Стенки резервуаров. 
Вертикальные цилиндрические резервуары из стали повышенного давления

Конструкции стенок

Цилиндрическая стенка является главной несущей конструкцией вертикальных цилиндрических резервуаров. Все её конструктивные элементы должны сохранять в процессе эксплуатации прочность, устойчивость и герметичность.

В большинстве случаев цилиндрическая стенка собирается из отдельных листов размерами 6000Ч1500 мм (5990Ч1490 мм после острожки кромок).

Возможны и другие параметры листов стенки 6000Ч2000 мм, 8000Ч2000 мм. Положение листов в стенке принимается таким образом, чтобы длинная сторона каждого отдельного листа была направлена по горизонтали (рис. 5.1).

Рис. 5.1 Схема развёртки стенки резервуара

Горизонтальные ряды листов стенки называются поясами. Каждый отдельный пояс состоит из листов одной толщины.

Толщина поясов определяется расчётом и, как правило, увеличивается от верхних поясов к нижним (соответствуя закону распределения гидростатического давления).

Все соединения листов в поясе делаются встык. Пояса между собой могут соединяться встык или внахлёстку в телескопическом или ступенчатом порядке (рис. 5.2).

Рис. 5.2 Типы соединений поясов по высоте стенки а) — встык; б) — телескопическое; в) — ступенчатое

Монтаж цилиндрической стенки может осуществляться двумя способами: полистовым или рулонным.

Метод рулонирования обладает рядом преимуществ: трудоёмкость монтажа, общие затраты на сооружение резервуара, сроки возведения снижаются; повышается качество сварных швов и надёжность резервуаров.

Однако максимальное значение толщины листов, сворачиваемых в рулоны, ограничивается 16−18 мм.

Ширина полотнища стенки ограничивается 18 м по условиям изготовления на рулонном оборудовании (рис. 5.3).

Рис. 5.3 Габариты рулонируемого полотнища стенки

Длина полотнища должна быть не более 66 м по условиям перевозки железнодорожным транспортом (наружный диаметр навернутого на каркас полотнища с учётом допускаемой неплотности навивки должен быть не более 3,2 м), а общая масса одного рулона до 60 т.

Разница в толщине смежных листов должна быть не более 2 мм по условиям сварки без скоса кромок листов.

Компоновка поверхности цилиндрической стенки может быть произведена с использованием различных вариантов.

Для полистового способа монтажа компоновка может быть самой разнообразной, но при этом нужно, чтобы в любом случае вертикальные сварные соединения листов в смежных поясах стенки были смещены относительно друг друга на величину 8t, где t — толщина нижележащего пояса (рис. 5.4).

Для резервуаров II и III класса при изготовлении стенки из рулонных полотнищ допускаются вертикальные заводские и монтажные стыковые соединения без смещения.

Рис. 5.4 Компоновка листов стенки для полистового способа монтажа

Для рулонированных стенок наиболее простым является вариант компоновки, показанный на рисунке 5.5, а. Однако зарубежные стандарты не рекомендуют устраивать сквозные на всю высоту стенки сварные стыки. Поэтому иногда применяют другие виды компоновки (рис. 5.5, б). Во всех этих случаях монтажные соединения рулонов осуществляются встык или внахлёст. В последнее время усиленно осваивается стыковка рулонов с использованием так называемых «зубчатых» стыков (рисунок 5.5, в), хотя при такой стыковке трудоёмкость устройства монтажного стыка значительно возрастает.

Расчётные значения толщины листов каждого пояса определяются в соответствии с требованиями. Для сейсмоопасных районов строительства проводят дополнительную проверку несущей способности стенки.

Стенка резервуара должна иметь основное кольцевое ребро жёсткости, которое устанавливается в верхней части стенки, снаружи или изнутри. В резервуарах со стационарной крышей основное кольцевое ребро жёсткости должно одновременно служить опорной конструкцией для крыши.

Рис. 5.5 Компоновка листов стенки для рулонного способа монтажа

Сечение кольца жёсткости определяется расчётом. Для обеспечения устойчивости стенки могут устанавливаться промежуточные кольцевые рёбра жёсткости. Кольцевые рёбра жёсткости должны иметь неразрезное сечение по всему периметру стенки.

Кольца жёсткости должны отстоять не менее чем на 150 мм от горизонтальных швов стенки, а их монтажные стыки не менее чем на 150 мм — от вертикальных швов стенки. Конструкция колец жёсткости не должна допускать скопления в них воды (рис. 5.6).

Рис. 5.6 Варианты сечений промежуточных колец жёсткости

В ряде случаев могут быть приняты решения усиленной стенки, предусматривающие установку различных дополнительных элементов для увеличения её прочности: дополнительная стенка, гибкие и жёсткие бандажи, высокопрочная проволока с усилием предварительного напряжения. В некоторых случаях конкурентоспособным может оказаться многостенчатый резервуар, в котором используется идея уравновешивания столбов хранимой жидкости, находящихся одновременно в нескольких отсеках. Все такие решения становятся актуальными в случаях, когда по расчёту толщина нижних поясов однослойной цилиндрической стенки оказывается больше ограничений, введённых по толщине поясов для резервуаров, изготавливаемых методом рулонирования.

В ряде случаев могут быть приняты решения усиленной стенки, предусматривающие установку различных дополнительных элементов для увеличения её прочности дополнительная стенка, гибкие и жёсткие бандажи, высокопрочная проволока с усилием предварительного напряжения. В некоторых случаях конкурентоспособным может оказаться многостенчатый резервуар, в котором используется идея уравновешивания столбов хранимой жидкости, находящихся одновременно в нескольких отсеках. Все такие решения становятся актуальными в случаях, когда по расчёту толщина нижних поясов однослойной цилиндрической стенки оказывается больше ограничений, введённых по толщине поясов для резервуаров, изготавливаемых методом рулонирования.