§ 7. Газгольдеры

Газгольдеры предназначены для хранения газов. Их кон­струируют в форме сосудов постоянного давления или постоян­ного объема. Последние более просты в изготовлении и позво­ляют хранить газ под высоким давлением.

Газгольдеры постоянного объема в большинстве своем имеют цилиндрическую форму диаметром несколько метров, с выпук-

Рлс. 19-15. Конструкция газгольдера постоянного объема

льши, а нередко полусферическими днищами. Продольные и кольцевые швы их целесообразнее сваривать автоматами под флюсом встык.

Давление в газгольдере везде одинаково. Все швы (продоль­ные, поперечные, в цилиндрической части, а также в сферах) являются рабочими.

Напряжения в продольном шве цилиндрической части радиу­са R с толщиной стенки S равны

. PR

а в поперечном шве —

ЕЕ

2s-

Напряжения в сферической части радиусом /?₀ и толщи­ной s₀ составляет

Подбор толщины стенок производят обычно по допускаемым Напряжениям, определяемым условием предельного состояния,

533

с учетом в первую очередь прочности продольного шва. Пример конструкции газгольдера постоянного объема приведен на рис. 19-15.

§ 8. Применение алюминиевых сплавов для изготовления резервуаров и цистерн

Алюминиевые сплавы применяют для листовых конструкций в химическом машиностроении. Такие конструкции обладают

Рис. 19-16. Резервуар из алюминиевого сплава

повышенной антикоррозионностью, легким весом и сохраняют пластические и вязкие свойства при работе в условиях низких температур. Из листовых элементов изготавливают различные

534

пезервуары хранилищ, стационарные и транспортные цистерны, вакуумные аппараты, специальные трубопроводы, теплообменни-_кИ и т. п. На рис. 19-16 приведен пример резервуара из алюми­ниевого сплава, сваренного аргонодуговой сваркой. Диаметр ре­зервуара— 20 м, высота — также 20 м. Все швы сварены встык; толщины стенок цилиндрической части s = 6-:-20 мм, сфериче­ского перекрытия—15 мм, днища в сегментном кольце —15 мм и в средней части — 6 мм.

Значительное количество цистерн и резервуаров, выполнен­ных в СССР, сварено автоматами по флюсу. Хорошо сварива­ются этим способом конструкции из сплава АМг-6 и др.

Соединения конструкций из алюминиевого сплава иногда обладают недостаточной сопротивляемостью образованию кри­сталлизационных трещин при сварке. Поэтому при проектирова­нии следует учитывать это обстоятельство и принимать меры, чтобы не допустить соединений очень высокой жесткости, при сварке которых образование трещин наиболее вероятно,

§ 9. Конструкции металлургического и других комплексов

На рис. 19-17 показана конструкция кожуха домны из стали марки 14Г2. Ее внутренний диаметр—13,2 м, высота — 41,0 м.

Горизонтальные швы имеют К-образную подготовку кромок. Зазор между листами равен 2 мм для швов, выполняемых в за­водских условиях, или 4 мм для монтажных.

Вертикальные швы соединяемых листов не имеют разделок, зазоры между кромками составляют 18-*-40 мм в зависимости от толщины листов.

Кожух домны сваривают из обечаек кольцевыми швами. Каждая обечайка состоит из листов, соединенных между собой вертикальными меридиональными швами. Соединения кожуха сваривают встык электродуговой или электрошлаковой сваркой. Толщины листов варьируют в пределах от 15 до 40 мм. Кожухи домен в основном изготавливают из стали Ст. 3, но для умень­шения веса обечаек применяют низколегированную сталь марок 15ХСНД, 10Г2С1 (МК) и др. Весьма существенным является применение сталей, обладающих хорошей пластичностью.

На рис. 19-18 показан воздухоподогреватель из стали марки 14Г2, изготовленный методом рулонирования. Его диаметр — 9м, высота — 42,6 м. Пояса сваривают на заводе-изготовителе из относительно узких листов, расположенных своей длиной, рав­ной 6 м, по образующей цилиндра, что облегчает применение метода рулонирования.

Толщина стенок поясов воздухоподогревателя—10 мм, за исключением нижнего, имеющего толщину 16 мм. Кромки

535

Рис. 19-17. Сварная домна

Рис. 19-18. Сварной воздухоподогре­ватель

стыкуемых листов поясов имеют односторонний скос. Сварка на -заводе выполнена на автоматах под слоем флюса на монтажной площадке —электродами высокого качества. Стенки воздухопо­догревателя в зоне лазов усилены кольцами из полосовой

стали-

Кожух домны рассчитывается на прочность с учетом следую­щих видов нагрузок: давления газа, усилий, вызванных распо­ром шихты, усилий от температурного распора, давления от жидкого чугуна (рис. 19-19).

Расчет домны делает-_сЯ в двух предположени­ях. В более трудных ус-лшпиях протекает работа кожуха в случае частич­ного прогорания футе­ровки. Обозначим это со­стояние № 1. В более легких условиях работа­ет кожух при отсутствии прогорания футеровки. Обозначим это состоя­ние № 2. Наибольшие напряжения имеют место в продольных сечениях кожуха — в продольных швах. *

Определим величины напряжений при состоя­нии № 1.

Напряжения, вызван­ные давлением газов, в продольных швах

,. - Р^г

Рис. 39-19. К расчету кожуха домны

?д<> р — нормативное давление газов; оно принимается: на ко­лошнике 1,8 — 2,5 кГ/см², у фурм —2,5 —4 кГ/см²; г — радиус кожуха на соответствующем горизонте; а — толщина стенки кожуха. Напряжения в продольном сечении, вызванные распором

-i',!l-cn>l,

pr_l

(19.16)

де //—давление в горне, принимаемое равным около 0,70r_t, кГ/см²; /-, — радиус горна по внутренней грани кладки, ж;

537

в сечении III—III

_0щ - ^0J0/'^r ■ кГ.см². (19.17)

В сечениях кожуха /V—IV и V—V

^ш-—^ кГ/сл², (19.18)

где давление в распаре принимается равным 0,20г₂, кГ/см²; Гч — радиус распара по внутренней грани кладки, м, Напряжения в продольных швах от жидкого чугуна

а_ч ^ Jl2Jh!L _кг;см\ (19.19)

где Лд — расстояние от чугунной летки (прямоугольное от­верстие) до оси фурм, м; г и s— радиус и толщина стенки кожуха, см. Около сечения /—/ выше лещади (массива, верхом которого является под печи)

₃,₌ №ММ1_ (19.20)

где А|—расстояние от чугунной летки до низа лещади.

Напряжения в продольных швах кожуха от действия темпе­ратуры при расширении кладки в домнах объемом 1300—2000л*³

определяются в зависимости от отношения 26 к 2яг (где 26 — сумма вертикальных зазоров между холодильниками), значения которого приводятся ниже:

,%/-, %	ог кПсл'л
0,1	1200- 1700
1	400-550
2	175- 300
Г>	20-50

Указанные соотношения даны в приближенной форме для печей, у которых холодильники расположены ниже мораторного кольца. Как видно, температурные напряжения a_t при зазорах значительной величины невелики.

Расчетные суммарные напряжения составляют

в_ярм = 1₁15о_г4-1,2а_ш+1₁1в_ч + ^<К]_Р. (19-21)

Числовые коэффициенты означают коэффициенты перегруз­ки; a_t может быть принято равным 300 кг/см\

538

Помимо напряжений в продольных швах, в кожухах образу­йся напряжения в кольцевых швах, вследствие замкнутого характера оболочек и в результате скольжения кладки по набой­ке кожуха.

Напряжения в кольцевых швах (поперечные) определяются по формуле

^слоп — °_э + «тр---------------------------------2", (19.22)

_где ^с2 — расчетное напряжение от нормативного дав-

ления р газа, равное prf2s; И-, — расстояние от верха домны до рассматри­ваемого кольцевого шва (см. рис. 19-19); ^сг- ^аш> °ч, ^в! — находятся по ранее приведенным форму­лам; /г_тр—коэффициент трения, равный 0,5—0,3. Определив сг_прод и сг,_1СШ , находят эквивалентные напряжения

О_эка --= Уо1_1ЮЛ -j- (&„ — Одрол °лоп < [°']р- (19.23)

При состоянии № 2 следует определить напряжения, вызван­ное давлением газа и распором шихты:

- - °^J,pr (19.24)

S *

_0ш = ⁰'⁵ -°-²⁰^ (сеч. IV и V). (19.25)

Остальные напряжения (сг_ч и о,) находятся по формулам, приведенным выше.