Проверочные расчеты конструкций на прочность и устойчивость

Проверка состояния основания

Исследование структуры металла и сварных соединений

Контроль сварных соединений

Проведение предварительного контроля сварных соединений осуществляется визуальным методом с инструментальным замером параметров швов.

Внешний осмотр и измерения геометрических размеров с помощью шаблонов производятся с целью выявления наружных дефектов: несоответствия размеров швов требованиям проекта и стандартов; трещин всех видов и направлений; наплывов, подрезов, прожогов, незаваренных кратеров, непроваров, пористости; отсутствия плавных переходов от одного сечения к другому; несоответствия общих геометрических размеров сварного узла требованиям проекта.

По результатам предварительного контроля, при необходимости, возможно выполнение контроля неразрушающими методами: ультразвуковым, магнитопорошковым, рентгеновским и другими.

Механические испытания, химический анализ и металлографические исследования металла и сварных соединений проводятся при отсутствии данных о первоначальных свойствах основного металла и сварных соединений, значительных коррозионных повреждений, появлении трещин в различных конструкциях и в других случаях, когда предполагаются ухудшения механических свойств, усталость при действии переменных или знакопеременных нагрузок, перегревы, действие чрезмерно высоких нагрузок и т.п.

Для проведения испытаний вырезаются круглые пластины диаметром 300 мм с вертикальным швом из одного или нескольких поясов стенки резервуара с таким расчетом, чтобы это место можно было безопасно и надежно отремонтировать с помощью сварки.

Из пластины изготавливаются образцы для механических испытаний, металлографических исследований основного металла и сварного соединения, берется стружка для химического анализа основного и наплавленного металла.

При контроле состояния основания и отмостки фиксируется:

- наличие пустот между днищем резервуара и основанием;

- погружение нижней части основания резервуара в грунт и скопление воды по контуру резервуара;

- наличие растительности на отмостке;

- трещины и выбоины в отмостке и кольцевом лотке;

- обеспечение отвода воды в сторону кольцевого лотка;

- уклон отмостки, который не должен быть меньше 1 = 1:10.

Расчеты конструктивных элементов на прочность (в том числе с учетом сопротивления стали хрупкому разрушению) и устойчивость производятся в случаях: отклонения фактических толщин от проектных; внесения при сооружении в конструкции изменений, не предусмотренных проектом; назначения сечений усиливающих элементов конструкций при разработке проектной документации на ремонт резервуара; оценки несущей способности конструкций с учетом реальной геометрической формы по результатам проведенных в ходе обследования измерений и др.

Расчет на прочность и устойчивость

Условие прочности будет выполняться, если толщина стенки будет равна или больше величины, определяемой по формуле:

где: s_отб - отбраковочная толщина листов, вычисленная для каждого пояса стенки; если отбраковочная величина получилась менее 2 мм, то она принимается равной 2 мм; для резервуаров вместимостью свыше 5000 м³ отбраковочная толщина трех верхних поясов должна быть не менее проектной, уменьшенной на 30 %;

n₁ - коэффициент перегрузки для гидростатического давления, принимается равным 1,1;

n₂ - коэффициент перегрузки для избыточного давления и вакуума, принимаемый равным 1,2;

g - удельный вес хранимого продукта, МН/м³, определяется по формуле:

где: r - плотность хранимого продукта, кг/м³;

g – ускорение свободного падения, м/с²;

H_i – высота столба жидкости, м, определяется по формуле:

где: H– высота взлива (установленная высота уровня налива жидкости в резервуаре), м;

i - номер рассчитываемого пояса;

h_п - высота пояса резервуара, м;

р_и - избыточное давление под кровлей резервуара, МПа;

D – диаметр резервуара, м;

m – коэффициент условий работы (для нижнего пояса m= 0,7; для остальных поясов m = 0,8);

R_H - нормативное сопротивление (МПа) прокатной стали, равное минимальному значению предела текучести стали листов; если имеющиеся сертификатные данные металла листов соответствуют ГОСТ, то R_H = σ_т, где σ_т - предел текучести, принимается по этому ГОСТу; при наличии сведений о механических свойствах и химическом составе каждого листа рассматриваемого пояса в формулу отбраковки допускается подставлять R_H = σ_тmin, где σ_тmin - минимальный предел текучести из всех листов этого пояса, МПа;

φ - расчетный коэффициент прочности, принимаемый для вертикальных швов различных типов сварных соединений с учетом способов их контроля по соответствующей технической документации (проектной и др.);

К - коэффициент надежности по материалу, принимаемый в зависимости от марки стали: для углеродистой и низколегированной сталей К=1,05.

Поверочный расчет стенки на прочность

Напряжение в поясе резервуара определяется по формуле:

где: где s - напряжение в расчетном поясе резервуара, МПа;

n₁ - коэффициент перегрузки для гидростатического давления 1 n =1,0;

ρ - плотность нефтепродукта, принимается наибольшее значение плотности продукта, хранимого в данном резервуаре, кг/м³;

H - высота взлива нефтепродукта, м;

х - расстояние от днища резервуара до расчетного уровня, м;

n₂ - коэффициент перегрузки для избыточного давления и вакуума, n₂ = 1,2;

r - радиус резервуара (принять по проекту), м;

t - реальная толщина стенки резервуара в расчетном поясе, м;

γ_c - коэффициент условия работы, для 1-го пояса стенки γ_c =0,7; для всех остальных поясов γ_c =0,80;

R_y - расчетное сопротивление стали по пределу текучести, МПа.

Поверочный расчет стенки на устойчивость

Устойчивость стенки обеспечена, если выполняется условие:

где s₁ и s₂ – соответственно осевое (меридиональное) и кольцевое напряжения, МПа;

s_cr1 и s_cr2 - первое и второе критические напряжения, МПа.

Осевые напряжения в стенке резервуара вычисляются по формуле:

где: Q_п - вес покрытия резервуара (принимается по проекту), МН;

Q_ст - вес вышележащих поясов стенки, МН, определяется по формуле:

где: где b - номер (значение номера) последнего пояса, отсчет поясов начинать снизу;

h_i - высота i-го пояса стенки резервуара, при соединении листов встык принять равной 1,5 м;

g_ст - удельный вес стали, МН/м³, g_ст=0,786МН/м³;

d_i – реальная толщина стенки резервуара в расчетном поясе, м;

Q_сн - нормативное значение снеговой нагрузки на покрытие, МН, определяется по формуле:

где: m - коэффициент перехода от веса снегового покрова, m=1,0;

q – нормативное значение веса снега, Н/м³, q=2000 Н/м³;

k₁ – коэффициент, принимаемый равным 0,56;

n₃ – коэффициент надежности по нагрузке от собственного веса, n₃=1,05;

n₅ – коэффициент надежности по снеговой нагрузке, n₅=1,05;

r – радиус резервуара, м.

Q_вак – нормативная нагрузка от вакуума на покрытие, МН, рассчитывается по формуле:

где p_вак - нормативное значение вакуума в газовом пространстве, МПа.

Осевые критические напряжения определяются по формуле:

где С - коэффициент, определяемый по таблице 5.1 РД 153-112-017-97 «Инструкция по диагностике и оценке остаточного ресурса вертикальных стальных резервуаров»;

Е - модуль упругости стали, Е = 2×10 МПа;

r – радиус резервуара, м;

- средняя арифметическая толщина стенки резервуара, м, определяется по формуле:

где δ - реальная толщина i-го пояса стенки, см.

Кольцевые напряжения рассчитываются по формуле:

где: p_вет – нормативное значение ветровой нагрузки на резервуар, МПа;

n_в – коэффициент надежности ветровой нагрузки, n_в=0,5;

- средняя арифметическая толщина стенки резервуара, м;

Критические кольцевые напряжения определяются по формуле:

где Е - модуль упругости стали, Е = 2,×10 МПа.

h₀ – высота резервуара, м.

Дата добавления: 2014-12-16