Листовые конструкции и возводимые из них сооружения
Неспециализированные сведения. Листовые конструкции являются целые тонкостенные пространственные конструкции: цилиндрические, конические, сферические и тому подобные оболочки. Отправочными элементами таких конструкций являются листовке заготовки, скорлупы-страницы с криволинейными поверхностями, сверенными на заводе, плоскости бункеров.
В случае если размеры изготовляемой конструкции не превышают ЖД габаритов (ширина не более 3250 мм), то отправочные элементы смогут быть в виде звеньев трубопроводов, цельных бункеров, рулонных заготовок.
Главные изюминки инженерных сооружений из листовой стали следующие.
Сварные швы должны удовлетворять в один момент плотности и требованиям прочности, поскольку эти сооружения предназначены для хранения, переработки и транспортирования жидкостей, газов и сыпучих тел.
При изготовлении конструкций из листовой стали делают технологические операции, редко используемое при изготовлении простых металлических конструкций: вальцовку, штамповку, рулониро-вание, криволинейную резку.
Номенклатура листовых конструкций возможно представлена в следующем виде: листовые конструкции тёмной металлургии, газоочистки и доменные печи; резервуары для хранения жидкостей;
газгольдеры для хранения газов; трубопроводы большего диаметра для транспортирования газов, жидкостей, пылевидных и жидких весов; бункера и силосы для перегрузки и хранения сыпучих тел.
Доменный цех. К листовым конструкциям доменного цеха относятся: кожух доменной печи, воздухонагреватели, пылеуловители, транспортные галереи и лифты, скрубберы, электрофильтры и газовоздухопроводы.
В состав кожуха доменной печи (рис. 1) входят: кольцевая плита, кожух горна, опорное, либо мо-раторное, кольцо, кожух купол и шахты. Кожух горна представляет собой завальцованные страницы стали толщиной 30.. .36 мм, каковые нижними поясами опираются на горизонтальную кольцевую плиту.
Верхние пояса кожуха соединяются с мораторным кольцом. Мораторное кольцо передает нагрузку от футеровки и кожуха шахты на колонны печи. Колонны двутаврового сечения передают нагрузки через опорные плиты колонн на фундамент.
Рис. 1. Кожух доменной печи: 1 — кольцевая плита, 2 — горн. 3 — мораторное кольцо, 4— шахта, 5 – купол, 6 — колонны
Рис. 2. Кожух воздухонагревателя (л) и пылеуловитель (б): 1 — плоское дно, 2— корпус. 3 — купол. 4 — цилиндрический сосуд, 5 — переходный пояс.
6 — коническое дно
Кожух шахты складывается из листовой стали. Нижний пояс шахты приваривают к мораторному кольцу.
Кожух воздухонагревателя (каупер) (рис. 2, а) складывается из плоского дна, купола и цилиндрического корпуса. Любая доменная печь обслуживается, в большинстве случаев, тремя кауперами. Металлический кожух каупера имеет высоту 40.. .36 м, диаметр 7.. .9 м.
Пылеуловитель (рис. 2, б) представляет собой цилиндрический сосуд с коническим дном. Он помогает для очистки доменного газа от больших частиц пыли, выносимых газом из доменной печи. Любая доменная печь имеет один либо два пылеуловителя. Пылеуловитель изготовляют из отдельных страниц, свальцованных по цилиндрической и конической поверхностям.
Самый сложны в изготовлении переходные пояса от цилиндрической к конической поверхности пылеуловителя толщиной 40 мм.
Разовоздухопроводы находятся в пределах блока воздухонагревателей. Все пересечения и сопряжения трубопроводов в целях потери давления и уменьшения напряжений рекомендуется делать плавными.
Резервуары помогают для хранения нефти, нефтепродуктов, масел, жидкого горючего, сжиженных газов. Изготовляют резервуары вертикальные цилиндрические, горизонтальные цилиндрические, каплевидные, многоторовые, шаровые. Резервуары бывают постоянного и переменного количества; надземные, наземные и подземные.
Главные элементы вертикального цилиндрического резервуара — дне, покрытие и корпус.
Стена корпуса складывается из последовательности поясов из листовой стали размером 1500X6000 мм. Мельчайшая толщина листовой стали для днища и корпуса 4 мм. Страницы корпуса сваривают по вертикали стыковыми соединениями, по горизонтали смежные пояса — стыковыми либо нахлесточными. При нахлесточном соединении пояса располагают телескопически, наружные кольцевые сварные швы выполняют целыми в нижнем положении, внутренние — потолочные — делают прерывистыми.
Вертикальные стыки страниц смежных поясов располагают вразбежку.
Днище резервуара вместимостью 2000…5000 м3 складывается из листовой стали, которая в средней части днища имеет толщину 4…5, а по краям 6.. .8 мм. Все страницы сваривают нахлесточными соединениями с одной стороны.
Покрытия резервуаров имеют коническую форму с уклоном 1 : 20. Покрытие складывается из настила кровли и поддерживающего его каркаса. Страницы стали толщиной 2,5 мм в настиле сваривают между собой нахлесточными соединениями, а с корпусом — посредством обвязочного уголка.
С целью индустриализации изготовления монтажа вертикальных резервуаров используют рулониро-ванные корпуса и кровлю со щитовым покрытием. Корпус в этом случае изготавливают полностью на заводе на установке для рулонирования и поставляют на монтаж в виде всецело заваренных полотнищ, свернутых в рулоны. Рулоны разворачивают на месте монтажа и устанавливают в проектное положение.
Покрытие складывается из транспортабельных щитов, изготовленных на заводе в виде отправочных элементов. Вертикальные цилиндрические резервуары, используемые у нас, имеют вместимость от 100 до 50 000 м3.
Рис. 3. Вертикальный цилиндрический резервуар: 1 — дне. 2 — корпус, 3 – обвязочный уголок, 4 — настил покрытия, 5 — световой люк.
6 — лестница, 7 —песчаная подушка. 8 -лаз, 9 люк для замера
Горизонтальные цилиндрические резервуары вместимостью 3… … 180 м3 имеют диаметр 1,4. ..3,25 м, длину 2. ..18,6 м. Их изготовляют на фабриках и доставляют на монтаж в готовом виде. Цилиндрический корпус горизонтального резервуара имеет несколько обечаек, сваренных из листовой стали. Продольные швы корпуса резервуара выполняются встык, поперечные — внахлестку при толщине стали до 5 мм и встык — при большей толщине.
Днища резервуаров делают плоскими, коническими, цилиндрическими либо сферическими. Выбор типа дна зависит от диаметра резервуара и величины давления.
Плоские донья складываются из страниц стали, сваренных между собой встык. С цилиндрическим корпусом дне соединено окаймляющими упорными уголками, свальцованными на перо. Плоские донья несложны в изготовлении, но они используются для резервуаров диаметром 2.. .3,8 м, вместимостью 3.. .75 м3 и давлением до 0,4 МПа.
Конические донья из листовой стали уже при вместимости резервуаров более 50 м3 легче плоских доньев и имеют меньшую протяженность сварных швов, но сложнее в изготовлении. Они имеют громадную жесткость при однообразной с плоским дном толщине листовой стали и используются для резервуаров вместимостью до 75 м3 и давлением до 0,05 МПа.
Сферические, либо полушаровые, донья изготовляют тёплой штамповкой листовой стали на гидравлических прессах. Сферические донья по краям имеют отбортовку, которая сваривается встык с цилиндрической частью резервуара. Сферические донья самый трудоемки и дороги и используются при давлении более 0,2 МПа.
Цилиндрические донья имеют меньшую жесткость при однообразной со сферическим дном толщине листовой стали, не требуют тёплой штамповки и изготовляются холодной вальцовкой. Цилиндрические донья используют для резервуаров вместимостью 75… .. .150 м3 при давлении до 0,07 МПа.
Каплевидные резервуары имеют вместимость 2000… .. .6000 м3. Недочёт каплевидных резервуаров—сложность монтажа и изготовления. Но это окупается уменьшением утрат бензина при хранении если сравнивать с цилиндрическими вертикальными резервуарами.
Шаровые резервуары имеют вместимость 400…1000 м3 при давлении 0,2.. .0,6 МПа. Шаровой резервуар устанавливают на 8…12 колоннах 1. Толщина шаровой оболочки 8…30 мм, средний пояс 2 имеет громадную толщину и усилен внутренними ребрами либо кольцом жесткости. Все страницы резервуара сваривают встык.
Рис. 4. Каплевидный резервуар
Рис. 5. Шаровой резервуар: 1 — колонна, 2 — средний пояс
Газгольдеры предназначены для хранения газов на металлургических, коксохимических и газовых фабриках, в химической и нефтяной индустрии, в муниципальном хозяйстве. Газгольдеры бывают переменного и постоянного количества. Газгольдеры переменного количества смогут быть влажные и сухие и давление газа в них не превышает 0,005 МПа.
Влажные газгольдерыимеют вместимость 100…32 000 м3. Они складываются из вертикального цилиндрического резервуара, наполненного водой, одного либо двух промежуточных кольцевых звеньев (телескопов), колокола, представляющего собой открытую снизу цилиндрическую оболочку со сферической кровлей, и направляющих. Через дно резервуаров под колокол подводятся газопроводы.
Диаметр резервуаров мокрых газгольдеров от 6,5 до 45 м, высота при высшем положении колокола от 7,5 до 34,3 м. бесперебойность и Плавность телескопа и движения колокола обеспечиваются направляющими и роликами.
Сухие газгольдеры переменного количества вместимостью 10…100 тыс. м3 являются цилиндромс сферической крышей и плоским дном. В газгольдера перемещается диск (поршень), хорошо прилегающий к внутренней поверхности цилиндра. Газ вводится снизу под поршень и при наполнении газгольдера формирует внутреннее давление, которое поднимает поршень вверх.
При расходе газа поршень опускается вниз.
Газгольдеры постоянного количества используют для хранения газа, поступающего из недр почвы, для бытовых потребностей. Такие газгольдеры имеют внутреннее давление 0,4.. .1,8 МПа. Газгольдеры постоянного количества используют двух типов: цилиндрические вместимостью 100. ..200 м3 и шаровые вместимостью 600. ..1000 м3.
Рис. 6. Мокрый газгольдер при высшем (а) и при низшем (б) положениях телескопа и колокола: 1 — газопровод, 2 —. резервуар, 3 — телескоп, 4 — колокол, 5 — направляющая, 6 — кровля, 7—ролик
Цилиндрические газгольдеры делают со сферическими доньями и полностью изготовляют на заводе. Цилиндрические газгольдеры располагают горизонтально и вертикально. При вертикальном размещении газгольдеров затрудняется их эксплуатация.
Газгольдерные станции газопровода газа имеют неспециализированную вместимость до 500 тыс. м3, а их секции — до 25 тыс. м3.
Шаровые газгольдеры изготовляют из отдельных страниц и при монтаже сваривают встык.
Трубопроводы диаметром более чем 600 мм помогают для транспортирования газов, жидкостей, пылевидных и жидких весов. Трубопроводы подразделяют на магистральные, заводские, гидротехнических сооружений, подводные, циркуляционные, маслопроводы. Трубопроводы бывают наземными, подземными и подводными. По характеру работы трубопроводы делятся на напорные и безнапорные.
Надземные трубопроводы укладывают на опоры, каковые смогут быть промежуточными — подвижными в горизонтальном направлении и анкерными — с твёрдым закреплением труб. Анкерные опоры устанавливают на финишах участков либо при трансформации направления трубопровода.
Тип опор зависит в основном от диаметра трубопровода: при диаметрах более 1,5 м применяют катковые опоры, подвесные и качающиеся, при диаметрах 0,6—1,5 м — скользящие (рис. 7, г), при диаметрах до 0,6 м — седловые. Размещение опор трубопровода под сварными стыками труб не допускается.
Стыки располагают на расстоянии 1/6 пролета от опоры, но не ближе 1 м от нее.
Рис. 7. Схемы опирания трубопроводов на промежуточные опоры: а — катковос, б — подвесное, в — качающееся, г — скользящее, д — седловое
Рис. 8. Компенсаторы трубопроводов: а — эластичный, 6 — П-образный, в — линзовый, г — трехволновой, д — сальниковый
Для компенсации температурных напряжений в трубопроводах предназначаются компенсаторы следующих типов: эластичный, образованный из трубы того же диаметра, что и трубопровод; П-образный дисковый (рис. 8,6); линзовый (рис. 8,в); трехволновый (рис.
8,г); сальниковый (рис. 8,(3). Самый несложны в изготовлении дисковые компенсаторы.
Волновые компенсаторы смогут принимать большие продольные деформации и большое внутреннее давление.
Бункера и силосы — сооружения, предназначенные для хранения руды, угля, кокса, известняка, гравия, песка, цемента, цементного шлама. Бункер — это хранилище в виде оболочки либо коробки с воронкой внизу. Высота его не превышает полуторного громаднейшего поперечного размера. Более высокие хранилища именуются силосами.
Бункера делают с плоскими стенками, параболические и круглые. Бункера и силосы загружают через отверстие в верхней части, а разгрузка происходит под действием собственной массы материалов через выпускные отверстия. Бункера для хранения жёстких кусковых материалов с внутренней стороны футеруют листовой сталью либо древесной обшивкой, дабы предохранить их от образования и истирания вмятин.
Рис. 9. Пирамидально-призматический бункер: 1, 2 — бункерные балки, 3 — нижняя пирамидаль ная часть бункера. 4 — воронка, 5 — горизонтальные ребра жесткости, 6,7 — горизонтальные и вертикальные ребра жесткости бункерных балок
Бункера с плоскими стенками складываются из верхней призматической части и нижней — пирамидальной. Такие бункера опираются на балки перекрытия либо колонны и имеют размеры до 12 м по длине и ширине и до восьми метров по высоте при вместимости до 500 м3. Преимущество таких бункеров: простота их изготовления, удобство крепления к конструкциям строений и лучшее применение площади, чем в круглых бункерах.
Наклонные стены бункера усиливают ребрами жесткости из уголков, привариваемых полкой к стенке через 1,5.. .2 м. Верхнюю часть бункера усиливают вертикальными ребрами жесткости. Страницы обшивки сваривают встык.
Пирамидально-призматические бункера с плоскими стенками имеют верхнюю призматическую часть и нижнюю — пирамидальную. Верхняя призматическая часть складывается из бункерных балок, наружные поверхности стенок которых усилены вертикальными и горизонтальными ребрами жесткости. Нижняя пирамидальная часть имеет четыре стены из листовой стали, усиленные с наружной стороны горизонтальными ребрами жесткости.
У основания пирамидальной части бункера имеется воронка.
