ВЕРТИКАЛЬНЫЕ РЕЗЕРВУАРЫ

Типы резервуаров в зависимости от расположения поясов бывают со ступенчатым, телескопическим и цилиндрическим корпусом. У них может быть центральная опорная стойка 3 (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Расположение поясов вертикальных резервуаров со стационарной крышей:

а - ступенчатое; 6 - телескопическое; в - цилиндрическое;

I - корпус; 2 - крыша; 3 - стойка; 4 - лестница; 5 - днище; 6 ~ фундамент; 7 ~ ферма

 

Виды резервуаров в зависимости от крыши отличаются вместимостью, конструкцией перекрытия и номинальными нагрузками на крышу.

Резервуары с щитовой крышей имеют вместимость 100—20 000 м³. После установки корпуса крышу монтируют из сборных щитов заводского изготовления. Щиты представляют собой каркас, на котором приварены листы нас­тила. В собранном виде щиты опираются на корпус резервуара и центральную стойку. Этот тип резервуара имеет стопроцентную сборность конструкции. На крышу расходуется 2—25 сборных щитов.

 

Номинальные нагрузки на крышу из сборных щитов

Давление в газовоздушном пространстве

резервуара, Па……………………………………………………………...1960

Вакуум, Па...................... ………………………………………..……….245

Снеговая нагрузка, Па……………………………………………..1000—1500

Скоростной напор ветра, Н/м², для резервуа­ров вместимостью, м³:

1000………………………………………………………..…………..100—700

550-1000 ………………………..………………………………………….1000

30, 50, 1000 …………………….…………………………………….2000-5000

350, 550 ………………………..…………………………………10 000-20 000

Применение сборных элементов значительно сокращает сроки монтажа резервуара. Например, резервуар вместимостью 5000 м³ собирают из 56 основных элементов 12 типоразмеров, в то время как при полистовой сборке требовались сотни отдельных листов и деталей.

Резервуары с безмоментной крышей (рис. 1.2, а) были предложены с целью экономии металла при устройстве покрытия. По верхнему краю корпуса резервуара устанавливают периферийный каркас, закрепленный к обвя­зочному уголку. В центре резервуара монтируют стойку, на вершине которой с помощью косынок закрепляют металлический зонд из листовой стали толщиной 6 мм. Для стойки можно использовать трубы диаметром 100—300 мм и на 1,5— 2 м выше, чем резервуар. Между зондом и периферийным каркасом настилают металлические секторы из листовой стали толщиной 2,5 м. Крыша работает в этой конструкции как пространственная оболочка. Такие резервуары рекомендованы для районов с малым снеговым покровом.

Резервуары со сферической крышей обычно имеют вместимость 10—15 тыс. м³. Днище и корпус резервуара делают из рулонных заготовок. Для кровли применяют щиты заводского изготовления. Монтажный щит собирают из трех заводских щитов, после чего их устанавливают на центральное кольцо и кольцо жесткости.

Номинальные нагрузки резервуаров

Давление в надтопливном пространстве, Па …………………………….1960

Вакуум, Па..... ………………….…………………………………………392

Снеговая нагрузка, Н/м^[2]…………..………………………………………..1000

Скоростной напор ветра, Н/м³...... ………..………………………………550

Сейсмичность, баллы………….……………….………………………………7

 

Резервуары с конусной крышей изготавливают вместимостью 100—50000 м³. Корпус и днище монтируют из рулонных заготовок или методом полистовой сборки.. В резервуарах вместимостью 2—5 тыс. м³, устанавливаемых в районах со скоростным напором ветра 550 Н/м², внутри корпуса на уровне низа строительных ферм ставят кольцо жесткости. После окончания строительства корпуса возводят перекрытие, а затем приваривают кровлю из листов толщиной 2,5 мм.

 

Номинальные нагрузки резервуаров

Давление в надтопливном пространстве, Па.…………………………… 1960

Вакуум, Па.................... …………………………………………………… 240

Снеговая нагрузка, Н/м³…………………………………………………… 1000

Скоростной напор ветра, Н/м³ …..……………………………………300—350

 

Материал для изготовления резервуаров - углеродистые или низколегированные стали. Углеродистые стали выплавляют мартеновским или конверторным способом^[3], в зависимости от степени раскисления они могут быть кипящие, полуспокойные и спокойные, которые подразделяются на три группы:

А — по механическим свойствам;

Б — по химическому соста­ву:

В — по химическому сос.аву и механическим свойствам.

При маркировке углеродистую сталь обозначают буквами Ст.,а в зависимости от химического состава и механических свойств добавляют цифры: 0; 1; 2; 3; 4; 5; 6 для групп сталей Б и В. Степень раскисления отличают так: кп — сталь кипящая, пс — полуспокойная, еп — спокойная. Категорию также обозначают порядковыми номерами: 1, 2, 3, 4, 5, 6. Пример расшифровки обозначения; ВСтЗсп2 — сталь 3 спокойная, группы В, второй категории.

Сталь группы В должна удовлетворять следующим требованиям:

верхний предел содержания углерода — 0,22 %, кремния — 0,15, серы — 0,05, фосфора — 0,045 %;

содержание никеля, хрома, меди (каждого из элементов) — не более 0,3 %;

временное сопротивление — 37—46 МПа;

предел текучести — не менее 24 МПа для первого разряда при толщине проката 20—41 мм;

ударная вязкость при температуре — 20° С — не менее 30 Дж/см².

Углеродистые стали при низких температурах (<20° С) имеют малую ударную вязкость и повышенную хрупкость. Поэтому для районов Крайнего Севера резервуары их этих сталей изготовлять не рекомендуется. Здесь лучше применять резервуары из низколегированных марганцовистых сталей, которые по ГОСТ 5520—79 имеют следующие свойства:

при толщине 4—7 мм предел текучести равен 37 МПа, пре­дел прочности — 51 МПа; при толщине 8—32 мм предел текучести — 34 МПа, предел прочности — 50 МПа;

ударная вязкость 30 Дж/см² при температуре минус 40° С и 24,5 Дж/см² при температуре минус 70° С.

Для изготовления днища используют стальные листы 1,5x6 м, толщиной 4—8 мм (их укладывают на специальном фундаменте, верхний слой которого покрывают гидроизоля­ционным материалом). Корпус выполняют из листов 1,25x2,5 м или 1,5x6 м, толщиной 4—25 мм, причем листы располагают длинной стороной горизонтально и после соединения нескольких листов получают цилиндр (его называют поясом). Пояса объединяют между собой. Вертикальные швы корпуса одного пояса смещают относительно друг друга не меньше чем на 0,5 м. Крышу (покрытие) собирают из листов 1,25x2,5 м толщиной 2,5—3 мм, свариваемых внахлест. Строительные перекрытия крыши могут опираться на центральную стойку Диаметром 100—300 мм, устанавливаемую внутри корпуса или только на ферму перекрытия, усилия от которой воспринимает стенка корпуса. Сейчас для крыш широко используют щиты заводского изготовления.

Днище 5 — плоское или конусное. Последнее уменьшает в нем напряжение и обеспечивает более полное удаление отстоя из резервуара при его опорожнении и зачистке.

Фундамент представляет собой сооружение, воспринимаю щее нагрузку от давления столба нефтепродукта и собствен­ной массы резервуара и передающее ее на основание. Основание — толща грунта под фундаментом, воспринимающая нагрузку от резервуара. Оно может быть естественным, когда грунт является природным залеганием, и искусственным, когда грунт предварительно уплотнен или укреплен. От правильно подобранного фундамента зависит работоспособность резервуара. Слабый фундамент может дать неравномерность осадки резервуара, а это приводит к разрушению днища или стенок. Площадку, на которой возводят резервуар, рассчиты­вают по давлению на грунт р = pgH + (G/S), где р— плотность нефтепродукта; g — ускорение свободного падения; Н — высота резервуара; G — вес резервуара; S — площадь днища. Давление на данный грунт должно быть меньше допустимого.

Монолитный фундамент исключает равномерность осадки, поэтому его делают при строительстве наскальных и других твердых породах.

Нормальный фундамент (рис. 1.3) применяют наиболее широко. Он состоит из подсыпки, подушки и гидроизолирующего слоя. Грунтовую подсыпку выполняют из щебня, гравия или песка. Может использоваться для подсыпки глинистый или суглинистый грунт влажностью не более 15 %. После удаления растительного слоя на глубину 0,15—0,30 м выполняют подсыпку горизонтальными слоями. При толщине слоя 0,15—0,2 м подсыпку утрамбовывают. Толщина подсыпного слоя может достигать 0,5—2 м. На этот слой укладывают подушку фундамента толщиной 0,2—0,25 м. Для этой цели используют зернистые материалы с максимальным размером частиц в поперечнике ≤10 % толщины подушки. Радиус подушки должен быть на 0,7 м больше радиуса резервуара и с уклоном от центра основания. Высота конуса в центре равна 0,015 R. По краям подушки устраивают откосы 1:1,5, замощенные булыжником или бетонными плитами. Затем на подушку накладывают гидроизолирующий слой толщиной 80—100 мм из супесчаного грунта (90 % объема смеси) и вяжущего вещества (10 % — жидкий битум, каменноугольный деготь, мазут), который накладывают без подогрева и уплотняют дорожными катками. Этот слой предохраняет днище от коррозии. Готовый фундамент должен иметь вокруг резервуара бровку с уклоном 1:10. Вокруг основания роют кювету с уклоном 0,005 к приемнику канализационного ливневого отвода. Нормальные фундаменты хорошо работают на насыпных грунтах, насыщенных водой.

Рис. 1.3. Нормальныйфундамент; 1 — гидрогаоляционный слой; 2 — по­душка; 3 - подсыпка

При отсутствии подсыпки или при монтаже резервуара на- монолитном фундаменте на­грузка от резервуара будет передаваться на грунтовые во­ды. В резервуаре увеличится их напор и начнется фильтрация к свободной поверхности земли. Наибольший Напор грунтовых вод будет под центром днища. Гидродинамическое давление, стремящееся выдавить грунт на поверхность, приведет к сдвигу грунтового слоя. При значительных давлениях вследствие размыва грунта может произойти неравномерная осадка резервуара, а в некоторых случаях — его разрушение. Создание подсыпки и подушки из крупнозернистых матери­алов изменяет направление токов фильтрации. Грунтовые воды свободно проходят в подушку и выводятся за пределы фундамента. Грунт в этом случае не размывается.

Монтаж резервуара — это изготовление его днища, корпуса и крыши. В 1952 г. Госкомитетом по делам строительства были утверждены типовые чертежи № 7-02-01 — № 7-02-09 на сварные резервуары вместимостью 100—5000 м³, а с 1956 г. введены в действие типовые проекты № 7-02-11 — № 7-02-19, согласно которым резервуары сооружают методом полистовой сборки.

С 1954—1955 гг. были внедрены типовые проекты на строительство вертикальных резервуаров методом "рулонирования", разработанным Институтом электросварки имени Е.'О. Патона. Этим методом делают резервуары вместимостью 100—5000 м³ с внутренним давлением 1176—1960 Па по трем вариантам, которые предусматривают: сварку листов корпу­са встык; сварку листов по коротким сторонам — йстык, по длинным — внахлестку и выполнение заводских стыков внахлестку. Во всех вариантах вместимость резервуаров 100, 200, 300, 400 м³, в первом и втором, кроме того, — 700, 1000, 2000, 3000,5000 м³.

Монтаж полистовой сборкой применяют в тех районах, куда невозможно доставить рулонные заготовки резервуара (корпус днища). На фундаменте собирают и сваривают днище, на которое устанавливают пояса резервуаров одним из следую­щих способов: сборка и сварка на стеллажах и клетях; сборка корпуса "снизу вверх" с использованием крана и монтажных тележек; сборка корпуса "сверху вниз" с использованием гидроподъемников. Сборку и сварку на стеллажах и клетях ведут постепенным наращиванием поясов непосредственно на строительной площадке из отдельных листов.

При сборке корпуса "снизу вверх" листы длинной стороной располагают горизонтально, сваривают в пояса (сварку листов ведут встык кругом или же по коротким кромкам встык, а по длинным внахлестку), а пояса наращивают до необходимой высоты. Затем монтируют настил перекрытия, на который укладывают листы крыши и сваривают их между собой внахлест. При монтаже резервуара методом сборки "сверху вниз" вначале создают верхний пояс корпуса резервуара с крышей, устанавливают его на днище и с помощью гидроподъемников поднимают на высоту следующего пояса (ширину листа). Сваривают очередной пояс, и так наращивают пояса до необходимой высоты резервуара, и только после это­го приваривают нижний пояс к днищу.

Рис. 1.4. Схема сборки резервуара из рулонных заготовок: α — подъем рулона корпуса; б — развертывание рулона; 1 — опоры; 2 — полиспаст 3 - подъемный трос; 4 — страховочные тросы; 5 — опорная стойка; б - рулон резервуара; 7 — днище; 8 — трактора

 

Индустриальный метод изготовления резервуаров заключается в следующем. На заводе делают отдельно днище, корпус и щиты крыши. Полотнища необходимых размеров свари­вают из листов на специальном стенде. После осмотра и контроля сварных соединений полотнища сваривают в рулон, диаметр которого выбирают таким, чтобы развертывание не вызывало остаточных деформаций.

На строительной площадке раскатывают рулон днища и укладывают его на подготовленный фундамент. На днище вертикально устанавливают рулон стенки резервуара (рис. 1.4). Тракторами раскатывают рулон по периметру днища и укреп­ляют прихватами к днищу. Затем выверяют положение корпуса, сваривают вертикальный шов на корпусе и кольцевой между корпусом и днищем. После этого монтируют стойку, делают ферменное перекрытие и кровлю крыши. Применение рулонирования позволяет снизить стоимость монтажных работ каждого резервуара на 30—40 % и сократить объем сборочно-сварочных операций на монтажной площадке в несколько раз.

После монтажа резервуара ему присваивают порядковый номер, который наносят на высоте 3 м от днища на стенке черной краской, над ним (также черной краской) обозначают сорт хранимого нефтепродукта, третью (верхнюю) надпись "Огнеопасно" делают красной краской. Резервуар имеет технический паспорт, в котором указывают тип резервуара, его заводской номер, предприятие-изготовитель, материал, из которого он изготовлен, массу, вместимость резервуара, дату из­готовления и условия испытания.