Решение проблемы неконтролируемых утечек продукта хранения через днище вертикальных цилиндрических стальных резервуаров.
Ключевые слова: днище вертикальных цилиндрических стальных резервуаров.
Solving the problem of uncontrolled leakage of the storage product through the bottom of vertical cylindrical steel tanks.
Keywords: bottom of vertical cylindrical steel tanks.
- Цель изадачи научной работы.
Цель работы — решить проблему неконтролируемых утечек продукта хранения через днище вертикальных цилиндрических стальных резервуаров.
Задачи:
– Выявить сущность проблемы эксплуатации вертикальных цилиндрических стальных резервуаров;
– Предложить новую конструкцию двойного днища вертикальных цилиндрических стальных резервуаров;
– Проанализировать напряженно-деформированное состояние нового двойного днища резервуара и дать рекомендации по назначению толщин элементов конструкции;
– Выявить перспективы применения таких узлов в современной резервуаростроительной практике.
- Актуальность работы. Современное состояние исследований вданной области науки.
В России активно растет число резервуарных парков и нефтеперерабатывающих предприятий. Часто такие объекты не благоприятно влияющие на окружающую среду в результате протечек днищ резервуаров, располагаются в непосредственной близости густо заселенных районов, рек, водоемов, заповедников. Проконтролировать такие протечки крайне затруднительно, и они обнаруживаются только после глубокого загрязнения окружающей среды нефтью и нефтепродуктами. Проблему неконтролируемых утечек можно решить с помощью применения двойных днищ резервуаров.
Анализу работы уторного узла резервуара посвящены работы [9, 10]. Также о заинтересованности к данной теме можно судить по ряду публикаций [5, 6, 7], в которых анализируются конструкции, приводятся примеры конструкций и расчетов уторных узлов.
- Использованные методы исследования.
Данное исследование опиралось на расчетную модель построенную в конечно элементном расчетном комплексе ANSYS. Были проанализированы исследования российских ученых по проблеме обеспечения прочности уторных узлов резервуаров. Анализ нормативных документов и теоретических работ по данной тематике, позволил сделать выводы о целесообразности более глубокого исследования резервуаров с двойными днищами и разработки нормативной документации для них.
- Основные результаты научной работы, их анализ иобобщение.
Анализ модели показал, что при выбранных толщинах напряжение в несущих элементах резервуара не превышают 223.48 МПа, а максимальное вертикальное перемещение окрайки основного днища резервуара составило 8.1 мм. Максимальное значение напряжения в ребрах жесткости составило 126.3 МПа. Приведенное напряженно-деформированное состояние должно удовлетворяеть требованиям безопасной эксплуатации резервуара на основании следующего условия: 
,
где Ry = 325 МПа для элементов из стали 09Г2С-12;
ɣc = 0.9 — коэффициент условий работы (таблица 1 СП 16.13330.2011);
ɣn = 1.1 (класс опасности 2 по ГОСТ 31385–2008).
В результате 223.48МПа < 265.9МПа, следовательно, такая конструкция обеспечивает условие прочности.
Поскольку существующими нормами не оговаривается методики или назначение толщин элементов защитного днища, для расчетной модели двойного днища была принята следующая схема. Толщина опорного листа равна фактической толщине окрайки минус припуск на коррозию, толщина кольцевой полосы равна толщине фактической первого пояса. Защитное днище также при необходимости нужно разделить на окраечную часть и центральную часть. Возникает такая необходимость из условия толщин свариваемых элементов. Для центрального днища достаточно минимальной толщины металла, регламентируемой стандартом, по которому рассчитывается резервуар. Толщина окрайки защитного днища, если в ней есть необходимость, может назначаться как толщина окрайки основного днища в соответствии со стандартом проектирования резервуара без учета припуска на коррозию. Ребра жесткости должны равномерно располагаться по периметру резервуара с шагом не более 2х метров, а их толщина принимается равной толщине кольцевой полосы.
- Области возможного применения результатов работы.
Полученную в результате исследования информацию целесообразно применить к разработке нормативно технической литературе для проектирования Вертикальных цилиндрических стальных резервуаров. Данные мероприятия позволят снизить уровень загрязнения окружающей среды от резервуарных парков. Также меры по устройству двойных днищ способствуют безопасной эксплуатации резервуаров в густо заселенных районах.
Литература:
- ГОСТ Р 52857.2–2007 «Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет цилиндрических и конических обечаек, выпуклых и плоских днищ и крышек».
- ГОСТ Р 52857.3–2007 «Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Укрепление отверстий в обечайках и днищах при внутреннем и внешнем давлении. Расчет на прочность обечаек и днищ при внешних статических нагрузках на штуцер».
- ГОСТ Р 52857.4–2007 «Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет на прочность и герметичность фланцевых соединений».
- Лащинский А. А. Конструирование сварных химических аппаратов // Справочник под редакцией А. Р. Толчинского. — Л.: Машиностроение, 1981. — 384 с.
