Применение алюминия при строительстве резервуаров и емкостей для хранения нефтей и криогенных технологий

Резервуары и газгольдеры вертикальные, горизонтальные и шаровые, т. е. все емкости для хранения жидкостей, например сернистой нефти, азотной и других кислот, для хранения природного газа и других промышленных продуктов, трубопроводы, а также некоторые типы покрытий относятся к гладким листовым конструкциям.

В связи со стабильностью и даже некоторым повышением механических характеристик при низких температурах алюминий нашел широкое распространение в криогенной технике при изготовлении емкостей для хранения жидких газов под давлением и при температурах, близких к абсолютному нулю.

Такие листовые конструкции имеют двойную стенку. Внутренняя делается из упрочненного алюминия, а наружная — из стали. Между ними укладывается изоляционный материал, обеспечивающий необходимые для хранения продукта температурные условия. Такие резервуары строятся очень больших объемов. Конструкции резервуаров разных объемов построены в бывш. СССР, странах Западной Европы, Канаде.

В США, например изотермические резервуары применяются объемом до 100 000 м3. Во Франции построены резервуары объемом 35000 м3 для хранения природного газа, сжиженного до температуры 111 К. Эти резервуары (рис. 50, в) с вертикальными стенками и сферической крышей имеют наружный диаметр 38 м, высоту цилиндрической части 37,5 м, радиус покрытия 30 м и толщину изоляции 1 м. Внутренняя рубашка диаметром 36 м и крыша выполнены сварными из магналия марки AG-4CM с содержанием магния около 4%. Листы и плиты поставлялись длиной 10 м, шириной 2,5 м, толщиной 39, 10 и 8 мм. Общая масса конструкций одного резервуара составила 350 т. Соединялись алюминиевые листы с помощью автоматической аргонодуговой сварки. Свальцованные листы и все элементы (каркас и обшивка) сваривались на строительной площадке в проектном положении.

Сплавы алюминия АМг2, АМгб для изготовления емкостей

В связи с тем, что основным видом соединения гладких листовых конструкций является сварка, при проектировании этих конструкций основное внимание следует обратить на правильный выбор марки сплава и на конструирование стыков соединяемых элементов. В качестве материалов для емкостей рекомендуются сплавы алюминия с магнием: АМг2, АМгб и АМгб. Все сварные соединения листовых конструкций должны проектироваться в соответствии с рекомендациями. Если предполагается перевозка алюминиевых полотнищ в виде рулонов, то следует избегать сварных швов, расположенных поперек рулонов. В этом случае рекомендуется расположение листов такое, чтобы их длинная сторона оказалась вдоль образующей рулона. Чтобы лучше обеспечить рулонирование, усиление сварных швов следует снять.

Применение алюминия для хранения сернистой нефти

Следует обратить внимание на тот факт, что в настоящее время в Советском Союзе применяются в основном резервуары стальные. Однако, по данным ВНИИ спецмонтажстрой, 10 % стали, идущей на строение резервуаров ежегодно, расходуется на восстановление и ремонт конструкций, разрушенных коррозией при хранении нефти, которая имеет очень высокое содержание сернистых соединений. Широкая практика применения алюминия в резервуарах за рубежом показывает, что для хранения сернистой нефти более эффективно применение алюминия, который более долговечен в этих условиях, чем сталь, и не требует частого ремонта. Кроме того, при строительстве алюминиевых резервуаров быстро окупаются первоначальные затраты.

применения алюминия в криогенной технике

Что касается применения алюминия в криогенной технике для емкостей, то о прямой выгоде его использования говорят данные, полученные в ЦНИИ Проектстальконструкция при проектировании изотермического двухступенчатого резервуара. Одна стенка резервуара выполнена из алюминия, другая — стальная, емкость его 700 м3, крыша коническая. Резервуар изготавливается из сварных листовых полотнищ, перевозимых от завода до места строительства в виде рулонов. Монтаж резервуара запроектирован путем развертки рулонов в вертикальном положении.

применение алюминия позволяет снизить стоимость строительства и эксплуатационных расходов.

Стоимость 1 т алюминиевых конструкций резервуара из листов АМг6БМ была подсчитана по специальной калькуляции с учетом 5 % отходов, стоимости железнодорожного и местного транспорта на заводе, а также заготовительно складских работ и определена равной 1477 руб. 22 коп. (из расчета 1370 руб. за 1 т листа). При сравнении стоимости резервуаров с применением алюминия и цельностального оказывается, что применение алюминия позволяет снизить стоимость строительства на 25%, не считая уменьшения эксплуатационных расходов.

преимущества алюминия перед сталями

Интенсивное развитие криогенной техники за последние годы способствовало развитию и строительству изотермических резервуаров для хранения и транспорта газов. При таком способе стоимость хранения в 6—10 раз меньше, чем хранение газов в резервуарах под давлением. Как уже говорилось выше, наиболее экономичная и надежная конструкция таких резервуаров получается, если внутренняя оболочка изотермических хранилищ выполняется из упрочненного алюминия. Здесь особенно видны преимущества алюминия перед сталями, подверженными хрупкому разрушению при низких температурах, которые в криогенной технике достигают в ряде случаев абсолютного нуля.

Применение алюминия в резервуаростроении

В отечественной промышленности имеется большая потребность в резервуарах для хранения коррозионно-активных жидкостей, в том числе сернистой нефти, высокооктанового бензина и других жидкостей и газов. Применение алюминия в резервуаростроении дает экономию материальных и производительных ресурсов. Например, при сооружении десяти резервуаров с применением алюминия для хранения этилена в год получается 402 тыс. рублей экономии по сравнению с цельностальным вариантом.

об эффективности использования алюминиевых резервуаров для хранения сернистой нефти

В работе проанализирован вопрос об эффективности использования алюминиевых резервуаров для хранения сернистой нефти в районах Крайнего Севера. Для сравнения было принято, что стоимость изготовления 1 т стальных конструкций составляет 179,3 руб., а из алюминия — 1528 руб. С учетом стоимости монтажа, перевозки и эксплуатационных расходов было установлено, что сооружение алюминиевых резервуаров в 1,64—1,97 раза дороже, чем стальных. Средний срок эксплуатации стальных резервуаров — около 6 лет, после чего они требуют ремонта, затраты на который составляют 26—39 % от стоимости сооружения нового резервуара. Как показывает отечественный и зарубежный опыт, алюминиевые конструкции надежны и не требуют затрат на ремонтные работы. Окупаемость алюминиевых резервуаров зависит от объема и составляет: для резервуаров вместимостью V = 1000 м3 — 14-15 лет, для V = 2000 м3 — 11-12 лет, для V=3000 м3 — 11-12 лет и для V = 5000 м3 — 8-9 лет.

конструкция вертикального алюминиевого резервуара для хранения нефти

На основании явного преимущества в данной области алюминиевых конструкций над стальными в настоящее время разработана конструкция вертикального алюминиевого резервуара для хранения нефти вместимостью 2000 м3 (рис. 53) из листового металла АМг6 (R=140 МПа). Толщина листов, из которых выполняются конструкции, — 8, 6 и 4 мм.

Основные конструктивные элементы предусматривается изготавливать в форме рулонных заготовок. Наибольшее полотнище — стенка имеет заготовку размерами 47 920×11920 мм. Заготовка сваривается на специальном стенде (рис. 54) из листов размерами 1500×6000 мм, толщиной 4—8 мм и сворачивается в рулон, масса которого получается 10,8 т. Перевозка рулонов на место монтажа может производиться железнодорожным, авто-, авиа- и другими видами транспорта.

Схема установки для сварки полотнищ и рулонирования их показана на рис. 54, а. Выправленные и очищенные листы с помощью тельфера 1 подаются на верхний ярус установки 2, на котором производится сборка их и сварка. При этом перемещение листов и полотнища происходит по роликам 4, 7. С целью предохранения поверхности алюминиевых листов от повреждений ролики покрыты резиной. После того как листы поданы на стенд, ролики опускаются. Сборка и сварка полотнища производятся на настиле яруса.

На верхнем ярусе с помощью ручной, полуавтоматической или автоматической сварки выполняется основной односторонний шов. После этого сваренная часть полотнища 3 с помощью кантовательного устройства 5 передвигается на нижний ярус установки 6, где происходит подвар корня сварного шва. Далее готовая часть полотнища передвигается к устройству 8, на котором производится сворачивание полотнища в рулон. Съем рулона со стенда осуществляется с помощью домкратной системы.

Кроме стационарной установки, действующей в заводских условиях, существует способ рулонирования, который может применяться в полевых условиях под временным укрытием с помощью двух лебедок 1I (рис. 54,б). В этом случае сборка и сварка первого шва полотнища 2 осуществляется на стенде 6. Далее на один конец полотнища устанавливается каркас 4, к которому с помощью специально для этого приваренных планок крепится полотнище. Усилием тросов 3, тянущихся на две лебедки, полотнище вместе с каркасом скатывается в рулон. Подварка корня швов полотнища производится с подмостей 5 в процессе сворачивания.

Статья взята с сайта fccland.ru