Файл: Майзель В.С. Сварные конструкции учебник.pdf

ного днища принимается в соответствии со следующими данными:

Допускаемое напряжение определяется так же, как и для ци­ линдров. При этом поправочный коэффициент <р принимается: для глухих днищ гі = 1 ,0 ; для днищ с неукрепленными отвер­ стиями г] = 0,95.

в)

Рис. 9.6. Схема усиления отверстий: а — патрубком; 6 — патрубком и накладкой; в — патрубком и двумя накладками

Компенсация ослабления, вызванного отверстием, сводится к общему или местному увеличению толщины стенки. Последнее является более рациональным и требует меньшего расхода ме­ талла.

Примеры усиления отверстий приведены на рис. 9.6.

В стыковых соединениях листов разной толщины в случаях, когда разница в толщине превышает 30%, необходимо обеспечи­ вать плавный переход на длине, равной не менее пятикратной разницы толщины.

§ 43. ГАЗГОЛЬДЕРЫ

Газгольдерами называются сосуды, предназначенные для хра­ нения газов.

Природный газ, выходящий из недр земли под большим дав­ лением, передается по трубопроводам на весьма большие расстоя­ ния. Вблизи мест потребления газ собирается на газгольдерных станциях, где он используется для покрытия пика расхода и для обеспечения равномерного давления в газопроводе. В условиях поступления газа под высоким давлением и при большом суточном

обороте наиболее рациональным типом газгольдеров являются газгольдеры постоянного объема, в которых увеличение коли­ чества хранимого газа происходит за счет возрастания давления при неизменном объеме. Газгольдеры постоянного объема исполь­ зуются при больших давлениях (более четырех атмосфер).

Теоретически наиболее выгодной формой газгольдера постоян­ ного объема является шар, так как он при заданном объеме обла­ дает минимальной поверхностью и, кроме того, напряжения в ша­ ровой оболочке, возникающие от внутреннего давления, в два раза меньше по величине, чем в цилиндрической оболочке. По­ этому применение шаровых газгольдеров дает возможность дости­ гать значительной экономии металла. Однако-цилиндрические газ­ гольдеры имеют то преимущество перед шаровыми, что они проще в изготовлении и обладают формой, которую легче приспособить к условиям провоза по железной дороге. Поэтому «габаритные газгольдеры», т. е. газгольдеры, размеры которых соответствуют габаритам железнодорожного транспорта, — также находят достаточно большое применение. Они выполняются в виде ци­ линдрических оболочек с шаровыми днищами.

Газгольдеры постоянного объема предназначаются для экс­ плуатации при высоком давлении, поэтому они должны проекти­ роваться и изготовляться с учетом специальных требований, уста­ новленных Госгортехнадзором СССР и обязательных для' всех министерств и ведомств.

Основной нагрузкой для газгольдеров, определяющих тол­ щину стенки, является внутреннее давление, величина которого зависит от назначения сосуда и в отдельных случаях может до­ стигать 1 0 0 атм.

Расчет оболочек газгольдеров постоянного давления в соответ­ ствии с правилами Госгортехнадзора производится по допускае­ мым напряжениям.

Шаровые газгольдеры. Толщина оболочки шарового газголь­

[а] — допускаемое напряжение на растяжение; <р — коэффициент прочности сварных швов; с— прибавка к расчетной толщине стенки.

Прибавка к расчетной толщине, компенсирующая минусовый допуск листового проката, принимается только для оболочек толщиной до 20 мм. При этом с = 1 мм.

Кроме того, оболочка должна быть проверена на гидростати­ ческое давление при испытании газгольдера наливом воды.

Шаровые газгольдеры устанавливаются на стойках. По усло­ виям обеспечения статического равновесия число опорных стоек шарового газгольдера могло бы быть равно трем, однако с целью

уменьшения величины опорных реакций, передаваемых на обо­ лочку в виде сосредоточенных усилий, число стоек принимают значительно большим — обычно 6 ‘—1 2 .

Для того чтобы избежать местного изгиба в оболочке, оси опорных стоек целесообразно направлять по касательным к ней.

Для обеспечения этого при опирании по большому кругу оси стоек будут вертикальными, а при опирании по малому кругу они должны быть наклонными, в соответствии с направлением каса­ тельных к оболочке. В случае несовпадения осей стоек с касатель­

ными к оболочке, для восприятия нормальных составляющих опорных реакций необходимо предусмотреть соответствующее подкрепление, которое, в зависимости от величины усилий, может быть принято в виде местного утолщения опорного пояса оболочки или в виде кольцевого ребра жесткости в плоскости опорного круга. Корпус резервуара опирается на верхние плиты стоек через специальные башмаки, приваренные к его наружной поверхности.

Для обеспечения жесткости опорного контура, необходимой при передаче горизонтальных ветровых нагрузок, отдельные опорные стойки должны быть соединены между собой в одно целое при помощи перекрестных связей.

Цилиндрические газгольдеры. Толщина цилиндрической части газгольдера постоянного давления (рис. 9.8) определяется по формуле

Здесь D — внутренний диаметр оболочки. Остальные обозначе­ ния см. раньше.

Эта формула соответствует, в основном, формуле для кольце­ вых напряжений в цилиндрической оболочке (9.4).

Толщина сферического днища определяется по такой же фор­ муле, как и толщина шарового газгольдера (9.28), но прибавка

на толщину для штампованных днищ с учетом допуска на штам­ повку назначается несколько большей: е = с + 2 мм.

Цилиндрические газгольдеры можно располагать горизон­ тально и вертикально. Вертикальное расположение менее удобно при эксплуатации, так как создает сильные затруднения, свя-

Рис. 9.9. К расчету опорных колец жест­ кости: а — схема на­ грузки на опорное кольцо; б и в —эпюры изгибающих моментов

M/ T 0R 2 .

занные с необходимостью доступа для наблюдений на большой высоте. В связи с этим вертикальное расположение цилиндричес­ ких газгольдеров применяется редко.

Горизонтальные цилиндрические газгольдеры устанавливают на двух опорах и изготовляют с внутренними кольцами жесткости, расположенными против опор.

Расчет опорных колец жесткости горизонтальных резервуа­ ров производится по схеме, приведенной на рис. 9.9.

Опорное кольцо находится под действием касательных усилий и опорных реакций.

Касательные усилия распределены по периметру кольцевого сечения по закону

При установке опорных стоек без эксцентриситета эпюра из­ гибающих моментов в различных сечениях опорного кольца будет иметь вид, указанный на рис. 9.9, б.

При этом абсолютные значения максимальных и минимальных значений не будут равны между собой:

Мшах = 0,0467У?2;

(9.32)

Мшп = -0.0367У?2.

Поэтому с целью выравнивания абсолютных значений изги­ бающих моментов, опорные стойки устанавливают с эксцентри­ ситетом, равным

Тогда абсолютные значения изгибающих моментов выравни­ ваются, как это показано на эпюре рис. 9.9, в. При этом они равны

Здесь у — удельный вес стали; с — коэффициент, зависящий от отношения длины корпуса к диаметру (при оптимальном отноше­

нии = 6 с = 1,35 ^ .

Из формул (9.35) видно, что при всех прочих равных условиях повышение давления уменьшает расход стали.

Обычно давление газгольдеров составляет 4— 18 атм, но в от­ дельных случаях может быть принято и большим.

Диаметр шаровых газгольдеров обычно принимается равным 10—12 м. Диаметр горизонтальных газгольдеров по условиям провоза по железной дороге не превышает 3,25 м при длине около