Полезная информация от «РУСАВТОНОМГАЗ»

ПОЛЕЗНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
 

Бытует мнение, что чем толще стенки емкости, тем емкость долговечней, надежнее. Позвольте с Вами не согласиться. Во многом эта долговечность и надежность зависит не только от толщины стенки, но и от материала, из которого изготовлена данная емкость.

Возьмем для примера:

-  отечественную сталь 09Г2С-6, ГОСТ 5520 из которой производятся, в основном, емкости отечественного производства толщина стенки обечайки -10 мм, а днища -12 мм.
-  сталь S355J2G3 концерна "Крупп" (Германия), из которой изготовлены емкости компании "VРS (Чехия) толщина стенки обечайки которых 5,1 мм, а днища - 5,7 мм. Сравним характеристики данных сталей.

Наименование                Предел текучести       Временное                 Скорость
стали                                 МПа (Qт) +50               сопротивление,          коррозии в год, см
                                                                        МПа (Qв)
09Г2С-6                                   188.5                              390                         0.005
S355J2G3                                  355                               630                         0.001

Из данных сравнительных характеристик мы видим, что сталь S355J2G3 по основным характеристикам на порядок превосходит нашу отечественную сталь марки 09Г2С-6, ГОСТ 5520.

К нашему сожалению из-за устаревших технологий у нас в стране качество изготовления стали оставляет желать лучшего, вследствие чего прочность достигается не качеством, а толщиной.
Произведем сравнительный расчет необходимой толщины стенки сосудов при изготовлении изданных сталей при:

Рабочее давление Рраб = 1,56 МПа,
Упругость паров пропана составляет 1,735 МПа при расчетной температуре +50 С. Расчетное давление принимается Ррасч = 1,795 МПа
Температура рабочая от -40 до +45 Срок службы - 36 лет

Возьмем для сравнения: Диаметр емкости производства "VPS" и диаметр отечественных емкостей -125 см.

1. Расчет обечайки, нагруженной внутренним избыточным давлением.
S > Sр + С
Sp = PD/2(q)*Фр-Р
1.1.  Материал - сталь 09Г2С-6, ГОСТ 5520, - сталь S355J2G3
1.2.  Фр-коэффицент прочности сварных швов  Фр = 1,0
1.3.  С - величина прибавки к расчетной толщине

С = С1 + С2 + СЗ,  где:

С - прибавка для компенсации коррозии и эрозии, мм
С1 - скорость коррозии, 20 - срок службы сосуда
С2 - прибавка для компенсации минусового допуска, С2=0,05 см
СЗ - прибавка технологическая, отсутствует
Для стали 09Г2С-6, ГОСТ 5520 С=0,15 см
Для стали S355J2G3  С=0,07 см

2.1. Расчет обечайки, нагруженной внутренним избыточным давлением.
Для стали 09Г2С-6, ГОСТ 5520
Sp = PD/2(q)*Фр-Р=(1.795*125) / (2*188.5*1.0 - 1.795)
S = 0,61 +0,15=0,76 см
Принимаем толщину стенки S = 10 мм
Для стали S35J2G3
Sp = PD/2(q)*Фр-Р=(1.795*125) / (2*355*1.0 - 1.795)
S = 0,317 + 0,07 = 0,387 см
Принимаем толщину стенки S = 5,1 мм

2.2. Проверка применяемости расчетной формулы
(S-C) / D  < 0,1
Для обечаек при D >/= 200 см
Для стали 09Г2С-6, ГОСТ 5520
(0,61-0,15) / 125 = 0,00368
0,00368 < 0,1
Для стали S355J2G3
(0,387-0,07) / 125 = 0,00254
0,00254 < 0,1

Условие применяемости формулы выполнено.

Из данного расчета видно, что для Р=1,56 МПа емкости производства компании "VРS" достаточно толщины обечайки 4 мм. хотя с запасом применяется 5,1 мм, а для емкостей из стали 09Г2С-6 толщина обечайки должна быть не менее 8 мм, обычно применяют 10 мм.

Иногда у наших клиентов возникают вопросы и пожелания относительно необходимости люка-лаза в ёмкостях производства компании "VPS".
Согласно "Правил устройства и безопасности эксплуатации сосудов, работающих под давлением" (ПБ 03-576-03)
п.2.2.1. Сосуды должны быть снабжены необходимым количеством люков и смотровых лючков, обеспечивающих осмотр, очистку и ремонт сосудов, а также монтаж и демонтаж разборных внутренних устройств.

Сосуды, состоящие из цилиндрического корпуса и решеток с закрепленными в них трубками (теплообменники), и сосуды, предназначенные для транспортировки и хранения криогенных жидкостей, а также сосуды, предназначенные для работы с веществами 1-го и 2-го класса опасности по ГОСТ 12.1.007-76, но не вызывающие коррозии и накипи, допускается изготовлять без люков и лючков независимо от диаметра сосудов при условии выполнения требования п.2.1.4. правил.

п.2.1.4. Если конструкция сосуда не позволяет проведение наружного и внутреннего осмотров или гидравлического испытания, предусмотренных требованиями Правил, разработчиком проекта сосуда в руководстве по эксплуатации должны быть указаны методика, периодичность и объем контроля, выполнение которых обеспечит своевременное выявление устранение дефектов. В случае отсутствия в руководстве таких указаний методика, периодичность и объем контроля определяются специализированной организацией.

На емкостях, произведенных компанией "VPS", люки не предусмотрены, так как заводом-изготовителем разработана методика внутреннего осмотра емкости с помощью эндоскопа, что гораздо упрощает эксплуатацию данных емкостей, меньше соединений, меньше возможных утечек (в кругах специалистов говорят "емкость течет").

В случае пожелания клиента компания "VPS" готова изготовить емкости с люками-лазами  500 мм.
Часто наши оппоненты, продвигающие на рынке емкости с высокой горловиной, рекламируют преимущества данных емкостей над обычной емкостью без горловины на предмет улучшенного естественного испарения СУГ при нахождении емкостей в грунте.
Попробуем разобраться…

На рисунках №1 и №2 представлены варианты установки емкостей относительно поверхности грунта:

Согласно п.8.1.5. СНиП 42-01-2002 "Газораспределительные системы" подземные резервуары следует устанавливать на глубине не менее 0,6 м от поверхности земли до верхней образующей резервуара в районах с сезонным промерзанием грунта и 0,2 м - в районах без промерзания грунта.
Если емкости с горловиной и без горловины установлены так, как указано на рис.1, то разницы в наличии горловины или ее отсутствии нет никакой. В обоих случаях расстояние от поверхности земли до поверхности газа в емкости составит 800 мм, а расстояние от поверхности земли до верхних образующих - 600 мм. Разница лишь в том, что арматура на емкости с горловиной выставлена над землей, а без горловины - на глубине 600 мм.

При этом в случае емкости с горловиной: газ (если плохого качества), возможно, промерзнет при выходе из емкости в редуктор - мостик холода, а в случае емкости без горловины газ (если плохого качества) менее подвержен промерзанию. А если вырезать из пенопласта круг толщиной 100 мм и диаметром 600 мм и положить под крышку, так вообще получится термос.

При установке емкости с высокой горловиной согласно рис.2 поверхность испарения будет на глубине 1200 мм, а без горловины - 800 мм.

Казалось бы, испарение будет лучше, но это не совсем так. Естественное испарение жидкой фазы происходит за счет тепла окружающего грунта, причем в холодное время года резервуар получает постоянный поток тепла из глубины грунта (подогревается в основном только снизу, как кастрюля с супом на плите), а в летний период тепловой поток увеличивается за счет теплых поверхностей грунтов.

На испарительную способность подземного резервуара влияют физико- термодинамические свойства компонентов сжиженного газа, температура окружающих грунтов, коэффициент теплопроводности грунтов, степень заполнения резервуара. Особое внимание хотелось уделить физико-термодинамическим свойствам газа. Исходя из температуры, давление насыщенных паров пропана-бутана изменяется следующим образом:

Зависимость упругости паров (в кг/см2) сжиженных углеводородных газов от температуры.
Зависимость упругости паров (в кг/см2) сжиженных углеводородных газов от температуры

Из таблицы видно, что для разных температур промерзания грунта:

для газа пропан -100%, при
t=-40 С Р=1,09 кг/см2
t=-30 C Р=1,64 кг/см2
t=-15 С Р=2,85 кг/см2
t= -5  С Р=3,99 кг/см2
все эти показатели достаточны для нормального естественного испарения.

для газа бутан -100%, при
t=-40 С Р=0,18 кг/см2
t=-30 С Р=0,28 кг/см2
t=-15 С Р=0,58 кг/см2
t= -5  С Р=0,84 кг/см2
изменения минимальны, испарений практически нет.

Если мы рассмотрим, например, данные температуры промерзания грунта по Москве и Санкт-Петербургу, согласно таблицы 3, то увидим:
Москва - на глубине 0,8 м зимой температура -0,1 С, на глубине 1,6 м (не 1,2 как на рис.2)+1,1 С
Санкт-Петербург - на глубине 0,8 м зимой температура -2,5 С, на глубине 1,6 (не 1,2 как на рис.2) +0,7 С

Из таблицы видно:

для газа пропан -100%, при
t= -5 С Р=3,99 кг/см2
t=  0 С Р=4,65 кг/см2
показатели достаточны для нормального естественного испарения

для газа бутан -100%, при
t= -5 С Р=0,84 кг/см2
t=  0 С Р=1,02 кг/см2
показатели минимально достаточны для нормального естественного испарения.