6.2. Индустриальный метод сооружения резервуаров

Общие положения

Технология изготовления рулонированных конструкций

Технология изготовления крыщ, понтонов, лестниц и других элементов

Сварка и контроль при заводском изготовлении конструкций

Транспортировка конструкций

Монтаж вертикальных резервуаров со стационарной крышей

Монтаж резервуаров с понтоном и с плавающей крышей

 

6.2.1. Общие положения

Российское резервуаростроение неуклонно продолжает начатый в шестидесятые годы двадцатого столетия путь индустриального изготовления всех конструкций, внедрения механизированных методов сварки, уменьшения до минимума сборочных и сварочных работ на монтаже. В основу индустриальной технологии лег метод рулонирования листовых конструкций резервуаров, предложенный институтом электросварки имени Е. О. Патона.

Сварные полотнища в процессе изготовления на двухъярусных установках для рулонирования подвергаются изгибу. На современных установках изгиб при сворачивании полотнища в рулон является определяющим напряженное состояние полотнища. Радиус рулона одинаков для всех установок и практически может быть принят равным радиусу барабана, на который наматывается полотнище — Rсв = 1330 мм.

Изгиб полотнища при сворачивании можно рассматривать с достаточной степенью точности как чистый изгиб стержня из идеального упруго-пластического материала с сохранением гипотезы плоских сечений при упруго-пластическом изгибе. Рулонируемые стали, как правило, имеют ярко выраженную площадку текучести и достаточно хорошо отвечают предположению об идеальном упруго-пластическом материале. Относительная деформация крайних волокон будет в этом случае определяться радиусом изгиба по формуле

(1)

 

 

При переменной толщине листов изгиб в разных поясах полотнища происходит по-разному. Наиболее тонкие листы могут изгибаться упруго и не претерпевать остаточных деформаций. Возникающие в сечении листа напряжения выражаются треугольной эпюрой (рис. 6, а).

В листах большей толщины относительные деформации крайних волокон превышают предельное значение упругих деформаций для данной стали:

(рис. 6, б).

Наряду с упругими будут иметь место пластические (остаточные) деформации, а в крайних волокнах появится фибровая текучесть. С увеличением толщины листов при данных радиусе сворачивания и пределе текучести металла зона распространения пластических деформаций увеличивается, а высота упругой зоны остается постоянной. Последняя показывает, какой толщины листы будут изгибаться при данных радиусе сворачивания и пределе текучести в упругой стадии, не претерпевая остаточных деформаций. Определяется высота упругой зоны по формуле

(2)

Из зависимости между s_т и а, при постоянном радиусе сворачивания для каждого предела текучести легко можно определить границу упругих и пластических деформаций и, следовательно, эпюру напряженного состояния полотнища при сворачивании.  

Рис. 6. Деформации и напряжения упруго-пластического изгиба полосы. 

 

После освобождения полотнища из свернутого состояния тонкие листы, которые в процессе рулонирования изгибались в упругой стадии, распрямятся. Толстые же листы, получившие в процессе рулонирования пластические деформации крайних волокон, рас­прямятся незначительно и будут иметь остаточный радиус кривизны, который определяется в зависимости от радиуса сворачивания по формуле

(3)

где k = а/d = e_т/e — доля упругого ядра  во всей толщине листа.  

 

При разгибе от R_св до R_ост листы пройдут через некоторое проме­жуточное положение, когда упругие деформации крайних волокон будут исчерпаны (e_у = e_т = 0), а останутся только пластические (остаточные) деформации e_пл. В этом случае напряжения в крайних волокнах будут равны нулю (рис. 6, б). Но листы благодаря силам упругих напряжений в ядре будут продолжать разгибаться. При этом крайние наружные волокна начнут сжиматься (крайние внутренние соответственно растягиваться), что вызовет появление напряжений сжатия (растяжения) s_ост Когда площади эпюр сжатия и растяжения будут уравновешены относительно нейтральной оси, выпрямление полосы прекратится. При этом крайние наружные волокна сожмутся на величину e₁, а крайние внутренние растянутся на ту же величину. Листы будут иметь остаточный радиус кривизны R_ост, действительную относительную деформацию крайних волокон

D = e_пл — e₁,

остаточные напряжения в них

 и остаточные напряжения на границе упругой и пластической зон

 (рис. 6, г).

 

При дальнейшем принудительном выпрямлении листов, например до проектного радиуса резервуара, остаточные напряжения в крайних волокнах будут увеличиваться, а на границе упругой и пластической зон уменьшаться. У полностью выпрямленных листов напряжения в упругом ядре будут равны нулю, а в крайних волокнах они достигнут предела текучести, если доля упругого ядра во всем сечении

при сворачивании будет равна или меньше 0,5. Если же это отношение будет больше 0,5 для данного радиуса сворачивания, напряжения в крайних волокнах будут меньше предела текучести (рис. 6, д).

Напряжения в крайних волокнах на всех этапах изменения кривизны листов от сворачивания до плоского состояния выразятся формулой  

(4)

где R — радиус кривизны листов для данного состояния.

 

При

 

(т. е. когда листы полностью выпрямлены) формула примет следующие частные выражения:  

(5)

При R = R_пр (R_пр— проектный радиус резервуара) получим значение остаточных напряжений в крайних волокнах корпуса смонтированного резервуара  

(6)

Из формулы (6) видно, что для крупных резервуаров, у которых R_пр значительно превышает R_св, значением R_св/R_пр можно пренебречь, и тогда s_{ост. пр} » s_выпр, т. е. крупные резервуары будут иметь в стенке остаточные напряжения, практически соответствующие выпрямленным листам (рис. 6, д). Эпюра напряжений в этом случае, как и эпюры напряжений при сворачивании, определяется высотой упругого ядра а.

Напряжение на границе упругой и пластической зон при выпрямлении полосы будет определяться по формуле  

(7)

Для частных случаев R = R_ост, R = R_пр и R = ¥ это выражение примет вид  

(8)

Таким образом, видно, что стенки типовых резервуаров вместимостью 10—20 тыс. м³ еще до своего заполнения имеют остаточные напряжения, достигающие предела текучести. Многолетний опыт эксплуатации таких резервуаров позволяет сделать вывод об их полной надежности.

Стенку резервуара можно рассматривать как плоскую пластину с отношением длины к толщине порядка 10 000—12 000. Нагруженная по обоим концам моментами такая пластина изгибается до полной окружности. Напряженное состояние в корпусе различно для верхних и нижних поясов ввиду разной толщины стали.

К тонким верхним поясам, стремящимся из-за упругости после освобождения рулона от закрепления развернуться почти до плоского состояния, необходимо приложить изгибающий момент, при котором растянутыми окажутся наружные волокна (рис. 7, а).

 

Рис. 7. Остаточные изгибающие моменты, введенные в конструкцию корпуса резервуара

а — в верхних поясах; б—в нижних поясах

 

К толстым нижним поясам, претерпевшим изгиб в упругопластической стадии и имеющим остаточную кривизну больше проектной, прилагается момент противоположного знака (рис. 7, б), при котором растянутыми оказываются внутренние волокна.

Процесс рулонирования листовых конструкций из сталей повышенной и высокой прочности с пределами текучести 34; 45 кгс/мм2 и более отличается некоторыми особенностями — уменьшается зона пластических деформаций, повышается упругость полотнищ и т. п.

Это улучшает условия применения метода рулонирования и расширения сферы его использования и позволяет применять вместо толстых листов из малоуглеродистой стали более тонкие из стали повышенной прочности.

 

 

Раздаточные устройства нефтебаз Мелкие партии нефтепродуктов на нефтебазах отпускаются в автоцистерны, контейнеры, бочки и в другую мелкую тару через специальные раздаточные устройства — автоэстакады, автоколонки, разливочные и автозаправочные станции (АЗС). С внедрением централизованных поставок и строительства широ­кой сети АЗС резко сократился объем реализации нефтепродуктов в мелкую тару через разливочные. Централизованные поставки нефтепродуктов осуществляются по заявкам потребителей в арендуемых базой автоцистернах. Налив нефтепродуктов в автоцистерны осуществляется на специальных автоэстакадах или системах автоматического налива (АСН). Далее...