Приложение П.21 (обязательное) Резервуары из коррозионностойкой (нержавеющей) стали
П.21.1 Общие положения
П.21.1.1 Настоящее приложение устанавливает требования к материалам, проектированию, изготовлению и монтажу вертикальных цилиндрических резервуаров, изготовленных из коррозионностойких (нержавеющих) сталей, обладающих стойкостью против электрохимической и химической коррозии (атмосферной, почвенной, щелочной, кислотной, солевой), межкристаллитной коррозии, коррозии под напряжением и др.
П.21.1.1 Из нержавеющей стали могут изготовляться целиком резервуары или их отдельные конструктивные элементы, например: стационарные или плавающие крыши, днища, стенки, нижний и/или верхний пояса стенки, понтоны.
П.21.1.3 Приведенные ниже требования дополняют содержание основного текста настоящего стандарта. В случае, если отдельные положения Приложения П.21 и основного текста противоречат друг другу, приоритетом пользуются требования Приложения П.21.
П.21.2 Материалы
П.21.2.1 Материалы, используемые для изготовления основных конструкций резервуаров, должны обладать высокой вязкостью, необходимой для предотвращения хрупкого разрушения, хорошей свариваемостью, достаточной прочностью, обрабатываемостью и не должны изменять своих свойств в процессе изготовления и эксплуатации конструкций, а также должны быть экономически выгодны.
П.21.2.2 Материалы для изготовления конструкций групп А и Б по настоящему Приложению должны соответствовать ГОСТ 5632, группа I — коррозионностойкие (нержавеющие) стали аустенитного класса.
П.21.2.3 Рекомендуемыми являются хромоникелевые стали марок 12Х18Н9Т, 10Х18Н10Т, 08Х18Н10Т или аналогичные.
Допускается применение нержавеющей стали по стандартам ASTM, указанным в приложении S стандарта API 650: стали класса 304, 316, 317.
Выбор конкретной марки нержавеющей стали должен приниматься в зависимости от коррозионной активности хранимого продукта, его паров, а также атмосферного влияния окружающей среды.
П.21.2.4 Кольца жесткости на стенке резервуаров, опорные кольца стационарных крыш, а также вспомогательные конструктивные элементы (конструкции группы В), привариваемые к корпусу или крыше резервуаров, могут изготавливаться из углеродистой стали, рекомендуемой разделом 7 Стандарта. Приварка элементов конструкций из углеродистой стали к нержавеющим конструкциям резервуаров должна производиться через переходные накладки, материал которых соответствует материалу основных конструкций. Приварка оцинкованных конструкций к элементам из нержавеющей стали не допускается. Также не допускается нанесение цинкосодержащих защитных покрытий на нержавеющую сталь.
П.21.3 Требования к механическим свойствам и ударной вязкости
П.21.3.1 Минимальные гарантированные механические свойства проката из нержавеющей стали (предел текучести Ryn и временное сопротивление Run) должны удовлетворять: для российских сталей — ГОСТ 7350 и ГОСТ 5582; для зарубежных сталей — стандарту ASTM, приложению S стандарта API 650.
Требования пп. 7.3.2 и 7.3.3 настоящего Стандарта к конструкциям из нержавеющих сталей не применяются.
П.21.3.2 Требования к ударной вязкости, предъявляемые к основному металлу, металлу сварного шва и околошовной зоны при толщине нержавеющего проката до 10 мм включительно настоящим Приложением не устанавливаются. Для толщин свыше 10 мм ударная вязкость по KCV должна составлять на менее 40 Дж/см при температуре испытаний минус 70°С.
П.21.4 Конструкции резервуаров
П.21.4.1 Параметры листового проката
Минимальная ширина листов нержавеющей стали должна составлять 1.2 м. Минимальная номинальная толщина листового проката (без учета припуска на коррозию) должна составлять:
— для листов стенки и днища — 4 мм;
— для конструктивных элементов каркасных крыш, свариваемых на монтажной площадке — 3 мм;
— для настила щитов стационарных крыш, изготовленных на заводе с использованием роботизированной сварки — 1 мм;
— для понтонов и плавающих крыш однодечной или двудечной конструкции — 3 мм;
— для обшивки (мембраны) понтонов многослойной конструкции (с наполнением пенополиуретаном) — 0.5 мм.
П.21.4.2 Стационарные крыши
Конструкции стационарных крыш из нержавеющей стали могут быть следующих типов:
— бескаркасная коническая или сферическая крыша;
— каркасная коническая или купольная крыша.
С целью сокращения расхода металла, каркасные крыши рекомендуется выполнять в виде щитов, состоящих из соединенных между собой элементов каркаса и настила с минимальной толщиной 1 мм. При монтаже крыш пространство между щитами заполняется картами листового настила с минимальной толщиной 3 мм, допускающих применение обычных способов ручной дуговой сварки или механизированной сварки в среде защищенных газов.
В элементах настила толщиной 3 мм располагаются патрубки и люки, а также элементы крепления обслуживающих площадок на крыше резервуара.
Рекомендуемые конструкции каркасно-щитовых крыш из нержавеющей стали показаны на рис. П.21.1, П.21.2.
Крыши из нержавеющей стали могут устанавливаться на корпусах резервуаров, выполненных из углеродистой стали.
П.21.4.3 Патрубки и люки
Патрубки и люки, устанавливаемые в стенке или крыше, должны изготавливаться из следующих материалов:
— обечайки и усиливающие листы («воротники») патрубков и люков — нержавеющая сталь, соответствующая материалу стенки или крыши;
— фланцы и крышки к ним — нержавеющая или углеродистая сталь (по согласованию с заказчиком), соответствующая группе А (для стенок) или подгруппе Б1 (для крыш).
Люки-лазы в стенке резервуаров должны изготавливаться условным проходом Ду600 или Ду800. Применение овального люка 600*900 не рекомендуется.
П.21.4.4 Площадки, лестницы, ограждения
Для резервуаров, изготовленных из нержавеющих сталей, конструкции площадок, кольцевых лестниц и ограждений должны быть подвергнуты горячему цинкованию в соответствии с ГОСТ 9307. Площадки и ступени должны изготавливаться из решетчатого настила с зубцами противоскольжения на несущих полосах. Крепление оцинкованных элементов к конструкциям стенок и крыш должно выполняться на болтах через опорные столики или косынки из нержавеющей стали. Крепление на сварке не допускается.
П.21.4.4 Понтоны
Понтоны из нержавеющей стали рекомендуется выполнять по одному из следующих вариантов:
— однодечный понтон с радиальными коробами;
— двудечный понтон из унифицированных блоков с заполнением пенополиуретаном;
— двудечный понтон из радиальных блоков с заполнением пенополиуретаном.
Принципиальное конструктивное решение понтонов показано на рис. П.21.3, П.21.4, П.21.5.
П.21.5 Особенности расчета конструкций резервуаров из нержавеющей стали
П.21.5.1 Конструкции из нержавеющей стали, за исключением указанных ниже случаев, следует рассчитывать также, как конструкции из углеродистой стали, то есть в соответствии с требованиями основного текста настоящего Стандарта.
П.21.5.2 В случае одновременного применения в резервуаре нержавеющей и углеродистой сталей, следует учитывать дополнительные напряжения, возникающие в конструкции вследствие различной способности сталей к температурному расширению.
П.21.5.3 Температурные воздействия при расчете стенки резервуара с поясами из нержавеющей и углеродистой сталей задаются в виде температурного перепада, определяемого от температуры на период монтажа до температуры продукта в процессе эксплуатации резервуара.
Температурные воздействия при расчете стационарных крыш из нержавеющей стали, установленных на резервуаре из углеродистой стали, задаются в виде двух температурных перепадов, определяемых от температуры на период монтажа до температуры наиболее холодных и наиболее жарких суток.
П.21.5.4 Коэффициенты линейного расширения для наиболее применяемых марок сталей следует принимать по таблице П.21.1, либо по Приложению Г ГОСТ Р 52857.1-2007.
Таблица П.21.1
| МАРКА СТАЛИ | РАСЧЕТНОЕ ЗНАЧЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ, 1/°С | |
|---|---|---|
| ПРИ ТЕМПЕРАТУРЕ (20-100)°С | ПРИ ТЕМПЕРАТУРЕ (20-200)°С | |
| Ст3сп5, 09Г2С | 11.6х10-6 | 12.6-10-6 |
| 12Х18Н10Т | 16.6х10-6 | 17.0х10-6 |
П.21.5.5 В случае применения для различных поясов и (или) днища резервуара нержавеющей и углеродистой сталей, расчет корпуса резервуара на расчетные комбинации воздействий, включающие температурные нагрузки, следует производить методом конечных элементов.
П.21.5.6 Моделирование крыш и понтонов из нержавеющей стали следует осуществлять на основе метода конечных элементов в геометрически нелинейной постановке.
П.21.5.7 Стационарная крыша должна рассчитываться как единая пространственная система, работающая совместно со стенкой резервуара. Расчетная модель должна включать стержневой каркас, опорное кольцо крыши, примыкающий участок стенки, верхнее ветровое кольцо стенки (при его наличии), элементы крепления крыши к стенке, а также панели настила крыши, работающие в любом направлении только на растяжение. Опорные связи устанавливаются на нижней кромке стенки за пределами зоны влияния краевого эффекта.
П.21.5.8 Расчетные нагрузки и их сочетания должны быть приведены к узлам расчетной схемы каркаса крыши. При этом в пролете каждого стержня должно быть не менее пяти нагружаемых узлов, включая концевые узлы стержня.
П.21.5.9 В расчетах крыши следует учитывать коэффициент условий работы, принимаемый равным 0.9.
Для крыш резервуаров диаметром свыше 40 м следует проверять общую устойчивость купола.
Конструктивная жесткость крыши должна обеспечивать максимальные перемещения любой точки каркаса в пределах 1/3 от высоты его стержня с наибольшими размерами поперечного сечения при действии любой расчетной комбинации нагрузок.
П.21.6 Изготовление и монтаж
Специальные меры предосторожности должны приниматься на всех этапах изготовления, складирования, транспортировки и монтажа конструкций из нержавеющей стали с целью сохранения ее свойств коррозионной стойкости:
— хранение материалов и конструкций должно исключать наличие влаги, загрязнений, копоти, контакта с грунтом или углеродистой сталью, а также материалами, содержащими хлориды, включая продукты, напитки, масла и жиры;
— термическая резка нержавеющей стали должна выполняться плазменной или лазерной резкой;
— формообразование (гибка и штамповка) деталей из нержавеющей стали могут выполняться в холодном состоянии, в состоянии нагрева до 540°С…650°С или в горячем состоянии при температуре 900°С.. ,1200°С;
— формообразование при температуре между 650°С и 900°С не допускается;
— после выполнения сварки остатки шлака и брызги металла должны быть удалены и зачищены механическими инструментами, оснащенными насадками из нержавеющей стали, которые прежде не использовались для очистки других материалов;
— для очистки поверхности нержавеющей стали должна использоваться вода питьевого качества с содержанием хлоридов не более 0.01%, после окончания промывки поверхность должна быть полностью высушена.
П.21.7 Контроль и испытания
П.21.7.1 Для резервуаров из нержавеющей стали контроль герметичности сварных швов с использованием пробы «мел-керосин» или других маслосодер- жащих индикаторов не допускается.
П.21.7.2 Гидравлические испытания резервуаров следует проводить с учетом следующих требований:
— вода для гидроиспытаний должна быть чистой и прозрачной;
— содержание хлоридов не должно превышать 0.2-10-6;
— в воде не должно быть присутствие сульфида водорода в количестве более 50-10-6;
— pH воды должен находиться в пределе 6.0.. .8.3;
— температура воды должна быть ниже 50°С.
При использовании питьевой воды для гидроиспытаний время контакта воды с нержавеющей сталью не должно превышать 20 дней. При использовании чистой воды другого качества (с учетом вышеизложенных требований) продолжительность контакта не должна превышать 7 дней.
Рис. П.21.1. Коническая каркасно-щитовая крыша из нержавеющей стали
Рис. П.21.2. Купольная каркасно-щитовая крыша из нержавеющей стали
Рис. П.21.3. Однодечный понтон из нержавеющей стали с радиальными коробами
Рис. П.21.4. Двудечные понтоны из унифицированных блоков с заполнением пенополиуретаном
Рис. П.21.5. Двудечный понтон из радиальных блоков с заполнением пенополиуретаном
