Резервуары для жидкостей

Резервуары наземные 1

Наземные резервуары для керосина, бензина и других нефтепродуктов обычно делают с плоским днищем, располагая его на песчаной насыпной подушке. Днище, покоящееся на песчаном основании, испытывает сжатие от давления жидкости.

По конструктивным соображениям толщина его принимается: δ = 4 мм при диаметре резервуара D < 1 8 м; δ = 5 мм при D = 18/25 м и δ = 6 мм при D > 25 м. Окрайки (крайние листы) делают толщиной δ = 8 мм, стенки корпуса резервуара назначают по расчету толщиной от 4 мм и более.

Расположение листов по высоте резервуара может быть встык, телескопическое и ступенчатое. Наиболее рациональным следует считать расположение листов встык. Такое расположение листов, во-первых, экономит металл, во-вторых, дает возможность использовать современный индустриальный метод изготовления резервуаров сворачиванием в рулон.


Схема наземного резервуара

Схема наземного резервуара


Крышу (покрытие) резервуара делают из листов, укладываемых на стропила (прокатные или решетчатые), которые соединяются в центре на кольце.

Толщину листов крыши принимают:
при герметичной кровле (сварной) δ = 2,5/3 мм; при негерметичной кровле δ = 0,8/1,2 мм. Решетчатые стропила в виде ферм опираются на стенки через столики или фасонки. Герметичную кровлю устраивают в резервуарах, содержащих легко испаряющиеся жидкости (бензин).

Расчетными для конструкций крыши резервуаров являются две комбинации нагрузок:

  • нагрузки, направленные внутрь резервуара, — снег, собственный вес и вакуум, который может образоваться в результате быстрого охлаждения паров; вакуум принимается равным 25 кг/м2;
  • нагрузка, направленная наружу, — давление паров испаряющейся жидкости; для бензина это давление принимается равным 500 мм вод.ст. (0,05 ати).

Определением наивыгоднейших соотношений генеральных размеров — высоты Н и диаметра D при заданном объеме резервуара много занимался акад. В. Г. Шухов.

Он установил два правила:

  1. резервуар с переменной толщиной стенки имеет наименьший вес при условии, что объем стали в днище и покрытии равен объему стали в стенке;
  2. резервуар с постоянной толщиной стенки имеет наименьший вес при условии, что объем стали в днище и покрытии в 2 раза меньше, чем объем стали в стенке.

Эти правила дают возможность проектировать резервуары оптимальной формы, которая получается при соотношениях: H/D ≈ 1/1,5 для объемов от 100 до 600 м3; H/D = (1/3)/(1/4) объемов до 10000 м3.

У нас существуют стандарты и типовые проекты на резервуары для хранения нефтепродуктов. В соответствии с этими стандартами резервуары кубатурой до 51 м3 делают горизонтальными сварными (наземными и подземными). Резервуары емкостью от 100 до 10 000 м3 делают вертикальными (наземными) сварными. 

Высоту резервуара назначают кратной ширине листов (1 400 или 1 500 мм). При отклонении от оптимальной высоты до 20% вес увеличивается лишь на 2%, поэтому рационально иметь высоту, кратную ширине листа. Предел оптимальной высоты 11,5 м (8 поясов) вне зависимости от дальнейшего увеличения диаметра резервуара.

Расчет стенки резервуара производится как цилиндрической оболочки, работающей на растяжение от гидростатического давления р. На глубине х от поверхности жидкости расчетное давление на стенку будет равно рх = γхn, где γ — удельный вес жидкости, n = 1,1 — коэффициент перегрузки для жидкостей.

Напряжение в стенке будет равно

 

Формула

Минимальную толщину стенки определяют, учитывая ее работу в вертикальном (расчетном) стыке по формуле

Формула (11.X)

где φпр — коэффициент прочности шва, равный отношению расчетного сопротивления сварного шва к расчетному сопротивлению основного металла;

m — коэффициент условий работы, принимаемый для корпуса резервуаров равным 0,8.

Минимальная толщина стенок принимается δ = 4 мм.

Стыки вертикальных стенок осуществляются либо просто встык, либо с односторонней накладкой.


К расчету стенок резервуара

К расчету стенок резервуара


Днище делается из листов, свариваемых в полосы, которые стыкуются внахлестку и реже встык.

Присоединение стенки к днищу осуществляется впритык, что требует гладкой поверхности у края днища по всему периметру. Для этого участки нахлесточных швов между окрайками подрезают на 250 — 300 мм и кромки верхних окраек подбивают до совмещения их с кромками нижних окраек (узел A); при этом следует обеспечивать зазор в 4 мм, необходимый для усадки сварного шва.


Днище резервуара

Днище резервуара


При изготовлении резервуаров по способу «сворачивания в рулон» с применением автоматической сварки несколько меняется и конструкция резервуара. Листы шириной 1,5 м укладывают в ряд и сваривают по продольной кромке встык в целые полотнища (здесь нет расположения листов вразбежку).

Далее такие секции сваривают целиком поперечным швом и по мере наращивания полотнища сворачивают его в рулон. Этим как бы заменяется вальцовка листов. Указанный способ можно применять при толщине металла 4 — 10 мм, сворачивая полотнища в рулон диаметром 2,3 — 2,5 м. Днище резервуара заготовляется так же методом сворачивания.


Изготовление и установка резервуара методом «сворачивания в рулон»

Изготовление и установка резервуара методом «сворачивания в рулон»

Изготовление и установка резервуара методом «сворачивания в рулон»


На монтаже рулон устанавливается в вертикальное положение, и развертывание его производится при помощи автомобиля, трактора или лебедок. Для придания жесткости кромке листа, с которого начинается развертывание, к листу устанавливают и прикрепляют лестницу, а при больших резервуарах устанавливают предварительно вспомогательную центральную стойку с кольцом для крепления ферм.

Резервуары на башнях

Резервуары, располагаемые на башнях, предназначаются главным образом для водоснабжения и имеют объем от 100 до 3 000 м3. Отличительной конструктивной особенностью этих резервуаров является устройство днища, которое, как правило, бывает подвесным в виде одной оболочки вращения или в виде комбинации таких оболочек. Устройство плоского днища в резервуарах на башнях не рационально, так как такое днище требует мощной балочной клетки, работающей на изгиб.

1 В. И. Черникин, Проектирование, сооружение и эксплуатация нефтебаз, Гостоптехиздат, 1955; Г. Г. Лепешкин и В. В. Свистков, Сооружение нефтехранилищ при промышленных предприятиях, Государственное издательство литературы по строительству и архитектуре, 1953; В. С. Корниенко, Монтаж вертикальных стальных резервуаров, Государственное издательство литературы по строительству и архитектуре, 1956.

«Проектирование стальных конструкций»,
К.К.Муханов