Вертикальный цилиндрический резервуар для хранения нефтепродуктов
Сварка как высокопроизводительный процесс изготовления неразъёмных соединений. Продольные швы обечаек - основное рабочее соединение в цилиндрической части резервуара для хранения нефтепродуктов. Методика расчета напряжения в зоне сливного отверстия.
Рубрика | Производство и технологии |
Вид | курсовая работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 26.12.2018 |
Размер файла | 176,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru
Размещено на http://www.allbest.ru
Введение
Технический прогресс в промышленности неразрывно связан с постоянным совершенствованием сварочного производства. Сварка - как высокопроизводительный процесс изготовления неразъёмных соединений находит широкое применение во всех отраслях промышленности.
Создание металлических конструкций характеризуется экономичностью, высокой надёжностью, прочностью и высоким качеством при различных условиях эксплуатации.
Резервуар для хранения нефтепродуктов, сжиженных газов и других жидкостей является конструкцией из листовых заготовок.
Основными элементами вертикально цилиндрического резервуара являются: днище, цилиндрическая часть и покрытие.
Днище резервуара находиться на бетонном или песчаном основание.
Цилиндрическая часть резервуара исполняется из отдельных поясов, сваренных в стык или в нахлёстку, в зависимости от толщины пояса.
Покрытие резервуара состоит из 15 элементов, уложенных на решетчатое перекрытие.
1. Расчет цилиндрической части резервуара
1.1 Определяем допустимые напряжения в сварном шве
Основным рабочим соединением в цилиндрической части являются продольные швы обечаек. Их прочностью определяется толщина стенок резервуара.
(1)
где
m = 0,8 - коэффициент условия работы
n = 1,1 - коэффициент перезагрузки для гидростатического давления.
R = 0,9·т - расчетное соединение в сварном шве.
для стали 09Г2C = 350 МПа
тогда, R= 315 МПа
МПа
Дальнейший расчет проводим из условий
1.2 Определение внутреннего диаметра резервуара
V = (2)
где D - диаметр резервуара
D = (3)
H - высота резервуара (=12м)
V - объем резервуара (=10000м3)
D = = 32,89 м ? 33 м
D принимаем ? 33 м
1.3 Определяем количество поясов цилиндрической части резервуара
Принимаем ширину листов h = 1500 мм
листов (4)
где
h - высота резервуара (=12м)
листов
1.4 Определяем требуемую толщину листов каждого пояса резервуара
(5)
где
P - давление жидкости на уровне h
h - расчетная глубина погружения.
R - радиус резервуара. (=16,5м)
j - удельный вес жидкости. (=8,6*103 Н/м)
h - высота резервуара. (=12м)
;
h - расстояние от расчетного уровня залива жидкости до нижней кромки пояса (глубина погружения).
Рис. 1
Результаты вычислений сводим в таблицу.
Табл. 1
Номер пояса |
Глубина погружения, h?, м |
Расчетная глубина погружения, h, м |
Давление жидкости, P, МПа |
Толщина стенки,S, м |
Принятая толщина, мм |
|
0 |
12 |
12 |
0,1032 |
0,00743 |
8 |
|
1 |
12 |
11,7 |
0,10062 |
0,007482 |
8 |
|
2 |
10,5 |
10,2 |
0,08772 |
0,006523 |
7 |
|
3 |
9 |
8,7 |
0,07482 |
0,005563 |
6 |
|
4 |
7,5 |
7,2 |
0,06192 |
0,004604 |
5 |
|
5 |
6 |
5,7 |
0,04902 |
0,003645 |
4 |
|
6 |
4,5 |
4,2 |
0,03612 |
0,002686 |
4 |
|
7 |
3 |
2,7 |
0,02322 |
0,001727 |
4 |
|
8 |
1,5 |
1,2 |
0,01032 |
0,000767 |
4 |
1.5 Рассчитываем напряжения в зоне сливного отверстия
(6)
где
R - радиус резервуара(=16,5м)
S - толщина листов пояса.(=0,007)
h- высота пояса. (=1,5м)
d - диаметр сливного отверстия. (=0,5)
т.к. сливное отверстие находится в первом поясе, то h = 1,5 м ;
d принимается равным 0,5 м.
т.к. у > [у] = 210 МПа, нужно зону сливного отверстия усилить кольцом.
,
где
- площадь кольца усиления.
- площадь вырезанного металла.
(7)
где
d=0,5
D - диаметр кольца усиления
м
1.6 Вес цилиндрической части резервуара
(8)
где
L - длина пояса
В - ширина пояса (1500м)
j - удельный вес(7850)
L = 2рR(9)
где
R- радиус резервуара (16,5)
L = 2 · 3,14 · 16.5 = 103,62 м
Длина листов из которых монтируется цилиндрическая часть резервуара L равна 6 м.
Число целых листов в поясе k:
Длина остатка составляет 0,4 м.
Эскиз цилиндрической части резервуара
См. рис. 1 (лист 1)
Общий вес цилиндрической части равен:
(10)
2. Расчет днища резервуара
2.1 Плоское днище резервуара, установленное на песчаное или бетонное основание, не несет рабочих усилий
резервуар сварка цилиндрический сливной
Днище изготавливают из листов, сваренных внахлестку. В местах пересечений швов производят подшивку.
Принимаем толщину листов в средней части днища равной 6 мм, а на периферии равной 8 мм.
2.2 Определяем вес днища
(11)
где
- толщина листов в средней части. = 6 мм
- толщина листов на периферии. = 8 мм
r=R-G
где:
R- радиус днища
G-высота листа (G=а)
Рис. 2
а- 1000 мм
в- 1500 мм
r=16,5-1,5=15(12)
r - радиус днища с толщиной листов r = 15 м
3. Расчет крыши резервуара
3.1 Листовое покрытие кровли рассматривается при расчёте на прочность, как пластина, опертая по контуру
Рис. 3
Можно принять:
а = 0,5в; тогда
б =0,407
или
а = в; тогда
б =0,192
Принимаем размер ячейки а = в = 1000 мм => б =0,192
1000 мм - контур на который опирается лист
3.2 Определяем нагрузку на элемент
(13)
- нагрузка от веса снега
- нагрузка от веса человека
- нагрузка от собственного веса кровли
Принимаем = 1000 Н/м , следовательно на наш элемент действует
Нагрузка от веса человека
P - вес человека ( ? 850 Н)
Нагрузка от собственного веса кровли
(14)
где
j - плотность стали 76000
S - толщина листов кровли (0,5см = 0,005м)
3.3 Определяем допустимые напряжения в пластине
(15)
где
R= 315 МПа
m - коэффициент перегрузки для силовой нагрузки на кровлю.(0,8)
n = 1,4
3.4 Определяем расчетные напряжения в пластине
(16)
где
q - общая нагрузка на кровлю
а - размер ячейки
S - толщина листов кровли
4. Расчет балки на прочность и жесткость
4.1 Определение веса листового покрытия резервуара
(17)
где
r - радиус кольца (см. рис. 1)
R - радиус резервуара
S - толщина листов перекрытия
j - плотность металла
Вся кровля состоит из щитов - 15 штук (рис. 2а). Каждый щит имеет свой каркас, который состоит из радиальных и поперечных балок. В качестве элемента каркаса принимаем: швеллер № 18 и уголок с размером полки 80 мм.
Принимаем размеры листа покрытия 1000 х 2000 мм. Размеры ячейки принимаются те же, что и при расчете напряжений (пункт 3.1).
4.2 Определение веса каркаса покрытия резервуара
(18)
где
Q3- общий вес каркаса кровли и листов
Q2- общий вес уголка
Q1- общий вес радиальных балок
Qкр- веса листового покрытия резервуара(323 кН)
1 метр швеллера № 18 весит 170 Н.
1 метр уголка 80 х 80 весит 95 Н.
30 - количество радиальных балок ( 15 щитов x 2 балки)
Длина радиальной балки: м
Рис. 4
Длина радиальных балок: L = 16,18·30 = 485,4 м.
Общий вес радиальных балок: = L·170 = 82,5 кН.
Общая длинна уголков используемая для изготовления каркаса одного щита = 10м. Тогда на изготовление 15 щитов понадобится 150м уголка.
Общая длина уголка используется для изготовления каркаса щитов ? 150 м.
Общий вес уголка: = 150·95 = 213 кН (для всей кровли).
Вес поперечной балки: = 8,3·170 = 1,4кН · 15 = 21 кН.
Общий вес каркаса кровли и листов: QУ = 21 + 213 + 79.2+ 323 = 636.2 кН.
4.3 Определение вертикальных нагрузок на кровлю от веса снега и людей
Снеговая нагрузка равна 981
Нагрузка от снега на кровлю площадью 853.865 равна:
= 853.865·981 = 837 кН.
Нагрузка от бригады из четырёх человек равна 3,9 кН
4.4 Определение общей нагрузки на кровлю и на одну балку каркаса
Общая нагрузка на кровлю.
(19)
где
qc- нагрузка на кровлю от снега (837 кН)
qs- нагрузка на кровлю от бригады из четырёх человек (3,9 кН)
qУ- общий вес каркаса кровли и листов (636.2)
= 837 + 3,9 + 636.2 = 1477.1 кН.
Нагрузка на одну балку.
кН(20)
Нагрузка на один метр составляет.
4.5 Расчет балки на прочность и жесткость
Линии влияния строгие для x = (0,1 - 0,5)l (см. рис. 3)
Построение линии влияния изгибающего момента.
(21)
где
l - длина балки 1618
q - равномерно распределенная нагрузка. (см. пункт 4.5)
q = 3,2 кН/м
Табл. 2
от единичной нагрузки |
М от q = 3,2 кН/м |
||
= 0 l |
= 0 |
М = 0 |
|
= 0,1 l |
= 1:15 |
М = 41 кН·м |
|
= 0,2 l |
= 1:26 |
М = 67 кН·м |
|
= 0,3 l |
= 1:34 |
М = 88 кН·м |
|
= 0,4 l |
= 1:38 |
М = 100 кН·м |
|
= 0,5 l |
=1:40 |
М = 115 кН·м |
Построение линии влияния от поперечной силы P
(22)
Табл. 3
от единичной силы |
P от q = 3,2 кН/м |
||
= 0 l |
= 1:9 |
P = 24.848 кН |
|
= 0,1 l |
= 1:7,2 |
P = 19.87 кН |
|
= 0,2 l |
= 1:5,4 |
P = 14.9 кН |
|
= 0,3 l |
= 1:3,6 |
P = 9.93 кН |
|
= 0,4 l |
= 1:1,8 |
P = 4.96 кН |
|
= 0,5 l |
= 0 |
P = 0 |
Балка должна удовлетворять требования норм жесткости:
,(23)
где
l - длина балки.
- максимальный прогиб балки.
(24)
где
E - площадь Юнга ( )
J - момент инерции балки ( или )
;
Балка удовлетворяет нормам жесткости.
5. Расчет стойки
5.1 Нагрузка на стойку составляет около 33% всей вертикальной нагрузки
N = *0.33 кН (25)
N = 1477,1*0.33 = 487,44 кН
5.2 Расчет стойки, работающей при сжатии, производиться из условий
(26)
где
N - нагрузка на стойку.
J - площадь поперечного сечения стойки.
ц- коэффициент, зависящий от гибкости сжатого элемента.
(27)
где
l - длина стойки l = 13,3 м
r - радиус инерции поперечного сечения стойки.
(28)
где
J - момент инерции стойки.
В качестве стойки принимаем трубу по ГОСТ 8732-78 720х8х13300
Определяем момент инерции трубы.
(29)
D - максимальный диаметр трубы 720 мм.
(30)
Площадь поперечного сечения трубы равна:
(31)
(32)
По таблицам определяем ц. ц(л) = 0,547
(33)
где
R- расчетное соединение в сварном шве
m- коэффициент условия работы
n- 1,1 - коэффициент перезагрузки для гидростатического давления.
6. Сборка элементов цилиндрического резервуара и монтаж резервуара в целом
6.1 Изготовление цилиндрической части
Подготовка листов начинается с правки их на многоваликовых правильных вальцах. Для сварки стыковых соединений продольные кровли листов подвергаются обработки обработке на кромкострогательном станке. Торцевые кромки, как для стыковых, так и нахлесточных соединений обрезают на гильотинных ножницах.
Листы раскладывают в определенной последовательности (рис. 1). Плотная сборка закрепляется прихватками.
Листы, собираемые нахлесточными соединениями, имеют риски, совмещаемые с рисками продольных осей поясов на настиле стенда. 1, 2, 3, пояса собираются для сварки в стык, а 4, 5, 6, 7, 8 - в нахлестку. Сборка осуществляется сварочными тракторами.
Наворачивание полотнища производят на каркас, используемый в дальнейшем в качестве конструкционного элемента, например опорную стойку.
6.2 Изготовление днища резервуара
Днище изготавливают на заводе в виде сварных полотнищ. Листы днища свариваются в стык.
На место монтажа оно доставляется в виде рулонов. После раскатки элементов днища место соединения элементов свариваются нахлестку.
6.3 Изготовления элементов перекрытия резервуара
Широкое распространение получила кровля, собираемая из отдельных, поставляемых с завода, щитов , размер которых определяется габаритом железнодорожного подвижного состава.
Порядок сборки щитов следующий:
На кондукторе вплотную к ограничителям и в притык один к другому выкладывают листы настила о соединяют их между собой прихватками.
Поверх настила кровли накладывают элементы каркаса щита, размещая их над стыками настила кровли. Все элементы каркаса соединяют прихватками. Настил кровли прихватывают к каркасупрерывистыми швами.
6.4 Монтаж резервуара
Монтаж вертикальных цилиндрических резервуаров из рулонированных элементов выполняется следующим образом:
Рулон элементов днища, укладывается на подготовленное основание резервуара и раскатывается в последовательности, определяемой расположением элементов в рулоне. Полотнища соединяются между собой в нахлестку сварочным трактором под слое флюса с одной стороны.
Освобождаемая от рулона центральная стойка устанавливается в центре днища. Затем у края днища на подкладной лист в вертикальное положение становится рулон боковой стенки резервуара. Смазанная поверхность подкладного листа облегчает скольжение рулона по днищу при разворачивание, осуществляемом лебедкой или трактором с помощью троса.
По мере разворота кромка рулона прижимается к упорам и прихватывается. Элементы кровли также устанавливаются по мере разворота, закрепляя верхнюю кромку развернутой части боковой стенки.
Последним заворачивается монтажный стык боковой стенки.
7. Выбор методов и режимов сварки
При производстве рулонных заготовок, где имеет место большая протяженность швов, а также предъявляются повышенные требования к их качеству, целесообразно применять автоматическую сварку под флюсом . В случае коротких и криволинейных швов можно применять полуавтоматическую сварку.
Автоматическую сварку полотнищ на рулонной установке производят сварочным трактором.
Применяем флюс АН - 348 А, ОСЦ - 45.
Сварку днища с цилиндрической производят ручной дуговой сваркой.
Режимы механизированной сварки под флюсом стыковых швов.
Табл. 4
Толщина Стенки, мм |
Диаметр проволоки, мм |
Напряжение дуги, В |
Ток, А |
Скорость сварки, м/час |
||
Переменный ток, В |
Постоянный ток, В |
|||||
8 |
4 |
28 - 30 |
26 - 30 |
500 - 600 |
48 - 50 |
|
9 |
4 |
32 - 34 |
28 - 32 |
650 - 700 |
48 - 50 |
|
10 |
5 |
34 - 38 |
30 - 34 |
700 - 750 |
28 - 30 |
Режимы механизированной сварки нахлесточных швов.
Табл. 5
Толщина металла, мм |
Диаметр электрода, мм |
Напряжение дуги, В |
Сила тока, А |
Скорость сварки, м/час |
||
Постоянный ток, В |
Переменный ток, В |
|||||
4 |
2 |
26 - 28 |
28 - 30 |
250 - 350 |
48 - 50 |
|
5 |
2 |
26 - 28 |
28 - 30 |
400 - 450 |
48 - 50 |
|
6 |
2 |
26 - 28 |
28 - 30 |
400 - 450 |
48 - 50 |
При сборке щитов перекрытия резервуара используется автоматическая сварка под слоем флюса (толщина 5 мм) и ручная дуговая сварка покрытыми электродами (для сборки элементов каркаса). Прихватки также осуществляются ручной дуговой сваркой (; )
Рис. 5
Рис. 6
Рис. 7
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Марка и расчетные характеристики резервуара. Особенности проверочного расчета стенки резервуара на прочность. Расчет предельного уровня налива нефтепродуктов в резервуар. Расчет остаточного ресурса резервуара. Анализ результатов поверочного расчета.
контрольная работа [48,7 K], добавлен 27.11.2012Техническая диагностика резервуара РВС-5000 для хранения нефти, выявление дефектов. Реконструкция резервуара для уменьшения потерь нефтепродуктов. Разработка системы пожаротушения. Технология и организация выполнения работ. Сметная стоимость ремонта.
дипломная работа [1,4 M], добавлен 24.06.2015Сущность, виды и назначение оболочковых конструкций. Методика проектирования, сборки и сварки сферического резервуара для хранения дизеля. Общая характеристика различных режимов сварки. Порядок и особенности оценки и контроля качества сварных конструкций.
курсовая работа [73,6 K], добавлен 08.09.2010Изучение стандартизации, норм и правил сооружения резервуара для хранения нефти и нефтепродуктов. Основы проектирования площадки и заложение фундамента вертикального стального резервуара. Сооружение стенки и крыши емкости и основного оборудования.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 09.04.2014Классификация и общая характеристика резервуаров для хранения нефти. Выбор конструктивного решения для крыши, зависящий от условий хранения нефтепродуктов, климатических условий размещения резервуара и его ёмкости. Принципы работы насосных станций.
презентация [113,2 K], добавлен 16.05.2019Физические основы процесса получения неразъемного соединения конструкции "Резервуар вертикальный цилиндрический стальной для хранения нефти и нефтепродуктов", а также оценка его свариваемости. Расчет температурных полей от движущихся источников тепла.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 16.12.2012Изучение конструктивных особенностей вертикальных цилиндрических резервуаров низкого давления для нефти и нефтепродуктов. Характеристика метода наращивания поясов резервуара. Расчёт стенки резервуара на прочность. Технология сварочных и монтажных работ.
курсовая работа [199,5 K], добавлен 06.03.2016Характеристика нефтебазы. Слив нефтепродуктов из железнодорожных цистерн. Система их хранения в резервуарах. Технологический процесс очистки резервуарных емкостей. Гидравлический и силовой расчет гидромонитора. Технологический процесс зачистки резервуара.
дипломная работа [211,2 K], добавлен 31.12.2015Конструкция изделия цилиндрического вертикального резервуара для хранения нефтепродуктов. Разработка оборудования для сварки на флюсовой подушке полотнищ боковых стенок резервуаров. Расчет параметров сварки. Технико-экономическое обоснование проекта.
дипломная работа [3,8 M], добавлен 14.12.2013Понятие резервуара и резервуарного парка для хранения нефти и нефтепродуктов, их классификация. Общие требования к квалификации сварщиков и руководителей сварочного производства. Основные положения при сборке под сварку монтажных сварных соединений.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 09.03.2018