ВСН 315-80 сторінка 4 з 6

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

4.9. При расчете панелей на стадиях изготовления, транспортирования и монтажа нагрузки необходимо принимать по объемной массе легкого жаростойкого бетона в невысушенном состоянии. Ее определяют умножением объемной массы в высушенном состоянии на коэффициент увеличения объемной массы К_р, указанный ниже.

Объемная масса бетона в высушенном состоянии, кг/м³

Значение коэффициента К_р

Менее 400

2,5

Свыше 400 до 600

2,0

Свыше 600 до 800

1,5

Свыше 800

1,2

Нагрузки от собственной массы теплоизоляционных изделий следует принимать с учетом влажности материалов после изготовления, указанной в соответствующих нормативах (см. табл. 5).

4.10. В случае возможного увлажнения теплоизоляционных слоев панелей в период транспортирования монтажа, необходимо учитывать увеличение массы этих материалов путем умножения ее на коэффициент 2,0.

4.11. При расчете бетонных панелей с металлическим основанием бетон учитывают только в сжатой зоне сечения. Поэтому места захватов при подъеме и монтаже и подкладок при транспортировании должны быть расположены таким образом, чтобы в бетоне панели с неармированной стороны не возникали растягивающие напряжения.

Конструирование элементов футеровок 4.12. Ограждения из легких жаростойких бетонов конструируют в соответствии со СНиП II-21-75, инструкцией СН 482-76 и дополнительными требованиями, приведенными в настоящей инструкции.

В ограждающих конструкциях из легких жаростойких бетонов и теплоизоляционных материалов футеровка выполняет только теплозащитные функции.

4.13. Выбор состава, приготовление, укладку и контроль качества жаростойких бетонов, заполнителей и тонкомолотых добавок производить согласно СНиП II-21-75 ("Бетоны на неорганических вяжущих и заполнителях"), СНиП 1-Г.10-62 ("Заполнители для бетона и растворов") и "Инструкции по технологии приготовления жаростойких бетонов" СН 156-79.

4.14. Арматурные каркасы, сетки и анкеры следует изготовлять в соответствии со СНиП II-21-75, металлические элементы конструкций футеровки - со СНиП III-48-75. Сварку арматуры и анкеров выполняют согласно "Указаниям по сварке соединений арматуры и закладных деталей железобетонных конструкций" СН-393-69; приварку анкеров из жаростойкой стали к металлическому основанию - в соответствии с ОСТ 26-01-10-70 "Электроды для ручной электродуговой сварки".

4.15. В рабочих чертежах и технических условиях на изделия и элементы конструкций из легкого жаростойкого бетона необходимо указывать вид бетона и его характеристики (проектную марку по прочности, прочность и влажность при отпуске с завода и объемную массу в высушенном состоянии, допуски на геометрические размеры панелей и объемную массу бетона панелей). Кроме того, необходимо указывать вид, класс и марку стали для арматуры и закладных деталей.

4.16. В зависимости от конструктивного решения ограждений промышленных печей, расположения в них форсунок и особенностей монтажа панели могут иметь металлическое основание или футеровку, выполненную по сплошному металлическому кожуху.

4.17. Толщина футеровки панелей (однослойных и многослойных) не должна превышать 250 мм.

В пределах одного теплового агрегата с изменением температуры, скоростей движения газов и других условий службы экономически целесообразно изменять конструкцию и толщину футеровки.

4.18. Размеры панелей следует устанавливать, исходя из обеспечения прочности при изготовлении и транспортировании, удобства монтажа при возведении и ремонте, а также из условий унификации.

Максимальные размеры железобетонных панелей с каркасом из уголков - 1,5 х 2,0 м, панелей с металлическими основаниями - 2,5 х 3,0 м. Большие размеры можно принимать при надлежащем обосновании и опытной проверке.

4.19. Размеры теплоизоляционных изделий для теплоизоляционных слоев и вкладышей назначают с учетом расстояния между анкерами.

Рис. 4. Конструкции анкеров:

а, б и в - металлические анкеры для однослойных футеровок; г - металлические анкеры для многослойных футеровок; д - керамические анкеры для однослойных и многослойных футеровок

Размеры теплоизоляционных вкладышей должны быть не менее 30 х 30 и не более 50 х 50 см. Расстояния между теплоизоляционными вкладышами по высоте и ширине панели, а также от края панели по ее периметру 60 - 100 мм. Между вкладышами к металлическому основанию приваривают анкеры.

4.20. Длина стальных анкеров зависит от максимально допустимой температуры их нагрева, определяемой по данным теплотехнического расчета панелей, но должна быть не менее половины толщины однослойных панелей. В многослойных панелях анкеры должны оканчиваться в срединной плоскости наиболее нагретого слоя. Предельные значения температуры нагрева арматуры указаны в соответствующих нормативных документах.

Диаметр круглых анкеров и сечения прямоугольных назначают согласно расчету (см. п. 4.8). Сечения анкеров должны обеспечивать их надежную сварку с металлическим основанием.

4.21. Конструкции анкеров для армирования панелей приведены на рис. 4. При использовании сварочного пистолета рекомендуются анкеры типов а, в и г.

Для соединения слоев в многослойных панелях рекомендуются керамические анкеры (рис. 4, д) и анкеры из жаростойкой стали (рис. 4, г).

Размеры керамических анкеров даны в табл. 8.

Таблица 8

Марка анкера

Размеры, мм

D₁

D₂

d₁

d₂

d₃

КА-1

120

КА-2

170

КА-3

220

120

При армировании элементов конструкций из легкого жаростойкого бетона сетками или каркасами их следует выполнять сварными.

4.22. Для организованного развития и уменьшения величины раскрытия усадочных трещин со стороны рабочего пространства печи в бетоне следует предусматривать усадочные швы шириной 3 мм и глубиной 30 мм при толщине слоя бетона 150 - 250 мм и 20 мм при толщине 150 мм. Расстояние между швами в горизонтальном и вертикальном направлениях должно составлять 600 - 900 мм.

4.23. Монтажные петли в панелях с металлическим основанием и в панелях с каркасом из уголков приваривают соответственно к основанию или каркасу. Для удобства монтажа петли следует располагать ближе к центру тяжести панели.

4.24. Очертания торцевых поверхностей панелей должны предотвращать выпадение раствора и теплоизоляционных материалов из шва (рис. 5). Для этого стык между панелями предусматривают сужающимся в сторону более нагретой поверхности либо выполняют пазы в торцевых поверхностях панелей. Ширина стыка между панелями составляет 20 - 40 мм.

Рис. 5. Стыки панелей из легкого жаростойкого бетона:

1 - панели из легкого жаростойкого бетона; 2 - легкий жаростойкий раствор; 3 - легкий жаростойкий раствор или вата высокоглиноземистого состава; 4 - плитная изоляция на основе высокоглиноземистого волокна

4.25. Элементы технологического оборудования, проходящие сквозь футеровку (штуцеры, патрубки и пр.), крепят к кожуху печи или металлическому основанию панелей.

4.26. При конструировании металлического кожуха ограждений необходимо обеспечить компенсацию его температурных деформаций.

4.27. Шаг анкеров в однослойных бетонных панелях принимают в зависимости от толщины слоя бетона согласно данным, приведенным ниже.

Толщина слоя бетона Н, мм

Шаг анкеров

До 80

1,8 - 1,6 Н

Свыше 80 до 150

1,6 - 1,3 Н

Свыше 150

1,3 - 1,1 Н

Пример конструирования панелей с металлическим основанием приведен на рис. 6.

Рис. 6. Панель из легкого жаростойкого бетона с металлическим основанием:

а - однослойная; б - с теплоизоляционными вкладышами

4.28. Металлическое основание для соединения панелей между собой и крепления к элементам каркаса агрегата должно иметь по периметру отогнутые борта или уголки (рис. 7). Высоту бортов или уголков определяют расчетом на прочность в стадиях изготовления, транспортирования и монтажа; она не должна быть менее 50 мм. В бортах выполняют отверстия диаметром 12 - 16 мм для крепления панелей. Для увеличения жесткости панелей уголки целесообразно приваривать на перо.

4.29. Металлические основания размером более 1,2 х 1,2 м должны быть усилены дополнительными уголками. Сечение уголков принимают по расчету согласно п. 4.12 настоящей инструкции, но не менее 50 х 5 мм; расстояние между уголками не более 1,0 м.

Рис. 7. Стык панелей и их крепление к каркасу:

1 - металлическое основание панелей; 2 - уголок каркаса; 3 - растворный шов; 4 - шнуровой асбест

4.30. Тип и размеры анкеров, применяемых для соединения слоев в панелях, принимают в зависимости от толщины слоев и температуры нагрева. Керамические анкеры крепят к металлическому основанию с помощью шпилек из жаростойкой стали, диаметр которых должен быть на 2 мм меньше диаметра отверстия в анкере.

Теплоизоляционный слой бетона в панелях с керамическими анкерами соединяют с металлическим основанием керамическими анкерами, а также с помощью стальных анкеров. Марку стали анкеров принимают в зависимости от температуры их нагрева.

Шаг керамических и стальных анкеров 250 - 500 мм в обоих направлениях. Примеры конструирования многослойных панелей приведены на рис. 8 и 9.

4.31. Анкеры из жаростойкой стали приваривают к металлическому основанию в соответствии с ОСТ 26-01-10-70 "Электроды для ручной электродуговой сварки", разработанным НИИхиммаш.

Рис. 8. Конструкция панели из легкого жаростойкого бетона со слоем теплоизоляции:

1 - металлическое основание; 2 - анкеры из жаростойкой стали; 3 - теплоизоляционные изделия; 4 - легкий жаростойкий бетон; 5 - уголки жесткости; 6 - швеллер

Рис. 9. Конструкция панели, собираемой из готовых элементов:

1 - плита из легкого жаростойкого железобетона; 2 - шов между плитами; 3 - анкеры из жаростойкой стали; 4 - плитная теплоизоляция; 5 - отверстия в бетонной плите; 6 - металлическое основание; 7 - шнур из асбеста или каолиновой ваты

4.32. В конструкции ограждения, выполняемой из железобетонных панелей (рис. 10), металлический кожух воспринимает нагрузку от массы панелей и температурных усилий. Для уменьшения ширины раскрытия трещин на более нагретой поверхности панелей в охлажденном состоянии рабочую высоту сечения панелей принимают такой, чтобы температура арматуры t_a в стационарном тепловом режиме составляла при ограничении продольных удлинений панелей и возникновении продольного сжимающего усилия:

, (13)

при свободном удлинении панелей:

, (14)

где t_r - температура более нагретой поверхности панелей, °С

α_at - коэффициент температурного расширения арматуры при температуре t_a.

Температура арматуры, удовлетворяющая условиям (13) и (14), не должна быть более 300 °С.

4.33. Панели с каркасом из уголка армируют сеткой с анкерами. Сетку приваривают к полке уголка любым способом, обеспечивающим создание защитного слоя. Анкеры диаметром 5 - 6 мм из обычной проволоки заводят за прутки сетки и приваривают в местах пересечения стержней (рис. 10 и 11).

Панели при монтаже устанавливают на металлические столики, приваренные к несущей части каркаса и крепят к кожуху различными способами, например, с помощью скоб, приваренных к кожуху и загибаемых вокруг изогнутых пластин, которые приварены к уголку панели (см. рис. 10). Для заполнения возможных зазоров между кожухом и панелями устанавливают уплотняющий материал, например, асбестовый картон, мягкие теплоизоляционные базальтовые плиты или теплоизоляционные маты из базальтового волокна.

4.34. Конструкция панели из легкого жаростойкого бетона с теплоизоляционным слоем из известково-кремнеземистых изделий, армированной плоскими арматурными сетками, приведена на рис. 12. Совместную работу всех элементов обеспечивает каркас, состоящий из расположенного по периметру наружной поверхности панели уголка, к полкам которого приварены две сетки. Одну сетку, армирующую слой жаростойкого бетона, с помощью отгибов стержней приваривают к полке уголка, расположенной по боковым поверхностям панели. Вторую сетку приваривают непосредственно к полке уголка, расположенной на менее нагретой поверхности панели. Для уменьшения ширины раскрытия и равномерного распределения трещин в известково-кремнеземистом изделии вследствие температурной усадки материала в известково-кремнеземистых изделиях делают два пропила, как показано на рис. 12. С целью обеспечения целостности панели во время эксплуатации на менее нагретой поверхности панели при ее изготовлении располагают четыре металлических пластины из листа толщиной 4 мм, к которым приваривают арматурные стержни, проходящие через известково-кремнеземистые изделия и закрепляемые на арматурной сетке, расположенной в слое жаростойкого бетона. Для изготовления панелей с плоскими арматурными сетками можно применять легкий жаростойкий бетон прочностью 40 - 60 кгс/см².

Рис. 10. Конструкция футеровки из панелей, армированных каркасом из уголка и сеткой с анкерами:

1 - каркас-кожух агрегата; 2 - листовой асбест; 3 - уголок каркаса-кожуха; 4 - уголки 50 х 4 - 63 х 5 мм; 5 - панели футеровки; 6 - горизонтальный шов; 7 - упор 40 х 4 мм; 8 - деталь крепления диаметром 8 - 10 мм; 9 - накладка 40 х 4 мм

Рис. 11. Панель из легкого жаростойкого бетона с каркасом из уголков:

1 - анкеры; 2 - арматурная сетка; 3 - каркас из уголков; 4 - легкий жаростойкий бетон

4.35. Примеры конструирования отдельных узлов армированных панелей из легкого жаростойкого бетона приведены на рис. 13. В панелях из легкого жаростойкого бетона и теплоизоляционных материалов вокруг отверстий целесообразно предусматривать бетон на всю толщину панели и установку дополнительных анкеров. При выборе марки стали этих анкеров необходимо учитывать, что их нагрев происходит не только со стороны нагреваемой поверхности панели, но и через отверстие.

Рис. 12. Конструкция футеровочной панели из известково-кремнеземистых изделий и легкого жаростойкого бетона, армированной плоскими сетками:

1 - легкий жаростойкий бетон; 2 - известково-кремнеземистые изделия; 3 - сетка из жаростойкой проволоки диаметром 4 мм; 4 - сетка из обычной проволоки диаметром 4 мм; 5 -прорезь в известково-кремнеземистом изделии; 6 - пластина; 7 - анкер; 8 - каркас из уголка; 9 - усадочный шов

Рис. 13. Детали армирования панелей из легкого жаростойкого бетона с отверстиями:

а - с прямоугольным отверстием; б - с отверстием для гляделки; 1 - легкий жаростойкий бетон; 2 - арматурная сетка; 3 - анкеры; 4 - усадочные швы

Рис. 14. Вариант конструкции однослойной сводовой панели с керамическими анкерами:

1 - металлическое основание; 2 - бетонная футеровка; 3, 4 - шпильки диаметром 8 мм; 5 - керамические анкеры; 6 - уголки жесткости 50 х 5 мм

4.36. Сводовые панели из легких жаростойких бетонов и теплоизоляционных материалов должны иметь металлическое основание. Панели свода выполняют однослойными или многослойными в зависимости от расчетной температуры в рабочем пространстве агрегата и свойств применяемых бетонов и теплоизоляционных материалов.

Рис. 15. Конструкция двухслойной сводовой панели с керамическими анкерами:

1 - металлическое основание; 2 - керамические анкеры; 3 - легкий жаростойкий бетон с объемной массой 300 - 500 кг/м³; 4 - легкий жаростойкий бетон с объемной массой 900 - 1000 кг/м³; 5 - анкеры из жаростойкой стали; 6 - стальные анкеры; 7 - окантовочный уголок

4.37. Крепить слой бетона к металлическому основанию сводовых панелей в зависимости от расчетной температуры следует при помощи стальных или керамических анкеров. Вариант конструкции сводовых однослойных панелей показан на рис. 14, двухслойных - на рис. 15.

4.38. Панели свода целесообразно крепить к несущим элементам каркаса с помощью металлических подвесок. При необходимости устройства в своде съемных участков их нужно выполнять также в виде подвесных плит (рис. 16). Устройство вкладышей, опирающихся на бетонные консоли панелей, недопустимо.

Рис. 16. Вкладыши свода:

1 - панели свода; 2 - вкладыши; 3 - подвески; 4 - высокоглиноземистое волокно; 5 - металлическое основание; 6 - опорные уголки 45 х 4 - 50 х 4 мм; 7 - анкеры