6.6.6. Газгольдери і сферичні резервуари

Газгольдери і сферичні резервуари використовують для збереження газів у скрапленому або газоподібному стані.

Газгольдери конструюють у формі судин постійного тиску або постій­ного об'єму. Останні більш прості у виготовленні і дозволяють зберігати газ під високим тиском. Газгольдери перемінного об'єму експлуатуються при низькому тиску. Газгольдери постійного об'єму (рис. 6.127) звичайно мають циліндричну форму діаметром кілька метрів з сферичними днищами.

Поздовжні і кільцеві шви - стикові. Усі шви (поздовжні і поперечні в циліндричній частині, а також у сферах) є робочими. Напруження в поз­довжньому шві циліндричної частини радіусом з товщиною стінки

а в поперечному шві

Напруження в сферичній частині радіусом з товщиною стінки складають:

Підбір товщини стінок роблять звичайно за граничними напружен­нями з урахуванням у першу чергу міцності поздовжнього шва.

Сферичні резервуари в основному призначені для зберігання скрап­леного газу під великим тиском. Напруження в стінці сферичного резерву­ара (рис. 6.128) визначають за формулою:

Вони в два рази менші, ніж у циліндричному, при однакових радіусах і товщинах стінок. Тому вага сферичних резервуарів менша, але конст­рукція складніша.

6.6.7. Труби і трубопроводи

Зварні труби великого діаметра широко використовують при споруд­женні магістральних газонафтопроводів. Для виготовлення таких труб застосовують низьколеговані сталі 14ХГС, 17ГС, 17М1Ста інш. Товщина стінок труб 8...20 мм, діаметр 529...1420 мм.

Зі зварних труб споруджують також трубопроводи металургійних і ін­ших заводів, гідротехнічних споруджень, а також трубопроводи атомних і теплових електростанцій. При цьому труби, що працюють при темпера­турі від и тиску виготовляються зі сталі СтЗсп і низьколегованих сталей 10М2СД, 14ХГС. Труби, що працюють при тем­пературі від и тиску - зі сталей 20 і ЗОХМА.

Труби, що працюють при високих температурах - з молібдено­-

вих сталей, наприклад 15ХМ і інш. Для роботи в агресивних середовищах труби виготовляють з аустенітних нержавіючих сталей, алюмінієвих, титанових і інших сплавів. Крім того, зварні труби широко застосовують у санітарно-технічному будівництві й у ряді спеціальних областей техніки.

Зварні труби мають поздовжні або спіральні шви, при монтажі трубо­проводів окремі труби зварюються між собою поперечними кільцевими швами. Міцність трубопроводів оцінюють з урахуванням різного роду зусиль, що діють у процесі експлуатації (рис. 6.129).

Розрахунок поздовжніх стиків при внутрішньому тиску р роблять за формулою:

У кільцевих стиках утворюються напруження, обумовлені за формулою:

де - відповідно радіус і товщина стінки труби.

При зниженні зовнішньої температури в кільцевих стиках утворяться напруження:

де - коефіцієнт температурного розширення металу; - різниця температури; - модуль пружності.

Трубопроводи іноді встановлюють на опорах.Тоді труба буде зазна­вати згинальний момент від власної ваги і ваги рідини. Навантаження q від власної ваги трубопроводу рівномірно розподілені. Приблизно трубо­провід можна прийняти за багатооперту нерозрізану балку. При цьому згинальний момент на опорі:

В кільцевих швах утворяться напруження:

де W- момент опору перерізу труби.

Сумарні напруження в кільцевих швах визначається в такий спосіб:

Як правило, трубопроводи розраховують в основному на статичне на­вантаження. В особливих випадках враховують пульсацію тиску середо­вища, що транспортується.

Приклад проектування трубопроводу

Завдання. Оцінити міцність ділянки трубопроводу зі сталі ВСтЗсп між жорсткими опорами на відстані для

транспортування води під тиском діаметром і

товщиною стінки при різниці температури

Розв'язання:

1. Визначаємо кільцеві напруження у поздовжньому шві:

2. Визначаємо напруження у стиковому шві від внутрішнього тиску:

3. Визначаємо напруження у стиковому шві від різниці температур:

4. Визначаємо напруження у стиковому шву від ваги рідини:

5. Перевіряємо міцність:

Міцність кільцевого стикового шва і трубопроводу забезпечена.