1.8. Металеві резервуари для нафтопродуктів

Типи і схеми резервуарів. Резервуари для на­фтопродуктів у більшості випадків мають вигляд циліндричних місткостей з плоскими днищами, які через піщану основу опираються на грунт (рис. 1.10, а). Застосовуються також циліндричні резервуари зі сферичним днищем (рис. 1.10, б), краплеподібні резервуари з просторовим або плос­ким днищами (рис. 1.10, б, г), кулясті та горизон­тальні циліндричні резервуари (рис. 1.10, д, е).

Рис. 1.10. Схеми резервуарів для нафтопродуктів: а – з плоским днищем; б – зі сферичним днищем; в, г – краплеподібні з просторовим або плоским днищем; д, е – кулясті та горизонтальні циліндричні

Для зберігання нафти і нафтопродуктів з низь­кою пружністю парів застосовують наземні вертикальні циліндричні резервуари низького тиску (до 2,0 кН/м²).

Світлі нафтопродукти та інші рідини з висо­кою пружністю парів зберігаються в резервуарах підвищеного тиску (до 70...200 кН/м² – для легких рідин і до 60...1800 кН/м² – для зріджених газів). Резервуари підвищеного тиску мають криволіній­ні обриси елементів, які плавно з’єднуються між собою. Існують також резервуари спеціальних конструкцій з понтонами і з плаваючою покрів­лею.

1.8.1. Вертикальні циліндричні металеві резервуари низького тиску

На практиці часто застосовують типові резервуа­ри низького тиску місткістю від 100 до 20 000 м³. Конструкція вертикального циліндричного резер­вуара складається з днища, корпуса та покриття.

Днище резервуара встановлюється на піщану подушку висотою 200...350 мм над поверхнею зем­лі. Товщина днища приймається конструктивно: при діаметрі резервуара , при і при .

Корпус резервуара під дією гідростатичного тиску рідини розтягується, і товщина його листів визначається розрахунком, але за умовою зва­рювання не повинна бути меншою 4 мм. Листи товщиною 6 мм і більше зварюються встик, а при меншій товщині зварювання виконують внаклад­ку, причому зовнішній шов приймають суцільним, а внутрішній – уривчастим довжиною 100 мм і з просвітом 300 мм. У випадку зберігання сильноагресивних продуктів (наприклад, сірчаної нафти) обидва кільцеві шви доцільно виконувати суцільними.

Покрівля резервуара опирається на корпус та центральний стояк, товщину її листів приймають 2,5...3,0 мм.

Останнім часом резервуари будують зі засто­суванням виготовлених на заводах листових ру­лонів полотнищ днища і корпуса; при монтажі їх розгортають, рихтують і з’єднують.

Для резервуарів місткістю до 10 000 м³ опти­мальне відношення висоти до діаметра резервуа­ра перебуває в межах 1/2–1/5. Сталеві листи для резервуарів мають єдиний розмір – 15006000 мм, а тому для обчислення висоти Н беруть до уваги кратність ширини листа.

Корпус резервуара розраховують як цилінд­ричну оболонку, навантажену внутрішнім гідро­статичним і збитковим тиском.

Напруження на розтяг у стінці:

, (1.37)

де – гідростатичний тиск за законом три­кутника на глибині від поверхні рідини; – коефіцієнт надійності щодо навантаження; – питома вага рідини; – заданий збит­ковий тиск середовища з коефіцієнтом надійності щодо навантаження ; – радіус резер­вуара; – товщина стінки резервуара; – коефіцієнт умови роботи корпуса.

Товщина листів кожного поясу корпуса резер­вуара визначається з формули (1.37) за умови повного заповнення рідиною, причому відстань х приймають від верху корпуса до нижнього краю поясу.

Товщина днища цього типу резервуара має не­значні напруження, тому товщину його листів приймають конструктивно.

У місці з’єднання-защемлення корпуса з дни­щем виникає згинальний момент, який обчислю­ють за формулою

, кНсм/см (1.38)

де Н – висота резервуара.

Виступ днища приймають рівним 50 мм для того, щоб не збільшувати жорсткості з’єднання стінки з днищем. У місці з’єднання днища зі стінкою резервуара міцність зварних швів пере­віряють за формулою

, (1.39)

де – момент опору 1 см двох кутових швів. Товщину шва приймають не мен­ше і не менше 4 мм. Якщо міцність з’єднання забезпечена, не потрібно перевіряти міцність корпуса на згин.

Покрівлю резервуара розраховують на такі навантаження:

а) власна маса металевих конструкцій 0,2...0,4 кН/м² з коефіцієнтом надійності щодо наван­таження ;

б) термоізоляція 0,45 кН/м², ;

в) сніг відповідно до району будівництва;

г) вакуум 0,25 кН/м².

Окрім цього, покрівлю перевіряють на зворот­ну дію навантаження від збиткового тиску 2,0 кН/м² і пасивного тиску вітру. У даному разі вважають, що сніг і термоізоляція відсутні. Про­льоти і поперечні ребра покрівельних щитів роз­раховують як однопролітні балки, а листову об­шивку – як тонкі пластини.