ВСН 315-80 сторінка 2 з 6

ВСН 315-80. Инструкция по проектированию футеровок тепловых агрегатов нефтеперерабатывающей промышленности из легкого жаростойкого бетона и теплоизоляционных материалов

Завантажити документ

при сжатии

при изгибе

при 20 °С

при t_макс

350

700

0,060

0,22

450

700

0,080

0,23

400

1000

0,060

0,24

400

900

0,060

0,22

600

1000

0,090

0,28

600

900

0,090

0,26

700

900

0,140

0,30

900

0,185

0,32

900

1200

0,175

0,38

1100

1200

0,220

0,40

Таблица 4

Раствор

Предельно допустимая температура применения, °С

Объемная масса в высушенном состоянии, кг/м³

Марка раствора по прочности на сжатие

Вермикулитокерамзитовый на портландцементе с тонкомолотым шамотом

1000

700

М30

Вермикулитовый на глиноземистом цементе

1000

600

М15

Перлитовый на глиноземистом цементе

800

М25

Перлитовый на глиноземистом цементе на перлите Мухор-талинского месторождения

1000

800

М25

Таблица 5

Вид материала

Объемная масса, кг/м³

Толщина,

мм

Предельно допустимая температура применения, °С

Коэффициент теплопроводности, ккал/м ^.ч ^.°С

Нормативный материал

Материалы для рабочих слоев

Высокоглиноземистые волокнистые плиты ШВП-350

300

100

1200

0,12 + 0,02

(300 °С)

0,124 + 0,02

(500 °С)

0,135 + 0,03

(700 °С)

0,15 + 0,03

(900 °С)

ТУ ВНИПИ Телопроект

Войлок огнеупорный теплоизоляционный высокоглиноземистый МКРВ-200

120

850*

1150

0,09 (300 °C)

0,14 (500 °C)

0,18 (700 °C)

0,31 (900 °C)

ГОСТ 23619-79

Материалы для изоляционных слоев

Плиты теплоизоляционные на основе высокоглиноземистого волокна на синтетическом связующем МКРП-340

350

1150

0,13 + 0,02

(300 °С)

0,15 + 0,02

(500 °С)

0,19 + 0,02

(700 °С)

0,25 + 0,02

(900 °С)

ГОСТ 23619-79

Рулонированное высокоглиноземистое волокно MKPР-130

150

1150

0,14 + 0,02

(400 °С)

0,20 + 0,02

(700 °С)

0,34 + 0,03

(900 °С)

0,54 + 0,03

(1100 °С)

ГОСТ 23619-79

Полужесткие минераловатные плиты

100

125

400

0,042 + 0,0002 t_ср

ГОСТ 9573-72. Плиты и маты теплоизоляционные из минеральной ваты на синтетическом связующем

Перлитоцементные изделия

300

600

0,068 + 0,00015 t_ср

ГОСТ 18109-72. Изделия теплоизоляционные перлитоцементные

Известково-кремнеземистые изделия

200

600

0,054 + 0,0001 t_ср

МРТУ 34-4601-68.

Изделия теплоизоляционные известково-кремнеземистые

Изделия асбестовермикулитовые

300

600

0,080 + 0,00022 t_ср

ГОСТ 13450-68. Изделия асбестовермикулитовые теплоизоляционные

Перлитокерамические изделия

250

875

0,06 + 0,00015 t_ср

ГОСТ 21521-76. Изделия перлитовые теплоизоляционные

Мягкие базальтовые плиты

110

3 - 40

700

0,036 (25 °C)

ТУ 21 УССР 94-77

Теплоизоляционные маты из базальтового волокна

40 - 80

5 - 60

400 - 900

0,32 (25 °С)

РСТ УССР 5012-76

Теплоизоляционные базальтовые шнуры диаметром 10 - 40 мм

200 - 700

700

ТУ 21 УССР 154-78

Теплоизоляционные шнуры из минеральной и высокоглиноземистой ваты (диаметром 10 - 40 мм)

300

600 - 800

ТУ 36-1695-73

*При использовании в более нагретом слое, который подвергается непосредственному воздействию печной среды.

2.5. Виды и основные свойства волокнистых огнеупорных материалов для рабочих слоев футеровок и теплоизоляционные материалы для многослойных конструкций приведены в табл. 5.

2.6. Для изготовления металлических оснований панелей следует применять сталь углеродистую и низколегированную конструкционную, соответствующую требованиям ГОСТ 19282-73 и ГОСТ 19903-74.

2.7. Для окантовочных уголков и ребер жесткости металлических оснований и каркасов панелей применяют стали: прокатную угловую равнополочную и неравнополочную соответственно по ГОСТ 8509-72 и ГОСТ 8510-72, швеллеры - по ГОСТ 8240-72.

2.8. Арматуру для железобетонных панелей и анкеры для крепления футеровки к кожуху следует изготавливать: при нагреве до 400 °С - из горячекатанной арматурной стали класса А-1 и обыкновенной арматурной проволоки, соответствующей ГОСТ 6727-53 и ГОСТ 14085-68; при нагреве более 400 °С - из коррозионно-стойких, жаростойких и жаропрочных сталей и сплавов, удовлетворяющих требованиям ГОСТ 5632-72 и соответствующую по форме и размерам:

ГОСТ 5582-75 - сталь тонколистовая коррозионно-стойкая, жаростойкая и жаропрочная;

ГОСТ 7350-77 - сталь толстолистовая коррозионно-стойкая, жаростойкая и жаропрочная;

ГОСТ 4986-79 - лента холоднокатанная из коррозионно-стойкой и жаростойкой стали;

ГОСТ 18143-72 - проволока из высоколегированной коррозионно-стойкой и жаростойкой стали.

2.9. Керамические анкеры следует выполнять из высокоглиноземистого сырья на глиняной или иной связке с содержанием Al₂O₃ не менее 30 % в соответствии с ГОСТ 4385-68 ("Изделия огнеупорные. Классификация техническая"). Предел прочности при растяжении керамического анкера (при нормальной температуре) должен быть не менее 30 кгс/см².

3. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАСЧЕТА ЭЛЕМЕНТОВ ФУТЕРОВОК 3.1. Теплотехнический расчет является основным для футеровок тепловых агрегатов из легких жаростойких бетонов и теплоизоляционных материалов. По его результатам подбирают толщину отдельных слоев и всего ограждения.

Наибольшие значения температуры нагрева легких жаростойких бетонов и теплоизоляционных материалов и арматуры в сечениях панелей при их эксплуатации следует определять по результатам теплотехнического расчета температур для установившегося теплового потока при проектной температуре рабочего пространства.

Удельную теплоемкость жаростойких бетонов и изоляционных материалов принимают равной 0,25 ккал/(кг ^. °С).

3.2. Температуры бетона и теплоизоляционных материалов в сечениях элементов ограждающих конструкций определяют в соответствии с "Указаниями по тепловому расчету конструкций тепловых агрегатов" .

3.3. Прочность элементов ограждений тепловых агрегатов из легких жаростойких бетонов и деталей их крепления к кожуху в стадии эксплуатации следует рассчитывать в тех случаях, когда свободные температурные деформации элементов ограничены, и вследствие этого возникают усилия от воздействия температуры.

3.4. Панели из легких жаростойких бетонов и теплоизоляционных материалов следует рассчитывать на нагрузку от собственной массы, возникающую при изготовлении, транспортировании и монтаже.

3.5. Расчет элементов ограждений и их креплений к несущим конструкциям агрегатов следует производить с учетом усилий от воздействия температуры в соответствии с пп. 4.1 - 4.8 настоящей инструкции.

4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУТЕРОВОК ИЗ ЛЕГКОГО ЖАРОСТОЙКОГО БЕТОНА И ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ Расчет прочности элементов футеровок 4.1. Расчет прочности элементов ограждений и их креплений к несущим конструкциям в стадии эксплуатации производят для футеровок из железобетонных панелей, прикрепляемых к ранее смонтированному кожуху.

4.2. Расчет прочности крепления элементов футеровки к кожуху следует производить, исходя из усилий, действующих при подъеме температуры, выдержке при стационарном температурном режима во время эксплуатации и охлаждении.

4.3. Усилия в креплениях панелей при нагревании (рис. 2, а) определяют при температуре нагретой поверхности t_r = 250 °С по формуле:

, (1)

где Z_n - усилие, возникающее в креплении панели, ктс;

M_t - определяемый no CH 482-76 температурный момент в закрепленной панели, кгс ^.м;

a - расстояние от крепления панели до ее края, м.

Рис. 2. Схема усилий в футеровке:

а - при нагревании; б - при охлаждении

При расчете деформаций для определения усилий при t_r = 250 °С принимается треугольная эпюра температуры по сечению панелей. Усилия, возникающие в креплениях панелей при остывании (рис. 2, б) определяют по формуле:

, (2)

где M_б_T - изгибающий момент, воспринимаемый бетоном непосредственно перед появлением трещин и определяется по формуле:

M_б_T = W_T ^. R_p ^. m_pt, (3)

где W_t - момент сопротивления сечения для крайнего растянутого волокна, определяемый при охлаждении бетона как для упругого материала методами сопротивления материалов;

R_p - расчетное сопротивление бетона осевому растяжению;

m_pt - коэффициент условий работы бетона при растяжении, зависящий от температуры;

Температура, °С Коэффициент

500 0,5

700 0,4

900 0,2

d - расстояние от креплений до крайнего усадочного шва панели, а при отсутствии швов - равное половине меньшего расстояния между креплениями панели, м.

4.4. Усилия в креплениях крайних панелей определяют по формулам, приведенным ниже.

Во время подъема температуры (см. рис. 2, а) при t_r = 250 °С:

. (4)

При стационарном температурном режиме (см. рис. 2, а):

(5)

где Z₀ - усилие в горизонтальных креплениях опорных элементов, кгс;

H - толщина панелей, см;

h - расстояние между креплениями рассчитываемого элемента, см;

N_t - продольные усилия от воздействия температуры (см. п. 4.5), кгс;

N_q - нагрузка от собственной массы панелей, кгс;

(H - 3) - расстояние от места действия продольных усилий до менее нагретой поверхности панелей, см;

Y_ц - расстояние от центра тяжести приведенного железобетонного сечения панели до менее нагретой поверхности панели (см), определяемое по формуле:

, (6)

где S_n - статический момент приведенного сечения, см³;

F_n - площадь приведенного сечения, см²;

F_a - площадь арматуры, см²;

n_t - коэффициент приведения:

где E_at - модуль упругости арматуры в нагретом состоянии, кгс/см²;

E_б - модуль упругости бетона при 20 °С, кгс/см².

Площадь приведенного сечения равна:

, (7)

где i = 1, 2, 3... - количество слоев сечения, в пределах которых свойства бетона принимают постоянными в зависимости от температуры центра слоя;

F_ni - приведенная площадь частей, на которые разбивают элемент; ее определяют по формуле:

, (8)

где F_i - площадь слоя i, см²;

β_б_i - коэффициент изменения модуля упругости бетона для i-того слоя в зависимости от температуры центра слоя; значения коэффициента β_б принимать согласно табл. 6;

- коэффициент, принимаемый в зависимости от температуры бетона в центре тяжести i-того слоя сечения; значения коэффициента принимают по данным табл. 6;

E_б_i и E_б- модуль упругости бетона соответственно i-той части сечения в ненагретом состоянии и бетона менее нагретого слоя, к которому приводится все сечение;