«СТАНДАРТ ОРГАНИЗАЦИИ СТО–СА–03–002–2009 ПРАВИЛА ПРОЕКТИРОВАНИЯ, ИЗГОТОВЛЕНИЯ И МОНТАЖА ВЕРТИКАЛЬНЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СТАЛЬНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ ДЛЯ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ Москва 2009 СТО-СА-03-002-2009 Ростехэкспертиза УДК ...»

3.Схема и таблица зазоров между _ и стенкой резервуара, а также между направляющими и патрубками в .

Подписи:

ФОРМА АКТА ИСПЫТАНИЯ РЕЗЕРВУАРА

НА ВНУТРЕННЕЕ ИЗБЫТОЧНОЕ ДАВЛЕНИЕ И ВАКУУМ

испытания резервуара на внутреннее избыточное давление и вакуум “”_20_г.

Объем резервуара _м3 Номер резервуара _ Наименование объекта Мы, нижеподписавшиеся, представители:

Заказчика _ Монтажной организации _ составили настоящий акт в том, что резервуар во время проведения гидравлического испытания был подвергнут испытанию на внутреннее избыточное давление и вакуум.

Максимальный уровень воды во время испытания составил _м, что соответствует проектному.

Избыточное давление составило _ мм вод.ст., что на 25% выше проектного (_ мм вод.ст.).

Вакуум составил _ мм вод.ст., что на 50% больше проектной величины (_ мм вод.ст.).

Продолжительность нагрузки под давлением и вакуумом составила _ мин.

Резервуар признан выдержавшим испытание на внутреннее избыточное давление и вакуум.

Подписи:

ФОРМА АКТА ЗАВЕРШЕНИЯ МОНТАЖА КОНСТРУКЦИЙ

“”_20_г.

Объем резервуара м3 Номер резервуара _ Наименование объекта Мы, нижеподписавшиеся, представители:

Заказчика _ Монтажной организации _ _ составили настоящий акт в том, что после окончания испытаний и удаления из резервуара воды днище резервуара очищено от грязи.

На основании результатов осмотра, испытаний и ранее проведенного контроля качества считаем монтаж конструкций резервуара полностью завершенным.

Резервуар принимается для выполнения антикоррозийной защиты, _ _, установки оборудования, ввода в эксплуатацию.

Приложения:

1.Акт на приемку основания и фундаментов.

2.Сертификат качества на конструкции резервуара (с приложениями).

3.Акт контроля качества смонтированных конструкций резервуара (с приложениями).

4.Акт гидравлического испытания резервуара (с приложениями).

5.Акт испытания резервуара на внутреннее избыточное давление и вакуум (с приложениями).

Подписи: _ _

ПАСПОРТ

стального вертикального цилиндрического резервуара “_”_ 20 г.

Объем резервуара _ м3 Номер резервуара _ Наименование объекта Генеральный проектировщик объекта Назначение резервуара Основные размеры резервуара:

внутренний диаметр стенки мм; высота стенки _мм Проект «Оборудование резервуара» _ разработан Технический проект КМ _ разработан Рабочие деталировочные чертежи КМД разработаны _ Проект основания и фундаментов под резервуар _ разработан Конструкции резервуара изготовлены _ _ Конструкции резервуара смонтированы с _по_ _ Для выполнения общестроительных, антикоррозионных, пуско-наладочных и других работ на резервуаре привлекались организации:

1. 2. 3. 4. 5. 6. На основании имеющейся технической документации и актов на выполненные работы резервуар введен в эксплуатацию “” 20_ г.

Приложения:

1. Технический проект на конструкции резервуара (проект КМ).

2. Рабочие деталировочные чертежи конструкций резервуара (чертежи КМД).

3. Сертификат качества на конструкции резервуара.

4. Акт на приемку основания и фундаментов.

5. Акт контроля качества смонтированных конструкций резервуара.

6. Акт гидравлического испытания резервуара.

7. Акт испытания резервуара на внутреннее избыточное давление и вакуум.

8. Акт выполнения антикоррозионной защиты резервуара.

9. Акт выполнения теплоизоляции резервуара.

10.Акты приемки смонтированного на резервуаре оборудования.

Подпись руководителя организации “Заказчика” _ _ П.17.1 Основные положения П.17.1.1 Резервуары с защитной стенкой должны проектироваться, изготавливаться и монтироваться в соответствии с требованиями Стандарта и дополнительными указаниями настоящего Приложения.

П.17.1.2 Резервуары с защитной стенкой состоят из основного - внутреннего резервуара, предназначенного для хранения продукта, и защитного наружного резервуара, предназначенного для удержания продукта в случае аварии или нарушения герметичности основного резервуара.

Основной резервуар может выполняться со стационарной крышей или с плавающей крышей.

П.17.1.3 Высота стенки защитного резервуара должна составлять не менее 80 % от высоты стенки основного резервуара.

Диаметр защитного резервуара должен назначаться таким образом, чтобы в случае повреждения внутреннего резервуара и перетекания части продукта в защитный резервуар уровень продукта был на 1 м ниже верха стенки защитного резервуара. При этом ширина межстенного пространства должна быть не менее 1.8 м.

П.17.1.4 Днище основного резервуара может опираться непосредственно на днище защитного резервуара или, для лучшего контроля возможных протечек продукта, на разделяющие днища решетки, арматурные сетки или иные прокладки.

Уклон днищ резервуаров с защитной стенкой должен быть только наружу (от центра к периферии).

П.17.1.5 Межстенное пространство между наружной и внутренней стенками рекомендуется перекрывать погодозащитным козырьком, предотвращающим падение снега с крыши основного резервуара в межстенное пространство.

П.17.1.6 На основной стенке должны быть установлены стальные аварийные канаты, сечение и места расположения которых определяются специальным расчетом. Канаты должны быть установлены без предварительного натяжения и без провисания между узлами их крепления к стенке. Вместо стальных канатов допускается применять синтетические монтажные полотенца, равнопрочные стальным канатам.

П.17.1.7 На защитной стенке должны быть установлены кольца жесткости, рассчитанные на гидродинамический удар продукта при аварии основного резервуара.

П.17.1.8 Для удаления атмосферных осадков в межстенном пространстве должны быть установлены лотковые или круглые зумпфы зачистки.

П.17.1.9 При размещении резервуаров с защитной стенкой в составе резервуарных парков складов нефти и нефтепродуктов следует за диаметр резервуара с защитной стенкой принимать диаметр основного резервуара.

Резервуары с защитной стенкой не требуют устройства железобетонного каре для защиты от гидростатического удара продукта при мгновенном хрупком разрушении резервуара, а требуют обычной защиты для гидростатического удержания и организованного отвода растекающейся жидкости.

П.17.1.10 Рекомендуемое конструктивное решение резервуара с защитной стенкой показано на рис. П.17.1.

П.17.1.11 Испытания резервуаров с защитной стенкой должны выполняться в два этапа:

1 – испытание основного резервуара;

2 – испытание защитного резервуара.

Гидравлическое испытание защитного резервуара следует проводить путем перелива воды из основного резервуара в межстенное пространство до выравнивания уровней в основном и защитном резервуарах (до достижения проектного уровня в защитном резервуаре).

По результатам испытаний должны составляться раздельные акты испытаний основного резервуара и акт гидравлического испытания защитного резервуара.

П.17.2 Расчет резервуаров с защитной стенкой П.17.2.1 Расчет резервуара с защитной стенкой должен выполняться с учетом двух основных сочетаний нагрузок в условиях эксплуатации и гидропневмоиспытаний, а также особого сочетания нагрузок в условиях аварии.

П.17.2.2 Расчет стенки и крыши основного резервуара следует выполнять также, как для резервуаров без защитной стенки. При этом ветровое воздействие на стенку основного резервуара из состава нагрузок исключается.

П.17.2.3 Защитная стенка должна быть рассчитана на прочность и устойчивость для основных и особого сочетания нагрузок (таблица П.4.7 Приложения П.4). В условиях аварийной ситуации следует учесть гидродинамические эффекты и неосесимметричный характер распределения нагрузки, прикладываемой к защитной стенке (рис. П.17.2а).

П.17.2.4 Расчет нагрузок на фундамент основной и защитной стенок для основных сочетаний нагрузок производится в соответствии с требованиями п. 10.7.

П.17.2.5 Особое сочетание нагрузок предполагает следующий сценарий развития аварии:

а) основная стенка получает мгновенное хрупкое разрушение вдоль образующей по всей высоте;

б) в образовавшийся разрыв происходит выливание продукта с одновременным увеличением ширины разрыва;

в) канаты (тросы), установленные на основной стенке, замедляют ее раскрытие до момента затекания продукта в межстенное пространство и обеспечивают сохранение формы основной стенки в зоне разрыва, предотвращая тем самым ударное взаимодействие основной и защитной стенок.

г) гидродинамическая нагрузка от продукта на защитную стенку воспринимается установленными на ней кольцами жесткости.

П.17.2.6 Защитная стенка должна быть рассчитана на прочность и устойчивость от аварийной нагрузки pe(z,), приведенной на рис.П.17.2б и зависящей от вертикальной z (м) и угловой (рад) координат следующим образом:

П.17.2.7 Применение схемы нагрузки, приведенной на рис. П.17.2б, допускается для резервуаров с объемом до 25000 м3 включительно. Для резервуаров большего объема требуется проведение расчетов аварийного сценария на основе гидродинамической модели с подвижными границами, соответствующими движению разрушенной основной стенки.

П.17.2.8 Прочность защитной стенки должна оцениваться с учетом напряжений в нейтральной поверхности оболочки по формуле:

где c = 1 – коэффициент условий работы.

П.17.2.9 Погонную равномерно распределенную нагрузку, передаваемую на фундамент по контуру защитной стенки в процессе аварии qf0, и угловой размер сектора действия этой нагрузки f0 следует определять по формулам (рис.П.17.2в):

П.17.2.10 Нагрузка на фундаментное основание в межстенном пространстве в процессе аварии равна pe(z,) при z = 0 (рис. П.17.2).

П.17.2.11 Погонную нагрузку, передаваемую на фундамент по контуру основной стенки в процессе аварии следует определять по формулам:

где Qmax определяется по формуле 10.2.6 при pv=0; qmin соответствует зоне разрыва стенки, qmax – диаметрально противоположной стороне резервуара.

П.17.2.12 Допускаемые нагрузки на патрубки определяются конечноэлементным расчетом. Требования к расчетной схеме и критерий несущей способности врезки в двустенный резервуар должны соответствовать п.7.6.5.

Вертикальная координата z, м Рис. П.17.2 Схема приложения нагрузки к защитной стенке резервуара Примеры расчета допускаемых нагрузок на патрубок Приведены примеры расчета допускаемых нагрузок на патрубок Dy300 резервуара объемом 5000 м3. Исходные данные представлены в таблице П.18.1.

Размеры стенки и днища резервуара назначаются по требованиям разделов 8 и Размеры элементов узла врезки назначаются по требованиям п. 8. Комбинации нагрузок на патрубок (рис. 9.6):

В соответствии с п.9.5.8 имеем: B1=4.5104 МПа, B2=147.7 МПа, p2=0.816.

Требуется выполнить расчет по проверке несущей способности врезки на действие указанных в таблице П.18.1 комбинаций нагрузок. Вычисляем и изображаем графически область допускаемых нагрузок для каждой комбинации.

Результаты расчета по формулам пп.9.5.4–9.5.6 приведены в таб. П.18.2.

На рис.П.18.1 показана граница области допускаемых нагрузок и точка А, соответствующая комбинации нагрузок «а». Поскольку точка А расположена внутри многоугольника, то комбинация нагрузок «а» является допускаемой.

На рис.П.18.2 показана граница области допускаемых нагрузок и точка B, соответствующая комбинации нагрузок «б». Поскольку точка В расположена за пределами области, ограниченной многоугольником, то комбинация нагрузок «б» приводит к потере несущей способности врезки, то есть является недопустимой.

Для комбинации нагрузок «в» область допускаемых нагрузок выродилась в точку (ai=0). Следовательно, комбинация нагрузок «в» является недопустимой.

Требуется определить область допускаемых нагрузок на патрубок при любой комбинации фактических нагрузок. С этой целью принимаем набор значений MCj* в интервале от 0 до MC0 с произвольным шагом (например, 0.2MC0). При этом, в соответствии с таблицей П.18.2, MC0=19.0 кНм, что соответствует точке с координатами FR=0, ML=0 на графике рис.П.18.3. Для каждого значения MCj* вычисляем параметры a1–a5 и строим многоугольники, ограничивающие область допускаемых нагрузок (рис. П.18.3).

В дальнейшем, заданные нагрузки на патрубок (FR*, ML*, MC*) проверяются по полученной номограмме по следующим правилам:

1. Проводим линии перпендикулярные осям ML и FR, соответствующие нагрузкам ML* и FR* и получаем точку их пересечения.

2. Интерполяцией ближайших изолиний получаем величину MC на поверхности допускаемых нагрузок.

3. Расчетное сочетание нагрузок допустимо, если MC* MC; расчетное сочетание нагрузок недопустимо, если MC* > MC.

В качестве примера на рис. П.18.3 показаны точки А, В, С соответствующие комбинациям нагрузок «а», «б», «в». Расчеты показали, что:

а) MC = 6.7 кНм, MC*= 4.8 < MC = 6.7. Комбинация нагрузок допустима.

б) MC = 1.9 кНм, MC*= 6.1 > MC = 1.9. Комбинация нагрузок недопустима.

в) Расчетная точка выходит за внешнюю границу на плоскости FR-ML. Комбинация нагрузок недопустима.

Рис. П.18.1. Область допускаемых нагрузок на патрубок при MС*=4.8 кНм Рис. П.18.2. Область допускаемых нагрузок на патрубок при MС*=-6.1 кНм допускаемых нагрузок Рис. П.18.3. Область допускаемых нагрузок на патрубок при любой П.19.1 Днища, не имеющие сплошного основания Для оперативного обнаружения протечек продукта через повреждения днища (коррозионные, механические) могут применяться конструкции с опиранием днища на систему из стальных или бетонных опорных балок, т.е.

днище может не иметь сплошного основания.

Расположение опорных балок должно обеспечивать вентиляцию пространства под днищем и не должно затруднять визуальное наблюдение за появлением протечек продукта.

Конструктивные схемы расположения опорных балок показаны на рис. П.19.1а и П.19.1б. По этим вариантам стенка резервуара не имеет сплошной кольцевой опоры, поэтому в проекте КМ должны быть рассмотрены вопросы местной устойчивости стенки между опорными балками.

Данные варианты опирания днищ рекомендуются для резервуаров, имеющих толщину нижнего пояса не более 14 мм и эксплуатируемых при температуре не более 100С.

Толщина листов днища при опирании на балки должна быть не менее величин, указанных в п.8.3.3, а также не менее величины, получаемой по следующей формуле:

где коэффициент условий работы днища следует принять с = 0.7.

Расстояние между осями опорных балок (пролёт) должно быть не более величины bc, определяемой соотношением:

Максимальный расчетный прогиб днища под нагрузкой fb не должен превышать половины расчетной толщины листов днища, то есть должно выполняться неравенство:

Днища, не имеющие сплошного основания, должны быть сварены двусторонней автоматической сваркой. Для монтажных соединений днища, располагаемых на опорных балках, допускаются односторонние нахлесточные соединения или стыковые соединения на остающейся подкладке. В качестве подкладки может использоваться верхний пояс опорной балки.

П.19.2.1 Общие положения Назначение двойного днища – снижение возможности протечек в грунт хранимого в резервуаре продукта, а также обеспечение контроля герметичности днища.

Двойное днище состоит из основного днища и защитного днища, которое может находиться сверху или снизу основного днища.

Основные варианты конструктивного исполнения двойного днища следующие:

а) двойное днище с верхним расположением защитного днища;

б) двойное днище с нижним расположением защитного днища;

в) двойное днище резервуара с защитной стенкой («стакан в стакане»).

Выполненные по вариантам а) и в) основное и защитное днища могут находиться в контакте друг с другом или могут разделяться решётками или арматурными сетками, при этом пространство между днищами заполняется ингибитором коррозии. Заливка ингибитора и контроль за его уровнем осуществляются через контрольные патрубки. По уровню ингибитора в контрольном патрубке делается заключение о герметичности днищ:

– уменьшение уровня ингибитора говорит о повреждении нижнего днища (ингибитор уходит в грунт);

– увеличение уровня ингибитора или появление в нем следов продукта свидетельствует о повреждении верхнего днища.

П.19.2.2 Двойное днище с верхним расположением защитного днища При верхнем расположении защитного днища основная задача проектирования заключается в надёжном соединении этого днища со стенкой резервуара. Такое соединение может выполняться по двум вариантам, показанным на рис. П.18.2а. При выборе варианта крепления защитного днища следует учитывать, что данный узел находится в зоне краевого эффекта сопряжения стенки с основным днищем, а материал соединительного элемента (наклонной полосы или уторного уголка) должен соответствовать материалу нижнего пояса стенки.

В проекте КМ резервуара должен быть проведён детальный расчет данного узла на основе конечно-элементной модели.

П.19.2.3 Двойное днище с нижним расположением защитного днища Данный вариант двойного днища предполагает опирание защитного днища на сплошное основание с кольцевым фундаментом по периметру стенки резервуара (рис. П.19.2б).

Соосно со стенкой резервуара на защитное днище приваривается опорная кольцевая полоса, толщина которой должна соответствовать толщине нижнего пояса стенки.

Внутреннее пространство между днищами заполняется гидрофобной смесью на высоту опорного кольца.

Приварка опорного кольца к основному днищу не допускается.

Учитывая, что окраечное кольцо основного днища не имеет сплошного опирания, как это предусмотрено разделом 8.3, толщина окраечных листов должна определяться по формуле tb+2 мм, где tb – толщина окраек стандартного днища, вычисляемая по п.8.3.5.

П.19.2.4 Двойное днище резервуара с защитной стенкой Двойное днище резервуара данного типа состоит из основного днища, находящегося сверху, и защитного днища, находящегося снизу (рис.П.19.2в).

Защитное днище по периметру опирается на кольцевой железобетонный фундамент, являющийся общим фундаментом для опирания основной и защитной стенок. Центральная часть защитного днища опирается на гидрофобный слой. Герметизация пространства между основным и защитным днищами осуществляется при помощи кольцевой уплотнительной полосы, на которой устанавливаются контрольные патрубки.

Основное и защитное днища могут находиться в контакте друг с другом или разделяться арматурными сетками или решётками.

Рис. П.19.1 Схемы расположения опорных балок днища Рис. П.19.2 Варианты конструктивного исполнения двойного днища а) с верхним расположением защитного днища;

б) с нижним расположением защитного днища;

1. ЦНИИСК им. В.А.Кучеренко. Рекомендации по определению снеговой нагрузки для некоторых типов покрытий, 1983, 22 с.

2. ЦНИИСК им. В.А.Кучеренко. Рекомендации по расчету стальных вертикальных цилиндрических резервуаров на сейсмические воздействия (Пуховский А.Б., Складнев Н.Н., Денисов Б.Е., Марьямис А.Я.), Кишинев, 1994, 39 с.

3. API 650 «Welded steel tanks for oil storage».

4. API 620 «Design and construction of large, welded, low-pressure storage 5. API 653 «Tank inspection, repair, alteration, and reconstruction».

6. API 2000 «Venting atmospheric and low-pressure storage tanks».

7. BS 2654 «British standard specification for manufacture of vertical steel welded non – refrigerated storage tanks with butt-welded shells for the petroleum industry».

8. EN 14015 «Specification for the design and manufacture of site built, vertical, cylindrical, flat-bottomed, above ground, welded, steel tanks for the storage of liquids at ambient temperature and above».

9. Wind Tunnel Testing of External Floating-Roof Storage Tanks. API publication 2558, June 1993.

10. Вольмир А.С. Устойчивость деформируемых систем. Изд.2-е. М., «Наука», 1967.

11. Гольденблат И.И., Николаенко Н.А. Расчет конструкций на действие сейсмических и импульсивных сил. – М: Госстройиздат, 1961, 320с.

12. Дидковский О.В., Еленицкий Э.Я. «Коррозионная безопасность крупногабаритных листовых конструкций», Нефть, Газ и Бизнес.– 2006 – 13. Еленицкий Э.Я. «Уточненный расчет прочности стенки вертикальных цилиндрических стальных резервуаров», Строительная механика и расчет сооружений.–2009–№ 1.

14. Еленицкий Э.Я. «Расчет узла сопряжения стенки и днища вертикальных цилиндрических стальных резервуаров», Строительная механика и расчет сооружений.–2007–№ 4–С.2–7.

15. Еленицкий Э.Я. «Обеспечение сейсмостойкости вертикальных цилиндрических стальных резервуаров», Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений, 2006–№ 5 – С. 45–50.

16. Еленицкий Э.Я. «Несущая способность корпуса вертикальных цилиндрических стальных резервуаров в условиях сейсмического воздействия», Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений, 2009–№ 1.

17. Еленицкий Э.Я. «Проблемы нормативно-технической базы в отечественном резервуаростроении», Нефть, Газ и Бизнес.– 2006–№ 6– С.62–63.

18. Еленицкий Э.Я., Дидковский О.В. «Проблемы оценки прочности напряженных участков резервуарных конструкций», Нефть, Газ и Бизнес. – 2006 – № 6 – С.58–63.

19. Еленицкий Э.Я., Дидковский О.В., Худяков О.В. «Повышение безопасности резервуарных парков за счет применения резервуаров со стальной защитной стенкой», Управление качеством в нефтегазовом комплексе. – 2007 – № 1 – С.17–22.

20. Еленицкий Э.Я., Худяков О.В. Оценка стихийного воздействия водного потока наВЦСР, расположенные в прибрежных зонах рек, морей и океанов // «Монтажные испециальные работы в строительстве» №11. Москва, 2006.

21. Клебанов Я.М., Еленицкий Э.Я., Дидковский О.В., Давыдов А.Н. «Циклическая несущая способность врезок резервуаров», РАН, Проблемы машиностроения и надежности машин, №2, 2004, с.31–37.

22. Сеницкий Ю.Э., Еленицкий Э.Я., Дидковский О.В. «К вопросу о нормативных требованиях по расчету вертикальных цилиндрических стальных резервуаров в условиях сейсмического воздействия», Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений, 2006–№ 4– С.65–70.

23. Сеницкий Ю.Э., Еленицкий Э.Я., Дидковский О.В. «Определение импульсивной и конвективной составляющих гидродинамического давления жидкости в цилиндрических резервуарах при сейсмическом воздействии», Изв. Вузов.–2005–№ 5, С.18-26.

СТО-СА-03-002- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------УДК 624.953.(083.74):006.354 ОКС 23.020.01 Ж34 ОКП Ключевые слова: резервуары вертикальные, цилиндрические; классификация, типы; требования к элементам, материалам; расчет; изготовление; монтаж; сварка; основания; фундаменты; испытания; приемка; оборудование; защита от коррозии ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------По вопросам приобретения стандарта обращайтесь СТО-СА-03-002-2009 Ростехэкспертиза Ростехэкспертиза СТО-СА-03-002- СТО-СА-03-002-2009 Ростехэкспертиза