Днища с лазом из стали 20: конструкция, параметры и применение
Днища с лазом из стали 20 — эллиптические или торосферические оболочковые элементы, в которых лазовое отверстие выполнено непосредственно в теле днища и усилено патрубком либо обечайкой. Такое исполнение характерно для вертикальных цилиндрических аппаратов, работающих под избыточным давлением, где требуется периодический доступ внутрь корпуса для осмотра, чистки, замены внутренних устройств или проведения ремонтных работ без демонтажа всего аппарата. Сталь 20 (ГОСТ 1050) применяется при изготовлении днищ для аппаратов, эксплуатируемых при температуре от –40 C до +475 C, когда среда не агрессивна к углеродистой стали.
Конструктивные особенности
Днище с лазом представляет собой штампованную или вальцованную заготовку с центральным либо смещённым отверстием, диаметр которого определяется условиями доступа. Отверстие окантовывается патрубком, привариваемым к днищу, либо отбортовкой с последующей механической обработкой уплотнительной поверхности. Лазовое отверстие может быть круглым, овальным или прямоугольным со скруглёнными углами. Уплотнение обеспечивается плоскими, коническими или линзовыми прокладками в зависимости от давления и температуры.
Толщина стенки днища рассчитывается по ГОСТ 34233.2 с учётом ослабления отверстием. Для компенсации краевых напряжений в зоне лаза применяется утолщение стенки патрубка или установка накладного кольца. Кромки под сварку обрабатываются механическим способом с контролем геометрии разделки.
Технические параметры
| Параметр | Значение | Параметр | Значение | Примечание |
|---|---|---|---|---|
| Диаметр днища | 400–3000 мм | Толщина стенки | 6–40 мм | по расчёту на прочность |
| Диаметр лаза | 100–500 мм | Рабочее давление | до 2,5 МПа | типовые аппараты |
| Температура среды | –40…+475 C | Предел текучести | не менее 245 МПа | сталь 20 при +20 C |
| Относительное удлинение | не менее 25 % | Ударная вязкость | не менее 34 Дж/см | KCU при +20 C |
| Радиус кривизны | 0,8–1,0 D | Овальность | не более 1 % | для эллиптических днищ |
Материал и нормативная база
Сталь 20 — конструкционная углеродистая качественная сталь, химический состав которой регламентирован ГОСТ 1050. Для изготовления днищ с лазом применяются листы по ГОСТ 19903 и ГОСТ 14637, а также поковки по ГОСТ 8479. Сварные соединения выполняются по ГОСТ 14771, ГОСТ 5264 и ГОСТ 8713. Контроль качества швов проводится радиографическим или ультразвуковым методом согласно ГОСТ 3242 и ГОСТ 7512.
- ГОСТ 34233.1–34233.12 — расчёт на прочность сосудов и аппаратов
- ГОСТ 1050 — прокат сортовой из углеродистой качественной стали
- ГОСТ 19903 — прокат листовой горячекатаный
- ГОСТ 14771 — сварка дуговая в защитных газах
- ГОСТ 7512 — контроль радиографический сварных соединений
- ГОСТ 12.2.003 — оборудование производственное, общие требования безопасности
Области применения
Днища с лазом из стали 20 устанавливаются в вертикальных аппаратах колонного типа, ректификационных и абсорбционных колоннах, сепараторах, отстойниках и буферных ёмкостях. В нефтегазовой отрасли такие днища применяются в аппаратах подготовки нефти, где требуется доступ для замены внутренних контактных устройств. В химической промышленности — в реакторах и смесителях, работающих с неагрессивными средами. В энергетике — в деаэраторах и баках запаса воды. В пищевой промышленности — в ёмкостях для хранения и обработки продуктов при соблюдении санитарных норм.
- Нефтегазовая отрасль — сепараторы, отстойники, буферные ёмкости
- Химическая промышленность — реакторы, смесители, сборники
- Энергетика — деаэраторы, баки запаса, расширительные сосуды
- Пищевая промышленность — ёмкости хранения и обработки
- Металлургия — аппараты газоочистки, пылеуловители
Технология изготовления
Заготовка днища формуется горячей штамповкой или вальцовкой с последующей термической обработкой. Отверстие под лаз вырезается термической резкой с припуском, затем обрабатывается механически. Патрубок лаза приваривается к днищу с полным проваром, после чего проводится термообработка сварного узла для снятия остаточных напряжений. Уплотнительная поверхность обрабатывается до шероховатости Ra 3,2 мкм. Гидравлические испытания проводятся при давлении 1,25–1,5 от рабочего.
Вопросы и ответы
При какой температуре эксплуатируются днища с лазом из стали 20?
Диапазон рабочих температур — от –40 C до +475 C. При температурах ниже –40 C требуется применение сталей с повышенной хладостойкостью, например 09Г2С или 10Г2С1.
Какой диаметр лаза допустим в днище из стали 20?
Диаметр лаза определяется условиями доступа и расчётом на прочность. Типовые значения — 100–500 мм. Ослабление отверстием компенсируется утолщением патрубка или установкой накладного кольца.
Какие виды контроля применяются для сварных швов лаза?
Применяются радиографический контроль по ГОСТ 7512, ультразвуковая дефектоскопия по ГОСТ 14782, а также гидравлические или пневматические испытания на герметичность.
Можно ли изготовить днище с лазом из стали 20 для агрессивных сред?
Сталь 20 не обладает коррозионной стойкостью к агрессивным средам. Для таких условий применяются днища из коррозионностойких сталей, например 12Х18Н10Т, или защитные покрытия внутренней поверхности.
