1.4 Оболочковые конструкции

В зависимости от габаритных размеров, конструктивного оформления и характерных особенностей изготовления и эксплуатации оболочковые конструкции разделяют на негабаритные емкости и сооружения, сосуды, работающие под давлением, трубы и трубопроводы. Их изготавливают из листовых заготовок сваркой.

Емкости и сооружения в основном имеют размеры, немного превышающие габарит подвижного железнодорожного состава. Поэтому на заводах их изготавливают по частям, отдельными секциями.

Вертикальные цилиндрические резервуары, высотой 12-18 м, объемом до 50000 м³ используют для хранения нефтепродуктов. Различные конструкции газгольдеров (мокрые, сухие, сферические и цилиндрические) используют для хранения газов под давлением, в том числе взрывоопасных и ядовитых. Толщина стенок до 40 мм.

К негабаритным сооружениям относят сооружения доменных комплексов (высотой 40м и диаметром кожуха более 15м); корпуса цементных печей (цилиндрическая труба диаметром 4,5-7 м и длиной 170-230 м); специальные камеры мощных гидротурбин.

По конструктивным особенностям сосуды работающие под давлением разделяют на три группы: тонкостенные, со стенками средней толщины и многослойные.

Тонкостенные сосуды толщиной стенки 7-10 мм бывают цилиндрические, сферические и тороидальные. Пример: воздушные резервуары транспортных средств, ацетиленовые баллоны. Для изготовления используют материалы: углеродистые стали.

Сосуды со стенками средней толщины (до 40 мм) широко используются в химическом аппаратостроении, а также как ёмкости для хранения и транспортирования жидкостей и сжиженных газов. Для изготовления используются материалы: углеродистые высоколегированные стали, медь, алюминий, титан и их сплавы. С целью коррозионной защиты иногда используют двухслойный прокат с антикоррозионным слоем металла, толщиной несколько миллиметров.

Аппаратуру емкостного типа обычно выполняют в виде цилиндрических сосудов. Сосуды для хранения и транспортировки жидких газов выполняют двухстенными. Примером могут быть железнодорожные цистерны, различные теплообменники.

Толстостенные сосуды (δ >40 мм) обычно собирают из вальцованных или штампованных листовых заготовок, свариваемых продольными, кольцевыми и стыковыми швами.

У крупных сосудов высокого давления, применяющихся в химической промышленности, толщина стенок достигает 200-400 мм. На ряду с технологическими трудностями изготовления монолитных обечаек у таких сосудов возрастает опасность их хрупкого разрушения. Поэтому все чаще применяют многослойные сосуды, диаметр которых превышает 5 м. Днища и фланцы таких сосудов делают сплошными и приваривают к торцам многослойной обечайки стыковыми швами. В зависимости от рабочей среды внутренняя обечайка может быть двухслойной или из коррозионно-стойкой стали, а наружные части корпуса – из низколегированной стали.

На изготовление труб расходуется около 10% всего мирового производства стали, причем доля сварных труб превышает половину. В условиях крупносерийного производства, используя различные методы сварки, выпускают сварные трубы с внешним диаметром от 6 до 1420 мм. Трубы диаметром от 6 до 529 мм изготавливают из рулонного материала с прямым швом, а трубы больших диаметров – из рулонного материала со спиральным швом или из отдельных листов с прямыми швами. Так как рулонный материал имеет ограниченную толщину (до 14 мм), то при выпуске труб большого диаметра (до 2520 мм) для работы под высоким давлением их выполняют из непрерывной ленты, полученной наращиванием листов требуемой толщины, либо в два слоя.