Днища отбортованные для сосудов и аппаратов

Днища отбортованные для сосудов и аппаратов thumbnail

В цилиндрических емкостях и аппаратах наибольшее давление приходится на днище. Поэтому они должны обладать повышенной прочностью и устойчивостью к агрессивным воздействиям.

По форме они бывают:

  • плоские;
  • скругленные;
  • конические.

Кроме того, отличают отбортованные и неотбортованные днища. Округлые (выпуклые) днища подразделяются на сферические или полусферические, торосферические или эллиптические. По мнению специалистов, наиболее рациональная форма днища  – эллиптическая поверхность. Она позволяет при минимальной толщине листа равномерно распределить давление на поверхность, хорошо противостоят перепадам давления и гидродинамическим ударам, прост в производстве. Равномерность распределения давления достигается непрерывным плавным изменением радиуса поверхности от краев к центру.

В сварном емкостном оборудовании чаще всего встречаются эллиптические днища ГОСТ 6533-78. Они предназначаются для использования в аппаратах, котлах, трубопроводах и других емкостях с жидкими и газообразными средами. Они изготавливаются из отбортованной высококачественной стали и полностью отвечают всем требованиям Госгортехнадзора. Еще один популярный вид – эллиптические днища ГОСТ 11372-74, изготавливаемые из алюминия или латуни. Они применяются в агрессивных средах, где нельзя применять сталь. Для изготовления эллиптических днищ применяется технология горячей штамповки. В процессе производства они вытягиваются на прессах и отбортовываются по размеру соответствующих цилиндров. Контроль толщины стенок позволяет гарантировать ее постоянную величину, что позволяет четко прогнозировать технические и эксплуатационные характеристики. Преимуществом отботрованных днищ являются ровные края, что ускоряет изготовление емкостей и другого оборудования и делает процесс производства безопаснее. Поскольку днище подвергается избыточному давлению, в нем возникает растягивающее напряжение. Его воздействие на металл находится в прямой зависимости от толщины листа и силы внутреннего напряжения, возникающего в нем. Хуже всего с такими нагрузками справляются плоские днища, по этой причине они устанавливаются на аппараты диаметром не более 1200 мм, эксплуатирующиеся при небольшом давлении, например, наливные емкости. Для емкостей, работающих с высоким давлением, предназначаются эллиптические днища. Они применяются в различных промышленных отраслях, в том числе фармацевтической, химической, нефтеперерабатывающей, пищевой и т.д. Для их изготовления используется металлический лист толщиной от 4 до 100 мм. Рабочий диаметр изделий может достигать 4500 мм. Для производства днищ, диаметр которых превышает 2000 мм, применяется технология фланжирования со сваркой.

Торосферические днища имеют характеристики с эллиптическими конструкциями. Меридиональное сечение таких днищ состоит из трех частей – центральной (плоской), переходной (с радиусом кривизны) и цилиндрической. Они предназначаются для установки в аппаратуру, работающую под давлением не более 6 бар. Они изготовляются при помощи холодной штамповки, для днищ больших диаметров применяется технология фланжирования.

Для аппаратуры, емкостей и трубопроводов, работающих с рабочими средами под высоким давлением, применяются полусферические днища, которые еще называют гемисферическими. В разрезе они представляют собой полусферу. Сферические сегменты производятся при помощи штамповки, а затем соединяются сварочными швами. Среди конических днищ чаще всего встречаются конструкции с углом 90 градусов при вершине. При диаметре более 1200 мм днище составлено из двух конструктивных элементов – конического и кольцевого, который отбортовывается. Иногда кольцевая часть сваривается из стальных лепестков. 

Вернуться к списку статей

Источник

Днища емкостей и аппаратов являются важным конструктивным элементом любого сосуда, так как именно оно воспринимает все нагрузки от внутреннего давления. Результатом нагрузок становится образование растягивающего напряжения, которое не должно привести к разгерметизации корпуса. На способность выдерживать высокое давление также влияет толщина днища и свойства металла.

Чтобы место соединения днища и корпуса было прочным, в зависимости от рабочего давления емкости снабжаются той или иной конструкцией днищ (плоской, конической, эллиптической, сферической). Отбортовка днищ также способствует сохранению целостности сосуда.

В данной статье мы сравним плоские и конические отбортованные днища, так как именно они наиболее широко применяются при производстве горизонтальных резервуаров (в соответствии с ГОСТ 17032-2010 “Резервуары стальные горизонтальные для нефтепродуктов. Технические условия”).

Отбортовка: что это и зачем нужна?

Отбортовка днищ получается за счет фланжирования края днища по всему диаметру. Простыми словами, края днища “загибаются”, образуя цилиндрический борт с расчетным радиусом кривизны.

Отбортовка позволяет вынести сварное соединение днища и корпуса за пределы зоны, максимально подверженной нагрузкам от давления. А отсутствие нагрузок на изгиб исключает формирование застойных зон. В результате этого конструкция становится жесткой, что означает возможность использования обечаек меньшей толщины (по сравнению с неотбортованными днищами).

Читайте также:  Объем сосуда в котором находится газ

Отбортовка днищ представляет собой загиб кромок круглой заготовки с заданным радиусом кривизны. Выполняется на фланжировочных станках за счет растяжения металла. Качество отбортовки зависит от угла и размера (высоты) кромки. Первый этап формирования цилиндрического борта заключается в придании металлу более пластичного состояния, чтобы при изгибе не образовывались трещины. Затем происходит непосредственно фланжирование днища методом холодной обкатки, когда изделию придается расчетный радиус кривизны путем равномерного выдавливания кромки днища по формообразующему ролику. Радиус отбортовки зависит от выбранного размера ролика. Радиус отбортовки рассчитывается исходя из свойств металла, толщины металлопроката и толщины днища.

Наличие отбортовки, а именно отсутствие сварочных швов в местах максимального напряжения, позволяет использовать днища меньшей толщины по сравнению с неотбортованными типами днищ.

Конструкция отбортованных плоских и плоско-выпуклых днищ

Специфика конструкции плоских отбортованных днищ диктует сферу их применения: они могут эксплуатироваться для хранения различных жидкостей в сосудах при атмосферном давлении, под налив или при малых перепадах давлений, являться частью паровых котлов, воздухосборников и теплообменников, а также устанавливаются в качестве заглушек на трубопроводы.

Плоские днища применяются в сварных сосудах и аппаратах с рабочим давлением до 0,04 МПа и диаметром до 1200 мм.

Конструктивно они представляют собой плоскую круглую часть и цилиндрический отбортованный элемент, который приваривается к стенке сосуда и должен быть не меньше толщины обечайки.

Устройство плоского отбортованного днища DН-наружный диаметр плоского днища
D-внутренний диаметр плоского днища
Rб-радиус отбортовки
Sд-толщина днища
h1-высота отбортовки
H-общая высота днища

В аппаратостроении выделают плоско-выпуклые днища емкостей*, которые устанавливаются на автоцистерны и горизонтальные емкости. Этот тип днищ отличается небольшой выпуклостью, но недостаточной для эллиптических или сферических днищ. За счет своей конструкции они менее подвержены растяжению под влиянием внутреннего давления, что положительно сказывается на эксплуатационных характеристиках.

Плоско-выпуклое днище сосудов и аппаратов D-диаметр плоского днища
r-радиус отбортовки
R-внутренний радиус кривизны
h-высота отбортовки
s-толщина стенки

* подробную информацию можете найти в соответствующем разделе

Отбортовка плоских днищ

Для того, чтобы днище сохраняло герметичность, а растяжение металла в месте изгиба не повлияло на эксплуатационных характеристики днища, рассчитывается длина отбортовки h1, которая должна быть меньше или равной радиусу отбортовки r (по ГОСТ 34347-2017), а также выполняются расчеты на прочность по ГОСТ 34233.2-2017:

max{s; 0,25s1} ≤ r ≤ {s1; 0,1D}, или

радиус отбортовки (закругления) r ≥ 2,5S

Конструкция отбортованных конических днищ

Конические отбортованные днища применяются в силосных емкостях (для вертикальной выгрузки хранимого вещества), в подземных дренажных емкостях, а также горизонтальных резервуарах с внутренним избыточным давлением до 0,07 МПа.

Чертеж конического отбортованного днища DН-наружный диаметр днища
D-внутренний диаметр днища
Rб-радиус отбортовки
2a-радиус угла при вершине
SД-толщина днища
НД-высота конической части днища
nц-высота отбортовки

Габаритные размеры типизированы и регламентируются ГОСТом 12619-78 “Днища конические отбортованные с углами при вершине 60 и 90 градусов. Основные размеры”. При этом разрешается применять днища с углом в вершине конуса 2а<45º. Диаметр конуса рассчитывается исходя из свойств рабочей среды, характеристик материала днища и рабочего давления.

Согласно ГОСТ 34233.2-2017 высота отбортовки (примыкающего элемента) не должна превышать длины конического элемента.

Плоские и конические отбортованные днища: сравнение и преимущества

Учитывая то, что и плоские и конические отбортованные днища устанавливаются на емкости и аппараты с максимальным избыточным давлением 0,04 МПа и 0,07 МПа соответственно, были выполнены сравнительные расчеты, позволяющие определить, какой же тип днищ является менее металлоемким, воспринимает минимальные напряжения при одинаковых параметрах (диаметр, толщина, давление).

Список используемой литературы
ГОСТ 34347-2017 “Сосуды и аппараты стальные сварные. Общие технические условия”
ГОСТ 34233.2-2017 “Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет цилиндрических и конических обечаек, выпуклых и плоских днищ и крышек”
ГОСТ 25215-82 “Сосуды и аппараты высокого давления. Обечайки и днища. Нормы и методы расчета на прочность”
ГОСТ 17032-2010 “Резервуары стальные горизонтальные для нефтепродуктов. Технические условия”

Источник

Главная / Блог директора /

Версия для печати

02 Сентября 2015 г.

Днища отбортованные для сосудов и аппаратов

Наши Заказчики часто задают вопрос, по какому принципу мы на Заводе выбираем ту или иную форму днищ в различных горизонтальных резервуарах и емкостях или, например, на основе каких государственных стандартов проектируются днища. В данной статье мне бы хотелось представить обзор тематики, касающейся типов днищ, зависимость конструкции днища от условий эксплуатации и т.п.

Читайте также:  Чем можно очистить сосуды от холестерина

Наш Завод изготавливает различные резервуары и емкости горизонтальной конструкции и различного назначения: для хранения жидкостей и газообразных сред, дренажные емкости и сосуды, работающие под давлением и без, что зависит от свойств эксплуатируемой рабочей среды.

Так, ассортимент предлагаемых нами горизонтальных емкостей включает в себя:

  • горизонтальные резервуары РГС, РГСН, РГСП, РГСД
  • емкости ЕП (ЕПП)
  • аппараты ГЭЭ, ГКК, ГПП
  • сосуды для сжиженных газов

Все вышеперечисленные емкости представляют собой горизонтальный цилиндрический корпус с двумя днищами. В зависимости от характеристик рабочей среды (жидкость или газообразные составы, плотность, температурный режим) и условий эксплуатации (хранение под давлением или без) днища могут иметь различную конструкцию. Так, различают следующие виды днищ:

  • плоские днища
  • конические днища
  • сферические днища
  • торосферические днища
  • эллиптические днища

Выбор той или иной формы днищ зависит от многих параметров. Ниже мы подготовили краткую, но полную информацию по характеристикам днищ, выпускаемых Заводом САРРЗ в партнерстве с производителем днищ ООО “СП Бомбе”.

Процесс изготовления днищ для горизонтальных емкостей

Для изготовления качественной продукции, например, днищ, партнеры располагают всем необходимым оборудованием: оборудованием для плазменной резки металла, аппаратом для автоматической сварки, множеством токарно-фрезерных станков для обработки краев, фланжировочным станком, гидравлическими прессами и др.

Процесс производства днищ резервуаров условно можно разделить на этапы. Это:

  1. проектирование днищ в соответствии с государственными стандартами
  2. резка, формирование днищ из заготовок, обработка кромок и отбортовка
  3. сварка днищ и обечаек горизонтальных емкостей

В отделе проектирования наши инженеры-проектировщики оперируют и полагаются на требования нормативных документов. Их огромное множество, но мы определили наиболее значимые:

  • ГОСТ 17032-2010 “Резервуары стальные горизонтальные для нефтепродуктов. Технические условия”
  • ГОСТ Р 52630-2012 “Сосуды и аппараты стальные сварные. Общие технические условия (с Изменением № 1)”
  • ПБ 03-584-03 “Правила проектирования, изготовления и приемки сосудов и аппаратов стальных сварных”
  • ГОСТ 12619-78 “Днища конические отбортованные с углами при вершине 60 и 90°. Основные размеры”
  • ГОСТ 12621-78 “Днища конические неотбортованные с углом при вершине 140 градусов. Основные размеры”
  • ГОСТ 12620-78 “Днища конические неотбортованные с углами при вершине 60, 90 и 120 градусов. Основные размеры”
  • ГОСТ 12622-78 “Днища плоские отбортованные. Основные размеры”
  • ГОСТ 12623-78 “Днища плоские неотбортованные. Основные размеры”
  • ГОСТ 6533-78 “Днища эллиптические отбортованные стальные для сосудов, аппаратов и котлов. Основные размеры”
  • ГОСТ 25221-82 “Сосуды и аппараты. Днища и крышки сферические неотбортованные. Нормы и методы расчета на прочность”

К описанию конструкций днищ я вернусь немного позже. Для начала мне бы хотелось рассказать Вам как изготавливаются сами днища.

После получения металлопроката и карт раскройки днищ от инженеров-проектировщиков начинается процесс производства днищ, который зависит от их (днищ) конструкций (конические, эллиптические, плоские, сферические) и марки стали.

Сначала наши специалисты осуществляют раскрой заготовки на станке плазменной или механической резки. Заготовки для эллиптических, сферических или плоских днищ отправляются на гидравлический пресс для штамповки или фланжировочную машину для холодной обкатки.

Производство плоских, конических, эллиптических, сферических днищ горизонтальных резервуаров и емкостей на Саратовском резервуарном заводеНа гидравлическом прессе заготовке придается необходимая форма при ее нагреве под давлением. Далее уже сформированное днище проходит процесс отбортовки методом холодной накатки – пластической загибке бортов (кромок) днищ. Гибку кромок выполняют формовочные ролики, которые двигаются в горизонтальном и вертикальном направлении. Также для обработки бортов может использоваться метод вальцевания. Для получения ровных кромок их обрабатывают на шлифовочной машине или установке плазменной резки. На фланжировочном же станке происходит последовательно – придание формы днища и отбортовка кромок роликами. Для защиты днищ впоследствии во время эксплуатации, поверхность шлифуют, проводят электрохимическое травление, окрашивают, подвергают пескоструйной обработке или наносят специальное антикоррозионное покрытие. Выбор того или иного способа защиты зависит от требований Заказчика.

После получения готового элемента он проходит контроль качества в имеющейся на Заводе лаборатории визуально-измерительным методом, ультразвуковым или методом проникающего контроля.

Далее скажу несколько слов о различных конструкциях днищ.

Плоские днища

Производство плоских днищ горизонтальных резервуаров на Саратовском резервуарном заводеПлоские днища, в основном, применяются на резервуарах с малыми перепадами давления, рабочее давление в которых не превышает 0,07 МПа. Толщину металла, а также необходимость установки ребер жесткости наши специалисты рассчитывают исходя из давления внутри сосуда. Плоские днища бывают отбортованными или неотбортованными. Отбортованные днища имеют обработанные края и более удобны для получения качественного сварного шва со стенкой. Такие днища изготавливаются методом холодной накатки на фланжировочных машинах, на которых происходит отбортовка кромок. Предварительно заготовку могут подвергнуть термической обработке для повышения увеличения прочности.

Читайте также:  Капельницы для поддержания сосудов

Конические днища

Изготовление конических днищ для горизонтальных емкостей на Саратовском резервуарном заводеГеометрия конических днищ характеризуется диаметрами широкой (место сварки с самим аппаратом) и узкой части, углом наклона от центра к краям (60°, 90°, 120°, 140°) и расстоянием от широкой до узкой частей. Конические отбортованные днища изготавливаются из нескольких элементов, которые сначала свариваются, а затем подаются на фланжировочную машину для отбортовки краев. Конические неотбортованные днища производятся на гидравлических прессах с последующей обработкой кромок и поверхности.

Эллиптические и торосферические днища

Изготовление эллиптических днищ для горизонтальных сосудов на Саратовском резервуарном заводеНаиболее распространенным видом днищ являются эллиптические, так как их применяют в сосудах, работающих под высоким давлением. Подобные днища изготавливаются двумя способами в зависимости от диаметра: днища диаметром до 2 м производят на гидравлических прессах, более крупные днища – на фланжировочных станках с последующей сваркой элементов. Края днищ проходят отбортовку кромок. Размеры эллиптических днищ типизированы. Но мы также предлагаем производство днищ по индивидуальным размерам. Единственное, что следует отметить: высота выпуклой части должна быть не менее 0,25 внутреннего диаметра днища.

Торосферические днища являются разновидностью эллиптических днищ. При этом они должны иметь высоту выпуклой части не менее 0,2 от внутреннего диаметра днища, радиус отбортовки не менее 0,095 внутреннего диаметра днища и внутренний радиус кривизны центральной части не более внутреннего диаметра днища.

Сферические днища

Изготовление сферических днищ для горизонтальных аппаратов на Саратовском резервуарном заводеСферические днища могут производиться как холодной, так и горячей штамповкой. Также если диаметр сферы слишком велик, такие днища состоят из нескольких свариваемых между собой отдельных”лепестков”. Для изготовления точного сферического днища важны такие параметры как внутренний диаметр и радиус сферы. При этом радиус сферы должен быть не менее 0,85 диаметра и не более диаметра.

Ниже для Вашего удобства привожу сводную справочную таблицу по соответствию типов емкостей и их днищ в зависимости от условий эксплуатации и соответствующие государственные стандарты.

Сводная таблица по конструктивным типам днищ горизонтальных емкостей

Типы
горизонтальных
емкостей
Тип днища Рабочая среда Рабочее давление Температурный
режим
эксплуатации
Нормативная база
Горизонтальные
резервуары РГС
(РГСН, РГСП, РГСД)
плоские отбортованные неагрессивные
жидкие
продукты,
техническая
вода
плотностью
до 1300 кг/м3
до 0,04 МПа от -65ºС до +90ºС
  • ГОСТ 17032-2010 
  • ГОСТ Р 52630-2012
  • ГОСТ 12619-78
  • ГОСТ 12621-78 
  • ГОСТ 12620-78 
  • ГОСТ 12622-78 
  • ГОСТ 12623-78 
плоские неотбортованные
конические отбортованные до 0,07 МПа
конические неотбортованные
Дренажные
емкости
ЕП и ЕПП
конические нефтепродукты,
масла,
кислоты,
щелочи
с плотностью
до 1000 кг/м3 и вязкостью
не более 30х10-6 м2/с
до 0,07 МПа от -15ºС до +80ºС
  • ГОСТ Р 52630-2012
  • ПБ 03-584-03 
  • ГОСТ 12619-78
  • ГОСТ 12621-78 
  • ГОСТ 12620-78 
Аппараты ГЭЭ эллиптические жидкие и
газообразные
невзрывоопасные
и нетоксичные
среды
плотностью
до 1600 кг/м3
до 1,6 МПа от -60ºС до +50ºС
  • ГОСТ 6533-78 
  • ГОСТ Р 52630-2012
  • ПБ 03-584-03
Аппараты ГКК конические жидкие и
газообразные
невзрывоопасные
и нетоксичные
среды
плотностью
до 1600 кг/м3
до 1,6 МПа от -60ºС до +50ºС
  • ГОСТ Р 52630-2012
  • ПБ 03-584-03 
  • ГОСТ 12619-78
  • ГОСТ 12621-78 
  • ГОСТ 12620-78 
Аппараты ГПП плоские жидкие и
газообразные
невзрывоопасные
и нетоксичные
среды
плотностью
до 1600 кг/м3
до 1,6 МПа от -60ºС до +50ºС
  • ГОСТ Р 52630-2012
  • ПБ 03-584-03 
  • ГОСТ 12622-78 
  • ГОСТ 12623-78 
Цилиндрические аппараты тип 1 эллиптические неагрессивные
газовые и
жидкие
рабочие
среды
с плотностью
до 1000 кг/м3
до 2,5 МПа от -60ºС до +300ºС
  • ГОСТ Р 52630-2012
  • ПБ 03-584-03
  • ГОСТ 6533-78 
Отстойники эллиптические сточная вода, нефть, попутный газ до 2,5 МПа от -60ºС до +100ºС
  • ГОСТ Р 52630-2012
  • ПБ 03-584-03 
  • ГОСТ 6533-78

Если у Вас остались вопросы, звоните на Завод по телефону 8-800-555-9480 или пишите на электронную почту .

С уважением,

Директор Саратовского резервуарного завода Гамаюнов Михаил Михайлович

Источник