Вы находитесь:
Главная » Автономная газификация. » Почему Чешские газгольдеры лучше и надежнее

Наши газгольдеры лучше и надежнее.

Бытует мнение, что чем толще стенки газгольдера, тем газгольдер долговечнее и надежнее. Позвольте с Вами не согласиться. Во многом эта долговечность и надежность зависит не только от толщины стенки, но и от материала, из которого изготовлен данный газгольдер.

Возьмем для сравнения:

  • Отечественную сталь 09Г2С-6, ГОСТ 5520-79г., из которой в основном производятся газгольдеры отечественного производства. Толщина стенки обечайки - 10 мм, а днища – 12 мм.

  • И сталь S355J2+N одного из Европейских производителей Arcelor-Mittal (Бремен, Германия), из которой изготовлены газгольдеры компании Kadatec s.r.o. (Чехия). Толщина стенки обечайки которых - 5,1 мм, а днища – 5,7 мм.

Сравним характеристики этих сталей.

Таблица 1. Характеристика стали.
Наименование стали:Предел текучести,
МПа (στ) +50
Временное сопротивление,
Мпа (σβ)
Скорость коррозии в год,
см
09Г2С-6, ГОСТ 5520-79г.188.53900.005
S355J2+N EN 10025-2 : 20043434700.000

Из данных сравнительных характеристик мы видим, что сталь S355J2+N по основным характеристикам на порядок превосходит нашу отечественную сталь марки 09Г2С-6, ГОСТ 5520-79г. К нашему сожалению, из-за устаревших технологий производства у нас в стране качество изготовления стали оставляет желать лучшего, вследствие чего прочность достигается не качеством, а толщиной.

Произведем сравнительный расчет необходимой толщины стенки газгольдеров, при изготовлении из данных сталей.

  1. Исходные данные:
    • Рабочая среда: сжиженные углеводородные газы ГОСТ 20448 и ГОСТ 27578;
    • Рабочее давление Pраб = 1,56 МПа;
    • Расчетное давление Ррасч = 1,56 Мпа;
    • Пробное давление Pпр = 1,95 МПа;
    • Температура рабочая от -40 до +40 °С;
    • Температура расчетная +50 °С;
    • Срок службы - 20 лет;
    • Коэффициент прочности продольных сварных швов при объеме радиографического или ультразвукового контроля 100 %: φр = 1,0.

    Возьмем (для сравнения) диаметр газгольдера производства компании Kadatec s.r.o. (Чехия) и диаметр отечественных газгольдеров – 125 см.

  2. Определение допускаемого напряжения для рабочих условий и прибавки к расчетной толщине стенки
    • Допускаемое напряжение для рабочих условий (п.1.4.1):
    • для стали 09Г2С-6, ГОСТ 5520-79г - [δ] = min{Re/nт; Rm/nв} = min{188,5/1,5; 390/2,4} = 125,7 Мпа;
    • для стали S355J2+N EN 10025-2 : 2004г. - [δ] = min{Re/nт; Rm/nв} = min{343/1,5; 470/2,4} = 195,8 МПа.

    где: nт = 1,5 (п.1.4.2) - коэффициент запаса прочности для рабочих условий по пределу текучести; nв = 2,4 (п.1.4.2) - коэффициент запаса прочности для рабочих условий по пределу прочности.

    Прибавка к расчетным толщинам обечаек и днищ газгольдера (п.1.7.1): С = С1 + С2 + С3. Где:

    С1 - Коррозия за 20-и летний срок службы газгольдеров, расчетные значения:

    • для стали 09Г2С-6, ГОСТ 5520-79г.: С1 = 0.005 * 20 = 0,1, где: 0,005 – скорость коррозии этой стали, 20 – срок службы газгольдера.

    • для стали S355J2+N EN 10025-2 : 2004: С1 = 0,00 * 20 = 0,00, где: 0,00 – скорость коррозии, 20 – срок службы.

    С2 – прибавка для компенсации минусового допуска;

    • для стали 09Г2С-6, ГОСТ 5520-79г.: С2 = 0,05 см.;

    • для стали S355J2+N EN 10025-2 : 2004: С2 = 0,00 см., так как в расчетах принимаются толщины стальных листов с учетом максимального минусового допуска;

    С3 – прибавка технологическая:

    • для стали 09Г2С-6, ГОСТ 5520-79г.: С3 = 0,15 см.;

    • для стали S355J2+N EN 10025-2 : 2004: С3 = 0,00 см,, так как в расчетах принимаются минимально допустимые толщины днищ.

    Итоговые значения прибавок к расчетным толщинам обечаек и днищ газгольдеров из разных марок сталей:

    • для стали 09Г2С-6, ГОСТ 5520-79г.: С = C1 + C2 + C3 = 0,00 + 0,00 + 0,00 = 0,00 см.;

    • для стали S355J2+N EN 10025-2 : 2004: С = C1 + C2 + C3 = 0,1 + 0,05+ 0,150 = 0,30 см..

  3. Расчет цилиндрической обечайки, нагруженной внутренним избыточным давлением. Расчет произведен согласно ГОСТ 14249 п.2.3.1.1.

    Формулы расчетов: S > Sp + C; Sp = PD / (2 [δ] φр - P).

    Расчетные значения:

    • для стали 09Г2С-6, ГОСТ 5520-79г.: Sp = PD / (2 [δ] φр - P) = (1,56 * 124) / (2 * 125,7 * 1,0 - 1,56) = 0,77 см.; S = 0,77 + 0,3 = 1,074 cм., принимаем толщину стенки S = 12 мм.;

    • для стали S355J2+N EN 10025-2 : 2004: Sp = PD2 [δ] φр - P = (1,56 * 124) / (2 * 195,8 * 1,0 - 1,56) = 0,49 см.; S = 0,49 + 0,0 = 0,49 cм., принимаем толщину стенки S = 5,1 мм.

  4. Проверка применяемости расчетной формулы: (S - C) / D < 0,1 для обечаек при D ≥ 200 см.
    • для стали 09Г2С-6, ГОСТ 5520-79г.: (1,2 – 0,3) / 124 = 0,0073; 0,0073 < 0,1;

    • для стали S355J2+N EN 10025-2 : 2004: (0,51 – 0,00) / 124 = 0,004; 0,004 < 0,1.

    Условие применяемости формулы выполнено.

Из данного расчета видно, что для Р = 1,56 МПа, газгольдерам производства компании Kadatec s.r.o., достаточно толщины обечайки, равной 5,1 мм., а для газгольдеров из стали 09Г2С-6, ГОСТ 5520-79г. толщина обечайки должна быть не менее 11 мм., принимаем 12 мм.

При этом, 20 лет – срок службы газгольдера из стали 09Г2С-6 , ГОСТ 5520-79г. 20 лет(с возможным продлением после проведения экспертизы промышленной безопасности) – срок службы газгольдера из стали S355J2+N.

На толщину стенки стальных газгольдеров существенное значение оказывают коррозийные повреждения внутренних, а также наружных поверхностей, особенно в нижней части и в местах опор. Самое опасное коррозийное повреждение стенок газгольдера – расслоение металла в результате воздействия сероводорода, содержащегося в СУГ. Расслоение металла появляется в первую очередь на внутренней поверхности газгольдера (местные вздутия, бугорки, пузыри). Часто на месте пузыря образуются трещины, что приводит к разрушению металла, отложению на дне осадков в виде хлопьев.

Поэтому, особенно важно проверять паспорт поставляемого СУГ – соответствие (ГОСТ 20448-90) , где содержание сероводорода не должно превышать 5 грамм на 100 м3 газа. Расслоение металла в газгольдерах наблюдается при содержании в пропане от 0,3 – до 1 % и более сероводорода.

По своим характеристика сталь S355J2+N гораздо менее восприимчива к содержанию в СУГ сероводорода, чем сталь 09Г2С-6, ГОСТ 5520-79г. , но, тем не менее, из опыта эксплуатации, газгольдеры, работающие с очищенным от сероводорода газом, эксплуатируются без малейших признаков расслоения согласно их расчетным срокам службы - 20 лет. Процесс коррозийного расслоения металла не зависит от давления среды в сосудах и температуры СУГ. Очистка сжиженного газа от сероводорода до 0,025% полностью исключает вредное влияние его на металл газгольдеров.

Иногда у наших клиентов возникают вопросы и пожелания относительно необходимости люка-лаза в газгольдерах Kadatec s.r.o. (Чехия).

Согласно «Правил устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением» (ПБ 03-576-03):

  • п.2.2.1. Сосуды должны быть снабжены необходимым количеством люков и смотровых лючков, обеспечивающих осмотр, очистку и ремонт сосудов, а также монтаж и демонтаж разборных внутренних устройств. Сосуды, состоящие из цилиндрического корпуса и решеток с закрепленными в них трубками (теплообменники), и сосуды, предназначенные для транспортировки и хранения криогенных жидкостей, а также сосуды, предназначенные для работы с веществами 1-го и 2-го класса опасности по ГОСТ 12.1.007-76, но не вызывающие коррозии и накипи, допускается изготовлять без люков и лючков независимо от диаметра сосудов при условии выполнения требования п.2.1.4. Правил.

  • п.2.1.4. Если конструкция сосуда не позволяет проведение наружного и внутреннего осмотров или гидравлического испытания, предусмотренных требованиями Правил, разработчиком проекта сосуда в руководстве по эксплуатации должны быть указаны методика, периодичность и объем контроля, выполнение которых обеспечит своевременное выявление и устранение дефектов. В случае отсутствия в руководстве таких указаний методика, периодичность и объем контроля определяются специализированной организацией.

На газгольдерах, произведенных компанией Kadatec s.r.o. (Чехия), люки не предусмотрены, так как заводом-изготовителем разработана методика внутреннего осмотра газгольдера с помощью эндоскопа, что упрощает эксплуатацию данных газгольдеров, меньше соединений - меньше возможных утечек.

Отсутствие люков стало результатом многолетних наблюдений работы газгольдеров с люками, в результате чего было отмечено возникновение утечек, связанных с усыханием прокладок крышки люка, уменьшением со временем усилий крепежных болтов.

Так как срок службы газгольдера, производства Kadatec s.r.o. - 20 лет с возможным продлением после проведения экспертизы промышленной безопасности, и, с учетом принципа «меньше соединений - меньше утечек », а так же с учетом современных систем диагностики (методика внутреннего осмотра газгольдера с помощью эндоскопа) надобность в люке отпала.

В случае пожелания клиента, компания Kadatec s.r.o. (Чехия) готова изготовить газгольдеры с люками-лазами Ø 500 мм.

Часто наши оппоненты, продвигающие на рынке газгольдеры с высокой горловиной, рекламируют преимущества данных газгольдеров над обычным газгольдером, без горловины на предмет улучшенного естественного испарения СУГ при нахождении емкостей в грунте.

Попробуем разобраться…....

На рисунках №1 и №2 представлены варианты установки газгольдеров относительно поверхности грунта.

Схема установки газгольдеров

Согласно п.8.1.5 СНиП 42-01-2002 «Газораспределительные системы» подземные газгольдеры следует устанавливать на глубине не менее 0,6 м. от поверхности земли до верхней образующей газгольдера в районах с сезонным промерзанием грунта и 0,2 м – в районах без промерзания грунта.

Если газгольдер с горловиной и без горловины установлены так, как указано на рис.1, то разницы в наличии горловины или ее отсутствии почти нет никакой. В газгольдере с горловиной расстояние от поверхности земли до поверхности газа в газгольдере составит 800 мм, а расстояние от поверхности земли до верхних образующих - 500 мм. В газгольдере без горловины расстояние от поверхности земли до поверхности газа в емкости составит 900 мм, а расстояние от поверхности земли до верхних образующих – 600 мм.

Отличие при размещении газгольдеров согласно рис.1 в том, что арматура на газгольдере с горловиной выставлена над землей, а без горловины – на глубине 600 мм.

При этом в случае газгольдера с горловиной: газ (если плохого качества), возможно, промерзнет при выходе из газгольдера в редуктор – мостик холода, а в случае газгольдера без горловины газ (если плохого качества) менее подвержен промерзанию.

Вариант решения проблемы: вырезать из пенопласта круг толщиной 100 мм и диаметром Ø 600 мм и положить под крышку, получится "термос".

При установке газгольдера с высокой горловиной согласно рис.2 поверхность испарения будет на глубине 1200 мм, а без горловины – 900 мм.

Казалось бы, испарение будет лучше, но это не совсем так. Естественное испарение жидкой фазы происходит за счет тепла окружающего грунта, причем в холодное время года газгольдер получает постоянный поток тепла из глубины грунта (подогревается в основном только снизу, как кастрюля с супом на плите), а в летний период тепловой поток увеличивается за счет теплых поверхностей грунтов.

На испарительную способность подземного газгольдера влияют физико-термодинамические свойства компонентов сжиженного газа, температура окружающих грунтов, коэффициент теплопроводности грунтов, степень заполнения газгольдера.

Особое внимание хотелось уделить физико-термодинамическим свойствам газа. Исходя из температуры, давление насыщенных паров пропана-бутана изменяется следующим образом:

Табл. 2. Зависимость упругости паров (кг/см2) сжиженных углеводородных газов от температуры.
Газ:Температура окружающей среды (°С):
-60-55-50-45-40-35-30-25-20-15-10-50510152025303540455055
Пропан:0,480,620,70,881,091,341,641,972,362,853,383,994,655,436,297,258,336,5110,8012,2613,8215,5417,4019,45
Бутан:0,050,070,100,130,180,220,280,350,450,580,680,841,021,231,461,742,052,402,803,243,744,294,905,57
Изобутан:0,090,120,170,210,270,320,440,540,690,881,071,281,531,822,152,522,943,413,944,525,185,96,697,59

Из таблицы видно, что при промерзании грунта в диапазоне температур от - 40 до - 5 °С:

  • для чистого пропана (концентрация 100%) - все показатели достаточны для нормального естественного испарения;
  • для чистого бутана (концентрация 100%) - изменения минимальны, испарения практически нет.

Если мы рассмотрим, например, данные температуры промерзания грунта по Москве и Санкт-Петербургу, согласно таблицы 3, то увидим:

  • Москва – на глубине 0,8 м. зимой температура -0,1 °С, на глубине 1,6 м. (не 1,2 как на рис.2), а +1,1°С ;
  • Санкт-Петербург – на глубине 0,8 м. зимой температура -2,5 °С, на глубине 1,6 м. (не 1,2 как на рис.2), а +0,7°С .

Таблица 3. Температуры грунта в Москве и СПб зимой и летом.

Глубина (м.):
0.40.81.6
Летом:Зимой:Летом:Зимой:Летом:Зимой:
Данные взяты из Климатического справочника.
Москва:17.4°С -1,4°С15,4°С-0,1°С13,5°С-1,1°С
Санкт-Петербург:19,5°С-6,6°С16,3°С-2,5°С13,7°С0,7°С

ВЫВОД: при содержании в газе пропана в количестве 70-90% разницы в глубине закапывания газгольдера свыше 600 мм. от поверхности земли фактически нет. При большем содержании в газе бутана, газ не будет испаряться и при высокой горловине. В большинстве случаев проблема – несоответствие качественных показателей газа нормативным документам (ГОСТ 20448-90) .

Покупайте газ только у проверенных поставщиков, и в каждом случае поставки требуйте паспорт качества и сертификат соответствия, выданный поставщику заводом – изготовителем, – вы забудете про проблемы испарения.

В случае пожелания клиента компания Kadatec s.r.o. готова изготовить газгольдеры с горловиной высотой 500 мм.

Все вышеперечисленные сравнительные характеристики газгольдеры, производства компании Kadatec s.r.o. (Чехия) показывают свое преимущество по отношению к другим производителям аналогичной продукции, а с учетом высокого качества производства (срок службы сосудов 30 лет), использования передовых технологий при производстве, постоянном контроле качества на всех этапах производства, позволяет успешно развиваться и быть лидером в данном сегменте.

Еще по разделу «Автономная газификация»:

Варианты и стоимости системы автономного газоснабжения от компании «Митекс».
Сжиженный углеводородный газ (СУГ) как экономически выгодный и экологически чистый энергоноситель. Сравнительный анализ основных энергоносителей: природный газ (метан), сжиженный природный газ, синтетический газ, дизельное топливо, электричество;
Что собой представляет сжиженный углеводородный газ пропан-бутан. Как его получают и какое должно быть процентное соотношение пропан бутана в зависимости от температуры окружающей среды.
Каким требованиям должны удовлетворять: проектная организация, экспертная организация, монтажная организация, поставщик газа, эксплуатирующая организация.
Установка и подключение газгольдера от А до Я. Рассмотрены и обоснованы все шаги по автономной газификаци с полным соблюдением нормативных требований.
Подготовительные работы перед автономной газификации частных домов или производственных объектов. Выезд на объект специалиста, получение технического задания (ТЗ) от заказчика, разработка проекта газификации и т.д.
Загрузка
закрыть
Распродажа б/у газового обрудования