Размеры и масса ёмкости: как выбрать корпус под площадку и не ошибиться с весом

У ёмкости заданного объёма нет единственного размера: ГОСТ 9931-85 даёт для большинства номинальных объёмов несколько пар «внутренний диаметр — длина». И нет единственной массы: в документах аппарата их бывает три — пустого, при гидроиспытании и в рабочем положении, и различаются они в разы.

Разберём, как выбрать корпус под площадку, какие размеры брать для проезда и монтажа и какую массу — для крана и фундамента.

Шаг 1. Диаметр и длина: выбор из стандартного ряда

ГОСТ 9931-85 распространяется на корпуса цилиндрических сварных сосудов номинальным объёмом от 0,01 до 200 м³ для давления не более 16,0 МПа, атмосферного давления и вакуума. Для каждого объёма стандарт задаёт внутренний диаметр, полную длину, длину цилиндрической части и площадь поверхности корпуса.

Для горизонтального корпуса с двумя эллиптическими днищами (ГЭЭ) на 50 м³ это, например: внутренний диаметр 2400 мм — длина 10980 мм, а при диаметре 3400 мм — 6020 мм. Корпус того же объёма можно сделать почти вдвое короче, если площадка позволяет большой диаметр.

Площадь поверхности при этом тоже меняется: у пятидесятикубового ГЭЭ при диаметре 2400 мм она 86,2 м², при 3400 мм — 71,2 м², на 15 м² меньше. От площади поверхности зависят расход металла на обечайку при той же толщине, площадь теплоизоляции и окраски. Но с ростом диаметра под давлением растёт и расчётная толщина стенки — поэтому для аппаратов под давлением большой диаметр не всегда легче, это показывает только расчёт.

Корпус с коническими днищами (ГКК) того же объёма длиннее: на 50 м³ при диаметре 2800 мм — 8500 мм против 8280 мм у ГЭЭ.

Шаг 2. Какой диаметр и какая длина: внутренний размер и габарит

Ряд ГОСТ 9931-85 — это внутренние диаметры. В чертеже и паспорте аппарата рядом стоят и габаритные размеры, и они больше. У нашей ёмкости ГКК на 50 м³: диаметр корпуса 2760 мм, длина по обечайке 8990 мм, а габаритная длина — 9673 мм. У резервуара РГС-50 в документах указаны максимальный диаметр 2772 мм и длина 10030 мм.

Для проверки проезда, проёмов и места на площадке берите габаритные размеры с патрубками и опорами. Для сравнения вариантов по объёму — внутренний диаметр и длину цилиндрической части.

Шаг 3. Три массы аппарата — и какая для чего

• Масса пустого аппарата — для транспорта, крана и стропов. Площадки и лестницы нередко указывают отдельно.
• Масса при гидроиспытании — аппарат залит водой.
• Масса в рабочем положении — с продуктом.

Разница большая. Наш резервуар серной кислоты на 100 м³: без теплоизоляции — 12800 кг, площадка обслуживания — ещё 1600 кг, при гидроиспытании — 114400 кг, в рабочем положении — 142220 кг. У ёмкости ГКК на 50 м³ масса пустого — 9060 кг, при гидроиспытании — 59060 кг: разница 50000 кг — вода на весь объём.

Для крана и перевозки нужна масса пустого с навесным оборудованием. Для опор и фундамента масса пустого не годится: у резервуара на 100 м³ в рабочем положении масса в 11 раз больше, чем без теплоизоляции. Проектировщику фундамента передают массы при гидроиспытании и в рабочем положении.

Шаг 4. Почему одна «пятидесятка» весит от 6930 до 11845 кг

Толщину обечайки и днищ получают расчётом на прочность по ГОСТ 34233 на давление и температуру, а затем добавляют прибавку на коррозию — в приведённых здесь аппаратах 2–3 мм. Три ёмкости на 50 м³ по нашим документам:

• резервуар с корпусом на расчётное давление 0,07 МПа, с подогревателем — 6930 кг;
• ёмкость ГКК на расчётное давление 0,05 МПа — 9060 кг;
• горизонтальная ёмкость на расчётное давление 1,3 МПа — 11845 кг.

Давление — не единственный фактор: ёмкость на 0,05 МПа здесь тяжелее резервуара на 0,07 МПа. Давление влияет и на испытание: у ёмкости на 1,3 МПа пробное гидравлическое давление — 1,97 МПа, у ГКК на 0,05 МПа — 0,07 МПа. Поэтому «сколько весит ёмкость на 50 кубов» без давления и других расчётных условий — вопрос без ответа: разброс почти вдвое.

Типичные ошибки в заявке

• Указан объём, но не указано давление — масса и толщина стенки не определены.
• Внутренний диаметр сравнивают с шириной проезда — нужен габарит с патрубками и опорами.
• Для фундамента берут массу пустого аппарата — нужна масса при гидроиспытании или в рабочем положении.
• Не сообщают ограничений площадки — и получают длинный корпус там, где поместился бы короткий большего диаметра.

Что указать в опросном листе и зачем

• Вместимость — задаёт ряд корпусов.
• Давление рабочее и расчётное, отдельно для аппарата и теплообменного устройства, — от него зависят толщина стенки и масса.
• Среду, плотность и скорость коррозии, если известна, — из неё прибавка к толщине.
• Ограничения площадки: допустимые диаметр, длину и высоту, условия проезда — отдельного поля для них в опросном листе нет, впишите их в примечание.
• Теплоизоляцию и нужна ли приварка полос для площадок и лестниц — они добавляют массу.

Пример: наземный резервуар на 75 м³

Резервуар РГСН на 75 м³ под атмосферное давление, расчётное — 0,05 МПа: внутренний диаметр 3000 мм, длина 11500 мм, прибавка на коррозию 2 мм, сталь 09Г2С. Масса пустого — 7950 кг, при гидроиспытании — 65950 кг.

Для перевозки и монтажа здесь важны масса 7950 кг и длина 11500 мм, для опор и фундамента — 65950 кг, больше чем в восемь раз.

Скачайте опросный лист, укажите в нём ограничения площадки и приложите к заявке — инженеры ПЗЭМ подберут корпус под площадку.