Резервуар з антикорозійним захистом для накопичення і обробки води та спосіб його виготовлення

Реферат: Винахід стосується способу антикорозійного захисту сталевих резервуарів для накопичення і обробки води, використовуваних особливо в технологіях, що займаються очищенням стічних вод, а також в галузі обробки питної і технічної води. Кожен сталевий елемент резервуара облицьовують із зовнішньої і внутрішньої сторін і з торців термопластичними елементами, так що внутрішній простір, який містить сталевий елемент, відокремлений від зовнішнього середовища. Утворені таким чином компактні панелі потім з'єднують зварюванням у вигляді резервуара. Сталевий елемент складається з одного або більше шарів плоского або профільованого матеріалу. UA 108600 C2 (12) UA 108600 C2 UA 108600 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Галузь техніки. Винахід стосується способу антикорозійного захисту сталевих резервуарів, використовуваних для накопичення і обробки води, зокрема для обробки стічних вод, а також конструкції таких сталевих резервуарів. Попередній рівень техніки. Резервуари для накопичення і обробки води, головним чином, в галузі очищення стічних вод, а також в галузі обробки питної і промислової води, виготовляються із матеріалів, залежно від необхідного об'єму резервуарів. Найбільші резервуари звичайно виготовляються із залізобетону, а невеликі за ємністю резервуари можуть виготовлятися із сталі та пластику. Резервуари повинні відповідати розрахунковим вимогам, витримуючи задане статичне навантаження рідини, яку вони повинні містити. Також важливими є такі характеристики резервуарів, як їхня водонепроникність та їхня стійкість проти корозії, а в деяких умовах також і стійкість проти впливу хімічних засобів. Сталеві резервуари звичайно виконуються циліндричної форми і вони розраховані на об'єм, 3 що не перевищує 1000 м . Недоліком таких рішень є недостатня захищеність сталевих резервуарів від корозії, перш за все резервуарів, розміщених в ґрунті, що є звичайним способом їх установки. Іншим недоліком є труднощі при транспортуванні заздалегідь зібраних резервуарів на місце установки. При зборці резервуарів з окремих компонентів на місці установки виявляється інший недолік, а саме високі вимоги до якості збірки, здійснюваної шляхом з'єднання одного з одним окремих листів або за допомогою нарізних з'єднань, коли необхідно вставляти круглі ущільнювальні прокладки і робити отвори для болтів, або за допомогою зварювання. Окрім того, при використанні зварного з'єднання недоліком є пошкодження антикорозійного захисту і необхідність його подальшого відновлення. Даний недолік стосується як антикорозійного покриття, так і антикорозійного шару, виконаного із пластику. Найбільш близькими до об'єктів винаходу за сукупністю ознак є вертикальний великогабаритний сталево-пластиковий резервуар: а спосіб його виготовлення (див. CN 101445182 А, опубл. 03.06.2009). Резервуар за цим найближчим аналогом виготовляють шляхом зварювання між собою металевих листів 1а сусідніх сталево-пластикових панелей 1 (див. фіг. 1, 2). Кожна сталево-пластикова панель 1 складається з (див. фіг. 2): металевого листа 1а, прикріпленої до нього шляхом зварювання хвилястої металевої сітки 1b (див. абзац [0020]), яка занурена у шар 1с армованого LLDPE (лінійного поліетилену низької щільності), який прикріплений до металевого листа 1а при його формуванні з гранул у термоформувальній машині (див. абзаци [0025], [0026]), та корозійностійкого шару 1d з поліетилену (див. абзац [0020]), розташованого на шарі 1с з армованого поліетилену низької щільності. Після зварювання металевих листів 1а сусідніх сталево-пластикових панелей 1 і утворення стінки резервуара її з зовнішньої сторони покривають корозійностійким шаром 3 з полісечовини (polyurea) (див, абзац [0021]). У заявленого способу виготовлення резервуара з антикорозійним захистом для накопичення і обробки води та найближчого аналога збігаються наступні ознаки: збирають стінки резервуара та з'єднують їх з дном резервуара, стінки резервуара збирають шляхом зварювання між собою компактних панелей, кожна компактна панель містить сталевий елемент та термопластачну пластину (у найближчого аналога це корозійностійкий шар 1d з поліетилену). У заявленого резервуара з антикорозійним захистом для накопичення і обробки води та найближчого аналога збігаються наступні ознаки: зовнішні стінки з'єднані з дном резервуара і утворені з'єднаними між собою зварюванням компактними панелями, кожна з яких містить сталевий елемент та термопластичну пластину. Одержанню очікуваного технічного результату при використанні найближчого аналога перешкоджає те, що при зварюванні між собою металевих листів 1а сусідніх сталевопластикових панелей 1 у зонах, розташованих близько до зварних швів 2, виникають пошкодження корозійностійкого шару 1d з поліетилену та шару 1с з армованого поліетилену низької щільності, внаслідок чого рідина, що знаходиться в резервуарі, контактує як з матеріалом зварних швів, так і сталевих пластин у зонах біля зварних швів, внаслідок чого може виникнути їхнє кородування. Суть винаходу. Вказані вище недоліки долаються способом антикорозійного захисту сталевих резервуарів за цим винаходом. Суть винаходу полягає в тому, що кожен сталевий елемент резервуара облицьовують із зовнішньої і внутрішньої сторін і з торців термопластичними елементами, які з'єднані так, що утворюють внутрішній простір, який містить сталевий елемент, відокремлений від зовнішнього середовища. Утворені таким чином компактні панелі потім з'єднують зварюванням у вигляді резервуара необхідної форми. 1 UA 108600 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Зовнішні стінки резервуара складаються з трьох шарів, де зовнішні шари виконані з термопластичного матеріалу, а внутрішній шар виконаний зі сталі. Внутрішній шар відокремлений від зовнішнього середовища. Зовнішні поверхні з термопластичного матеріалу утворених так компактних панелей, утворюючих стінки, дно і, у певному варіанті, стельову панель резервуара, з'єднані одна з одною зварюванням у вигляді резервуара необхідної форми. Дно резервуара виконане переважно з перевищенням розмірів резервуара в плані, обмеженого стінками резервуара. Сталеві листи для надання більшої міцності, особливо коли вони складають основу плоскої стінки без вигинів, можуть бути виконані профільованими, при цьому можливим є використання декількох профільованих листів невеликої товщини, складених один з одним. Дно і стельова панель резервуара, залежно від навантаження, або виконані з термопластичного матеріалу, або мають однакову конструкцію із стінкою резервуара. Перевага резервуарів, виконаних за цим винаходом, полягає, перш за все, в тому, що існує можливість виготовити резервуар, характеристики якого точно відповідатимуть конкретно визначеним вимогам, зокрема вимогам щодо статичного навантаження, аналогічно тому, як виготовляються великі залізобетонні резервуари. Стає неможливою ситуація, при якій конструкція матиме недостатню або, навпаки, надмірно велику можливість протистояти статичним навантаженням, і цим забезпечується її безпечна експлуатація при оптимізації виробничих витрат. Також повною мірою використовуються гарні властивості як термопластичних матеріалів, так і як зварюваність, водонепроникність, висока стійкість проти хімікатів і стійкість до корозії, так і дуже гарні фізичні характеристики сталевих матеріалів. Комбінацією листів металу, зокрема профільованих, і термопластичних матеріалів досягається ряд переваг. Основною перевагою є повна стійкість до корозії. Іншою перевагою є невелика вага резервуара при високих показниках конструкції при дії на неї згинальних моментів. Ще однією перевагою є водонепроникність конструкції. Оскільки метал, зокрема сталь, має відмінні показники жорсткості, то конструкція однозначно витримує статичні навантаження, що виникають в середніх і малих очисних спорудах. Використання в конструкції профільованих листів металу тільки підвищує стійкість до статичних навантажень. Небезпека корозії, яка загрожує сталевим резервуарам у відомих рішеннях, повністю виключена за рахунок використання термопластичних матеріалів. Термопластичні матеріали також забезпечують повністю водонепроникне і надійне з'єднання окремих частин резервуара. Резервуари, виготовлені за даним способом, також мають дуже хорошу термічну ізоляцію, яка перешкоджає замерзанню рідини усередині. Зварювання термопластичних матеріалів є легким з технологічної точки зору і потребує небагато часу. Ця технологія дозволяє виготовляти не тільки відомі раніше циліндричні сталеві резервуари, а і сталеві резервуари практично будь-якої конфігурації, згідно з актуальними потребами та цілями, для яких вони призначені. З урахуванням вищезгаданої специфічної низької ваги запропонованого резервуара, значно розширюються можливості щодо варіантів його використання і установки. Такий резервуар підходить для установки як над рівнем ґрунту, так і для установки його безпосередньо в ґрунт і навіть нижче за рівень ґрунтових вод без ризику його пошкодження та корозії. Враховуючи простоту даного рішення, можна монтуватиі встановлювати резервуари великих об'ємів прямо на місці призначення, що знижує витрати на транспортування. Стислий опис ілюстративних матеріалів На фіг. 1 представлений горизонтальний розріз циліндричного резервуара, виготовленого з плоских непрофільованих сталевих листів. На фіг. 2 представлений горизонтальний розріз циліндричного резервуара, виконаного з профільованих сталевих листів. Фіг. 3 представляє вертикальний розріз А-А' циліндричного резервуара, виконаного з профільованого сталевого листа. Фіг. 4 представляє одне з можливих виконань резервуара у вигляді паралелепіпеда, в горизонтальному розрізі. На фіг. 5 представлений вертикальний розріз 1-1' закритого резервуара. На фіг. 6 представлений вертикальний розріз 2-2' резервуара без стельової панелі. Фіг. 7 представляє одне з можливих виконань з'єднання стінок з термопластичного матеріалу із залізобетонним дном резервуара; і на фіг. 8 показане одне з можливих з'єднань стінок, дна або стельових панелей резервуара у велику поверхню. Приклади виконання винаходу. 2 UA 108600 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 На фігурах 1, 2 і 3 зображений один з типових варіантів циліндричного резервуара для використання в установках очищення стічних вод. Стінки 4 резервуара складаються з зовнішніх шарів 1 з тонкої термопластичної пластини і розташованим між ними внутрішнім шаром 2, виконаним зі сталі або з плоских або профільованих сталевих листів. Стрічки 12 з термопластичного матеріалу закривають торцеві поверхні листів. Кругова стінка 4 резервуара з'єднана зварюванням з дном 5 і увесь резервуар розташований або на звичайній твердій основі 7, такій як пісок, бетон або інший відповідний матеріал, або на залізобетонній плиті 9. Прямокутні резервуари, зображені на фіг. 4-6, мають ту ж саму конструкцію стінок 4, що і стінки циліндричних резервуарів. Стінки 4, незалежно від їх форми, з'єднані одна з одною зварним з'єднанням (зварний шов 3), та вони також приварені до дна 5 або, у певних випадках, до стельової панелі 6 резервуара. Форма резервуара в перерізі може бути циліндричною, квадратною або будь-якою іншою, залежно від конкретних вимог і цілей. Дно 5 і стельова панель 6 мають зазвичай ту ж саму конструкцію, що і стінки 4 резервуара. Дно 5 резервуара виконане з перевищенням розмірів резервуара в плані, в результаті чого утворений виступ 8, що дозволяє здійснити укріплення резервуара в землі засипкою або бетонуванням. У разі формування дна 5 з бетонної або залізобетонної плити 9 стінки 4 поміщаються в пази 10, утворені в такій плиті 9. У разі резервуара більших розмірів, у якого стінки 4, дно 5 або стельова панель 6 створені з декількох частин, ці частини зварені одна з одною і зварні шви 3 укріплені ребром жорсткості 11. При статичному розрахунку стінок 4, стельових панелей 6 і дна 5 резервуарів статичними властивостями термопластичних матеріалів можна нехтувати, тому що параметри жорсткості резервуара визначаються, перш за все, вставленою сталевою конструкцією, тобто внутрішнім шаром 2. Стінки резервуарів необхідних розмірів і необхідна статична несуча здатність створюються тонкостінними панелями з термопластичних матеріалів тим, що в порожній простір, утворений двома зовнішніми термопластичними шарами 1, вставлений внутрішній шар 2 із сталевих листів, а торці обкладені стрічками 12 з термопластичного матеріалу. Зварюванням або іншим водонепроникним з'єднанням зовнішніх шарів 1 із стрічками 12 з термопластичного матеріалу забезпечується відокремлення внутрішнього шару 2 від зовнішнього середовища. Стінки 4 потім приварюють до дна 5 і до стельової панелі 6 в кутах звичайним способом розплавлення зварювального прутка гарячим повітрям. Така ж процедура здійснюється для циліндричної стінки 4. Якщо резервуар не встановлюється в землю, то дно 5 і стельова панель 6 можуть бути виконані з пластини термопластичного матеріалу без підсилювального внутрішнього шару. Для необхідного статичного навантаження резервуара спочатку проводиться розрахунок гідростатичного тиску на стінку 4 резервуара, потім розраховується тиск конкретного типу ґрунту на стінку 4 резервуара, вибирається один або декілька шарів трапецеїдального листа, підхожого для обох видів навантаження, враховується підйомна сила ґрунтових вод, що діє на дно 5 порожнього резервуара, так само враховується напруження виступу 8 дна 5, виникаючого від протидії підйому резервуара підйомною силою ґрунтових вод, за цими розрахунками вибирається відповідний профіль трапецеїдального листа для дна 5 резервуара. Далі здійснюється розрахунок навантаження стельової панелі 6 резервуара на основі ваги обсипки землею або на основі інших навантажень, у разі їх існування, та вибирається відповідний профіль трапецеїдального листа для стельової панелі 6, робиться розрахунок напруження зварних з'єднань в з'єднанні стінок 4 з дном 5 і стельовою панеллю 6 і підбирається відповідна конструкція зварного з'єднання 3. При виконанні вищезгаданого процесу забезпечуються необхідні параметри і властивості резервуарів за винаходом. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 50 55 60 1. Спосіб виготовлення резервуара з антикорозійним захистом для накопичення і обробки води, при якому збирають стінки резервуара та з'єднують їх з дном резервуара, причому стінки резервуара збирають шляхом зварювання між собою компактних панелей, кожна з яких містить сталевий елемент та термопластичну пластину, який відрізняється тим, що кожна компактна панель містить другу термопластичну пластину, яку розташовують на відстані від першої термопластичної пластини, при цьому торці термопластичних пластин закриті стрічками (12) з термопластичного матеріалу за допомогою зварювання або іншого водонепроникного з'єднання, а сталевий елемент складений з одного або більше шарів профільованих сталевих листів, і вставляють у простір, утворений між двома термопластичними пластинами, так що кожна компактна панель складається з трьох шарів, де зовнішні шари (1) виконують з термопластичних пластин, а внутрішній шар (2) виконаний зі сталі, причому компактні панелі, а 3 UA 108600 C2 5 10 15 20 25 30 також стінки (4) резервуара з'єднують між собою за допомогою зварювання відповідних термопластичних елементів. 2. Резервуар з антикорозійним захистом для накопичення і обробки води, в якому зовнішні стінки з'єднані з дном резервуара і утворені з'єднаними між собою зварюванням компактними панелями, кожна з яких містить сталевий елемент та термопластичну пластину, який відрізняється тим, що кожна компактна панель містить другу термопластичну пластину, розташовану на відстані від першої термопластичної пластини, при цьому торці термопластичних пластин закриті стрічками (12) з термопластичного матеріалу за допомогою зварювання або іншого водонепроникного з'єднання, а сталевий елемент складений з одного або більше шарів профільованих сталевих листів і вставлений у простір, утворений між двома термопластичними пластинами, так що кожна компактна панель складається з трьох шарів, де зовнішні шари (1) виконані з термопластичних пластин, а внутрішній шар (2) виконаний зі сталі, причому компактні панелі, а також стінки (4) резервуара з'єднані між собою за допомогою зварювання відповідних термопластичних елементів. 3. Резервуар за п. 2, який відрізняється тим, що додатково закритий стельовою панеллю (6), яка з'єднана зі стінками (4) резервуара зварюванням. 4. Резервуар за п. 2, який відрізняється тим, що дно (5) має однакову конструкцію зі стінкою (4) резервуара. 5. Резервуар за п. 2 або п. 3, який відрізняється тим, що дно (5) резервуара виконане з термопластичного матеріалу і з'єднане зі стінками (4) резервуара зварюванням. 6. Резервуар за п. 2, який відрізняється тим, що дно (5) резервуара утворене плитою (9) з бетону або залізобетону, виконаною з пазами (10) для укріплення і водонепроникного монтування зовнішніх стінок (4). 7. Резервуар за будь-яким з пп. 2, 4 та 5, який відрізняється тим, що дно (5) резервуара перевищує розміри резервуара в плані, обмеженого стінками (41) резервуара. 8. Резервуар за п. 3, який відрізняється тим, що стельова панель (6) має однакову конструкцію зі стінкою (4) резервуара. 9. Резервуар за п. 3, який відрізняється тим, що стельова панель (6) виконана з термопластичного матеріалу. 10. Резервуар за будь-яким з пп. 2-5 та 7, 8, який відрізняється тим, що внутрішній шар (2) виконаний з одного або більше шарів профільованих сталевих листів. 4 UA 108600 C2 5 UA 108600 C2 6 UA 108600 C2 7 UA 108600 C2 Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 8