Конструкции резервуаров 2 часть

8.5. Стационарные крыши

8.5.1. Общие требования

В настоящем разделе устанавливаются общие требования к конструкциям стационарных крыш и не ограничивается применение других конструкций крыш, известных в практике резервуаростроения и изготовляемых по различным стандартам и нормам, при условии выполнения общих требований настоящего Стандарта.

Конструкции стационарных крыш подразделяются на следующие основные типы:

— бескаркасная коническая крыша, несущая способность которой обеспечивается конической оболочкой настила;

— бескаркасная сферическая крыша, несущая способность которой обеспечивается вальцованными элементами настила, образующими поверхность сферической оболочки;

— каркасная коническая крыша, близкая к поверхности пологого конуса, состоящая из элементов каркаса и настила;

— каркасная купольная крыша, поверхность которой близка к сферической и образуется изогнутыми по радиусу сферической поверхности элементами каркаса и радиальными или иным образом раскроенными листами настила.

Все крыши должны удерживаться лишь по периметру опиранием на стенку резервуара или на опорное кольцо в соответствии с п. 8.4.3.

Минимальная толщина любого элемента крыши должна составлять 3 мм, исключая припуск на коррозию.

8.5.2. Бескаркасная коническая крыша

Бескаркасная коническая крыша представляет собой гладкую коническую оболочку, не подкрепленную радиальными ребрами жесткости.

Геометрические параметры бескаркасной конической крыши должны удовлетворять следующим требованиям:

— максимальный диаметр крыши в плане — 12,5 м;

— минимальный угол наклона образующей крыши к горизонтальной поверхности должен составлять 15 градусов, максимальный угол наклона — 30 градусов.

Номинальная толщина оболочки крыши должна определяться расчетом на устойчивость (п. 9.3.3), и должна быть не менее 4 мм и не более 7 мм (при изготовлении оболочки крыши методом рулонирования). При недостаточной несущей способности гладкая коническая оболочка должна подкрепляться кольцевыми ребрами жесткости (шпангоутами), устанавливаемыми с наружной стороны крыши.

Оболочка крыши должна изготавливаться в виде рулонируемого полотнища (из одной или нескольких частей). Допускается изготовление полотнища крыши на монтаже, при этом толщина оболочки крыши может быть увеличена до 10 мм.

Узел соединения крыши со стенкой может выполняться по одному из вариантов, показанных на рис. 8.2. При опирании крыши на кольцевой уголок, его минимальный размер должен быть 63 × 5 мм.

8.5.3. Бескаркасная сферическая крыша

Бескаркасная сферическая крыша представляет собой пологую сферическую оболочку.

Радиус кривизны крыши должен находиться в пределах от 0,8 D до 1,2 D, где D — внутренний диаметр стенки резервуара. Рекомендуемым диапазоном применения бескаркасных сферических крыш являются резервуары объемом до 5000 м³ с диаметром не более 25 м, эксплуатируемые с внутренним давлением до 6,0 кПа.

Номинальная толщина оболочки крыши определяется расчетами на прочность и устойчивость, но должна быть не менее 4 мм.

Поверхность сферической крыши может быть выполнена из формообразованных лепестков двоякой кривизны (вальцованных в меридиональном и кольцевом направлении) или цилиндрических лепестков, вальцованных только в меридиональном направлении, при этом отклонение поверхности цилиндрического лепестка от гладкой сферической поверхности (в кольцевом направлении) не должно превышать трех толщин оболочки.

Соединение лепестков между собой должно выполняться двусторонними стыковыми или нахлесточными соединениями.

Рис. 8.2. Соединение бескаркасных конических или сферических крыш со стенкой

Узел соединения крыши со стенкой может выполняться по одному из вариантов, показанных на рис. 8.2.

8.5.4. Каркасная коническая крыша

Применение каркасных конических крыш рекомендуется для резервуаров диаметром свыше 10 м до 25 м.

Угол наклона образующей крыши к горизонтальной поверхности должен находиться в пределах от 4,76 градуса (уклон 1:12) до 9,46 градуса (уклон 1:6). Номинальная толщина настила должна составлять не менее 4 мм.

Крепление настила крыши к верху стенки должно осуществляться, как правило, в соответствии с рис. 8.3 в, через кольцевой уголок жесткости с минимальным размером 63 × 5 мм.

Площадь поперечного сечения узла сопряжения крыши со стенкой (с учетом участвующих в работе площадей поперечных сечений стенки и настила) должна обеспечивать восприятие растягивающих или сжимающих усилий от внутреннего давления или внешней нагрузки на крышу.

Рис. 8.3. Соединение каркасных конических или купольных крыш со стенкой

При выполнении крыши во взрывозащищенном исполнении должны соблюдаться следующие требования:

— приварка настила должна выполняться в соответствии с п. 8.1.8;

— площадь поперечного сечения узла сопряжения крыши со стенкой должна определяться в соответствии с требованиями раздела 9.3.5.

Каркасные конические крыши могут изготовляться в виде щитов, состоящих из соединенных между собой элементов каркаса и настила или раздельно — из элементов каркаса и настила, не приваренного к каркасу. В последнем случае настил может выполняться из отдельных листов, крупногабаритных карт или рулонируемых полотнищ, а два диаметрально-противоположных элемента каркаса должны быть раскреплены в плане диагональными связями.

8.5.5. Каркасная купольная крыша

Купольная крыша представляет собой радиально-кольцевую каркасную систему, образующую поверхность сферической оболочки.

Купольные крыши рекомендуются для резервуаров объемом свыше 5000 м³ диаметром от 25 м до 50 м.

Купольные крыши должны отвечать следующим требованиям:

— радиус кривизны сферической поверхности крыши должен быть в пределах от 0,8 D до 1,5 D, где D — диаметр резервуара;

— номинальная толщина настила должна составлять не менее 5 мм, включая припуск на коррозию.

Каркасные купольные крыши могут изготавливаться в виде щитов, состоящих из соединенных между собой элементов каркаса и настила или раздельно из элементов каркаса и настила, не приваренного к каркасу. В последнем случае настил может выполняться из отдельных листов или крупногабаритных карт, а каркас должен иметь не менее четырех связевых блоков, расположенных в плане ортогонально.

Опирание крыши на стенку резервуара рекомендуется выполнять с устройством опорного кольца по рис. 8.3 г.

8.6. Патрубки и люки в стенке резервуара (врезки в стенку)

Установка патрубков и люков в стенке, с учетом конструктивных решений, мест расположения, применяемых материалов и прочих требований настоящего Стандарта, не должна снижать показатели прочности, герметичности, надежности и долговечности резервуара.

Для изготовления патрубков и люков должны использоваться бесшовные или прямошовные трубы и изготовленные из вальцованного листа обечайки.

Продольные швы обечаек, изготовленных из вальцованного листа, должны быть проконтролированы методом радиографирования в объеме 100 %. Для резервуаров 4 класса опасности радиографию допускается не проводить.

При выполнении приварки трубы или обечайки к стенке резервуара должно быть обеспечено полное проплавление стенки.

8.6.1. Усиления стенки в местах врезок

Отверстия в стенке для установки патрубков и люков должны быть усилены листовыми накладками (усиливающими листами), располагаемыми по периметру отверстия. Допускается установка патрубков условным проходом до 65 мм включительно в стенке толщиной не менее 6 мм без усиливающих листов.

Наружный диаметр DR усиливающего листа должен находиться в пределах 1,8 D₀ ≤ D_R ≤ 2,2 D₀, где D₀ — диаметр отверстия в стенке.

Толщина усиливающего листа должна быть не менее толщины соответствующего листа стенки, исключая припуск на коррозию, и не должна превышать толщину листа стенки более чем на 5 мм. Кромки усиливающего листа толщиной, превышающей толщину листа стенки, должны быть скруглены или обработаны в соответствии с рис. 8.4. Рекомендуется толщину усиливающего листа принимать равной толщине стенки.

Площадь поперечного сечения усиливающего листа, измеряемая по вертикальной оси отверстия, должна быть не менее, чем произведение вертикального размера отверстия в стенке на толщину листа стенки без припуска на коррозию.

Усиливающий лист должен иметь контрольное отверстие с резьбой М6…M10, открытое в атмосферу и расположенное примерно на горизонтальной оси патрубка или люка или в его нижней части.

Катет (K₁) углового шва крепления усиливающего листа к обечайке (трубе) патрубка или люка должен назначаться в соответствии с таблицей 8.3.

Таблица 8.3

Рис. 8.4. Детали патрубков и люков-лазов в стенке

СОЕДИНЕНИЕ ОБЕЧАЙКИ (ТРУБЫ) СО СТЕНКОЙ И С УСИЛИВАЮЩИМ ЛИСТОМ

СОЕДИНЕНИЕ УСИЛИВАЮЩЕГО ЛИСТА СО СТЕНКОЙ

СОЕДИНЕНИЕ УСИЛИВАЮЩЕГО ЛИСТА С ДНИЩЕМ

Катет (К₂) углового шва крепления усиливающего листа к стенке резервуара должен быть равен толщине более тонкой детали в соединении, но не более 38 мм.

Для усиливающего листа, доходящего до днища резервуара, катет (К₃) углового шва крепления усиливающего листа к днищу должен быть равен наименьшей толщине свариваемых элементов, но не более 12 мм.

Усиление стенки может выполняться установкой усиленной вставки (листа стенки увеличенной толщины, определяемой соответствующим расчетом). Толщина вставки не должна превышать 60 мм.

8.6.2. Ограничения на расположение врезок в стенке

В одном листе стенки могут располагаться не более четырех врезок с условным проходом более 300 мм. При большем количестве врезок указанный лист стенки должен быть термообработан в соответствии с п. 18.5.

Расстояния от привариваемых к стенке резервуара деталей патрубков или люков (труб, обечаек, усиливающих листов) до оси горизонтальных швов стенки или до днища резервуара (кроме варианта конструктивного исполнения усиливающего листа, доходящего до днища) должны быть не менее 100 мм, а до оси вертикальных швов стенки — не менее 250 мм.

Расстояния между привариваемыми к стенке резервуара деталями смежных патрубков и люков (трубами, обечайками, усиливающими листами) должны быть не менее 250 мм.

Допускается установка патрубков и люков с пересечением сварных швов стенки (горизонтальных и вертикальных) в соответствии с рис. 8.5, при этом пересекаемый шов должен быть подвергнут радиографическому контролю на длине не менее трех диаметров отверстия в стенке симметрично относительно вертикальной или горизонтальной оси патрубка или люка.

Рис. 8.5. Установка патрубков и люков в местах пересечения со сварными швами стенки (вертикальными или горизонтальными)

ПЕРЕСЕЧЕНИЕ ШВОМ ОБЕЧАЙКИ (ТРУБЫ)

8.6.3. Патрубки в стенке резервуара

Патрубки в стенке предназначены для присоединения наружных и внутренних трубопроводов, контрольно-измерительных приборов, и прочих устройств, требующих выполнения отверстия в стенке.

Количество и размеры патрубков зависят от назначения и объема резервуара и назначаются Заказчиком резервуара.

Наиболее ответственными, в части обеспечения надежности резервуара, являются патрубки приема и раздачи продукта, располагаемые в непосредственной близости с днищем в зоне вертикального изгиба стенки и воспринимающие значительные технологические и температурные нагрузки от присоединяемых трубопроводов.

Вопросы проектирования патрубков, с учетом внутреннего гидростатического давления продукта и нагрузок от присоединяемых трубопроводов, изложены в п. 9.5.

Рекомендуются патрубки в стенке условным проходом 50; 80; 100; 150; 200; 250; 300; 350; 400; 500; 600; 700 мм.

Конструктивное исполнение патрубков должно соответствовать рис. 8.4; 8.6; 8.7; 8.8 и таблице 8.4.

Рис. 8.6. Патрубки в стенке. Общие виды

ПАТРУБОК С КРУГЛЫМ УСИЛИВАЮЩИМ ЛИСТОМ

ПАТРУБОК С УСИЛИВАЮЩИМ ЛИСТОМ ДО ДНИЩА

Рис. 8.7. Патрубки в стенке. Разрезы

ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ПАТРУБКОВ

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ТИПЫ ПАТРУБКОВ (ДЛЯ РЕЗЕРВУАРОВ С ЗАЩИТНОЙ СТЕНКОЙ)

Рис. 8.8. Соединение фланца и патрубка с обечайкой (трубой)

ДЛЯ ФЛАНЦЕВ ПО ГОСТ 12820

ДЛЯ ФЛАНЦЕВ ПО ГОСТ 12821

Таблица 8.4

Назначение номинальной толщины обечайки (трубы) патрубков следует производить с учетом п. 7.8 и рис. 7.1.

Фланцы патрубков в стенке должны выполняться по ГОСТ 12820 (исполнение 1 по ГОСТ 12815) на условное давление 1,6 МПа, если иное не оговорено при заказе резервуара.

Тип патрубка («S», «D» и т.д. согласно рис. 8.7) должен назначаться Заказчиком резервуара.

По требованию Заказчика патрубки в стенке могут комплектоваться временными заглушками на условное давление 0,25 МПа, предназначенными для герметизации резервуара при проведении испытаний после окончания монтажа.

8.6.4. Люки-лазы в стенке резервуара

Люки-лазы в стенке предназначены для проникновения внутрь резервуара при его монтаже, осмотре и проведении ремонтных работ.

Резервуар должен быть снабжен не менее чем двумя люками, обеспечивающими выход на днище резервуара.

Резервуары с понтоном должны иметь, кроме того, не менее одного люка, расположенного на высоте, обеспечивающей выход на понтон в его ремонтном положении. По требованию Заказчика указанный люк может устанавливаться на резервуарах с плавающей крышей.

Рекомендуются круглые люки условным проходом 600 и 800 мм и овальный люк 600 × 900 мм.

Фланцы круглых люков-лазов должны выполняться по ГОСТ 12820 (исполнение 1 по ГОСТ 12815) на условное давление 0,25 МПа.

Конструктивное исполнение люков-лазов должно соответствовать рис. 8.4; 8.9; 8.10; 8.11 и таблице 8.5.

Рис. 8.9. Люки-лазы в стенке. Общие виды

КРУГЛЫЙ ЛЮК-ЛАЗ

ОВАЛЬНЫЙ ЛЮК-ЛАЗ 600 × 900

Рис. 8.10. Люки-лазы в стенке. Разрезы

ЛЮК-ЛАЗ ДЛЯ ВЫХОДА НА ДНИЩЕ РЕЗЕРВУАРА

ЛЮК-ЛАЗ ДЛЯ ВЫХОДА НА ПОНТОН ИЛИ ПЛАВАЮЩУЮ КРЫШУ

Рис. 8.11. Соединение фланца люка-лаза с обечайкой и крышкой

ДЛЯ КРУГЛЫХ ЛЮКОВ-ЛАЗОВ

ДЛЯ ОВАЛЬНОГО ЛЮКА-ЛАЗА 600 × 900

Таблица 8.5

Люки-лазы, как правило, должны быть снабжены приспособлением (поворотным устройством) для облегчения открывания и закрывания крышки.

По согласованию с Заказчиком конструктивное исполнение люков-лазов может выполняться в соответствии со стандартом API 650.