Вертикальний циліндричний сталевий резервуар

1. Вертикальний циліндричний сталевий резервуар, який включає в себе днище, покриття, стінку, кільцеві елементи жорсткості стінки, монтажний стик стінки з вертикальними та кільцевими зварними з'єднаннями, який відрізняється тим, що монтажний стик стінки виконаний із вставок різної довжини, причому кільцеві зварні з'єднання вставок між собою розташовані вище чи нижче від кільцевих зварних з'єднань зі стінкою існуючих чи спеціально встановлених кільцевих елементів жорсткості на відстані від 50 до 750 мм. 2. Резервуар за п. 1, який відрізняється тим, що суміжні вставки різної довжини монтажного стику стінки розташовані симетрично відносно одна до одної з утворенням вертикальних з'єднань стінки зі зміщенням. A (54) ВЕРТИКАЛЬНИЙ ЦИЛІНДРИЧНИЙ СТАЛЕВИЙ РЕЗЕРВУАР 40161 ють шляхом використання декількох вищезгаданих вставок. Недоліком відомого конструктивного рішення стінки при її ремонті за допомогою листів - вставок є те, що при зварюванні на монтажному майданчику на вертикальній площині стінки кільцевих швів вставок, як вище було показано довжиною не менше 2000 мм, поблизу вставок на перемонтованих ділянках стінки виникають, як показав виробничий досвід та розрахунки, недопустимі порушення проектної геометричної форми стінки у вигляді вм'ятин. Експериментами на натурних резервуарах доказано, що вм'ятини виникають у процесі зварювання кільцевих швів. Вм'ятини на більш товстих поясах при заповненні резервуара рідиною зменшуються в розмірах, а на більш тонких поясах змінюють свої розміри з переходом через нульову кривизну зі звуковим супроводженням "хлопають". Такі дефекти геометричної форми стінки при експлуатації резервуара є недопустимими. Метою даного винаходу є усунення вищенаведеного недоліку та забезпечення проектної геометричної форми стінки за рахунок запобігання виникнення вм'ятин при зварюванні кільцевих швів монтажних стиків при будівництві та ремонті вертикальних циліндричних сталевих резервуарів із заводських рулонних заготовок та при ремонті стінок резервуарів, побудованих методом полистового складання та зварювання на будівельному майданчику. Поставлена мета досягається тим, що у відомому вертикальному циліндричному резервуарі, який включає в себе днище, стінку, покриття і кільцеві елементи жорсткості стінки монтажний стик стінки виконано із вставок різної довжини таким чином, щоб кільцеві зварні з'єднання вставок між собою були розташовані вище чи нижче від кільцевих зварних з'єднань зі стінкою існуючих чи спеціально встановлених кільцевих елементів жорсткості на відстані від них в 50...750 мм. Мінімальна величина 50 мм визначена із умови, щоб зони термічного впливу та залишкових зварювальних напружень суміжних швів не накладались одна на одну. Максимальна величина 750 мм визначена із умови, що на віддалі більше 750 мм позитивний вплив елементів жорсткості значно зменшується. Суміжні вставки різної довжини монтажного стику стінки розташовані по одній вертикалі з утворенням вертикальних з'єднань стінки зі зміщенням. Кільцевий елемент жорсткості встановлено по всьому периметру стінки. Можливий варіант виконання, коли кільцевий елемент жорсткості виконано у вигляді горизонтального ребра жорсткості, довжина якого перевищує довжину кільцевого зварного з'єднання вставок між собою на величину не менше 100t, де t - товщина пояса стінки, на якому встановлено ребро жорсткості. Вставка монтажного стику стінки може бути виконана із одного завальцованого листа, або із декількох завалькованих листів, зварених попередньо поздовжніми швами. Крім того, вставка монтажного стику стінки може бути виконана із листів однакової товщини або із листів різних товщин. Виконання монтажного стику стінки у вигляді набору із попередньо зварених вставок різної до вжини дає можливість значно зменшити кількість кільцевих зварних з'єднань монтажного стику, виконуваних на вертикальній площині стінки, а розміщення їх поблизу кільцевих елементів жорсткості дозволяє передати горизонтальні зусилля, які виникають в процесі зварювання кільцевих швів, на існуючі або спеціально встановлені кільцеві елементи жорсткості. Завдяки такому конструктивному виконанню монтажного стику виключається виникнення вм'ятин, тобто досягається збереження проектної геометричної форми стінки. Суть винаходу пояснюють приведені креслення, де зображено: на фіг. 1 - загальний вигляд вертикального циліндричного сталевого зварного резервуара з запропонованою конструкцією монтажного вертикального зварного з'єднання стінки; на фіг. 2 - вузол "А" на фіг. 1 (І...XII - номера поясів стінки); на фіг. 3 - переріз по 1-1 на фіг. 2; на фіг. 4 – можливий варіант виконання вузла “А” на фіг. 1. Вертикальний циліндричний сталевий резервуар включає в себе днище 1 (фіг. 1), стінку 2, кільця жорсткості 3, встановлені на стінці 2, покриття 4. Стінка 2 складається із декількох поясів. Товщина поясів міняється ступінчато і збільшується в напрямку зверху - вниз. Стінка резервуара змонтована із зварних рулонів заводського виготовлення. Заводські 5 і монтажні 6 вертикальні з'єднання стінки виконані так, що вертикальні зварні з'єднання всіх поясів сполучені в пряму лінію. Так, вертикальний циліндричний сталевий зварний резервуар місткістю 20 тис. м3 для зберігання нафти на нафтоперекачувальній станції магістрального нафтопроводу має внутрішній діаметр 39900 мм, висоту стінки - 17880 мм. Стінка складається із 12-ти поясів, висотою 1490 мм кожний. Товщини поясів міняються ступінчато і, починаючи з нижнього, складають: 16+15+14+12+11+ +10+9+9+9+9+9+9 мм. Для забезпечення загальної стійкості більш тонкої верхньої частини стінки від сумісної дії вертикальних і горизонтальних навантажень посередині VI-го і ІХ-го, рахуючи знизу, поясів, встановлені кільця жорсткості таврового перерізу. Такий резервуар, встановлений на нафтоперекачувальній станції магістрального нафтопроводу, під час експлуатації має малоцикловий характер навантаження - до 105 повних циклів наповнення - спорожнення. При малоцикловому навантаженні в вертикальних зварних з'єднаннях стінки, які мають кутові деформації, зміщення кромок, підрізи по лінії сплавлення основного металу і металу шва виникають наскрізні тріщини втоми, які при досягненні критичної довжини можуть привести резервуар до руйнування. Такі одиночні дефекти стінки можуть ремонтуватися за рекомендаціями "Правил технической эксплуатации резервуаров и инструкций по их ремонту". -М. - Недра.- 1988.- 269 с., див. карту 4.3.4, с.193, тільки за допомогою листів-вставок. Для заміни всього вертикального з'єднання стінки, по всій висоті стінки, запропонована конструкція такого з'єднання, яке складається із набору вставок 7...12 (див. вузол "А" на фіг. 1, 2) різної довжини. 2 40161 Кільцеві зварні з'єднання вставок між собою 13 (фіг. 3) розташовані вище від кільцевих зварних з'єднань 14 зі стінкою існуючих 3 кільцевих елементів жорсткості на відстані "L". Суміжні вставки 7 і 8, 8 і 9 (фіг. 2) різної довжини монтажного стику стінки розташовані симетрично одна від одної з утворенням вертикальних з'єднань стінки зі зміщенням. Так, для конкретного резервуара об'ємом 20 тис.м3 довжина вставок 7, 9, 11 дорівнює 2000 мм, а довжина вставок 8, 10, 12 - 2680 мм. Таким чином, зміщення вертикальних зварних з'єднань вставок зі стінкою суміжних вставок становить 340 мм. Для резервуара місткістю 20 тис. м3 використано існуючі кільця жорсткості, встановлені на VIому і ІХ-ому поясах по всьому периметру стінки. Для одержання максимального позитивного результату - виключення утворення вм'ятин - величина "L" (фіг. 3) повинна бути якомога меншою, але нормативними документами не допускається накладення шва 14 на шов 13. Тому для резервуара об'ємом 20 тис. м3 ця величина встановлена рівною 50 мм. Кільцеві зварні з'єднання 15 (фіг. 2) (між вставками 9 і 10), 16 (між вставками 10 і 11), 17 (між вставками 11 і 12) виконані без спеціально встановлених кільцевих елементів жорсткості, тому що товщини нижніх (І... IV) поясів складають відповідно 16+15+14+12 мм і, як показав практичний досвід, достатні для того, щоб не допустити утворення вм'ятин на стінці при зварюванні кільцевих швів 15...17. Можливий варіант виконання монтажного вертикального з'єднання показано на фіг. 4. Він може використовуватися для стінок, товщина нижніх поясів яких недостатня для сприймання поздовжніх зусиль, які виникають при зварюванні кільцевих швів. В цьому випадку вставка 18 (фіг. 4) складається і зварюється заздалегідь із декількох листів різної товщини. Запропонована конструкція монтажного вертикального зварного з'єднання стінки дозволяє одержати її проектну геометричну форму без вм'ятин, а також виконати вимоги діючих нормативних документів щодо недопущення хрестоподібних пересічень вертикальних та кільцевих швів, тобто підвищити і забезпечити потрібну надійність вертикального циліндричного сталевого резервуара в експлуатації в умовах малоциклового навантаження та мінусових температур. Фіг. 1 3 40161 Фіг. 2 4 40161 Фіг. 3 5 40161 Фіг. 4 6 40161 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 7