Резервуар высокого давления (РВД) представляет собой специальный герметичный сосуд для хранения или транспортировки жидкостей либо газов под давлением, превышающим 1,6 МПа.
Испытания на прочность – это опрессовка РВД давлением жидкости или газа (обычно водой и воздухом), превышающим рабочее давление. Испытание на герметичность – обнаружение утечек.
Виды и классификация резервуаров высокого давления
Условно РВД можно разделить на два основных вида – емкости для хранения и технологические.
Резервуары для хранения используются во многих областях народного хозяйства:
- Химическая промышленность;
- Нефтегазовая отрасль;
- Энергетика;
- Коммунальная сфера;
- Оборонная отрасль.
Сферический резервуар для сжиженного газа
Технологические емкости отличаются объемом и предназначением. Например, баллоны с сжиженным газом, емкости на АЗС, емкости для перевозки нефтегазопродуктов, установленные на транспортные средства (цистерны, танки на танкерах).
РВД классифицируются по нескольким признакам. Рассмотрим наиболее значимые из них.
По назначению резервуары делятся на РВД для сжиженных газов, для химических продуктов и нефтепродуктов.
По расположению – надземные, наземные, подземные и полузаглубленные.
По объему. Классы резервуаров для наглядности сведены в таблицу (см. табл. 1).
| Класс | Объем, м³ |
|---|---|
| КС-2б | менее 1000 |
| КС-2а | от 1000 до 20000 |
| КС-3б | от 20000 до 50000 |
| КС-3а | от 50000 до 120000 |
Таблица 1
По конструктивным особенностям РВС состоят из трех групп – РВС (резервуар вертикальный стальной со стационарной крышей без понтона), РВСП (резервуар вертикальный стальной со стационарной крышей с понтоном), РВСПК (резервуар вертикальный стальной с плавающей крышей).
По форме РВД подразделяются на цилиндрические, прямо- и многоугольные, шаровые. Для научных и исследовательских работ применяются резервуары каплевидной формы, торовидной и др.
Краткая техническая характеристика РВД приведена в таблице (см. табл. 2).
| Показатель | Тип резервуара | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Каплевидный с опорным кольцом | Каплевидный с экваториальной опорой | Вертикальные цилиндрические «Гибрид» | Вертикально цилиндрические ДИСИ | Траншейного типа | |||
| Объем, тыс. м³ | 2 | 2 | 3 | 5 | 2 | 1 | 2 |
| Избыточное давление, МПа | 0,04 | 0,04 | 0,025 | 0,018 | 0,013 | 0,015 | 0,002 |
| Вакуум, кПа | 30 | 30 | 10 | 10 | 0,5 | 0,8 | 0,5 |
| Основные размеры D*H, мм | 18454x10490 | 18500x10620 | 18980x11825 | 20900x15600 | 15200x9100 | 12330x8900 | 18000х24000 |
| Общий расход металла при изготовлении, т | 64,71 | 54,62 | 70,67 | 121,0 | 43,0 | 24,2 | 90 |
Таблица 2
Более полная классификация содержит множество дополнительных признаков (по материалу изготовления, по оперативному использованию, по температурному режиму и др.).
Применение резервуаров высокого давления
РВД широко применяются практически во всех отраслях народного хозяйства. Их главное достоинство заключается в надежности и долговечности. Преобладающее использование наблюдается в нефтегазовой отрасли. В них хранятся и транспортируются нефть, нефтепродукты, газ, сопутствующие жидкости.
Резервуар высокого давления
В промышленности чаще всего РВД применяются для хранения сжатого воздуха, используемого в рабочих процессах (обеспечение работы пневмоинструмента, фиксирующих захватов и т. д.). В металлургии резервуары используют для хранения жидкого кислорода, используемого в сталелитейном производстве.
Пневматический гайковерт
Химическая отрасль. В РВД хранятся и перевозятся различные химикаты, газы. Например, хлор, аммиак.
В аэрокосмической отрасли РВД используются для хранения топлива, окислителей, воздуха, кислорода и т. п.
Газовые баллоны
В быту многие сталкиваются с резервуарами высокого давления – газ в баллонах, ресиверы компрессоров в гаражах, баллоны с аргоном и ацетиленом у сварщиков.
РВД широко применяются на транспорте (элемент тормозной системы локомотивов, автомобилей).
В строительстве на сегодняшний день невозможно обойтись, например, без отбойных молотков, бетоноломов, пневмоперфораторов и др. инструмента и оборудования. Сжатый воздух для обеспечения работоспособности подобных устройств хранится в РВД.
Пневмоперфоратор на стройке
Кроме перечисленных отраслей резервуары высокого давления используются в энергетике, медицине, пищевой промышленности, сельском хозяйстве и многих других.
Испытания РВД на прочность и герметичность
Резервуары высокого давления в процессе производства подвергаются различным методам испытаний:
- Визуальный контроль;
- Испытание проникновением жидкости;
- Магнитопорошковый контроль;
- Радиографический контроль;
- Ультразвуковой контроль;
- Рентгеновский контроль.
Во время проведения испытаний определяются качество сварных швов, состояние всех металлических элементов (стенок, днища, запорной арматуры), прочности, герметичности и др.
Определение прочности и герметичности производится методами гидравлических или пневматических испытаний. В качестве примера рассмотрим один из них.
Метод гидравлических испытаний заключается в создании в резервуаре избыточного давления, превышающего рабочее. В результате появляется возможность выявления слабых мест конструкции (брак деталей, негерметичность соединений, дефекты сварных швов).
Алгоритм испытания выглядит следующим образом:
- Проведение подготовительных работ (подключается испытательное оборудование, КИП, устанавливаются манометры).
- Резервуар заполняется водой. Одновременно осуществляется осмотр с целью выявления подтеканий.
- Производится постепенное повышение давления внутри РВД до заданного предела с определенными выдержками и временными интервалами (см. табл. 3).
- После истечения времени на испытание давление снижается до рабочего.
- Процесс испытания заканчивается удалением воды из резервуара, просушкой и устранением обнаруженных дефектов (утечек, трещин, разрывов и т. п.).
| Толщина стенки резервуара, мм | Время выдержки, мин |
|---|---|
| до 50 | 10 |
| свыше 50 до 100 | 20 |
| свыше 100 | 30 |
| для многослойных резервуаров независимо от толщины стенки | 60 |
Таблица 3
РВД считается выдержавшим испытания, если по прошествии регламентного времени после заливки водой:
- на стенках отсутствуют следы течи;
- корпус не покрыт отпотинами;
- уровень жидкости не изменился с момента закачки;
- отсутствуют заметные дефекты на корпусе в результате давления воды;
- основание резервуара стабилизировано.
Метод пневматических испытаний главным образом отличается от рассмотренного в том, что вместо воды в резервуар закачивается воздух или инертный газ.
Для проверки качества резервуаров высокого давления разработаны нормативные документы, например:
- ГОСТ 31385-2023 «Резервуары вертикальные цилиндрические стальные для нефти и нефтепродуктов. Общие технические условия»;
- ГОСТ Р 53282-2009 «Установки газового пожаротушения автоматические. Резервуары изотермические пожарные. Общие технические требования. Методы испытаний»;
- ГОСТ 34347-2017 «Сосуды и аппараты стальные сварные. Общие технические условия»;
- ГОСТ Р 58030-2017 «Проектирование и производство на месте вертикальных цилиндрических стальных емкостей с плоским дном для хранения сжиженных газов с рабочей температурой от 0° до -165 °С. Часть 5. Испытания, высушивание, очистка и охлаждение»;
- ГОСТ Р 56623-2019 «Резервуары вертикальные цилиндрические стальные. Правила технической эксплуатации».