8. Конструкции резервуаров

8.1. Сварные соединения и швы

8.1.1. Основные типы сварных соединений и швов

Для изготовления резервуарных конструкций применяются стыковые, угловые, тавровые и нахлесточные сварные соединения.

В зависимости от протяженности сварных швов по линии соединения деталей различают следующие типы сварных швов:

— сплошные швы, выполняемые на всю длину сварного соединения;

— прерывистые швы, выполняемые чередующимися участками длиной не менее 50 мм;

— временные (прихваточные) швы, поперечное сечение которых определяется технологией сборки, а протяженность свариваемых участков составляет не более 50 мм.

Конструктивные элементы сварных соединений и швов должны, как правило, соответствовать требованиям стандартов на применяемый вид сварки:

— для ручной дуговой сварки — ГОСТ 5264;

— для дуговой сварки в защитном газе — ГОСТ 14771;

— для сварки под флюсом — ГОСТ 8713.

Изображения сварных соединений и условные обозначения сварных швов на чертежах должны однозначно определять размеры конструктивных элементов подготовленных кромок свариваемых деталей, необходимые для выполнения швов с применением конкретного вида сварки.

Основные типы и рекомендуемые обозначения сварных соединений и швов приведены в справочном Приложении П.3.

8.1.2. Ограничения на сварные соединения и швы

Наличие прихваточных швов в законченной конструкции не допускается.

Минимальные катеты угловых швов (без припуска на коррозию) должны приниматься в соответствии с таблицей 38 СНиП II-23-81* «Стальные конструкции».

Максимальные катеты угловых швов не должны превышать 1,2 толщины более тонкой детали в соединении.

Нахлесточное соединение, сваренное сплошным швом с одной стороны, допустимо только для соединений элементов днища или крыши (согласно п. 8.1.5 и п. 8.1.8), при этом величина нахлеста должна быть не менее 60 мм для соединений полотнищ днища или полотнищ крыши и не менее 30 мм для соединений листов днища или листов крыши при полистовой сборке, но не менее 5-ти толщин наиболее тонкого листа в соединении.

8.1.3. Вертикальные соединения стенки

Вертикальные соединения листов стенки должны выполняться двусторонними стыковыми швами с полным проплавлением.

Вертикальные заводские и монтажные швы стенок резервуаров 4 класса опасности, сооружаемых методом рулонирования, допускается располагать на одной линии.

Для прочих резервуаров вертикальные заводские и монтажные соединения на смежных поясах стенки должны быть смещены относительно друг друга на величину не менее 10t (где t — толщина нижележащего пояса стенки), и не менее 500 мм для стенок полистовой сборки.

8.1.4. Горизонтальные соединения стенки

Горизонтальные соединения листов стенки должны выполняться двусторонними стыковыми швами с полным проплавлением.

Для резервуаров полистовой сборки пояса стенки должны совмещаться в одну вертикальную линию по внутренней поверхности.

Для стенок резервуаров, изготовляемых методом рулонирования, общая вертикальная линия может совмещаться с внутренней или внешней поверхностью поясов.

8.1.5. Нахлесточные соединения днища

Нахлесточные соединения днища применяются для соединения между собой рулонируемых полотнищ днищ, листов центральной части днищ при их монтаже полистовой сборкой, а также для соединения центральной части днищ (рулонируемой или полистовой) с кольцевыми окрайками.

Нахлесточные соединения днищ свариваются сплошным односторонним угловым швом только с верхней стороны. В зоне пересечения нахлесточных соединений днища с нижним поясом стенки должна быть образована ровная поверхность днища, как это показано на рис. 8.1а.

8.1.6. Стыковые соединения днища

Двусторонние стыковые соединения применяются для сварки рулонируемых полотнищ днищ.

Односторонние стыковые соединения на остающейся подкладке применяются для соединения между собой кольцевых окраек, а также при полистовой сборке центральной части днищ или днищ без окраек. Остающаяся подкладка должна иметь толщину не менее 4 мм и должна присоединяться прерывистым швом к одной из стыкуемых деталей. При выполнении стыкового соединения на остающейся подкладке без разделки кромок зазор между кромками стыкуемых листов толщиной до 6 мм должен быть не менее 4 мм; для стыкуемых листов толщиной более 6 мм — не менее 6 мм. При необходимости должны использоваться металлические распорки для обеспечения раскрытие корня шва на требуемую величину.

Для стыковых соединений кольцевых окраек должен быть предусмотрен переменный зазор клиновидной формы, изменяющийся от 4…6 мм по наружному контуру окраек до 8…12 мм по внутреннему контуру, учитывающий усадку кольца окраек в процессе сварки.

Для подкладок должны применяться материалы, соответствующие материалу стыкуемых деталей.

8.1.7. Соединение днища со стенкой

Для соединения днища со стенкой должно применяться двустороннее тавровое соединение без скоса кромок или с двумя симметричными скосами нижней кромки листа стенки. Катет углового шва таврового соединения должен быть не более 12 мм.

Если толщины нижнего пояса стенки и листа днища не превышают 12 мм, то применяется соединение без скосов кромок с катетом углового шва, равным толщине более тонкого из соединяемых листов (рис. 8.1б).

Если толщина нижнего пояса стенки или листа днища превышают 12 мм, то применяется соединение со скосами кромок, при этом сумма глубины скоса и катета углового шва равняется толщине более тонкого из соединяемых листов (рис. 8.1в).

Узел соединения днища со стенкой должен быть доступен для осмотра в процессе эксплуатации резервуара. При наличии на стенке резервуара теплоизоляции, она должна не доходить до днища на расстояние около 100 мм с целью снижения возможности коррозии данного узла и обеспечения наблюдения за его состоянием.

8.1.8. Соединения листов крыши

Настил крыши может выполняться из отдельных листов, укрупненных карт или полотнищ заводского изготовления.

Монтажные соединения настила должны выполняться, как правило, внахлест со сваркой сплошного углового шва только с верхней стороны.

Нахлест листов в направлении по уклону крыши должен выполняться таким образом, чтобы верхняя кромка нижнего листа накладывалась поверх нижней кромки верхнего листа с целью снижения возможности проникновения конденсата внутрь нахлеста.

По требованию Заказчика монтажные соединения настила бескаркасных конических или сферических крыш могут выполняться двусторонними стыковыми или нахлесточными швами.

Заводские сварные швы настила должны быть двусторонними стыковыми.

Для соединения настила с каркасом крыши допускается применение прерывистых угловых швов при малоагрессивной степени воздействия внутренней среды резервуара. Для средне и сильноагрессивной среды указанное соединение должно выполняться сплошными угловыми швами минимального сечения с добавлением припуска на коррозию.

При выполнении крыши во взрывозащищенном исполнении (легко сбрасываемой) настил крыши должен привариваться только к верхнему кольцевому элементу стенки угловым швом катетом не более 5 мм, приварка настила к каркасу крыши не допускается. Указанный «ослабленный узел» соединения настила крыши со стенкой должен обеспечить частичный или полный отрыв настила крыши от стенки резервуара и быстрый сброс избыточного давления, предотвратив разрушение стенки и узла крепления стенки к днищу и разлив продукта.

Рис. 8.1. Соединение днища со стенкой

8.2. Стенки

8.2.1. Толщины листов стенки резервуара должны превышать расчетные значения по условиям прочности и устойчивости с учетом припусков на коррозию и минусового допуска на прокат. Минимальные конструктивные толщины листов стенки приведены в таблице 8.1. Максимальная толщина листов должна быть не более 40 мм.

Таблица 8.1

8.2.2. Минимальная ширина листов стенки, кроме листов верхнего пояса, должна составлять:

— для резервуаров рулонной сборки — 1.5 м;

— для резервуаров полистовой сборки — 1.8 м.

8.2.3. Местные сосредоточенные нагрузки на стенку резервуара должны быть распределены при помощи листовых накладок или ребер жесткости, располагаемых, предпочтительно, в кольцевом направлении.

8.2.4. Постоянные конструктивные элементы не должны препятствовать перемещению стенки, в том числе в зоне нижних поясов стенки при гидростатической нагрузке.

8.2.5. Присоединение конструктивных элементов к стенке должно удовлетворять следующим требованиям:

а) приварка конструктивных элементов должна производиться через листовые накладки со скругленными углами с обваркой по замкнутому контуру;

б) катет угловых швов крепления конструктивных элементов не должен превышать 12 мм;

в) постоянные конструктивные элементы должны располагаться не ближе 100 мм от оси горизонтальных швов стенки и днища резервуара, и не ближе 150 мм от оси вертикальных швов стенки, а также от края любого другого постоянного конструктивного элемента на стенке;

г) временные конструктивные элементы (технологические приспособления) должны привариваться на расстоянии не менее 50 мм от сварных швов;

д) технологические приспособления должны быть удалены до гидравлических испытаний, а возникающие при этом повреждения или неровности поверхности должны быть устранены с зачисткой абразивным инструментом на глубину, не выводящую толщину проката за пределы минусового допуска на прокат.

8.3. Днища

8.3.1. Днища резервуаров могут быть плоскими (для резервуаров объемом до 1000 м³) или коническими с уклоном от центра к периферии (рекомендуемая величина уклона 1:100), при этом наличие незначительного уклона компенсирует возможную неравномерность осадок основания, а также облегчает очистку резервуара и удаление подтоварной воды.

По требованию Заказчика уклон днища может быть выполнен к центру резервуара при условии специальной проработки в проекте вопросов осадок основания и прочности днища.

8.3.2. Днища резервуаров объемом до 1000 м³ включительно могут изготавливаться из листов одной толщины (без окраек), при этом выступ листов днища за внешнюю поверхность стенки следует принимать 25…50 мм. Днища резервуаров объемом более 1000 м³ должны иметь центральную часть и кольцевые окрайки, при этом выступ окраек за внешнюю поверхность стенки следует принимать 50…100 мм. Наличие в рулонируемом полотнище днища листов различной толщины не допускается.

8.3.3. Минимальная толщина всех листов днища (без припуска на коррозию) должна составлять 4 мм для днищ, полученных сваркой встык, 5 мм для днищ, имеющих нахлесточные соединения.

8.3.4. Размеры окраечного кольца днища назначаются из условия прочности узла соединения стенки с днищем с учетом деформативности листа окрайки днища. При этом учитывается, что днище имеет сплошное опирание по всей поверхности, включая окраечное кольцо, если Заказчиком не предусмотрено выполнение днища особого типа в соответствии с Приложением П.19.

8.3.5. Номинальная толщина кольцевых окраек должна быть не менее величины, определяемой по формуле:

где

t1 — номинальная толщина нижнего пояса стенки, полученная по п. 9.2 или п. 9.6 (что больше);

k1 = 0,77 — безразмерный коэффициент;

Δtcs, Δtcb — припуск на коррозию нижнего пояса стенки и днища соответственно;

Δtmb — минусовой допуск на прокат окрайки днища.

Если по согласованию с Заказчиком в листе окрайки днища допускаются пластические деформации, то следует принять k₁ = 0,58.

Номинальную толщину окрайки следует назначать с учетом ограничений:

(0,006 + Δtcb) ≤ tb ≤ (0,016 + Δtcb).

8.3.6. Кольцевые окрайки должны иметь ширину в радиальном направлении, обеспечивающую расстояние между внутренней поверхностью стенки и швом приварки центральной части днища к окрайкам не менее:

— 300 мм для резервуаров объемом до 5000 м³;

— 600 мм для резервуаров объемом более 5000 м³,

— величины, назначаемой в п. 9.6.6.4 (при наличии сейсмического воздействия), и не менее величины (мм), определяемой соотношением:

где

k₂ = 0,92 — безразмерный коэффициент.

Если по согласованию с Заказчиком в листе окрайки днища допускаются пластические деформации, то следует принять k₂ = 0,76.

8.3.7. Расстояние от сварных соединений днища, расположенных под нижней кромкой стенки, до вертикальных швов нижнего пояса стенки должны быть не менее чем:

— 100 мм для резервуаров 3 и 4 классов опасности;

— 200 мм для резервуаров 1 и 2 классов опасности.

8.3.8. Стыковые или нахлесточные соединения трех элементов днища (листов или полотнищ) должны располагаться на расстоянии не менее 300 мм друг от друга, от стенки резервуара и от монтажного соединения кольцевых окраек.

8.3.9. Присоединение конструктивных элементов к днищу должно удовлетворять требованиям пунктов 8.2.5а, 8.2.5б, 8.2.5г, 8.2.5д.

8.3.10. Днища должны иметь круговую форму кромки по внешнему контуру.

8.3.11. По внутреннему периметру кольцевых окраек форма центральной части днища может быть круговой или многогранной, с учетом обеспечения нахлестки центральной части днища на окрайки не менее 60 мм.

8.4. Кольца жесткости на стенке

8.4.1 Для обеспечения прочности и устойчивости резервуаров при эксплуатации, а также для получения требуемой геометрической формы в процессе монтажа, на стенках резервуаров могут устанавливаться следующие типы колец жесткости:

— верхнее ветровое кольцо для резервуаров без стационарной крыши или для резервуаров со стационарными крышами специальных типов, имеющих повышенную деформативность в плоскости основания крыши;

— верхнее опорное кольцо для резервуаров со стационарными крышами;

— промежуточные для обеспечения устойчивости при воздействии ветровых и сейсмических нагрузок;

— промежуточные формообразующие кольца для резервуаров, сооружаемых методом рулонирования.

8.4.2. Верхнее ветровое кольцо устанавливается снаружи резервуара на верхнем поясе стенки резервуаров с плавающими крышами или резервуаров со стационарными крышами, конструкция которых не может рассматриваться в качестве жесткого диска в плоскости верхней кромки стенки. Это относится, например, к конструкциям купольных алюминиевых крыш, крышам оболочечного типа переменной кривизны с участками сжатых и растянутых поверхностей (двускатные, многоскатные, складчатые и т.п. крыши).

Для резервуаров указанного типа минимальное сечение верхнего ветрового кольца жесткости определяется в п. 9.2.4, а ширина кольца должна быть не менее 800 мм.

Рекомендуемая высота установки верхнего ветрового кольца составляет 1,10…1,25 м от верха стенки, при этом по верху стенки резервуаров с плавающей крышей должен быть установлен кольцевой уголок сечением не менее 75 × 6 мм.

При использовании верхнего ветрового кольца в качестве обслуживающей площадки конструктивные требования к элементам кольца (ширина и состояние ходовой поверхности, ограждение кольца по внешней от резервуара стороне и пр.) должны соответствовать требованиям раздела 8.8.

8.4.3. Верхнее опорное кольцо стационарных крыш устанавливается на верхней кромке стенки резервуаров для восприятия опорных реакций сжатия, растяжения или изгиба при воздействии на крышу внешних и внутренних нагрузок. Минимальное сечение опорного кольца бескаркасных крыш определяется в п. 9.3.3.

В том случае, если монтаж стационарной крыши осуществляется после окончания монтажа стенки резервуара, то сечение опорного кольца должно быть проверено на соответствия п. 9.2.4, как для резервуара без стационарной крыши.

8.4.4. Промежуточные ветровые кольца жесткости устанавливаются в тех случаях, когда толщины поясов стенки не обеспечивают устойчивость стенки опорожненного резервуара, а увеличение толщин поясов стенки является технически и экономически нецелесообразным.

Минимальное сечение промежуточных колец жесткости должно определяться по п. 9.2.3.2.3.

8.4.5. Промежуточные формообразующие кольца жесткости устанавливаются на стенках рулонируемых резервуаров с целью обеспечения правильной геометрической формы, особенно в зоне монтажных стыков.

Для резервуаров объемом до 5000 м³ необходимость установки формообразующих колец определяется монтажной организацией по согласованию с Заказчиком и автором проекта КМ.

Для резервуаров объемом свыше 5000 м³ необходимо устанавливать не менее двух формообразующих колец.

Рекомендуемые сечения формообразующих колец указаны в таблице 8.2.

Таблица 8.2

В зоне монтажных стыков сечение формообразующих колец может быть увеличено установкой накладок или иным образом, в соответствии с указаниями проекта КМ или ППР.

8.4.6. Кольца жесткости должны иметь неразрезное сечение по всему периметру стенки. Установка элементов колец на отдельных участках, в том числе в зоне монтажных стыков стенки рулонируемых резервуаров, не допускается.

8.4.7. Соединения колец жесткости должны быть стыковыми с полным проплавлением. Допускается соединение колец на накладках. Монтажные стыки колец жесткости должны располагаться на расстоянии не менее 150 мм от вертикальных швов стенки.

8.4.8. Кольца жесткости должны располагаться на расстоянии не менее 150 мм от горизонтальных швов стенки (расстояние от оси горизонтальной полки кольца до оси сварного шва). Прочие требования к установке колец жесткости должны приниматься по п. 8.2.5.

8.4.9. Кольца жесткости, ширина которых в 16 и более раз превышает толщину горизонтального элемента кольца, должны иметь опоры, выполняемые в виде ребер или подкосов. Расстояние между опорами не должно превышать более чем в 20 раз высоту внешней вертикальной полки кольца.

8.4.10. При наличии на резервуаре систем пожарного орошения (устройства охлаждения) кольца жесткости, устанавливаемые на наружной поверхности стенки, должны иметь конструкцию, не препятствующую орошению стенки ниже уровня кольца.

Кольца такой конструкции, которая способна собирать воду, должны быть снабжены сточными отверстиями.