3.6. Конструкция обечайки

3.6. Конструкция обечайки

3.6.1. Общие требования

3.6.1.1 Требуемая толщина обечайки должна соответствовать большему из следующих значений: расчетной толщине, включая припуск на коррозию, или толщине обечайки, требуемой для гидростатических испытаний, но ни при каких обстоятельствах толщина обечайки не должна быть меньше нижеуказанных значений:

Примечание 1. Если иное не оговорено заказчиком, номинальным диаметром резервуара является диаметр по оси листов нижнего ряда обечайки.

Примечание 2. Номинальная толщина листа указывается дня фактически изготовленной оболочки резервуара. Указанные значения толщины основаны на требованиях технологичности при монтаже.

Примечание 3. Если это оговорено заказчиком, допускается применение листов с номинальной минимальной толщиной 6 мм вместо листов толщиной 1/4″.

3.6.1.2 Если с заказчиком не будут согласованы иные требования, минимальная номинальная ширина листов обечайки должна составлять 72″. Листы, подлежащие сварке встык, должны быть надлежащим образом отрихтованы.

3.6.1.3 Расчетная толщина обечайки определяется на условиях заполнения резервуара до высоты Н (см. п. 3.6.3.2) жидкостью с удельным весом, указанным заказчиком.

3.6.1.4 Толщина обечайки, рассчитываемая для гидростатических испытаний, определяется на условиях заполнения резервуара водой до высоты Н (см. п. 3.6.3.2).

Таблица 3- 1. Толщина кольцевых листов днища (дюймы)

Примечание. Значения толщины, указанные в таблице, а также значения ширины, указанные в п. З.5.2, приняты при условии наличия основания, обеспечивающего равномерную опору по всей ширине кольцевых листов. Если грунт основания не будет надлежащим образом уплотнен, в особенности внутри бетонного кольца, осадка грунта приведет к появлению дополнительных напряжений в кольцевой плите.

^а Номинальная толщина листа указывается для фактически изготовленной оболочки резервуара.

^b Напряжения при гидростатических испытаниях рассчитываются по формуле [2,6D(H-l)]/t (см. п. 3.6.3.2).

3.6.1.5. Расчетные напряжения дня каждого ряда обечайки не должны превышать допустимого напряжения материала, использованного для данного ряда. В любом ряду обечайки не допускается применение листов, толщина которых меньше, чем у листов вышележащего ряда.

3.6.1.6. Оболочку резервуара следует рассчитывать на потерю устойчивости под воздействием расчетной ветровой нагрузки, указанной заказчиком. Расчет производится в соответствии с п. 3.9.7. Если это потребуется для предотвращения потери устойчивости, то следует применять промежуточные пояса и (или) листы обечайки повышенной толщины. Если расчетная скорость ветра не указана, то следует рассчитать максимальную допустимую скорость ветра и сообщить результат расчета заказчику при представлении конкурсного предложения.

3.6.1.7. Изготовитель должен представить заказчику чертеж с указанием следующих параметров для каждого ряда обечайки.

• Требуемая толщина обечайки, как в расчетных условиях (включая припуск на коррозию), так и в условиях гидростатических испытаний.
• Использованное значение номинальной толщины.
• Технические условия (стандарт) на материал.
• Допустимые напряжения.

3.6.1.8. Сосредоточенные радиальные нагрузки на обечайку, например, нагрузки, обусловленные тяжелыми грузами на платформах и мостках между резервуарами, должны распределяться посредством подвижной заделки конструкционных секций, листовых косынок или встроенных конструктивных элементов.

3.6.2 Допустимые напряжения

3.6.2.1. Значения максимального допустимого расчетного напряжения S_d под воздействием нефтепродукта указаны в табл. 3-2. В расчете следует применять нетто-толщину листа (фактическую толщину за вычетом припуска на коррозию). Расчетное допустимое напряжение S_d  должно составлять две трети от предела текучести или две пятых от предела прочности при растяжении, в зависимости от того, что будет меньше.

3.6.2.2. Значения максимального допустимого напряжения при гидростатическом испытании указаны в табл. 3-2. В расчете следует применять полную толщину листа (включая припуск на коррозию). Допустимое напряженке при гидростатическом испытании должно составлять три четверти от предела текучести или три седьмых от предела прочности при растяжении, в зависимости от того, что будет меньше.

3.6.2.3. Согласно приложению А допускается вариантная конструкция обечайки с фиксированным допустимым напряжением, составляющим 21 000 фунт/кв. дюйм, и коэффициентом эффективности соединения, составляющим 0,85 или 0,70. Эта конструкция допускается только для резервуаров с толщиной обечайки, не превышающей 1/2″.

3.6.2.4. Расчетные напряжения структурных элементов должны соответствовать допустимым рабочим напряжениям, указанным в п. 3.10.3.

Таблица 3-2. Разрешенные материалы листов и допустимые напряжения (фунт/кв. дюйм)

^а По согласованию между заказчиком и изготовителем разрывную прочность этих материалов можно повысить до 75000 фунт/кв.дюйм (минимум) и до 90000 фунт/кв.дюйм (максимум) (а также до 85000 фунт/кв.дюйм минимум и 100000 фунт/кв.дюйм максимум для листов класса 2 по стандарту ASTM А 537 и марки В по стандарту ASTM A678). В таком случае допустимые напряжения определяются в порядке, описанном в пп. 3.6.2.1. и 3.6.2.2.

3.6.3. Расчет толщины на высоте 1 фут

3.6.3.1 По этому методу рассчитывается требуемая толщина в расчетных точках, расположенных на высоте 1 фут от низа каждого ряда обечайки. Согласно приложению А допускается только этот метод расчета. Применение этого метода не разрешается для резервуаров диаметром свыше 200 футов.

3.6.3.2 Требуемая минимальная толщина листов обечайки должна быть равна большей из величии, определяемых по следующим формулам:

t_d=[2,6D(H-1)G]/S_d +CA

t_t=[2,6D(H-1)]/S_t

Где:

td- расчетная толщина обечайки, в дюймах;

td — толщина обечайки для гидростатического испытания» в дюймах;

D — номинальный диаметр резервуара, в футах (см. п. 3.6.1.1, прим. 1);

H — расчетный уровень жидкости, в футах, т. е. высота от низа рассматриваемого ряда до верха обечайки, включая верхний уголок, если имеется; до нижнего среза любого переточного патрубка, ограничивающего уровень жидкости в резервуаре; или до любого другого уровня, указанного заказчиком, ограничиваемого внутренней плавающей крышей или регулируемого с учетом возможной сейсмической волны;

G — указанное заказчиком расчетное значение удельного веса (плотности) жидкости, которая будет содержаться в резервуаре;

СА — припуск на коррозию, в дюймах, как указано заказчиком (см. п. 3.3.2);

S_d — допустимое напряжение для расчетных условий эксплуатации, в фунтах на квадратный дюйм (см. п. 3.6.2.1);

S_t — допустимое напряжение в условиях гидростатического испытания, в фунтах на квадратный дюйм (см. п. 3.6.2.2).

3.6.4. Расчет толщины по методу переменной расчетной точки

Примечание. Этот метод расчета обычно обеспечивает снижение толщины для ряда листов обечайки и общей массы материала, но что еще более важно, этот метод дает потенциальную возможность сооружения резервуаров большего диаметра при соблюдении ограничений в отношении максимальной допустимой толщины листов. Дополнительная информация приводится в работе L. P. Zick, R. V. McGrath «Расчет цилиндрических оболочек большого диаметра». Расчет по методу переменной расчетной точки позволяет получить в расчетньгх точках такую толщину обечайки, при которой рассчитанные значения напряжения будут относительно близки значениям фактических окружных напряжений в обечайке. Этот метод можно применять только в том случае, если заказчик не оговорил применение метода расчета на высоте 1 фут и если выполняется следующее условие:

L/H < 2

Где-

L — (6Dt)^0,5 , в дюймах;

D — диаметр резервуара, в футах;

t — толщина обечайки в нижнем ряду, в дюймах,

<pн> — максимальный расчетный уровень жидкости (см. п. 3.6.3.2), в футах.</pн>

3.6.4.2. Минимальная толщина листов для расчетных условий и для условий гидростатических испытаний определяется в вышеуказанном порядке. Для всех рядов обечайки следует выполнить полные независимые расчеты для расчетных условий эксплуатации, без учета припуска на коррозию, а также для условий гидростатических испытаний. Требуемая толщина обечайки для каждого ряда должна быть равна большему из значений, полученных при определении расчетной толщины обечайки (плюс припуск на коррозию) или при определении толщины в условиях гидростатического испытания, но не ниже значения толщины обечайки, требуемого по пп. 3.6.1.1, 3 6.1.5 и 3.6.1.6. Если для какого-либо ряда обечайки применяется увеличенная толщина, то в последующих расчетах толщины вышележащих рядов можно использовать повышенные значения толщины, если такая повышенная толщина указана в качестве требуемой расчетной толщины на чертеже изготовителя (см. 3.6.1.7).

3.6.4.3. Для расчета толщин листов нижнего ряда сначала необходимо рассчитать по формулам, приведенным в п. 3.6.3.2, предварительные значения t_pв и t_pt для расчетных условий и условий гидростатического испытания.

3.6.4.4. Значения толщины листов нижнего ряда t_1d и t_1t для расчетных условий и условий гидростатического испытания вычисляются по следующим формулам:

t_1d = [1,06 — (0,463D/h)  √(HG/S_d)][2,6HDG/S_d] + CA

Примечание. При расчетных условиях t_1t может не превышать t_pt.

t_1d = [1,6 — 0,463D/h √(H/S_t)] 2,6HD/S_t

Примечание. При условиях гидростатического испытания tj _t может не превышать tp_t.

3.6.4.5. Для расчета толщины листов второго ряда как для расчетных условий, так и для условий гидростатических испытаний, необходимо рассчитать величину следующего соотношения для листов нижнего ряда:

h₁/(rt₁)^0,5

Где:

h₁ = высота нижнего ряда обечайки, в дюймах;

r — номинальный радиус резервуара, в дюймах;

t₁ — фактическая толщина листов нижнего ряда обечайки, за вычетом припуска на коррозию, в дюймах, используемая для расчета толщины листов второго ряда (2 (для расчетных условий). Для расчета значения (для условий гидростатических испытаний) следует использовать полную толщину листов нижнего ряда обечайки.

Если значение этого соотношения не превышает 1,375:

t₂ = t₁

Если значение этого соотношения составляет не менее 2,625:

t₂ = t_2a

Если значение этого соотношения превышает 1,375, но менее 2,625:

t₂ = t_2a = (t₁ — t_2a)[2,1 — h₁ / 1,25 (rt₁)^0,5]

Где:

t₂— минимальная расчетная толщина второго ряда обечайки, за исключением припуска на коррозию, в дюймах;

t_2a — толщина второго ряда обечайки, в дюймах, рассчитанная для верхнего ряда обечайки, как описано в п. 3.6.4.6.

Вышеприведенная формула для расчета 12 основана на применении одного и того же допустимого напряжения при расчете нижнего и второго рядов. Для резервуаров, у которых значение соотношения составляет не менее 2,625, допустимое напряжение для второго ряда может быть ниже допустимого напряжения для нижнего ряда, если применяются методы расчета, описанные в пп. 3.6.4.6 -3.6.4.8.

3.6.4.6. Для расчета толщины верхнего ряда как в расчетных условиях, так и в условиях гидростатического испытания, следует определить предварительное значение t_u (толщина верхнего ряда) по формулам, приведенным в п. 3.6.3.2, а затем на основании наименьшего из значений, полученных по следующим формулам, определяется расстояние х переменной расчетной точки от нижнего обреза ряда:

x₁ = 0,61 (rt_u)^0,5 + 3,84CH

x₂ = 12CH

x₃ = 1,22 (rt_u)^0,5

Где:

t_u = толщина верхнего ряда в месте соединения с поясом, в дюймах;

С- [К ^0.5(К-1)]/(1 + K^1,5)

K = t₁ / t_u

t_L — толщина нижнего ряда в месте соединения с поясом, в дюймах;

H — расчетный уровень жидкости (см. п. 3.6.3.2), в футах.

3.6.4.7. Минимальная толщина t_x верхних рядов обечайки рассчитывается для расчетных условий(t_dx) и для условий гидростатического испытания (t_tx) на основании наименьшего значения х, полученного по п. 3.6.4.6.

t_dx = [2,6D (H — X/12)G] / S_d + CA

t_tx = [2,6D(H-x/12)] / S_t

3.6.4.8. Итерации, описанные в пп. 3.6.4.6 и 3.6.4.7, повторяются с применением рассчитанных значений (_х и t_u до тех пор, пока разность между значениями полученными при последовательные итерациях, не станет незначительной (как правило, достаточно дважды повторить итерации). Применение итерационного расчета обеспечивает более точно определение положения расчетной точки для рассматриваемого ряда и соответственно более точное определение толщины обечайки.

3.6.4.9. Итерационный расчет, описанный в приложении К, представляет собой пример применения метода переменной расчетной точки для расчета резервуара диаметром 280 футов и высотой 64 фута, чтобы определить толщину листов обечайки для первых трех рядов (только для условий гидростатического испытания).

3.6.5. Расчет толщины посредством анализа упругости

Для резервуаров с соотношением L/H, превышающим 2, выбор значений толщины обечайки должен бьть основан на расчете упругости, подтверждающем, что рассчитанные окружные напряжения в обечайке будут ниже допустимых напряжений, указанных в табл. 3-2. Граничные условия для расчета предусматривают чисто пластический момент, обусловленные текучестью листа под обечайкой, при нулевом расширении в радиальном направлении.