3.5. Приказ Ростехнадзора от 26.12.2012 N 780 "Об утверждении Руководства по безопасности вертикальных цилиндрических стальных резервуаров для нефти и нефтепродуктов"

3.5.1. Номинальные толщины листов стенки резервуара определяются расчетом на прочность и устойчивость с учетом припусков на коррозию и минусового допуска на прокат. Рекомендуемые значения минимальной конструктивной толщины листов стенки приведены в таблице 3 настоящего Руководства по безопасности. Максимальная толщина листов рекомендуется не более 40 мм.

3.5.2. Усиление стенки выполняется установкой листовых накладок (усиливающими листами), расположенными по периметру отверстий или усиливающими вставками (листы стенки увеличенной толщины, определяемой соответствующим расчетом). Толщина усиливающей вставки рекомендована не более 60 мм.

Таблица 3. Значения минимальной конструктивной толщины листов стенки

┌────────────────────────────────────┬────────────────────────────────────┐
│       Диаметр резервуара, м        │ Минимальная конструктивная толщина │
│                                    │         листов стенки, мм          │
├────────────────────────────────────┼────────────────────────────────────┤
│         Не более 16 включ.         │                 5                  │
├────────────────────────────────────┼────────────────────────────────────┤
│         От 16 до 25 включ.         │                 6                  │
├────────────────────────────────────┼────────────────────────────────────┤
│         От 25 до 40 включ.         │                 8                  │
├────────────────────────────────────┼────────────────────────────────────┤
│         От 40 до 65 включ.         │                 10                 │
├────────────────────────────────────┼────────────────────────────────────┤
│              Св. 65                │                 12                 │
└────────────────────────────────────┴────────────────────────────────────┘

3.5.3. Минимальная ширина листов стенки, кроме листов верхнего пояса, рекомендуется:

для резервуаров рулонной сборки - 1,5 м;

для резервуаров полистовой сборки - 1,8 м.

3.5.4. Местные сосредоточенные нагрузки на стенку резервуара распределяются при помощи листовых накладок или ребер жесткости, располагаемых, предпочтительно, в кольцевом направлении.

3.5.5. Рекомендуется, чтобы постоянные конструктивные элементы не препятствовали перемещению стенки, в том числе в зоне нижних поясов стенки при гидростатической нагрузке.

3.5.6. Рекомендации по присоединению конструктивных элементов к стенке:

а) приварка конструктивных элементов производится через листовые накладки со скругленными углами с обваркой по замкнутому контуру;

б) катет угловых швов крепления конструктивных элементов не более 16 мм;

в) постоянные конструктивные элементы (кронштейны крепления лестниц, ограждений, системы орошения, пожаротушения, кольца жесткости) располагают не ближе 100 мм от оси горизонтальных швов стенки и днища резервуара и не ближе 150 мм от оси вертикальных швов стенки, а также от края любого другого постоянного конструктивного элемента на стенке;

г) временные конструктивные элементы (технологические приспособления) рекомендуется приваривать на расстоянии не менее 50 мм от сварных швов;

д) технологические приспособления рекомендуется удалять до гидравлических испытаний, а возникающие при этом повреждения или неровности поверхности устраняются с зачисткой абразивным инструментом на глубину, не выводящую толщину проката за пределы минусового допуска на прокат.

3.5.7. Расчет стенки на прочность.

3.5.7.1. Номинальные толщины поясов стенки резервуара рекомендуется назначать по итогам выполнения следующих расчетов:

а) определение толщины поясов из условия прочности стенки при действии статических нагрузок в условиях эксплуатации и гидравлических испытаний;

б) проверка устойчивости стенки при статическом нагружении рекомендуется выполнять на действие следующих нагрузок:

веса конструкций и теплоизоляции;

веса снегового покрова;

ветровой нагрузки;

относительного разрежения (относительного вакуума) в газовом пространстве;

в) проверка прочности и устойчивости стенки при сейсмическом воздействии (в сейсмически опасных районах) выполняется на действие нагрузок - сейсмической, от веса хранимого продукта, веса конструкций и теплоизоляции, избыточного давления, веса снегового покрова.

3.5.7.2. Толщины поясов стенки вычисляются по кольцевым напряжениям, определяемым в срединной поверхности цилиндрической оболочки на уровне нижней кромки пояса xL.

3.5.7.3. В процессе прочностного расчета стенки РВС без понтона учитывается коэффициент надежности для избыточного давления, равный 1,2 для режима эксплуатации и 1,25 для режима гидро- и пневмоиспытаний.

3.5.7.4. Номинальную толщину стенки в каждом поясе резервуара рекомендуется определять по формуле:

, (6)

где - номинальную толщину стенки для режима эксплуатации, м, рекомендуется определять по формуле:

, (7)

- номинальную толщину стенки для режима гидро- и пневмоиспытаний, м, рекомендуется определять по формуле:

,(8)

где - плотность воды, используемой для гидравлических испытаний, т/;

g - ускорение свободного падения, м/;

- высота налива воды при гидравлических испытаниях, м;

- расстояние от дна до нижней кромки пояса, м;

- плотность продукта, т/;

r - радиус срединной поверхности стенки резервуара, м;

R - расчетный параметр, МПа;

H - высота налива продукта при эксплуатации, м;

p - нормативное избыточное давление в газовом пространстве, МПа;

- припуск на коррозию для i пояса, м;

- минусовой допуск на прокат для i пояса, м.

3.5.7.5. Расчетный параметр R, МПа, рекомендуется определять по формуле:

, (9)

где - нормативное сопротивление, принимаемое равным гарантированному значению предела текучести по действующим стандартам и техническим условиям на сталь;

- коэффициент надежности по опасности, безразмерный коэффициент;

- коэффициент надежности по материалу, безразмерный коэффициент;

- коэффициент условий работы поясов стенки, безразмерный коэффициент;

- температурный коэффициент.

Для условий эксплуатации резервуаров при температуре выше плюс 100 °C рекомендуется учитывать снижение расчетного сопротивления стали путем введения коэффициента , назначаемого в зависимости от максимальной расчетной температуры металла T по формулам:

, если T > 100 °C; , если T 100 °C,

где , - допускаемые напряжения стали при температуре соответственно T и 20 °C, рекомендуется принимать по согласованию с заказчиком.

Рекомендуемые значения коэффициентов надежности по опасности , принимаются по таблице 4 настоящего Руководства по безопасности.

Таблица 4. Рекомендуемые значения коэффициентов надежности по опасности

Рекомендуемые значения коэффициентов надежности по материалу принимаются по таблице 5 настоящего Руководства по безопасности.

Таблица 5. Значения коэффициентов надежности по материалу

3.5.7.6. Рекомендуемые значения коэффициентов условий работы поясов стенки принимаются в соответствии с таблицей 6 настоящего Руководства по безопасности.

Таблица 6. Рекомендуемые значения коэффициентов условий работы поясов стенки

3.5.7.7. Результаты расчета толщины t для каждого пояса стенки рекомендуется округлить до целого числа в большую сторону в соответствии с толщинами проката по ГОСТ 19903-74 "Прокат листовой горячекатаный. Сортамент", утвержденному постановлением Госстандарта СССР от 27 июня 1974 г. N 1573, если не указаны специальные условия поставки листового проката.

3.5.7.8. Поверочный расчет на прочность для каждого пояса стенки резервуара рекомендуется проводить в соответствии с СП 16.13330.2011 "Свод правил "СНиП II-23-81*. Стальные конструкции", утвержденным приказом Минрегиона РФ от 27 декабря 2010 г. N 79 (п. 11.1.1), по соотношению:

, (10)

где - кольцевое напряжение, МПа, вычисляемое для нижней точки каждого пояса по формуле:

(11)

- номинальная толщина i пояса стенки, м;

- расчетная толщина i пояса стенки, м;

- припуск на коррозию для i пояса, м;

- минусовой допуск на прокат для i пояса, м;

p - нормативное избыточное давление в газовом пространстве, МПа;

H - высота налива продукта при эксплуатации, м;

- расстояние от дна до нижней кромки пояса, м;

R - расчетный параметр, МПа.

Меридиональные напряжения , МПа, в i поясе стенки для резервуаров со стационарной крышей определяются по формуле:

. (12)

Меридиональные напряжения , МПа, в i поясе стенки для резервуаров с плавающей крышей определяются по формуле:

, (13)

где - вес металлоконструкций выше расчетной точки, МН;

- вес стационарного оборудования выше расчетной точки, МН;

- вес теплоизоляции выше расчетной точки, МН;

- расчетная снеговая нагрузка на поверхности земли, МПа, определяемая по СП 20.13330.2011 "Свод правил "СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия", утвержденному приказом Минрегиона РФ от 27 декабря 2010 г. N 787;

- нормативное значение вакуума, МПа;

= 0,85 при D 60 м;

= 1,0 при D > 100 м;

= 0,85 + 0,00375 · (D - 60) - в промежуточных случаях;

D - диаметр резервуара, м;

, , - коэффициенты сочетаний для длительных нагрузок, назначаемые в соответствии с СП 20.13330.2011 "Свод правил "СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия", утвержденным приказом Минрегиона РФ от 27 декабря 2010 г. N 787 (пп. 6.2, 6.3), для основной по степени влияния нагрузки = 1, для остальных = 0,95.

3.5.7.9. При невыполнении условия подпункта 3.5.7.8 рекомендуется увеличить толщину соответствующего пояса.

3.5.7.10. Состав и последовательность проведения расчетов на сейсмическое воздействие рекомендуется исполнить в соответствии со схемами, представленными на рисунках 8, 9 настоящего Руководства по безопасности.

3.5.7.11. В качестве альтернативного варианта по согласованию с заказчиком номинальные толщины стенки каждого пояса стенки для режима эксплуатации и номинальные толщины стенки для режима гидро- и пневмоиспытаний назначаются на основе расчета наибольших мембранных кольцевых напряжений в каждом поясе стенки, рассматриваемой как составная цилиндрическая оболочка переменной толщины. Граничные условия в месте сопряжения стенки с днищем задаются в виде нулевых радиальных перемещений и изгибающего момента, равного пластическому моменту в листе окрайки. Подбор толщин производится итерационным методом, уменьшая начальную толщину, определенную по подпункту 3.5.7.4, пока выполняется условие (10).

3.5.8. Расчет стенки на устойчивость.

3.5.8.1. Расчет стенки резервуара на устойчивость рекомендуется выполнять в соответствии с указаниями СП 16.13330.2011 "Свод правил "СНиП II-23-81*. Стальные конструкции", утвержденного приказом Минрегиона РФ от 27 декабря 2010 г. N 79, и включает проверку толщин поясов стенки, необходимость установки промежуточных ветровых колец, а также назначение мест установки и сечений колец, если таковые требуются.

3.5.8.2. Устойчивость стенки резервуара обеспечена при выполнении следующего условия:

. (14)

Критические меридиональные напряжения , МПа, определяются по формуле:

. (15)

Критические кольцевые напряжения , МПа, определяются по формуле:

, (16)

, (17)

где - расчетная толщина самого тонкого пояса стенки , м;

- номинальная толщина самого тонкого пояса стенки, м;

E - модуль упругости стали.

3.5.8.3. Редуцированная высота стенки , м, вычисляется по формуле:

, (18)

где - расчетная толщина i пояса стенки, м;

- припуск на коррозию для i пояса, м;

- минусовой допуск на прокат для i пояса, м.

При наличии ребра жесткости в пределах i пояса в качестве берется расстояние от кромки этого пояса до ребра жесткости. В резервуарах с плавающей крышей для верхнего пояса в качестве берется расстояние от нижней кромки пояса до ветрового кольца.

3.5.8.4. Коэффициент рекомендуется определять по формулам:

(19)

3.5.8.5. Меридиональные напряжения , МПа, в i поясе стенки для резервуаров со стационарной крышей определяются по формуле:

. (20)

Меридиональные напряжения , МПа, в i поясе стенки для резервуаров с плавающей крышей определяются по формуле:

. (21)

3.5.8.6. Кольцевые напряжения определяются по формулам:

для резервуаров со стационарной крышей , МПа, в i поясе стенки:

; (22)

для резервуаров с плавающей крышей , МПа, в i поясе стенки следует определять по формуле:

, (23)

где - коэффициент учета изменения ветрового давления по высоте стенки z, рекомендуется определять для верха i пояса по СП 20.13330.2011 "Свод правил "СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия", утвержденному приказом Минрегиона РФ от 27 декабря 2010 г. N 787, по формуле ;

- нормативное значение ветрового давления, МПа, рекомендуется определять по СП 20.13330.2011 "Свод правил "СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия", утвержденному приказом Минрегиона РФ от 27 декабря 2010 г. N 787 (таблица 11.1).

3.5.8.7. При невыполнении условия (13) для обеспечения устойчивости стенки рекомендуется увеличить толщину верхних поясов или установить промежуточное кольцо (кольца), или то и другое вместе. При этом место установки промежуточного кольца рекомендуется выбирать с учетом обеспечения равенства значений , полученных по формуле, приведенной в подпункте 3.5.8.2 для участков стенки ниже и выше кольца, и быть не ближе 150 мм от горизонтального сварного шва. Если это условие обеспечить невозможно, ветровое кольцо рекомендуется устанавливать на расстоянии 150 мм ниже или выше горизонтального сварного шва, для которого разница значений для участков стенки ниже и выше кольца будет минимальной.

3.5.8.8. Рекомендуется, чтобы после установки промежуточного ветрового кольца участки стенки над кольцом и под ним удовлетворяли положениям подпункта 3.5.8.3 настоящего Руководства по безопасности.

3.5.9. Расчет стенки резервуара на сейсмические воздействия.

3.5.9.1. В расчете, помимо статических, рекомендуется учитывать следующие динамические нагрузки на корпус резервуара:

повышенное гидродинамическое давление в продукте от низкочастотных гравитационных волн на свободной поверхности, возникающих при горизонтальном сейсмическом воздействии;

высокочастотное гидродинамическое воздействие, обусловленное совместным колебанием массы продукта и круговой цилиндрической оболочки;

инерционные нагрузки от элементов конструкции резервуара, участвующих в общих динамических процессах корпуса и продукта;

гидродинамические нагрузки на стенку и продукт, обусловленные вертикальными колебаниями грунта.

3.5.9.2. Интегральную характеристику в виде динамического опрокидывающего момента рекомендуется определять по расчетной схеме с недеформируемым корпусом, а в расчете - принимать максимальное значение по спектру сейсмических коэффициентов динамичности для горизонтальной и вертикальной составляющих сейсмического воздействия.

3.5.9.3. Несущую способность стенки резервуара рекомендуется проверять по условиям прочности всех поясов и устойчивости пояса 1 с учетом дополнительного сжатия в меридиональном направлении от сейсмического опрокидывающего момента.

3.5.9.4. Сейсмостойкость резервуара рекомендуется считать обеспеченной при одновременном выполнении следующих положений:

пояса стенки не теряют прочности и устойчивости;

гравитационная волна на свободной поверхности не достигает конструкций стационарной крыши и не приводит к потере работоспособности понтона и плавающей крыши.