Проектирование вертикальных резервуаров

Проектирование вертикальных стальных цилиндрических резервуаров (РВС) на территории РФ регламентируется следующими нормативными документами: ГОСТ 31385-2008 и стандарт СТО-СА-03-002-2009. Данные правила позволяют создавать проекты с геометрическими характеристиками, которые необходимы заказчику с точки зрения экономической целесообразности и наиболее приемлемыми для конкретной площадки строительства (нефтебазы или склада ГСМ) в зависимости от климата, инфраструктуры, стесненности и т.д.

До этапа производства металлоконструкций (м/к) заказчику необходимо обратить внимание на особенности проектной части работ.

Подготовка ТЗ (технического задания) на проектирование резервуаров:

- подготовка технического задания на проектирование конструкций вертикальных РВС, которая, как правило, является ответственностью заказчика, представляет собой важный этап сбора информации о площадке строительства, регионе и особенностях функционирования будущей нефтебазы (или иного объекта эксплуатации резервуара), поскольку на этапе производства или монтажа устранение допущенных ранее ошибок повлечет за собой дополнительные расходы. Наши специалисты помогут Вам корректно подготовить опросные листы для заказа проекта КМ и конструкций вертикальных РВС и на этом этапе учесть особенности (проблемы), которые возникают при изготовлении, доставке и монтаже различных типов конструкций РВС.

Таким образом, совместная работа с нашими специалистами позволит Вам избежать незапланированных расходов в будущем и сократить сроки производства работ.

Разработка проекта КМ вертикального резервуара (проект конструкции металлические или рабочие чертежи металлических конструкций):

- разработка проекта КМ или чертежей КМ выполняется проектным отделом и является основанием для разработки чертежей КМД (деталировочные чертежи металлических конструкций), составления сметы и содержит все данные, необходимые для реализации этих работ. Чертежи КМ выполняются на основании технического задания заказчика с учетом норм ГОСТа 31385-2008. В зависимости от хранимого продукта и географии площадки строительства вертикального резервуара РВС в дополнение к разделу КМ могут потребоваться проекты (разделы) следующих наименований, которые мы также разрабатываем:
- проект теплоизоляции (ТИ);
- проект обогрева (ТН);
- проект фундамента (КЖ).

Требования к проектированию  

 

Конструкции стенки

Стенка должна быть собрана так, чтобы внутренние поверхности листов стенки находились на одной вертикали.

Вертикальные соединения листов в прилегающих поясах стенки должны быть смещены друг относительно друга на расстояние не менее 15t, где t - наибольшая из толщин листов прилегающих поясов резервуара.

Вертикальные и горизонтальные соединения стенки должны быть стыковыми с полным проплавлением по толщине листа. Вертикальные соединения стенки должны быть двусторонними. Нахлесточные и тавровые сварные соединения использовать для крепления к стенке верхнего уторного уголка и колец жесткости.

Расстояния между швами патрубков, усиливающих листов и швами стенки должны быть не менее: до вертикальных швов - 250 мм, до горизонтальных швов- 100 мм.

Для соединения днища со стенкой применять тавровое соединение. При толщине первого пояса 20 мм и менее использовать тавровое соединение без разделки кромок. Размер катета каждого углового шва резервуаров должен быть не более 12 мм и не менее толщины окрайки или периферийного листа днища. При толщине первого пояса более 20 мм использовать тавровое соединение с разделкой кромок. Размер катета каждого углового шва принимать согласно ГОСТ 31385-2008 г.

При проектировании должен быть произведен расчет стенки на прочность и устойчивость. В расчете резервуара должны быть учтены неравномерное расположение снегового покрова на крыше резервуара и сейсмичность района строительства.

Минимальные значения толщин листов должны рассчитываться для каждого пояса стенки исходя из максимально допустимого уровня взлива нефти при эксплуатации с учетом конструктивных требований. Не допускается использовать для увеличения прочности любого пояса стенки усиливающих бандажей, привариваемых или натягиваемых на стенку.

Устойчивость стенки проверяется для порожнего резервуара на совместное воздействие осевого сжатия параллельно образующей и сжатия от внешнего равномерного давления нормального к боковой поверхности стенки. Для РВС и РВСП внешнее равномерное давление определяется от ветровой нагрузки и вакуума. Для РВСПК ветровая нагрузка заменяется на давление внутри резервуара меньше атмосферного равное половине нормативного скоростного напора ветра. Если по результатам расчета условие устойчивости не выполняется, то значения номинальной толщины стенки для соответствующих поясов стенки резервуара должны быть увеличены до выполнения условия устойчивости.

Резервуар, в целом, должен быть рассчитан на устойчивость к опрокидыванию при действии ветровой нагрузки.  

 

Конструкции днища резервуара

 

Днище состоит из периферийных листов, находящихся под стенкой и приваренных к ней, и центральной части.

Днища должны иметь следующую конструкцию:

- для резервуаров объемом по строительному номиналу менее 2000 м3 - с периферийными листами, сваренными с центральной частью встык, причем периферийные листы должны иметь прямоугольную форму с одной радиусной кромкой, толщины периферийных листов и центральной части должны быть равны;
- для резервуаров объемом по строительному номиналу 2000 м3 и более -с периферийными листами в виде кольцевых сегментов (окраек), сваренных с центральной частью днища внахлест, толщина окраек определяется согласно расчета.
 
Толщина центральной части днища должна быть не менее 5 мм с учетом минусового допуска на металлопрокат.
 
Днища должны быть коническими с уклоном 0,01 от центра. 
 
Периферийные листы днища и первый пояс стенки должны быть изготовлены из стали одного класса и марки.
 
Кольцо из листов окраек должно быть круговой формы с внешней стороны, внутренняя граница окраек может иметь форму многоугольника с числом сторон равным числу листов окрайки. Радиальная ширина окрайки должна обеспечить расстояние между внутренней поверхностью стенки и швом приварки центральной части днища к окрайке не менее 800 мм. Нахлест центральной части днища на окрайку должен составлять не менее 50 мм.
 
Расстояние между наружной поверхностью стенки и наружным контуром окраек или периферийных листов днища должно составлять 50…60 мм.
 
Окрайки собираются с клиновидным зазором и свариваются между собой односторонними стыковыми швами на остающейся подкладке толщиной 4 мм. Длина подкладки должна превышать длину сварного шва между окрайками на 30 мм во внутреннюю и наружную сторону. При сварке наружной части окраек сварные швы следует выводить на подкладку, а ее выступающую часть - обрезать.
 
Сварные швы окраек и периферийных листов днища должны иметь разбежку с вертикальными сварными швами первого пояса стенки не менее 100 мм.
Монтажное нахлесточное соединение полотнищ днища в зоне приварки к стенке резервуара должно быть преобразовано в стыковое соединение на остающейся подкладке длиной не менее 300 мм.
 
При монтаже центральной части днища полистовым методом применяются нахлесточные и стыковые соединения на остающейся подкладке. Стыковые соединения (на подкладке) выполняются вдоль короткой стороны листа, а нахлесточные - вдоль длинной стороны листа, за исключением участков, примыкающих к окрайке днища. Толщина подкладки 4-5 мм. Разбежка поперечных сварных швов при полистовой сборке днища должна быть не менее 500 мм. Соединения центральной части днища с кольцевыми окрайками выполняются внахлест независимо от толщин стыкуемых элементов.
 
Все металлоконструкции, трубопроводы, оборудование, устанавливаемые в резервуаре и передающие нагрузку на днище должны опираться на днище через подкладные листы. Толщина подкладных листов должна быть не менее 5 мм. Прямоугольные в плане подкладные листы должны иметь закругленные углы радиусом 50 мм. Приварка подкладных листов к днищу осуществляется сплошным угловым швом по всему наружному контуру подкладного листа. Размеры подкладного листа должны превышать на 50 мм с каждой стороны контур опирания деталей или оборудования, привариваемого к днищу резервуара.

Требования к патрубкам, люкам и врезкам в стенку резервуара
 
Все патрубки и люки в стенке должны быть усилены накладками (воротниками). Диаметр накладки патрубка, предназначенного для монтажа пеноподающего устройства в верхнем поясе стенки, должен составлять 1,8 диаметра патрубка.
 
Ось патрубков (люков) должна быть горизонтальна и направлена по нормали к поверхности стенки.
 
Края отверстий, вырезанных в стенке, для установки патрубков и люков, должны быть обработаны абразивным инструментом и не иметь шероховатостей, превышающих 0,5 мм.
 
Химический состав и механические свойства материала накладки должны соответствовать химическому составу, механическим свойствам и группе материала по свариваемости участка стенки, к которому она приварена. Накладка должна быть завальцована в заводских условиях по радиусу того пояса стенки, на который она устанавливается.
 
Патрубки в стенку должны ввариваться сплошным швом с полным проплавлением стенки.
 
Катет сплошного углового сварного шва, крепящего накладку к стенке, принимается в соответствии с требованиями ГОСТ.
 
Катет сплошного углового сварного шва, крепящего накладку к обечайке патрубка, принимается в соответствии с ГОСТом.
 
Люки-лазы в стенке должны иметь условный проход не менее 600 мм. Для овального люка-лаза с П-образной накладкой (до днища резервуара) катет углового шва накладки к днищу, принимается в соответствии с требованиями.
 
Крышки люков-лазов должны быть оборудованы механизмами для облегчения их открывания и закрывания.
 
Обечайки, накладки, заглушки патрубков и люков стенки должны быть изготовлены в заводских условиях, поступать на монтаж комплектно и иметь документ, подтверждающий качество. Фланец, располагаемый снаружи резервуара, к обечайке патрубка должен быть приварен в заводских условиях, а положительные результаты испытаний шва на непроницаемость должны быть подтверждены документально.
 
Обечайки патрубков и круглых люков должны изготавливаться из бесшовных или прямошовных труб.
 
Продольные швы обечаек, изготовленных вальцеванием из листа и швы обечайки овального люка-лаза, должны быть проконтролированы методом радиографирования в объеме 100 % их протяженности.

Лестницы, площадки, переходные мостики резервуара
 
Для подъема на кольцевую площадку на стационарной крыше или кольцо жесткости РВСПК, резервуары должны оборудоваться стальными лестницами.
 
Лестницы, площадки, переходные мостики и ограждения должны соответствовать требованиям ГОСТ 23120.
 
Маршевые лестницы должны быть прикреплены к стенке на каждом поясе резервуара.
 
Шахтные лестницы должны опираться на собственный фундамент, с креплением к резервуару на уровне верхнего пояса стенки (или к верхнему элементу жесткости) и средних поясов.
 
Для доступа к люкам-лазам, расположенным на стенке, обслуживания пеногенераторов (пенокамер), должны использоваться вертикальные стальные лестницы тоннельного типа.
 
Крепление лестниц к резервуару должно обеспечивать возможность перемещения стенки при изменении уровня взлива в резервуаре, исключать возникновение дополнительных напряжений в стенке при осадке резервуара или лестницы.
 
Угол подъема маршевых и шахтных лестниц относительно горизонтали должен составлять не более 50°, расстояние между ступенями по вертикали - не более 250 мм, ширина лестницы - не менее 650 мм, уклон ступеней внутрь - 2…5°. Рабочая поверхность ступеней должна изготавливаться из просечно-вытяжного листа.
 
Лестницы тоннельного типа должны быть шириной не менее 0,6 м и оснащены, начиная с высоты 2 м, предохранительными дугами радиусом не менее 0,35 м из металлических полос, сваренных между собой. Дуги располагаются на расстоянии по вертикали не более 0,8 м друг от друга, расстояние по вертикали между ступенями лестниц не более 0,35 м.
 
Лестницы тоннельного типа оборудуются промежуточными площадками, установленными на расстоянии не более 6 м по вертикали одна от другой.
 
Минимальная высотная отметка любого конструктивного элемента маршевой или тоннельной лестницы должна превышать отметку периферийной части днища на 250 мм
.
Для безопасного доступа при обслуживании оборудования на кровле и стенке должны быть устроены площадки обслуживания.
 
Площадки обслуживания (как и площадки лестниц) должны иметь настил из просечно-вытяжного листа. При расположении площадок выше 0,75 м от поверхности земли они должны иметь перила на расстоянии 1,25 м от поверхности настила, продольные планки и бортовое ограждение высотой не менее 0,15 м, образующее с настилом зазор не более 10 мм. Расстояние между продольными планками не более 0,4 м.
 
В местах прохода персонала над трубопроводами, расположенными на высоте по верхней образующей 0,25 м и выше от поверхности земли, должны быть устроены переходные мостики. Если высота расположения трубопровода более 0,75 м, переходные мостики должны быть оборудованы перилами и ограждениями.
 
Конструктивные элементы, присоединяемые к стенке резервуара
 
Конструктивные элементы, присоединяемые к стенке, подразделяются на временные (технологические приспособления) и постоянные.
 
Временные конструктивные элементы служат для закрепления монтажных, сборочных приспособлений на стенке или днище при монтаже. Временные конструктивные элементы на стенке или днище должны быть удалены до гидравлических испытаний, а возникающие при этом повреждения или неровности должны быть устранены зачисткой абразивным инструментом шероховатостью не более RZ 80. Зачистка поверхности допускается на глубину, не выводящую толщину проката за пределы минусовых допусков. После зачистки данные участки проконтролировать в соответствии с требованиями раздела 2.10 настоящих Норм.
 
Присоединение кронштейнов и других постоянных конструктивных элементов к стенке должно удовлетворять следующим требованиям:
- кронштейны, опоры должны привариваться к стенке через листовые накладки, выполненные из того же материала, что и лист стенки, к которому он приваривается;
- толщина накладки должна быть не менее толщины сечения привариваемого элемента, и не более 0,8 толщины листа стенки, к которому он приваривается. Накладка должна иметь закругленные радиусом не менее 25 мм углы, и минимальный размер не менее 100´100 мм;
- сварной шов приварки накладки к стенке должен быть сплошным по всему контуру накладки, а катет углового шва должен быть не менее толщины накладки, и не более 12 мм;
- постоянные конструктивные элементы должны располагаться не ближе 5-ти номинальных толщин стенки от оси горизонтальных швов стенки и днища резервуара, и не ближе 10-ти номинальных толщин стенки от оси вертикальных швов стенки, а также от края любого другого постоянного конструктивного элемента на стенке;
- временные конструктивные элементы должны привариваться на расстоянии более 100 мм от сварных швов стенки.
 
Требования к конструкции крыш резервуара
 
Для оснащения вертикальных емкостей типа РВС и РВСП должны использоваться следующие типы конструкций стационарных крыш:
- каркасная коническая крыша, состоящая из элементов каркаса и настила;
- купольная крыша, поверхность которой образована изогнутыми элементами каркаса и элементами настила.
 
Все крыши по периметру опираются на стенку резервуара с использованием кольцевого элемента жесткости, сечением не меньше чем у уголка 75´6.
 
Все элементы и узлы крыши должны быть запроектированы таким образом, чтобы максимальные напряжения в них не превышали расчетных, без учета припуска на коррозию. Каркас и узел крепления к стенке должны быть рассчитаны на прочность от воздействия расчетной нагрузки, в том числе от неравномерно расположенного снегового покрова и устойчивость. Кроме того, прочность и устойчивость конструкций крыши должны быть проверены при действии нагрузки от собственного веса крыши, определенной по максимальной толщине элементов и с учетом сейсмических нагрузок в районе строительства. Уклон образующей каркасной конической крыши должен составлять 1:6.
 
Сборные щитовые конические крыши состоят из трапециевидных щитов, каждый из которых образован элементами каркаса и настила, и центрального кольца. Щиты крепятся к стенке резервуара и центральному кольцу. Минимальная номинальная толщина элементов настила должна быть не менее 4 мм. Щиты крыш свариваются между собой внахлест сверху непрерывным угловым швом. Крепление настила крыши к верху стенки должно осуществляться через кольцевой уголок жесткости с минимальным размером 75´6 мм.
 
Самонесущие купольные (сферические) крыши должны иметь радиус сферической поверхности от 0,8D до 1,5D, где D - диаметр резервуара. Толщина элементов стального настила должна быть не менее 4 мм.
 
Для исключения попадания загрязненных атмосферных осадков на стенку по периметру стационарной крыши должен быть устроен карниз для сбора и отведения атмосферных осадков в водосточные трубопроводы.
 
Требования к патрубкам, люкам и врезкам в крышу 
 
Патрубки, люки, врезаемые в кровлю должны соответствовать следующим требованиям:
- продольная ось патрубков (люков) должна быть вертикальна;
- минимальное расстояние от фланца до поверхности крыши для патрубков составляет 150 мм, световых и монтажных люков - 300 мм;
- минимальная толщина накладки 4 мм;
- минимальный катет сварного шва, соединяющего накладку с кровлей, и патрубок с накладкой 4 мм;
- обечайки патрубков (люков) к настилу кровли не приваривать;
- патрубок (люк) на кровле должен размещаться таким образом, чтобы несущие элементы кровли при его монтаже демонтажу не подвергались.
 
Конструктивные параметры патрубков на кровле должны соответствовать расчету.
 
Фланцы патрубков на кровле должны соответствовать устанавливаемому на них оборудованию, и быть рассчитаны на условное давление не менее 0,25 МПа.
 
На все патрубки, расположенные на кровле, должны быть установлены временные заглушки, для герметизации на период проведения испытаний.

Особенности проектирования резервуаров для хранения нефтепродуктов

При проектировании емкостей для хранения нефтепродуктов, необходимо руководствоваться требованиями "Норм технологического проектирования предприятий по обеспечению нефтепродуктами (нефтебаз)" ВНТП 5-95.
 
Нефтебазы, предназначенные для хранения нефтепродуктов, подразделяются:
- по общей вместимости и максимальному объему на категории, в соответствии с требованиями СНиП 2.11.03-93;
- по номенклатуре хранимых нефтепродуктов - для хранения легковоспламеняющихся и горючих нефтепродуктов.
 
Резервуарный парк нефтебазы должен обеспечивать прием, хранение и отгрузку заданного количества и ассортимента нефтепродуктов.
 
Выбор типа резервуара для хранения нефтепродукта должен быть обоснован технико-экономическим расчетом в зависимости от климатических условий, условий эксплуатации и характеристики нефтепродукта, а также с учетом максимального снижения потерь.
 
Трубопроводные коммуникации должны обеспечивать одновременный прием и отгрузку различных марок нефтепродуктов без смешения и потери качества.
 
Емкость и число резервуаров в составе резервуарного парка нефтебазы определяется с учетом:
- грузоподъемности железнодорожных маршрутов, отдельных цистерн, а также наливных судов, занятых на перевозках нефтепродуктов;
- однотипности по конструкции и единичной вместимости;
- обеспечения не менее двух резервуаров на каждую марку нефтепродукта.
 
Для хранения нефтепродуктов применяются наземные металлические резервуары, оборудуемые понтонами и плавающими крышами.
 
Тип оборудования, устанавливаемого на резервуаре, его размеры и число комплектов выбирают в зависимости от хранимого продукта и производительности наполнения и опорожнения резервуара.
 
Дыхательная арматура выбирается в зависимости от типа резервуара и хранимого нефтепродукта:
- на резервуарах с понтоном для приема и хранения нефтепродуктов с давлением насыщенных паров свыше 2´1,33´104 Па (200 мм. рт. ст) и температурой застывания ниже 0 °С устанавливать вентиляционные патрубки с огнепреградителями;
- на резервуарах без понтона для приема и хранения нефтепродуктов с давлением насыщенных паров свыше 2´1,33´104 Па (200 мм. рт. ст), устанавливать дыхательную и предохранительную арматуру с огнепреградителем;
- на резервуарах без понтона для приема и хранения нефтепродуктов с давлением насыщенных паров ниже 2´1,33´104Па (200 мм. рт. ст), устанавливать вентиляционные патрубки с огнепреградителями.
 
Пропускная способность дыхательной арматуры определяется в зависимости от максимальной подачи нефтепродукта при наполнении (опорожнении) резервуара (таблица В.1) с учетом температурного расширения паровоздушной смеси.
 
Подача нефтепродукта при наполнении (опорожнении) резервуаров с понтоном (плавающей крышей) должна соответствовать максимальной допустимой скорости подъема (опускания) понтона (плавающей крыши) равной - 2,5 м/ч для резервуаров более 1000 м3.
 
При этом скорость понтона (плавающей крыши) при сдвиге не должна превышать 2,5 м/ч.
 
Выбор диаметра трубопроводов должен производиться на основании результатов гидравлических расчетов, выполненных по заданной производительности и вязкости транспортируемого нефтепродукта, а также рекомендуемых оптимальных скоростей.
 
Выполняем проектирование вертикальных и горизонтальных резервуаров для любых регионов эксплуатации:

Дальневосточный федеральный округ
Анадырь
Биробиджан
Благовещенск
Владивосток
Магадан
Петропавловск-Камчатский
Хабаровск
Южно-Сахалинск
Якутск
Приволжский федеральный округ
Ижевск
Йошкар-Ола
Казань
Киров
Нижний Новгород
Оренбург
Пенза
Пермь
Самара
Саранск
Саратов
Тольятти
Ульяновск
Уфа
Чебоксары
Северо-Западный федеральный округ
Архангельск
Великий Новгород
Вологда
Калининград
Мурманск
Псков
Санкт-Петербург
Сыктывкар
Северо-Кавказский федеральный округ
Владикавказ
Грозный
Магас
Махачкала
Нальчик
Ставрополь
Черкесск
Сибирский федеральный округ
Абакан
Барнаул
Горно-Алтайск
Иркутск
Кемерово
Красноярск
Кызыл
Новокузнецк
Новосибирск
Омск
Томск
Улан-Удэ
Чита
Уральский федеральный округ
Екатеринбург
Курган
Новый Уренгой
Ноябрьск
Сургут
Тюмень
Ханты-Мансийск
Челябинск
Центральный федеральный округ
Белгород
Брянск
Владимир
Воронеж
Иваново
Калуга
Кострома
Курск
Москва
Орел
Рязань
Смоленск
Тамбов
Тверь
Тула
Ярослав
Ярославль
Южный федеральный округ
Астрахань
Волгоград
Краснодар
Майкоп
Ростов-на-Дону
Элиста
Казахстан
Актау
Актобе
Алма-Ата
Шымкент
Караганда
Тараз
Павлодар
Усть-Каменогорск
Семей
Уральск
Костанай
Киргизия
Бишкек 
Каракол
Ош
Талас
Нарын
Джалал-Абад
Баткен
Армения
Ереван
Гюмри
Ванадзор
Таджикистан
Душанбе
Узбекистан
Ташкент
Самарканд
Наманган
Андижан
Туркменистан
Ашхабад
Аннау
Балканабат
Азербайджан
Баку
Белоруссия
Минск
Могилев
Гомель
Гродно
Витебск
Брест