48 Вопрос

Установка химических аппаратов на фундаменты или специальные несущие конструкции осуществляется большей частью с помощью опор. Непосредственно на фундаменты устанавливают лишь аппараты с плоским днищем, предназначенные главным образом для работы под наливом.

В зависимости от рабочего положения аппарата различают опоры для вертикальных аппаратов и опоры для горизонтальных аппаратов.

Вертикальные аппараты с соотношением высоты к минимальному диаметру H/D_min  5 обычно устанавливают или на стойках, когда их размещают внизу в помещении, или на подвесных лапах, когда аппарат размещают между перекрытиями в помещении или на специальных стальных конструкциях.

Аппараты колонного типа с соотношением высоты к минимальному диаметру H/D_min > 5, размещаемые на открытой площадке, устанавливают на так называемых юбочных (цилиндрических и конических) опорах.

Горизонтальные аппараты независимо от их размещения (в помещении или на открытой площадке) устанавливают в основном на седловых опорах. Кроме этого возможно также установка горизонтальных аппаратов на стойках или опорах-лапах.

Все указанные опоры для стальных сварных аппаратов стандартизованы.

Конструкции, основные характеристики и размеры стандартных опорных лап для подвесных сосудов и аппаратов приведены в ГОСТ 2629684. Данный стандарт предусматривает изготовление опор-лап трех типов:

• тип 1  штампованные опоры для аппаратов без теплоизоляции (рис. 11.1, а) с допускаемой нагрузкой на одну опору от 6,3 до 100 кН;

• тип 2  сварные опоры для аппаратов без теплоизоляции с допускаемой нагрузкой на одну опору от 100 до 630 кН;

• тип 3  сварные опоры с увеличенным вылетом для аппаратов с теплоизоляцией с допускаемой нагрузкой на одну опору от 6,3 до 630 кН (рис. 11.1, б).

Выбор основных типоразмеров опорных лап осуществляется по ГОСТ 2629684 в зависимости от допускаемой нагрузки на одну опору.

Штампованные лапы (рис. 11.1, а) состоят из U-образной опоры 1, изготавливаемой штамповкой из листового проката, и подкладного листа 4, который может присутствовать, а может и нет. U-образная опора 1, обрезаемая с одного края по профилю обечайки аппарата, имеет сквозное отверстие в нижней планке для ее крепления к опорным конструкциям или фундаменту при помощи крепежного или анкерного болта.

Сварные лапы с увеличенным (рис. 11.1, б) или не увеличенным вылетом состоят из двух вертикальных косынок 2, изготавливаемых из листового проката, и привариваемого к ним снизу опорного листа 3, обрезаемого с одного края по профилю обечайки аппарата, с двумя отверстиями  одним большего диаметра для крепежного болта, и вторым (резьбовым) меньшего диаметра для установки регулировочного болта и нивелирования опоры. Наличие подкладного листа 4 в конструкциях сварных лап определяется условиями эксплуатации.В зависимости от толщины стенки корпуса аппарата опоры-лапы могут привариваться непосредственно к обечайке, или к накладному листу 5 (рис. 11.1). Применение накладных листов 5 регламентировано в том случае, если обечайка не обеспечивает требуемой несущей способности аппарата и когда увеличение толщины стенки аппарата не целесообразно.

Материал деталей опорных лап выбирают из общих условий эксплуатации аппарата. Сварку деталей опорных лап между собой и приварку опорной конструкции к обечайке аппарата или накладному листу следует производить сплошным двусторонним швом с катетами, размеры которых регламентированы в ГОСТ 2629684. Приварку опорных лап к гуммированным и освинцованным аппаратам следует производить до нанесения соответствующего покрытия.

В случае приварки опорной лапы из углеродистой стали к аппарату из коррозионно-стойкой стали для исключения контактной коррозии необходимо применять накладные листы из коррозионно-стойкой стали той же марки, что и корпус аппарата (рис. 11.2).

Накладной лист приваривают к корпусу аппарата сплошным односторонним швом. Толщину накладного листа выбирают по таблицам из ГОСТ 2629684, при условии, что она не должна быть менее толщины стенки корпуса аппарата.

Для повышения общей прочности корпуса аппарата опоры-лапы желательно приваривать к обечайке в местах отсутствия стыковых сварных швов. В случае попадания накладного листа опоры на сварной шов обечайки допускается в накладном листе по диагонали (например, в верхнем левом и нижнем правом углу листа (рис. 11.1, а)) выполнять два контрольных резьбовых отверстия диаметром М10 для проверки качества сварного соединения «обечайка  накладной лист».

Число опор-лап привариваемых к корпусу аппарата определяется соответствующим расчетом и конструктивными соображениями, но в любом случае оно должно быть не менее двух.

Угол раствора () между двумя ближайшими опорными лапами или стойками можно определить по формуле:

, (11.1)

Нагрузка на одну опору определяется по формуле

, (11.2)

Осевое напряжение от внутреннего давления Р и изгибающего момента М определяется по формуле

. (11.3)

Окружное напряжение от внутреннего давления

. (11.4)

Максимальное мембранное напряжение от основных нагрузок определяется из соотношения:

. (11.5)

Максимальное напряжение изгиба от реакции опоры определяется как

, (11.7)

Условие прочности имеет вид- , (11.8)

49 вопрос  Опорные стойки. Конструкции, основные характеристики и размеры стандартных опорных стоек для вертикальных сосудов и аппаратов приведены в АТК 24.200.0390. Данный стандарт предусматривает изготовление опорных стоек 4-х типов:

• тип 1  опоры из листового проката для аппаратов с эллиптическими и коническими днищами:

• исполнение 1  штампованные (рис. 11.3, а) с допускаемой нагрузкой на одну опору от 4,0 до 63,0 кН;

• исполнение 2  сварные (рис. 11.3, б) с допускаемой нагрузкой на одну опору от 4,0 до 250 кН;

• тип 2  опоры из труб (рис. 11.3, в) для аппаратов с эллиптическими днищами и допускаемой нагрузкой на одну опору от 10,0 до 160 кН;

• тип 3  опоры из уголков (рис. 11.3, г) для аппаратов с эллиптическими и коническими днищами с допускаемой нагрузкой на одну опору от 25,0 до 100 кН;

• тип 4  опоры облегченные (рис. 11.3, д) для аппаратов с эллиптическими и коническими днищами (с углом при вершине конуса 90°) с допускаемой нагрузкой на одну опору от 4,0 до 100 кН.

Перечисленные выше типы опорных стоек при необходимости могут также использоваться в качестве опорных конструкций и для горизонтальных стальных цилиндрических сосудов и аппаратов.

Выбор основных типоразмеров опорных стоек осуществляется по АТК 24.200.0390 в зависимости от допускаемой нагрузки на одну опору.

Штампованные опорные стойки (рис. 11.3, а) состоят из U-образной опоры 1, изготавливаемой штамповкой из листового проката, и подкладного листа 2, который может присутствовать, а может и нет. U-образная опора 1, обрезаемая с верхнего края по профилю днища или обечайки аппарата, имеет два сквозных отверстия в нижней планке  одно большего диаметра для анкерного болта и крепления опоры к фундаменту, и второе (резьбовое) меньшего диаметра для установки регулировочного болта и нивелирования опоры. Максимальная высота опорной конструкции h_max = 220  515 мм.

Сварные опорные стойки (рис. 11.3, б) состоят из двух вертикальных косынок 3, изготавливаемых из листового проката и обрезаемых с верхнего края по профилю днища или обечайки аппарата, и привариваемого к ним снизу опорного листа 4 с двумя отверстиями  одним большего диаметра для анкерного болта и крепления опоры к фундаменту, и вторым (резьбовым) меньшего диаметра для установки регулировочного болта и нивелирования опоры. Наличие подкладного листа 2 в конструкциях сварных стоек определяется условиями эксплуатации. Максимальная высота опорной конструкции h_max = 220  1240 мм.

Опорные стойки из труб (рис. 11.3, в) состоят из одной стойки 5 кольцевого сечения, изготавливаемой из стандартных труб с наружным диаметром от 57 до 159 мм и толщиной стенки от 3,5 до 6,0 мм и обрезаемых с верхнего торца по профилю днища или обечайки аппарата, и привариваемого к ней снизу опорного листа 4 с двумя отверстиями  одним большего диаметра для анкерного болта и крепления опоры к фундаменту, и вторым (резьбовым) меньшего диаметра для установки регулировочного болта и нивелирования опоры. Максимальная высота опорной конструкции h_max = 1200  1600 мм.

Опорные стойки из уголков (рис. 11.3, г) состоят из одной стойки 5 треугольного сечения, изготавливаемой из стандартных равнополочных уголков с размерами от L 63636 до L 12512512, и привариваемого к ней снизу опорного листа 4 с двумя отверстиями  одним большего диаметра для анкерного болта и крепления опоры к фундаменту, и вторым (резьбовым) меньшего диаметра для установки регулировочного болта и нивелирования опоры. Кроме этого к верхнему скошенному под углом 15 торцу опорной стойки 5 приваривается треугольный козырек 7, изготавливаемый из листового проката и обрезаемый с двух сторон по профилю сечения стойки 5, а с третьей стороны  по профилю обечайки аппарата, и служащий для защиты внутренней поверхности стойки 5 от попадания влаги из окружающей срезы и, как следствие, ее преждевременной коррозии. Максимальная высота опорной конструкции h_max = 900  1600 мм.

Облегченные опорные стойки (рис. 11.3, д) состоят из одной косынки 3, изготовленной из листового проката и изогнутой по профилю днища или обечайки аппарата, и привариваемого к ней снизу опорного листа 4, обрезаемого с одного края по профилю днища или обечайки аппарата, и имеющего два отверстия  одно большего диаметра для анкерного болта и крепления опоры к фундаменту, и второе (резьбовое) меньшего диаметра для установки регулировочного болта и нивелирования опоры. Максимальная высота опорной конструкции h_max = 130  310 мм.

Все выше описанные четыре типа опорных стоек, кроме стоек из уголков (рис. 11.3, г), крепятся снизу под днище или обечайку аппарата при помощи сварки. Опорные стойки из уголков крепятся с боку в нахлестку к цилиндрической обечайке корпуса аппарата при помощи сварки.

В зависимости от толщины стенки корпуса аппарата опорные стойки могут привариваться непосредственно к корпусу аппарата, или к накладному листу 6 (рис. 11.3, в, г). Применение накладных листов 6 регламентировано в том случае, если корпус не обеспечивает требуемой несущей способности аппарата и когда увеличение толщины стенки аппарата не целесообразно.

Материал конструктивных элементов опорных стоек выбирают из общих условий эксплуатации аппарата. Так, например, в качестве материала деталей опорных стоек изготавливаемых из листового и углового проката рекомендуется брать Ст З сп, а деталей выполняемых их труб  сталь 10. Допускается применение других марок сталей с механическими характеристиками не ниже выше указанных марок.

Для приварки опорных стоек из углеродистой стали к корпусу аппарата, изготовленному из коррозионно-стойкой стали, с целью исключения контактной коррозии необходимо применять накладные листы из коррозионно-стойкой стали той же марки, что и корпус аппарата, и толщиной равной или более толщины днища или обечайки аппарата (по аналогии с рис. 11.2).

Сварку деталей опорных стоек типа 1 исполнения 2, типов 3 и 4 между собой необходимо производить сплошным двухсторонним швом. Сварку деталей опорных стоек типа 2 между собой необходимо производить сплошным односторонним швом. Сварку деталей опорных стоек типа 1 исполнения 1 между собой необходимо производить прерывистым сварным швом.

Приварку опорных стоек типа 1 к корпусу или накладному листу необходимо производить сплошным двухсторонним швом. Приварку опорных стоек типа 2, 3 и 4 к корпусу или накладному листу необходимо производить сплошным односторонним швом. Накладной лист приваривают к корпусу аппарата сплошным односторонним швом.

Для повышения общей прочности корпуса аппарата опорные стойки желательно приваривать к обечайке или днищу в местах отсутствия стыковых сварных швов. В случае попадания накладного листа опоры на сварной шов корпуса аппарата допускается в накладном листе выполнять два контрольных резьбовых отверстия диаметром М10 для проверки качества сварного соединения «корпус  накладной лист».

Число опорных стоек привариваемых к корпусу аппарата определяется соответствующим расчетом и конструктивными соображениями, но в любом случае оно должно быть не менее трех, для вертикального аппарата, и не менее четырех, для горизонтального аппарата. Угол раствора () между двумя ближайшими опорными стойками можно определить по формуле Вертикальное усилие на опорную стойку определяется по формуле

, (11.15)