СКАЧАТЬ: 2_raschetnaya_chast.zip [149,25 Kb] (cкачиваний: 244)

 

2 Расчетная часть

2.1 Проверочный расчет на прочность стенки резервуара

 

Проверочный расчет на прочность выполняется для расчетной толщины стенки с учетом коррозии, рассчитываемой по формуле:

;

где  T – 9 лет, срок  с момента проведения диагностики до окончания эксплуатации резервуара после ремонта (диагностика проведена в 2011 году, ремонт запланирован на 2012 год, расчетный срок эксплуатации после ремонта – 8 лет), год;

                   S_k – скорость коррозии, мм/год;

      t_i  - действительная  толщина стенки резервуара, мм;

Скорость коррозии для первого пояса определяется по формуле:

 

где   t_iп -  паспортная толщина стенки резервуара, мм;

         t – срок эксплуатации резервуара c момента сооружения, принимаем 31 лет (с 1980 по 2011 год),год.

Аналогично для остальных поясов. Результаты расчета сведены в таблицу 11.

 

Таблица 11 – Скорости коррозии металла стенки

№ пояса	tiп, паспортная толщина стенки резервуара, мм	ti, действительная  толщина стенки, мм	hi, высота поясов, мм	Sk, скорость коррозии, мм/год
1	10,0	9,0	1,49	0,0323
2	9,0	8,2	1,49	0,0258
3	9,0	7,9	1,49	0,0355
4	8,0	7,7	1,49	0,0097
5	8,0	7,4	1,49	0,0194
6	8,0	7,7	1,49	0,0097
7	8,0	7,5	1,49	0,0161
8	8,0	7,7	1,50	0,0097

Расчетная толщина стенки первого пояса с учетом коррозии определяется по формуле:

;

Аналогично для остальных поясов. Результаты представлены в таблице 12.

 

Таблица 12 - Прогнозируемая толщина поясов резервуара через 8 лет эксплуатации с учетом коррозии

№ пояса	tiр, мм
1	8,71
2	7,97
3	7,58
4	7,61
5	7,23
6	7,61
7	7,36
8	7,61

 

Таблица 13- Расчётное сопротивление проката по поясам стенки:

№ пояса	Марка материала	Расчетное сопротивление материала, , МПа
1	09Г2С	310
2	Ст3пс	235
3	Ст3пс	235
4	Ст3пс	235
5	Ст3пс	235
6	Ст3пс	235
7	Ст3пс	235
8	Ст3пс	235

Проверка на прочность производится с учетом требований [8] по условию:

 

где  - допускаемые напряжения в i-м поясе резервуара;

          - меридиональное напряжение для нижней точки каждого пояса (п. 3.5.4.2), МПа;

         R_y – расчетное сопротивление проката по поясам стенки (по таблице 13), МПа;

         – кольцевое напряжение для нижней точки каждого пояса (п. 3.5.4.1 );

         ¡_С – коэффициент условий работы (при расчете на прочность) для поясов, - 0,7 для первого пояса, - 0,8 для остальных поясов;

         ¡_n – коэффициент надежности по назначению, ¡_n = 1,1 для резервуаров I класса;

 

 

где

G_м = Q_п + Q_ст;

        t_iр – расчетная толщина стенки i-го пояса резервуара через 8 лет с учетом коррозии (таблица 12),мм;

       Q_п – вес покрытия, Q_п =647460 Н;

       Q_ст – вес вышележащих поясов стенки, Н;

       G_о – вес стационарного оборудования, G_о = 10000 кг (98100 Н);

        S – полное нормативное значение снеговой нагрузки, S = S_g·0,7 (п. 10 [3]), кгc/м²;

         S_g – расчетное значение веса снегового покрова на 1м² - 320 кгc/м²;

         P_и – избыточное давление в резервуаре, P_и =2 кПа для резервуаров типа РВС, МПа;

         G_о – масса утеплителя выше расчетной точки, G_у = 0 кг;

         r – радиус резервуара, м.

Кольцевое напряжение для нижней точки каждого пояса:

;

где     х – расстояние от дна стенки до расчетной точки рассматриваемого пояса, м.

ρ – расчетная плотность нефти, кг/м³;

Н – высота резервуара, м;

g – ускорение свободного падения, м²/с.

Вес вышележащих поясов стенки:

Для 1-го пояса:

 

 

Для 2-го пояса:

 

Для 3-го пояса:

 

где  ρ_ст – плотность стали, принимается равной 7850 кг/м³.

Аналогично для других поясов, результаты расчета в таблице 14.

 

Таблица 14 – Расчет веса вышележащих поясов стенки

 

G_м = Q_п+Q_ст = 647460 Н + 761456 Н = 1408916 Н;

 

 

 

Меридиональное напряжение для нижней точки каждого пояса:

Для 1-го пояса:

 

= 2,22 МПа;

196,88 МПа;

198,00 МПа;

 

Допускаемые напряжения в 1-м поясе резервуара:

197,27 МПа;

198,00 МПа > 197,27 МПа.

Условие прочности не выполняется.

 

Для 2-го пояса:

 

= 2,29 МПа;

G_м = Q_п+Q_ст = 647460 Н + 654014 Н = 1301474 Н;

 

186,97 МПа;

188,13 МПа;

 

Допускаемые напряжения во 2-м поясе резервуара:

170,91 МПа;

188,13 > 170,91 МПа.

 

 

Условие прочности не выполняется.

Для 3-го пояса:

 

= 2,28 МПа;

G_м = Q_п+Q_ст = 647460 Н + 555725 Н = 1203185 Н;

 

166,84 МПа;

168,00 МПа;

 

Допускаемые напряжения в 3-м поясе резервуара:

170,91 МПа;

168,00 < 170,91 МПа.

Условие прочности выполняется.

Аналогично для остальных поясов, результаты расчета на прочность сведены в таблицу 15.

 

Таблица 15 – Результаты расчета поясов стенки резервуара на прочность

№ пояса	tiр, мм	s1, МПа	s2, МПа		, МПа
1	8,71	2,22	196,88	198,00	197,27
2	7,97	2,29	186,97	188,13	170,91
3	7,58	2,28	166,84	168,00
4	7,61	2,15	136,61	137,70
5	7,23	2,14	112,66	113,74
6	7,61	1,92	77,45	78,43
7	7,36	1,86	49,50	50,46
8	7,61	1,68	18,30	19,20

 

Все пояса кроме 1-го и 2-го удовлетворяют условию прочности для прогнозируемых с учётом коррозии толщин поясов через 8 лет эксплуатации.

Для обеспечения условия прочности стенки резервуара с учётом коррозии на прогнозируемые 8 лет эксплуатации необходимо заменить 1-й и 2-й пояса. Толщина нового проката составляет 10мм для первого пояса и 9мм для второго, материал нового проката 09Г2С (ГОСТ 27772-88), минусовый допуск нового проката не более 0,3мм.

 

Таблица 16 – Паспортная и прогнозируемая толщина поясов через 8 лет эксплуатации

№ пояса	tiп, толщина нового проката, мм	ti, прогнозируемая толщина 2-го пояса**, мм	hi, мм	Sk, мм/год
1	9,7*	9,4	1,49	0,0323
2	8,7*	8,5	1,49	0,0258

* - толщина проката с учётом минусового допуска,

** - прогноз 8 лет эксплуатации после замены.

 

Таблица 17 – Расчет на прочность 1-го и 2-го поясов после замены

№ пояса	tiр, мм	s1, МПа	s2, МПа		, МПа
1	9,4	2,07	182,43	183,48	197,27
2	8,5	2,16	175,27	164,77	225,45

При замене 1-го и 2-го поясов с толщиной проката 10мм и 9мм соответственно (09Г2С) условие прочности с прогнозом 8 лет эксплуатации после ремонта выполняется.

 

2.2 Расчет резервуара на устойчивость

 

Расчет на устойчивость проводится для прогнозируемых толщин через 8 лет эксплуатации с учётом коррозии и заменённых 1-го и 2-го поясов.

 

Таблица 18  – Расчет веса вышележащих поясов стенки после замены 1-го и 2-го поясов

Расчет выполняется с помощью проверки соотношения с учетом требований [8]:

 

      s₁ – осевое (меридиональное) напряжение;

      s₂ – кольцевое напряжение;

       s_cr1 – первое (меридиональное) критическое напряжение, МПа.

      s_cr2 – кольцевое критическое напряжение.

Осевое (меридиональное) напряжение определяется по формуле:

 

где  P_вак – величина относительного разряжения в резервуаре (вакуум), для РВС;

Для 1-го пояса:

 

= 4,40 МПа;

Для 2-го пояса:

 

= 4,74 МПа;

 

Для 3-го пояса:

 

= 5,18 МПа;

Первое (меридиональное) критическое напряжение определяется по формуле:

s_cr1 = ;

где  Е - модуль упругости, Е = 2,06×10⁵ МПа.

 

Коэффициент С вычисляется по формулам:

 при

 при

 при

 

1220 < 2367 < 2500;

С = 0,0613;

 5,34 МПа;

где  Р_вет – значение ветрового давления на уровне верха резервуара;

Р_вет = w₀ × k₂ × с₀ =300×1,0544 ×1,0 = 316Па;

         w₀ – нормативное значение ветрового давления, w₀ = 300 Н/м² (II ветровой район) по [9];

       k₂ – коэффициент изменения ветрового давления по высоте, k₂ = 1,054 (табл.10.2, [3]);

       с₀ – аэродинамический коэффициент, с₀ = 1 (п. 11 и Приложение Д.1.12 [3]);

      Кольцевое напряжение определяется по формуле:

s₂ =;

Кольцевое критическое напряжение по формуле:

;

где  H_r – редуцированная высота резервуара,м.

Вычисляется суммированием приведенных высот поясов по формуле:

 

Приведенные высоты поясов стенки равны:

Для 1-го пояса:

= 0,77 м,

Для 2-го пояса:

= 0,99 м,

Для 3-го пояса:

= 1,32 м,

 

Приведенные высоты сведены в таблицу 19.

Таблица 19 – Приведенные высоты поясов стенки

= 1,69 МПа.

Проверим условие устойчивости для 1-го пояса:

 

Аналогично для остальных поясов, результаты расчета на устойчивость сведены в таблицу 20.

 

Таблица 20 – Результаты расчета на устойчивость поясов стенки резервуара

№ пояса	s1, МПа	scr1, МПа	,МПа	s2, МПа	scr2, МПа	,МПа
1	4,40	5,34	0,82	1,01	1,69	0,60	1,42
2	4,74		0,89				1,48
3	5,18		0,97				1,57
4	5,04		0,94				1,54
5	5,18		0,97				1,57
6	4,80		0,90				1,50
7	4,84		0,91				1,50
8	4,57		0,86				1,45

 

Все пояса не удовлетворяют условиям устойчивости. Поскольку условие  < 1 не выполняется  для всех поясов, то для обеспечения устойчивости стенки резервуара необходимо установить кольца жёсткости.