Виды и особенности листовых конструкций

Листовые конструкции представляют собой емкостные сооружения, состоящие в основном из тонкостенных металлических оболочек и совмещающие несущие и ограж­дающие функции. К ним относятся резервуары для хранения нефти и нефтепродуктов, сжиженных газов, воды, газгольдеры для хранения газов, бункера и силосы для хранения различных сыпучих материалов, трубопроводы больших диаметров для транспортирования жидкостей, газов и разжиженных твердых веществ, специальные конструкции металлургической, химической и других отраслей про­мышленности: кожухи доменных печей, воздухонагревателей, пылеуловителей, дымовые и вентиляционные трубы, градирни.

По положению в пространстве листовые конструкции могут быть надземными, на­земными, заглубленными, подземными, подводными. Они работают под действием гидростатического давления, внутреннего избыточного давления или вакуума, нагруз­ки от засыпки хранимых материалов, от внешней засыпки грунта, воспринимают сей­смические и ударные воздействия, находятся по действием низких, средних и высоких температур (от -254 до +400°С), в нейтральных или агрессивных средах.

Для всех элементов листовых конструкций применяются марки сталей в зависимос­ти от класса прочности и минимальной расчетной температуры, при которой гаранти­руется ударная вязкость.

За расчетную температуру металла принимается минимальная температура храни­мого продукта либо минимальная среднесуточная температура для данной местности.

Все вспомогательные элементы конструкций (лестницы, площадки, ограждения) наряду с перечисленными марками сталей могут изготавливаться из сталей С235.

При проектировании резервуаров с расчетной температурой несущих конструкций выше 100°С надо учитывать изменение физико-механических характеристик применя­емых марок сталей. В резервуарах для кислот и других агрессивных жидкостей целесооб­разно применение алюминиевых сплавов или биметаллов - стальных листов, плакиро­ванных со стороны агрессивной среды нержавеющей сталью, никелем или другими материалами.

Все элементы листовых конструкций изготавливаются на специализированных заво­дах из листового и фасонного проката. Стальные листы проходят правку, продольные и поперечные кромки их фрезеруются или строгаются. При изготовлении некоторых эле­ментов имеют место фасонный раскрой, вальцовка или штамповка листов.

Заводское изготовление и последующий монтаж листовых конструкций могут вы­полняться с использованием метода рулонирования или метода полистовой сборки.

Материалы для сварных швов назначаются в соответствии с технологическим процес­сом изготовления и монтажа конструкций и с выбранными марками сталей. Необходимо, чтобы они обеспечивали механические свой­ства сварного шва не ниже свойств соответ­ствующих сталей. Сварные швы соединений должны быть не только прочными, но и плот­ными, т.е. герметичными.

В листовых конструкциях основными яв­ляются стыковые и нахлесточные сварные соединения. Кроме них имеют место угловые и тавровые соединения. Наиболее предпочти­тельными для основных несущих элементов являются стыковые соединения строганых кромок листов, так как они практически не вызывают концентрацию напряжений и создают благоприятные условия для контроля. Поэтому все заводские сварные соединения рулонных заготовок, а также монтажные сварные швы при полистовой сборке корпусов выполняются встык. Нахлесточные соединения делаются для упрощения работ по изготовлению и мон­тажу. Для них не требуется строжка кромок листов, но возникающая при этом нахлес­тка приводит к перерасходу металла и появлению концентрации напряжений. Поэтому нахлесточные соединения (со сваркой с одной стороны) допускаются в элементах с небольшими расчетными усилиями, например при сборке днищ из рулонных загото­вок и крыш с величиной нахлестки не менее 30 мм.

При изготовлении листовых рулонных конструкций в заводских условиях, а также на монтаже используется автоматизированная сварка под флюсом, механизированная сварка в углекислом газе или аргоне и механизированная сварка порошковой проволо­кой. В отдельных случаях для приварки вспомогательных элементов конструкций приме­няется ручная сварка.

При возведении листовых конструкций применяются разные виды контроля каче­ства сварных соединений. Визуальному контролю подвергаются все сварные соедине­ния. Контролю на герметичность подлежат все сварные швы, обеспечивающие непроницаемость листовых конструкций. Он выполняется с использованием проб «мел-ке­росин», вакуумных камер, избыточного давления и др.

Физические методы контроля используются для выявления внутренних дефектов (радиография и ультразвуковая дефектоскопия) и поверхностных дефектов (магнитография или цветная дефектоскопия). Радиографический контроль (рентгенографирование или гаммаграфирование) производится для всех резервуаров объемом 1000 м³ и более. Он применяется для стыковых сварных швов стенки резервуара и швов в зоне сопряжения ее с днишем.

Объем контроля сварных соединений определяется в зависимости от степени опасно­сти сооружения, способа его монтажа, вида и места размещения сварного шва, уровня расчетных напряжений в нем, условий и режима эксплуатации конструкции, включая температуру эксплуатации, цикличность загружения, сейсмичность района и т.д. Напри­мер, монтажные стыки полотнищ стенок резервуаров должны контролироваться в объе­ме 100% вертикальных швов и всех пересечений вертикальных и горизонтальных швов.