Расчет технологических качеств газгольдеров

Рис. 5. Напряженное состояние газгольдера при отборе газа.
1 — кривая напряжения в стенке газгольдера; 2— кривая критической температуры хрупкости стали.
На рис.5. приведена кривая 1 напряженного состояния (σ) цилиндрического газгольдера объемом 180 м³ из стали Б Ст.3 (диаметр 3,22 м, толщина стенки δ = 10 мм, поверхность 200 м²) в зависимости от температуры при отборе газа с расходом g = 1650 кг/ч и ломаная 2 критической температуры хрупкости этой же стали. Начальная температура газа (метана) Т_н = Т₀ = 293 К (20°С), начальное абсолютное давление р_н = 9 · 10⁵ Н/м². Коэффициент теплопередачи k = 21 Дж/(м² · ч · °С), С_р = 2,22 Дж/(кг · °С), z = 0,95. При этом Т* = -28° С.
Как следует из рис. 5, несмотря на высокую начальную температуру, сталь при отборе газа попадает в зону хрупкого разрушения, причем наиболее опасен не начальный период истечения газа, когда газгольдер работает под наиболее высоким давлением, а промежуточный период, когда напряжения σ еще достаточно велики, а температура газа быстро снижается. Естественно, что при более низких температурах окружающей среды Т₀ эта сталь для строительства газгольдеров совершенно непригодна.
Анализ изменения температуры газа при отборе его из газгольдера позволяет установить следующее:

1. 
   при быстром отборе газа из газгольдеров температура его может снизиться значительно ниже температуры окружающей среды и предела хрупкости газгольдерной стали, в результате чего возможно разрушение газгольдеров;
   
2. 
   для предотвращения аварий наибольший отбор газа не должен превышать допускаемого по формуле (13);
   
3. 
   при строительстве газгольдеров сталь следует выбирать с учетом работы газгольдеров при температурах ниже минимальной температуры окружающего воздуха. Предел хрупкости сталей должен быть выше Т_min, определяемой по формуле (10).