Вимоги до проектування сталевих зварних посудин та апаратів, що викладені у даному посібнику, не поширюються на:
– посудини з товщиною стінки понад 120 мм;
– посудини, що працюють під вакуумом із залишковим тиском нижче 665 Па (5 мм рт. ст.); – трубчасті печі.
Посудина – герметично закрита ємкість, що призначена для проведення хімічних, теплових і інших технологічних процесів, а також для збереження та транспортування газоподібних, рідких та інших речовин.
Границею посудини є вхідні та вихідні штуцери.
Апарат – посудина, яка обладнана внутрішніми пристроями і призначена для проведення хіміко–технологічних процесів. Апарати в залежності від технологічного процесу та конструкції носять різну назву: колонні апарати, реактори, автоклави та ін.
Посудини та апарати складаються з таких основних елементів: циліндричного корпусу, днищ (днища та кришки), штуцерів для приєднання трубопроводів, арматури, контрольно-вимірювальних приладів, люків, лючків, опор, стропових пристроїв, фланцевих з’єднань.
Елемент посудини – складальна одиниця або деталь посудини, призначена для виконання однієї з основних її функцій. Елементи посудин (апаратів) з’єднуються між собою, як правило, зварюванням.
Складальна одиниця – виріб, складові частини якого підлягають з’єднанню між собою зварюванням, згвинченням, розвальцюванням та іншими складальними операціями.
Обичайка – циліндрична (конічна) відкрита з торців оболонка замкненого профілю.
Конічні обичайки застосовуються, як правило, як днища та переходи.
Корпус – основна складальна одиниця, яка складається з обичайок, днищ та інших елементів.
Днище – невід’ємна частина корпуса посудини, що обмежує внутрішню порожнину посудини (апарата) з торця.
Кришка – від’ємна частина корпуса посудини, що закриває її внутрішню порожнину.
Штуцер – елемент, призначений для приєднання до посудини трубопроводів, трубопровідної арматури, контрольно-вимірювальних приладів і таке інше.
Заглушка – від’ємна деталь, котра дозволяє герметично закривати отвір штуцера або бобишки.
Люк – пристрій, який забезпечує доступ до внутрішньої порожнини посудини.
Оглядовий лючок – пристрій, який забезпечує огляд внутрішньої порожнини посудини.
Опора – пристрій для установки посудини в робочому положенні та передачі навантаження від посудини на фундамент або носійну конструкцію.
Опора циліндрична – пристрій, що складається з циліндричної обичайки та нижнього опорного пояса, який приварюється до днища вертикального апарата.
Опора конічна – пристрій, що складається з циліндричної та конічної обичайок і нижнього опорного пояса, який приварюється до днища вертикального апарата.
Опора сідлова – опора горизонтальної посудини, яка охоплює нижню частину кільцевого перерізу обичайки.
Лапа опорна – пристрій для установлення посудини в робочому положенні на міжповерховому перекритті або металоконструкції, виконаний у вигляді кронштейна, привареного до корпуса посудини і працюючий на згин.
Опора-стійка – пристрій для установлення вертикальної посудини в робочому положенні на міжповерховому перекритті або фундаменті, виконаний у вигляді стійки, що працює на стиснення.
Вікно оглядове – пристрій, який дозволяє вести спостереження за робочим середовищем у посудині або апараті.
Змійовик – теплообмінний пристрій, виконаний у вигляді зігнутої труби.
Сорочка посудини – теплообмінний пристрій, що складається з оболонки, яка охоплює корпус посудини або його частину і утворює спільно зі стінкою корпуса посудини порожнину, заповнену теплоносієм.
З'єднання фланцеве – нерухоме рознімне з’єднання оболонок, герметичність якого забезпечується шляхом стиснення ущільнювальних поверхонь безпосередньо одної з іншою або за допомогою розташованих між ними прокладок з більш м’якого матеріалу, стиснених кріпильними деталями.
Стикові зварні з’єднання – з’єднання, у яких зварювані елементи примикають один до одного торцевими поверхнями та містять у собі шов і зону термічного впливу.
Конструкції посудин та апаратів повинні бути технологічними, надійними протягом передбаченого технічною документацією терміну служби, забезпечувати безпеку при виготовленні, монтажі та експлуатації, передбачати можливість проведення технічного опосвiдчення (зовнішній і внутрішній огляди, гідравлічне випробування), повного спорожнювання, очищення, промивання, продувки та ремонту, експлуатаційного контролю металу і з’єднань.
Для кожної посудини повинно бути встановлено і зазначено у паспорті розрахунковий термін служби з урахуванням умов експлуатації.
Пристрої, що перешкоджають зовнішньому і внутрішньому оглядам посудини (перемішуючі пристрої, змійовики, сорочки, тарілки та ін.), повинні бути, як правило, знімними. У випадку застосування приварних пристроїв має бути передбачена можливість їхнього видалення з наступною установкою. Порядок знімання та установлення цих пристроїв повинен бути зазначений в інструкції з монтажу та експлуатації.
Якщо конструкція посудини не дозволяє проведення зовнішнього та внутрішнього оглядів або гідравлічного випробування при технічному опосвiдченні, то розроблювач проекту посудини в інструкції з монтажу і експлуатації повинен вказати методику, періодичність і обсяг контролю посудини, виконання яких забезпечить своєчасне виявлення та усунення дефектів.
Усі сліпі частини складальних одиниць і елементів внутрішніх пристроїв повинні мати дренажні отвори, розташовані в їхніх найнижчих місцях, для забезпечення повного зливу рідини у випадку зупинення посудини і води після гідравлічного випробування, а також отвори, розташовані в самих верхніх місцях цих елементів, для видалення повітря при гідравлічному випробуванні.
Посудини повинні мати штуцери для наповнення і зливу води, а
також видалення повітря при гідравлічному випробуванні. З цією метою можуть використовуватися технологічні бобишки і штуцери.
На кожній посудині повинно бути передбачено вентиль, кран або інший запірний пристрій, який дозволяє здійснювати контроль за відсутністю тиску в посудині перед його відкриттям. Тип запірного пристрою і місце його розташування призначає розроблювач технічного проекту. Вентиль, кран або інший запірний пристрій допускається встановлювати на технологічних трубопроводах.
Конструкція посудин, що працюють під тиском понад 0,07 МПа, повинна цілком відповідати вимогам ДНАОП 0.00-1.07-94 “Правила будови та безпечної експлуатації посудин, що працюють під тиском” [7] і галузевого стандарту ГСТУ 3-17-191-2000 “Посудини та апарати стальні зварні. Загальні технічні умови” [28].
Залежно від параметрів (розрахункового тиску і температури стінки) і характеру робочого середовища посудини підрозділяються на групи.
Група посудини визначається за таблицею 1.1.
Посудини, на які не поширюються Правила [7], незалежно від розрахункового тиску необхідно відносити до групи 5а або 5б.
При проектуванні посудин необхідно враховувати навантаження, що виникають при монтажі і залежать від способу монтажу.
Для теплообмінних апаратів та апаратів з порожнинами, що мають різні характеристики і параметри, допускається вказувати групу апарата для кожної порожнини.
Конструкції посудин, котрі обігріваються гарячими газами, повинні забезпечувати надійне охолодження стінок, які знаходяться під тиском, до розрахункової температури.
Для стандартних посудин, що працюють під тиском Р ≤ 0,07 МПа, допускається не вказувати склад, мінімальну та максимальну температуру середовища.
Для перевірки якості приварки кілець, які зміцнюють отвори для люків і штуцерів, повинен бути передбачений нарізний контрольний отвір у кільці, якщо воно приварене зовні, або в стінці, якщо кільце приварене з внутрішнього боку посудини. Дана вимога поширюється також на накладки та інші елементи, що приварюються зовні до корпуса.
Горизонтально розташовані фланцеві з’єднання корпусів апаратів і штуцерів з ущільнювальними поверхнями типів “шип-паз” та “виступзападина” для зручності установки прокладки необхідно виконувати так, щоб фланці з пазом або западиною були нижніми.
Для вивірки вертикальності положення вверху та внизу корпуса ізольованих колонних апаратів повинні бути передбачені дві пари пристроїв, які розташовуються під кутом 90° за галузевим стандартом [32], а у неізольованих – дві пари пристроїв або рисок.
Таблиця 1.1 – Групи посудин
| Група посудини | Розрахунковий тиск Р, МПа (кгс/см2) | Розрахункова температура t, °С | Характер робочого середовища |
| 1 | понад 0,07 (0,7) | незалежно | Вибухонебезпечна або пожежонебезпечна, або 1, 2 класів небезпеки за ГОСТ 12.1.007-76 |
| 2 | понад 0,07 (0,7) до 2,5 (25) | вище 400 | Кожна, за виключенням зазначеної для 1 групи посудин |
| понад 2,5(25) до 5,0 (50) | вище 200 | ||
| понад 4,0 (40) до 5,0 (50) | нижче мінус 40 | ||
| понад 5,0 (50) | незалежно | ||
| 3 | понад 0,07(0,7) до 1,6 (16) | нижче мінус 20, вище 200 до 400 | |
| понад 1,6 (16) до 2,5 (25) | до 400 | ||
| понад 2,5 (25) до 4,0 (40) | до 200 | ||
| понад 4,0 (40) до 5,0 (50) | від мінус 40 до 200 | ||
| 4 | понад 0,07 (0,7) до 1,6 (16) | від мінус 20 до 200 | |
| 5а | до 0,07 (0,7) | незалежно | Вибухонебезпечна або пожежонебезпечна, або 1, 2, 3 класів небезпеки за ГОСТ 12.1.007-76 |
| 5б | Вибухонебезпечна та пожежонебезпечна 4 класу небезпеки за ГОСТ 12.1.007-76 |
Базові діаметри посудин приймаються за стандартом [10].