Ёмкости, трубопроводы и вентиляция
Всё, что держит в себе воду, топливо или воздух и что нельзя купить готовым по размеру. Тут почти нет выбора формы: её задаёт место, куда изделие должно войти, и то, что через него потечёт.
Из чего собран бак
Прямоугольный бак интереснее круглого именно потому, что сам себя не держит. Цилиндр распирает равномерно, и стенка работает на растяжение; плоскую стенку тот же столб жидкости выгибает наружу. Поэтому по ней идут пояса жёсткости через каждые 400–600 мм — снаружи, чтобы внутри не за что было цепляться осадку.
Второе, о чём забывают, — уклон днища. Один-два процента в сторону слива, и бак опорожняется полностью. Горизонтальное днище выглядит аккуратнее, но в нём всегда остаётся сантиметр жидкости с осадком, а зимой этот остаток разрывает сварной угол изнутри.
Какие бывают работы по ёмкостям
Прямоугольный бак делают по месту: в подвал или котельную, где круглая ёмкость не пройдёт в дверь. Горизонтальная на сёдлах и вертикальный резервуар — заводская геометрия, но люки, патрубки и обвязку под конкретную котельную всё равно варят под заказ.
Отдельно про давление. Всё, что работает под избыточным давлением, — другая работа: с аттестованной технологией, аттестованным сварщиком и документами на изделие. Бак под воду, топливо или ливневый сбор такого режима не требует.
Соединения трубопровода
Шесть способов соединить две трубы отличаются не прочностью — её хватает у всех, — а тем, что будет через десять лет, когда узел придётся вскрыть. Сварной стык вскрывается болгаркой, фланец и американка — ключом.
Скользящая опора — то, что пропускают чаще всего. Стальная труба длиной 20 метров при нагреве на 60 °C удлиняется на полтора сантиметра. Если она зажата намертво в двух точках, это удлинение выламывает крепёж или гнёт саму трубу; хомут со скольжением стоит копейки и снимает вопрос.
Вентиляция
Тут мастерская делает меньше, чем кажется. Воздуховоды — типовое изделие: спираль и прямоугольный короб с фланцами покупают дешевле, чем варят. Варят три вещи: зонт по месту, врезки в готовый короб и переходы, которых нет в каталоге.
Зонт над плитой или ванной варят из нержавейки, а не из оцинковки, и не из соображений красоты: над жиром и паром оцинковка живёт пару лет. Дефлектор на выходе наружу нужен там, где ветер может задавить тягу, — а это почти любая крыша ниже соседнего здания.
Из чего их делают и почему
В ёмкости главное — лист: именно он держит жидкость. Профили лишь помогают — ужесточают плоскую стенку, дают раму под крышку и ноги. Поэтому массу бака считают прежде всего по площади листа.
- Стенки и дно — лист 3 мм, 23,5 кг/м², или 4 мм, 31,4 кг/м², при высоком столбе жидкости; нержавейка обычно на миллиметр тоньше.
- Пояса жёсткости — уголок L 50×50×5, 3,77 кг/м, по периметру бака; внизу поясов больше, потому что там давление наибольшее.
- Рама под крышку — L 40×40×4, 2,42 кг/м; заодно ужесточает верхнюю кромку, которая без неё идёт волной.
- Обвязка у бака — трубы 33,7×3,2, 2,41 кг/м, 48,3×3,2, 3,56 кг/м, 60,3×3,6, 5,03 кг/м.
Откуда берутся рёбра, видно из простого расчёта. Вода на глубине 1 м давит с давлением около 0,1 бар (9,81 кПа), а на всю стенку 1×1 м — с силой около 4,9 кН, то есть как полтонны. Цилиндр держит это растяжением стенки, плоская стенка — изгибом, и именно изгиб надо остановить поясами. Массы листа считает калькулятор листа, уголка — калькулятор уголка.
Швы: прежде всего герметичность
- Швы стенок и дна — сплошные, без разрывов, лучше двусторонние. Здесь шов не столько передаёт усилие, сколько не должен пропустить ни капли.
- Пояса жёсткости — снаружи, можно прерывистым швом: они не уплотняют, а держат стенку. Концы участков замыкают, чтобы в щели не стояла вода.
- Патрубки — вваривают с полным проплавлением или с усиливающей накладкой; это самое частое место течи через годы, потому что сюда приходит вибрация трубопровода.
- Нержавейка и трубы — TIG с поддувом аргона в корень; без газа изнутри корень окисляется и теряет стойкость. Подробности — в статьях TIG и сварка нержавейки.
Герметичность проверяют до покраски: классическая проба мел–керосин (мел с одной стороны шва, керосин с другой — каждая неплотность оставляет пятно), а потом налив водой и осмотр всех швов. Покраска до пробы прячет поры под краской до первой зимы.
Сосуд под давлением: чего не делают сами
Всё сказанное выше относится к ёмкостям без избыточного давления. Ёмкость под давлением — ресивер компрессора, гидроаккумулятор, газовый баллон, котёл — это сосуд под давлением. В ЕС выше 0,5 бар допустимого давления на него распространяется директива 2014/68/ЕС: проект по нормам (например, EN 13445 для сосудов, EN 13480 для промышленных трубопроводов), технология сварки, аттестованная по EN ISO 15614-1, сварщики с сертификатом по EN ISO 9606-1, неразрушающий контроль, приёмка и надзор; в других странах — свои регламенты и органы надзора. Ремонт таких сосудов тоже выполняет только организация с допуском. Отдельно о топливе: бак под дизель или бензин не сосуд под давлением, но ёмкости для горючих жидкостей могут подпадать под технический надзор и пожарные нормы — это выясняют до заказа. То же с ёмкостями на железнодорожном подвижном составе: там сварка ведётся по EN 15085, а класс исполнения шва назначает конструктор.
Порядок изготовления
- Замер места — двери и коридор, через которые бак должен пройти, место под слив, люк и подключения.
- Чертёж — размеры, толщины, шаг поясов, уклон дна 1–2 %, положение патрубков.
- Резка и гибка листа — углы гнутые вместо сварных, где можно: меньше швов, меньше мест для течи.
- Сварка корпуса — дно, стенки, потом пояса и рама; короткими участками, чтобы плоская стенка не пошла волной.
- Патрубки и люк — в корпус после проверки размеров.
- Проба на герметичность — мел–керосин и налив водой.
- Защита — внутри по среде, снаружи грунт и краска.
Защита от коррозии
Внутреннюю защиту подбирают под то, что будет внутри. Питьевая вода — нержавейка или покрытие с допуском к контакту с питьевой водой; дождевая и техническая вода — эпоксидное покрытие; масло и топливо — часто чёрная сталь без покрытия внутри, потому что среда защищает её сама. Небольшие баки можно цинковать горячим способом, но с технологическими отверстиями и помня, что плоские стенки от температуры ванны могут повести. Снаружи больше всего страдают дно и ноги: бак ставят на подкладки, а не плашмя на бетон, чтобы под дном не стояла влага.
Типичные ошибки
- Плоская стенка без поясов — после налива пузо на несколько сантиметров, а со временем трещина в углу.
- Покраска до пробы на герметичность — поры выходят только через месяц.
- Горизонтальное дно — остаток жидкости с осадком остаётся навсегда.
- Нержавейка без поддува — цветной корень ржавеет изнутри.
- «Маленький» сосуд под давлением из мастерской — оборудование без документов и приёмки, которое нельзя эксплуатировать.
Как посчитать материалы: бак 1 м³ для воды
Прямоугольный бак 1,0×1,0×1,0 м без давления: дно и четыре стенки из листа 3 мм (5 м²), крышка из листа 2 мм (1 м²), два пояса жёсткости и верхняя рама из уголка, четыре короткие ноги. Размеры условные — для баков выше толщины и рёбра подбирает конструктор.
| Элемент | Профиль | Длина, м | Шт. | кг/м | кг |
|---|---|---|---|---|---|
| Пояс жёсткости | L 50×50×5 | 4,00 | 2 | 3,77 | 30,2 |
| Верхняя рама | L 40×40×4 | 4,00 | 1 | 2,42 | 9,7 |
| Нога | L 50×50×5 | 0,30 | 4 | 3,77 | 4,5 |
| Итого | 44,4 | ||||
| С запасом 5 % | 47 | ||||
Уголок — это 47 кг с запасом, но больше всего весит лист: стенки и дно около 118 кг, крышка около 16 кг. Пустой бак — это неполных 200 кг стали, а полный — больше 1,1 т на четырёх ногах: эту цифру надо назвать, выбирая пол или перекрытие под бак. Листы лучше разложить так, чтобы стенки выходили из одной гибки, а ведомость целиком посчитает калькулятор ведомости материалов.
Что дальше
Нержавейка для кухни и цеха, столы и мойки — нержавейка и оборудование. Если ёмкость уже есть и потекла — ремонт и восстановление. Цена и сроки — как заказывают.
Частые вопросы
Можно ли сварить бак под давлением?
Это другая работа. Сосуд под давлением требует аттестованной технологии сварки, аттестованного сварщика и документов на изделие. Обычный бак под воду, топливо или ливневый сбор, работающий без избыточного давления, делается без этого — и стоит вчетверо дешевле.
Почему прямоугольный бак дороже круглого при том же объёме?
Из-за рёбер. Цилиндр держит форму сам: давление распирает его равномерно, и стенка работает на растяжение. Плоская стенка от того же столба жидкости выгибается наружу, и её приходится усиливать поясами через каждые 400–600 мм. Прямоугольный берут не ради экономии, а когда круглый не проходит в дверь.
Какой уклон делать у днища?
1–2 % в сторону слива — этого хватает, чтобы бак опорожнялся полностью. Горизонтальное днище выглядит аккуратнее, но в нём всегда остаётся сантиметр жидкости с осадком, а зимой этот остаток разрывает сварной угол.
Из чего дешевле собрать вытяжку — варить или купить?
Воздуховоды покупают: спираль и прямоугольный короб с фланцами стоят дешевле любой сварки. Варят три вещи — зонт по месту, врезки в готовый короб и переходы, которых нет в каталоге. Правило простое: типовое покупается, нетиповое варится.
Какой толщины лист брать на прямоугольный бак для воды?
Для бака около 1 м³ высотой 1 м обычно берут лист 3–4 мм из чёрной стали или 2–3 мм из нержавейки, всегда с поясами жёсткости из уголка. Толщина и шаг рёбер зависят от высоты столба жидкости, поэтому для баков выше их подбирает конструктор. Для питьевой воды внутри нужна нержавейка или покрытие, допущенное к контакту с питьевой водой.
С какого давления ёмкость считается сосудом под давлением?
В ЕС директива 2014/68/ЕС (PED) распространяется на оборудование с максимально допустимым давлением выше 0,5 бар; в странах ЕАЭС действует свой технический регламент с тем же порогом. Такой сосуд проектируют по нормам, варят по аттестованной технологии аттестованные сварщики, а принимают под надзором. Это не изделие, которое делают «на глаз» в гаражной мастерской.
Обновлено: