50 Вопрос

Опоры колонных аппаратов призваны нести большую нагрузку, как от веса самого аппарата, так и от ветровой нагрузки, поэтому они изготавливаются в виде цилиндрических или конических обечаек (юбок), привариваемых к корпусу колонны.

Конструкции, основные характеристики и размеры стандартных юбочных опор для вертикальных сосудов и аппаратов приведены в АТК 24.200.0490. Данный стандарт предусматривает изготовление юбочных опор четырех типов:

• тип 1  опоры цилиндрические с местными косынками (рис. 11.4, а) с внутренним диаметром опорной обечайки D = 400  6300 мм;

• тип 2  опоры цилиндрические с наружными стойками под болты (рис. 11.4, б) с внутренним диаметром опорной обечайки D = 400  6300 мм;

• тип 3  опоры цилиндрические с кольцевым опорным поясом (рис. 11.4, в) с внутренним диаметром опорной обечайки D = 400  6300 мм;

• тип 4  опоры конические с кольцевым опорным поясом (рис. 11.4, г) с внутренним диаметром цилиндрической опорной обечайки D = 400  3600 мм

Выбор типа и основных размеров юбочных опор осуществляется по АТК 24.200.0490 в зависимости от внутреннего диаметра аппарата D, приведенных максимальной Q_max и минимальной Q_min нагрузок на опору.

Все типовые конструкции сварных юбочных опор для высоких вертикальных аппаратов (рис. 11.4) состоят из опорной цилиндрической обечайки (юбки) 1, нижнего опорного (фундаментного) кольца 2 и укрепляющих элементов (косынок 3, планок 4 и кольцевого опорного пояса 5). Коническая опора (рис. 11.4, г) кроме выше перечисленных элементов имеет также дополнительную опорную обечайку 6 конической формы. Юбочные опоры конической формы применяют исключительно для высоких вертикальных аппаратов небольшого диаметра, чтобы придать им большую устойчивость и снизить напряжения на опорной поверхности фундаментного кольца. Для придания дополнительной жесткости юбочным опорам по окружности фундаментного кольца 2 приваривают ребра жесткости в виде треугольных косынок 3 (рис. 11.4, а), а также дополнительно устанавливают планки 4, по одной на две прямоугольные косынках 3 (рис. 11.4, б), или кольцевой опорный пояс 5 (рис. 11.4, в, г).

Верхняя часть опорной цилиндрической обечайки 1 приваривается к корпусу аппарата 2 (рис. 11.5), а нижняя ее часть крепится анкерными болтами к фундаменту. При телескопическом соединении опоры с корпусом аппарата (рис. 11.5, а) расстояние между сварным швом приварки опорной обечайки 1 и кольцевым сварным швом днища 2 принимают  мм при S  30 мм и  мм при S  30 мм (где S  толщина стенки днища). При одинаковых диаметрах опорной обечайки 1 и корпуса аппарата 2 (рис. 11.5, б) можно уменьшить высоту цилиндрического борта обечайки 1 и этим облегчить изготовление днища 2, а также упростить сборку опорной части с днищем.

Представленные на рис. 11.5, а, б варианты крепления опорной обечайки к корпусу аппарата являются не достаточно надежными, так как сварной шов не может быть выполнен двусторонним и качество его исполнения не может быть проверено рентгеноскопией из-за малого острого угла между обечайкой и днищем. При этом для варианта крепления показанного на рис. 11.5, а , а для варианта крепления на рис. 11.5, б . Для колонных аппаратов с соотношением H/D_min > 20 рекомендуется использовать вариант крепления опорной обечайки к корпусу аппарата при помощи тороидального перехода (рис. 11.5, в), при котором угол между днищем и обечайкой должен составлять 6090°. Это техническое решение обеспечивает возможность качественного выполнения двустороннего сварного шва и его рентгеноскопический контроль. Для такой конструкции .

Высота юбочных опор колонных аппаратов принимается не менее 600 мм из ряда, кратного 200 мм, в зависимости от условий эксплуатации аппарата. Так, например, в ректификационной колонне для разделения некоторых органических веществ высота юбочной опоры должна обеспечивать необходимый расход жидкости на входе в откачивающий насос, а также подавлять кипение кубовой жидкости в отводящей трубе. Цилиндрическая опорная обечайка 1 в конической юбочной опоре (рис. 11.4, г) может отсутствовать, тогда общая высота опоры будет равна высоте конического опорной обечайки 6 ( 1500 мм).

Для внутреннего осмотра сварных швов и обслуживания фланцевых соединений в опорной обечайке юбочной опоры (рис. 11.4) выполняют один или два люка-лаза 7 и технологические окна 8 для вывода трубопроводов, представляющие собой круглые или овальные отверстия, укрепленные вваренными короткими патрубками без крышек. Кроме этого в верхней части юбочной опоры выполняют также не менее двух вентиляционные отверстия 9 диаметром не более 100 мм для выхода паров, скапливающихся при недостаточной герметичности технологических коммуникаций аппарата. Для колонных аппаратов диаметром 800 мм и более диаметр или длина меньшей оси люков-лазов 7 в опорных обечайках должны быть не менее 500 мм; в остальных случаях выполняют окна (меньших размеров). Необходимое количество технологических отверстий и люков-лазов в юбочной опоре, их размеры, расположение и форма выбираются из условий эксплуатации и монтажа колонного аппарата.

Если днище колонного аппарата имеет меридиональные сварные швы, то при установке такого аппарата на юбочную опору необходимо, чтобы эти сварные швы не пересекались опорной обечайкой. Для этого в опорной обечайке 1 в местах расположения меридиональных сварных швов днища аппарата 2 выполняют специальные вырезы (рис. 11.6). В этом случае отверстия для вентиляции в верхней части юбочной опоры не предусматриваются.

Юбочную опору колонного аппарата (рис. 11.4), как правило, снаружи изолируют до уровня укрепляющих косынок, а изнутри часто изолируют только верхнюю часть опоры, чтобы температуры стенки опорной обечайки 1 и днища аппарата были примерно одинаковыми, а температурные напряжения в месте присоединения опоры к корпусу аппарата  минимальными. При работе колонного аппарата с пожароопасными жидкостями его юбочную опору обычно обкладывают жаропрочным кирпичом как изнутри, так и снаружи.

Диаметр отверстий в нижнем опорном кольце 2 юбочных опор (рис. 11.4) под фундаментные болты принимают в 1,5 раза больше диаметра болтов, устанавливая под гайки подкладные шайбы. В фундаментном кольце 2 под болты часто делают удлиненные пазы, а не круглые отверстия. Это облегчает монтаж колонных аппаратов.

Материал конструктивных элементов юбочных опор необходимо выбирать, исходя из условий эксплуатации и монтажа колонного аппарата.

Для приварки юбочной опоры 1 из углеродистой стали к корпусу аппарата 2, изготовленному из коррозионно-стойкой стали, с целью исключения контактной коррозии необходимо применять переходную цилиндрическую обечайку 3 из коррозионно-стойкой стали той же марки, что и корпус аппарата, и толщиной равной толщине опорной цилиндрической обечайки из углеродистой стали (рис. 11.7). Расчет высоты переходной обечайки из коррозионно-стойкой стали производится по методике приведенной в АТК 24.200.0490.

Сварку конструктивных элементов юбочной опоры необходимо производить сплошным двухсторонним швом.

Исполнительная толщина стенки S₀ цилиндрической или конической опорной обечайки выбирается из конструктивных соображений и должна быть 6−8 мм  S₀  S (где S − исполнительная толщина стенки корпуса аппарата, м).

Проверка прочности сварного шва, соединяющего корпус аппарата с опорной обечайкой (сечение ГГ на рис. 9.16, б, в) осуществляется по формуле

,

Проверка устойчивости опорной обечайки в зоне наибольшего отверстия (сечение ДД на рис. 9.16, б, в) осуществляется по формуле

,