Резервуар с алюминиевой сетчатой купольной крышей для хранения нефтепродуктов под избыточным давлением
Владельцы патента RU 2456420:
Закрытое акционерное общество "Нефтемонтаждиагностика" (RU)
Изобретение относится к области строительства, в частности к стальным резервуарам с алюминиевой крышей, для хранения нефти и нефтепродуктов под небольшим избыточным давлением. Технический результат заключается в обеспечении газонепроницаемости при избыточном давлении в газовом пространстве резервуара, повышении точности изготовления, сокращении срока сборки и монтажа резервуара. Алюминиевая купольная крыша для резервуара включает несущий сетчатый каркас, выполненный из прямолинейных балок, соединенных в узлах при помощи узловых накладок, опирающийся на стальное опорное кольцо резервуара, настил, сваренный из алюминиевых листов в форме сферической оболочки и свободно расположенный на каркасе. Между настилом и несущими балками образован зазор, в котором вдоль длин несущих балок установлена подкладка. В центре узловой накладки установлен упор. Высота подкладки и упора определяется с учетом термического влияния сварки на несущие балки. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.
Настоящее изобретение относится к области строительства металлических резервуаров для хранения нефти, нефтепродуктов, в частности резервуаров, работающих под небольшим избыточным давлением в газовом пространстве.
Существует большое количество стальных резервуаров со стальной крышей без понтона, в которых хранятся нефть и нефтепродукты (керосин, дизельное топливо, некоторые нетоварные нефти). Стальная крыша подвержена коррозионному разрушению, особенно в тех резервуарах, где хранятся сернистые нефти и нефтепродукты. Продукты этой коррозии содержат сульфиды железа, способствующие, с одной стороны, к усилению коррозии днища резервуара, а с другой - являющиеся пожароопасными соединениями, способными в определенных условиях к самовозгоранию (известные под названием «пирофорные соединения»). Замена стальной крыши на алюминиевую продлевает срок их службы и повышает безопасность.
Для крупногабаритных резервуаров купольная крыша, как правило, является самонесущей каркасной, а каркас имеет ребристую, либо ребристо-кольцевую, либо сетчатую конструкции. Алюминиевая крыша этих резервуаров не подвержена коррозии, поэтому срок службы их значительно увеличивается. Кроме того, сетчатую крышу можно разобрать и установить на другом резервуаре. Поэтому за последнее время на многих стальных резервуарах крыша их выполняется из алюминиевых сплавов.
Известны стальные резервуары с сетчатыми алюминиевыми купольными крышами /1, 2/, несущий каркас которых состоит из треугольных ячеек, собираемых из несущих прямолинейных балок, соединяемых в узлах примыкания на высокопрочных болтах с помощью парных (верхних и нижних) узловых накладок. Тонколистовой настил укладывается на каркас и механически крепится к балкам по контуру каждой треугольной ячейки путем прижатия отогнутого (прямым или косым углом) края листового настила прижимной планкой к приливам несущих балок. Под прижимную планку укладывают резиновую прокладку для герметизации соединения от проникновения атмосферной влаги. Узлы примыкания балок герметизируют с помощью колпака из тонколистового алюминия, под кромку которого также укладывают резиновую прокладку на силиконовом герметике. Такая герметизация узловых накладок и настила, при наличии сотни метров соединений, подверженных деформациям, может обеспечить лишь водонепроницаемость крыши. При этом не может обеспечиваться газонепроницаемость с созданием избыточного давления (вакуума) внутри резервуара в газовом пространстве. Это является основным недостатком этих резервуаров.
Известен стальной резервуар с алюминиевой крышей для нефти и нефтепродуктов /3/. Этот резервуар имеет сварную герметичную алюминиевую крышу и может выдерживать небольшое избыточное давление и вакуум в газовом пространстве (обычно не более 250 мм водяного столба давления и до 40 мм водяного столба вакуума). Алюминиевая крыша этого резервуара опирается на стальное опорное кольцо и прикреплена к нему на болтах через диэлектрическую герметизирующую прокладку. Крыша этого резервуара полностью сварная и имеет вид секционного ребристо-кольцевого купола и состоящая из одного центрального и нескольких радиальных щитов. Недостатками этого резервуара являются:
- при сварке каркаса крыши происходит термическое влияние сварочной дуги на несущие балки каркаса, снижая его несущую способность; такое снижение достигает до 45%, особенно при отрицательных температурах окружающего воздуха (по нормативным документам на сварку алюминия, сварка алюминия и его сплавов допускается при температуре не ниже +15°С, коэффициент разупрочнения для термически упрочняемых алюминиевых сплавов для особо ответственных узлов достигает до 0,55 (т.е. ухудшение до 45%);
- при сварке листового настила на каркасе крыши также происходит термическое влияние сварочной дуги на несущие балки каркаса, что также приводит к ухудшению их несущей способности;
- для снижения последствий термического влияния сварки на несущую способность каркаса приходится принимать специальные меры, что приводит к увеличению трудовых, материальных затрат, а также продолжительности строительства.
Предлагаемый резервуар с алюминиевой сетчатой купольной крышей для хранения нефтепродуктов под избыточным давлением лишен указанных недостатков благодаря тому, что между свариваемым на месте монтажа листвой обшивкой и балками несущего каркаса, собираемого на болтах, образован зазор, в этом зазоре вдоль длины несущих балок установлена подкладка из легкого несгораемого материала (например, низкосортный алюминиевый сплав). Высота этой накладки (расстояние от верхней полки несущих балок до листового настила) зависит от степени термического влияния на прочность несущих балок при сварке листового настила, что, в свою очередь, определяется температурой окружающей среды при сварке, категорией ответственности сварного соединения и марки сплава. Таким образом, величина высоты накладки Н должна отвечать функциональной зависимости
Н=F[f(T,η)+Σδi],
где Т - температура окружающей среды в зоне сварки;
η - коэффициент разупрочнения основного металла при сварке для данной марки сплава и данной степени ответственности сварного соединения;
δi - сумма толщины верхней узловой накладки и высоты упора над узловой накладкой.
При равенстве нулю первой слагаемой этой зависимости высота Н определяется как сумма толщины верхней узловой накладки и высоты упора над узловой накладкой.
Предлагаемый резервуар с алюминиевой сетчатой купольной крышей для хранения нефтепродуктов под избыточным давлением сочетает преимущества собираемого без сварки алюминиевого сетчатого каркаса и сварного герметичного листового настила крыши из алюминия, прикрепляемого к стальной стенке резервуара на болтах через диэлектрическую прокладку. Крыша собирается внизу, на днище резервуара, без применения тяжелых грузоподъемных машин, без сварки, что значительно ускоряет процесс монтажа, а герметично сваренный из листов в цельную сферическую оболочку настил обеспечивает герметичность не только от проникновения атмосферной влаги, как это достигается в купольных крышах - аналогах /1, 2/, но и выдерживает избыточное давление и вакуум в газовом пространстве (как правило, до 250 и 40 мм водяного столба соответственно давления и вакуума). Болтовое (по сути, шарнирное) крепление алюминиевого настила к уторному кольцу стального резервуара через диэлектрическую прокладку обеспечивает компенсацию температурного расширения разных материалов и препятствует образованию гальванической пары между этими материалами. Формовая алюминиевая кольцевая пластина позволяет приспособить листовой настил к неровностям верхней кромки стенки резервуара, за счет чего ускоряется и облегчается подгонка настила к существующим резервуарам. Настил не крепится к несущим балкам сетчатого каркаса. Благодаря этому в случае взрыва в резервуаре настил отрывается или отбрасывается взрывной волной, а каркас крыши и стенка резервуара остаются невредимыми. Еще очень важным преимуществом этой конструкции резервуара является возможность переустановки этой крыши с одного на другой, аналогичный стальной резервуар.
Изобретение поясняется чертежами и рисунками.
1. Резервуар с алюминиевой сетчатой купольной крышей для хранения нефтепродуктов под избыточным давлением, включающий стальную цилиндрическую стенку, днище, сетчатую алюминиевую купольную крышу, состоящую из сборного на болтовых соединениях каркаса, образованного из кольцевых, радиальных и опорных балок, соединяющихся в узлах при помощи узловых накладок, и опирающегося на опорное кольцо резервуара, и герметично сварного листового настила, прикрепляемого к стенке резервуара по его периметру на болтах, отличающийся тем, что между листовым настилом и каркасом крыши образован зазор, в этом зазоре над каждой несущей балкой установлена подкладка, высота которой определяется из функционального соотношения H=F[f(T,η)+Σδi],
где Т - температура окружающей среды в зоне сварки;
η - коэффициент разупрочнения основного металла при сварке для данной марки сплава и данной степени ответственности сварного соединения;
δi - сумма толщины верхней узловой накладки и высоты упора над узловой накладкой.
2. Резервуар с алюминиевой сетчатой купольной крышей для хранения нефтепродуктов под избыточным давлением по п.1, отличающийся тем, что настил по краю снабжен формованной алюминиевой кольцевой пластиной.
3. Резервуар с алюминиевой сетчатой купольной крышей для хранения нефтепродуктов под избыточным давлением по п.1, отличающийся тем, что подкладка выполнена как составная часть несущих балок в процессе их прессования.
