Баллоны для хранения и перевозки газов под давлением

Хранение и транспортирование газов под давлением, наряду с уменьшением габаритов резервуаров, представляют еще удобства, связанные с использованием газа путем перепускания его простым открытием редукционного вентиля.

Применение сжатых газов, заключенных в баллоны, много­образно, начиная с лабораторий и ряда химических производств и кончая автодвигателями, работающими на горючих газах. ­

Эмульгаторы для смешения плохо смешивающихся жидкостей

Рис. 57. Эмульгаторы для смешения плохо смешивающихся жидкостей.

Размеры резервуаров также различны — от малолитражных балло­нов до громадных многослойных резервуаров.

Газы под давлением могут находиться в баллонах сжатыми (водород, кислород, воздух), сжиженными (углекислота, аммиак, хлор) или растворенными, как, например, ацетилен, который под давлением очень неустойчив и, во избежание взрыва, хранится растворенным в ацетоне или других растворителях в баллонах, заполненных пористой массой.

Баллоны изготовляются бесшовными, сварными, однослой­ными и многослойными, обмотанными стальной лентой, а также выполненными из стали или легких сплавов с наружной оплет­кой стальной проволокой.

Стальные баллоны для газов под рабочим давлением 6, 30, 135, 150 ат, емкостью от 0,4 до 55 л, изготовляются из бесшовных труб углеродистой стали согласно ГОСТ 949-41 (рис. 58).

Kopnyc  баллона цилиндрический с выпуклым днищем и горловиной. На нижнюю часть баллона насаживается башмак, а на горловину кольцо. В горловину ввертывается вентиль, имеющий коническую резьбу с профилем по ОСТ/НКТП 266, конусностью 3 :25 и числом ниток 14 на 1″. Наружный диа­метр резьбы в плоскости торца горловины делается в баллонах большого литража (емкостью более 12 л), — 27,8 мм и реже 30,3 мм.

При хранении баллона на боковой штуцер вентиля навинчи­вается колпачковая гайка, препятствующая утечке газа через неплотности, а на кольцо — колпак, предохраняющий вентиль от повреждения.

Баллоны малого литража изготовляются без колец, колпаков и башмаков.

Стальной баллон для газов под давлением

Рис. 58. Стальной баллон для газов под давлением.

1 —корпус баллона; 2 —выпуклое дни­ще; 3—горловина; 4 —башмак; 5 — кольцо;6 —вен­тиль; 7 —колпачко­вая гайка; 8 —кол­пак.

Баллоны по ГОСТ 949-41 выполняются из углеродистой стали с минимальным пределом прочности от 32 до 65 кг/мм2 и имеют поэтому большой вес. Для облегчения их иногда применяют низколегированную сталь с пределом прочности 90—95 кг/мм2 и выше, что позволяет уменьшить вес баллона в 2—2,5 раза.

Снижения веса можно также достигнуть из­менением цилиндрической формы баллона на сферическую, укреплением тонкостенного кор­пуса кольцами или оплеткой его высокопрочной проволокой, а также применением легких спла­вов.

Для корпуса баллонов, укрепленных кольцами (бандажами), подбирают стали со сравнительно невысоким пределом прочности, но с высокими пластическими свойствами. Плотно надетые на корпус стальные кольца, наоборот, имеют высо­кую прочность. Баллон подвергают высокому гидравлическому давлению, при котором внутрен­няя труба получает остаточную деформацию, а кольца начинают воспринимать значительную часть нагрузки, создавая определенное противо­давление на стенку корпуса.

Малый вес имеют тонкостенные баллоны из углеродистой или легированной стали с оплеткой их высокоуглеродистой проволокой. Еще легче оплетенные баллоны со стенками из алюминиевых или алюминемагниевых сплавов (прим. 7% Mg). К ним относятся, например, транспортные бал­лоны на рабочее давление 200 ат, обмотанные рояльной проволокой диаметром 0,8 мм, имеющей предел прочности около 220 кг/мм2.

Кроме поперечной намотки баллон в продоль­ном направлении укрепляется тремя прядями из четырех проволок такого же диаметра. Оплетенный баллон, подобно укрепленному кольцами, дефор­мируют высоким гидравлическим давлением. Несмотря на не­большой вес, эти баллоны не нашли широкого промышленного применения, главным образом из-за высокой стоимости. Поль­зуются ими преимущественно в тех случаях, когда уменьшение веса имеет решающее значение (авиация, автотранспорт, инди­видуальные дыхательные аппараты).


Бесшовный баллон из углеродистой стали (ГОСТ 949-41) ем­костью 40 л вмещает при давлении 150 ат 6 м3 газа, приведен­ного к нормальным условиям. Вес баллона — 70 кг или на 1 м3 газа приходится 11,7 кг тары. Для сравнения приведем относи­тельный вес некоторых баллонов (табл. 3), отличающихся фор­мой или материалами, примененными для изготовления их сте­нок [143].

ТАБЛИЦА 3

Материал стенок и конструкции

Рабочее давление, ат

Емкость по воде, л

Наружный диаметр, мм

Толщина

стенки

Вес на 1 м3 газа

кг

%

Углеродистая сталь

150

40

219

8,0

11,7

100

Низколегированная сталь

200

52

219

6,5

6,25

53

Углеродистая сталь с наса­женными кольцами

200

1120

600

8

68

Углеродистая сталь с оплеткой стальной проволокой 1,3 мм

О

о

50

203

4,5 1,3

5,0

43

Стальной сферический

200

40

250

2,5—3,0

4,8

41

Алюминиевый сплав со сталь­ной оплеткой 0 1,0 мм

200

50

200

5,0 2X1,0

4,4

38

Алюминемагниевый сплав со стальной оплеткой диам. 0,8 мм

200

15

100

3,25 0,8

3,2

27

Известный интерес для хранения газов под давлением до 350 ат представляют стальные литые баллоны. Отливку подвер­гают отжигу с последующей закалкой и отпуском. Процесс из­готовления многослойных и обмотанных профильной лентой сосу­дов рассмотрен в гл. XI (стр. 387—395).

На отечественные и импортные баллоны, работающие под да­влением свыше 1 ат, распространяются «Правила устройства, со­держания и освидетельствования баллонов для сжатых, сжижен­ных и растворенных газов» Главной государственной инспекции котлонадзора [124].

Согласно правилам, изготовленный баллон должен иметь четко выбитые следующие паспортные Данные: наименование завода-изготовителя; тип баллона; номер баллона; вес в килограм­мах (фактический) с точностью до 0,1 кг дату (месяц и год) из­готовления и срок произведенного и последующих испытаний; рабочее давление в кг/см2 (Р); пробное гидравлическое давление в кг/см2 (Р); емкость баллона в литрах; овальное клеймо ОТК завода-изготовителя; треугольное клеймо инспектора Котлонадзора.

Для внешнего отличия, а также для предохранения от корро­зии баллоны после испытания окрашиваются масляной, эмалевой или нитрокраской. Баллоны имеют надписи, указывающие наиме­нование газа, для которого они предназначены, а на некоторых, кроме того, по всей окружности наносится поперечная полоса (табл. 4).

ТАБЛИЦА 4

Окраска баллонов и надписи на них

Боковые штуцеры у вентилей к баллонам, предназначенным для газов, образующих с кислородом взрывчатые смеси, должны иметь левую резьбу, а у вентилей баллонов для кислорода и прочих негорючих газов — правую резьбу.

Вентили ввертывают на глете или фольге; применение для этой цели пакли, льна, тряпок и других материалов воспрещается. При ввертывании вентилей кислородных баллонов на глете по­следний не должен иметь жировых примесей.

Находящиеся в эксплуатации баллоны подлежат обязатель­ному периодическому техническому освидетельствованию, про­водимому инспектором Котлонадзора не реже одного раза


ТАБЛИЦА 5

Сводная таблица газов, хранящихся в баллонах под давлением

Газ

Химиче­

ская

формула

Состояние газа в баллонах

Коэфициент удельного наполнения баллонов при t=20° кг/л

Допускаемое давление газа в баллонах 1 кг/см2

Горючесть

Резьба на боковом штуцере у вентилей

Азот

N2

Сжатый

150

Негорючий

Правая

Аммиак

NH3

Сжиженный

0,54

30

я

В

Ацетилен

С2Н2

Растворен­

ный

30

Горючий

Аргон

Аr

Сжатый

150

Негорючий

Правая

Блаугаз

Сжиженный

0,4

125

Горючий

Левая

Бутан

С4Н10

«

0,49

7,5

«

Я

Бутилен

С4Н8

«

0,5

7,5

«

«

Водород

Н2

Сжатый

150

Я

«

Воздух

«

150

Негорючий

Правая

Гелий

Не

«

150

«

«

Изобутан

с4н10

Сжиженный

10

Горючий

Левая

Изобутилен

С4Н8

О

0,53

10

В

«

Кислород

О2

Сжатый

150

Негорючий

Правая

Метан

СН4

«

150

Горючий

Левая

Окись углерода

СО

«

150

В

«

Сероводород

H2S

Сжиженный

1,25

30

Правая

Сернистый ангид­рид

so2

«

1,25

6

Негорючий

«

Пропан

С3Н8

«

0,425

25

Горючий

Левая

Пропилен

С3Н6

«

0,445

25

«

Я

Синильная кислота

HCN

«

0,60

2,5

Негорючий

Правая

Углекислота

СО2

Сжиженный

0,75

125

«

«

Форген

СОСl2

«

1,25

30

в

«

Хлор

С1

«

1,25

30

«

V

Хлористый метил

СН3С1

«

0,8

10

Горючий

Левая

Хлористый этил

С2Н5С1

«

1,25

10

В

«

Этан

с2н6

«

0,3

Этилен

С2Н4

«

0,29

150

Горючий

Левая

Примечание. Допустимое давление в баллонах установлено для сжатых газов при температуре 20°, для сжиженных и растворенных газов — при температуре 50°.в 5 лет. Исключение представляют баллоны для ацетилена, с установленным сроком в 3 года, и баллоны, предназначенные для наполнения корродирующими газами (хлор, хлористый ме­тил,  фосген, сероводород, сернистый ангидрид, хлористый во­дород), которые подвергают освидетельствованию не реже одного раза в 2 года.

Во время эксплоатации запрещается выпускать весь газ из баллона.

Направляемые на завод-наполнитель баллоны должны иметь остаточное давление газа не менее 0,5 ат (для ацетилена не ме­нее 2 ат). Оставшийся в баллоне газ проверяется заводом перед его наполнением.

Наполнение баллонов сжиженными газами должно соответ­ствовать нормам, указанным в табл. 5.

В эксплоатационной практике необходимо соблюдать край­нюю осторожность с баллонами, наполненными газами, пред­охранять их от падения или удара какими-либо предме­тами.

Баллоны с газами должны находиться: от радиаторов отопле­ния и других нагревательных приборов на расстоянии не менее 1 м; от нагревательных печей и других источников тепла с от­крытым огнем — не менее 5 м. Баллоны с газами должны быть защищены от непосредственного действия солнечных лучей.

Баллоны с отравляющими газами должны храниться в спе­циальных закрытых помещениях; баллоны с сероводородом хра­нятся на открытом воздухе под навесом; баллоны с прочими газами могут храниться как в специальных помещениях, так и на открытом воздухе, имея навес или иную защиту от осадков и солнечных лучей.

Хранение в одном помещении баллонов с кислородом и бал­лонов с горючими газами запрещается.

Наполненные баллоны должны храниться в вертикальном по­ложении в специальных гнездах или за барьером, предохраняю­щим баллоны от падения.

Устройство складов и условия хранения в них баллонов ре­гламентируются специальными правилами Котлонадзора.

При перевозке баллоны должны быть надежно закреплены и между ними должны быть прокладки. Прокладки могут быть де­ревянные с вырезами гнезд для баллонов, веревочные, а также из резиновых колец. Минимальная толщина прокладок — 25 мм; каждый баллон должен иметь по две прокладки. Все баллоны должны укладываться вентилями в одну сторону.

В случае взрыва баллона предприятие обязано уведомить об этом местную инспекцию Котлонадзора, которая производит рас­следование обстоятельств взрыва.