище. Усилием тросов 3, тянущихся на две лебедки, полотнище вместе с каркасом скатывается в рулон. Подварка корня швов полотнища производится с подмостей 5 в процессе сворачивания.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2020
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна