СП 495.1325800.2020 Действует

- расчете на прочность с учетом температурных воздействий;

- теплотехнических расчетах.

5.3.2 Расчетную температуру внутри ИР принимают равной температуре хранения (кипения сжиженного газа) или пониженной по сравнению с этой температурой, в соответствии с техническим заданием на проектирование ИР.

5.3.3 При выполнении прочностных и теплотехнических расчетов для ИР как для холодосберегающего оборудования базовую расчетную температуру окружающего воздуха tew принимают равной средней максимальной температуре наиболее теплого месяца для района строительства согласно данным метеорологических изысканий, а при отсутствии – по СП 131.13330.

5.3.4 Расчеты могут проводиться и для других значений температуры окружающей среды (абсолютной максимальной летней температуры, среднегодовой температуры, средней минимальной зимней температуры и т.п.), если это необходимо для проектирования дополнительного оборудования ИР и указано в задании на проектирование ИР.

5.3.5 При выполнении прочностных расчетов температуру окружающей среды учитывают при вычислении температурной деформации внутреннего корпуса ИР при захолаживании (расхолаживании).

При выполнении теплотехнических расчетов температуру окружающей среды учитывают при вычислении тепловых потоков через элементы конструкции ИР: стенку, крышу и днище.

5.3.6 Расчетную среднесуточную температуру воздуха определяют по формуле

, (5.2)

гдеθ2 – приращения температуры, °С, (среднесуточные колебания температуры), принимают по таблице 13.2 СП 20.13330.2016;

θ4 – добавка к расчетной температуре за счет влияния солнечной радиации, °С, вычисляют по формуле

, (5.3)

гдеρ – коэффициент поглощения солнечной радиации наружной поверхностью резервуара, для металлических поверхностей, ρ = 0,65;

Smax – максимальное количество солнечной радиации, Вт·ч/м2;

k – коэффициент для металлических поверхностей, k = 0,7.

5.3.7 Значение Smax принимают по данным метеорологических изысканий для района строительства, а при их отсутствии по таблицам 13.4 и 13.5 СП 20.13330.2016, раздельно для горизонтальных поверхностей, к которым относят крышу ИР, и вертикальных поверхностей – стенки резервуара. Значение Smax для вертикальных поверхностей зависит от ориентации поверхности по сторонам света. Следует принимать максимальное значение Smax.

5.3.8 При расчете тепловых потоков через днище резервуара на грунтовом основании без системы подогрева учитывают поправку на нагревание грунта согласно пункту 13.4 СП 20.13330.2016. Для резервуара на свайном проветриваемом фундаменте температурная поправка θ4 при расчете тепловых потоков через днище не вводится.

5.3.9 Коэффициент надежности по нагрузке γf для температурной поправки θ4 и расчетного перепада температур принимают равным 1,1.

5.3.10 Радиальную температурную деформацию стенки внутреннего корпуса в условиях аварийного вывода ИР из эксплуатации следует определять исходя из разницы расчетной летней температуры окружающего воздуха и рабочей температуры хранимого продукта.

Оценка риска при выборе конструкции резервуара

6.1 Факторы риска аварии ИР могут быть внутренними – связанные с наличием скрытых дефектов резервуара, и внешними – связанные с внешними причинами.

Внутренние факторы риска связаны с наличием скрытых дефектов и повреждений сварных соединений, коррозионным состоянием конструкций, наличием межкристаллитной коррозии и возможностью хрупкого разрушения и т.п.

6.2 К внешним факторам риска относят:

- нарушение условий эксплуатации (технологического режима приема, хранения или отгрузки продукта), которое может привести к отклонению нагрузок от проектных значений, например, к резкому возрастанию внутреннего давления, угрожающему разрушением конструкции;

- нарушения в работе сопутствующего оборудования (компрессоров, насосов, предохранительных клапанов, элементов факельной системы), которые могут привести к отклонению нагрузок от проектных значений и разрушению конструкции ИР;

- аварийные внешние воздействия: тепловое воздействие при пожаре на соседних объектах, действие воздушной ударной волны, падение твердых предметов на поверхность ИР при взрыве на соседних объектах и другие возможные воздействия согласно СП 296.1325800.

6.3 При необходимости оценки риска при проектировании ИР, анализ риска аварии разбивают на следующие этапы:

- идентификация опасностей и количественная оценка риска аварий ИР с учетом воздействия поражающих факторов на персонал, население, имущество и окружающую среду;

- обоснование оптимальных вариантов размещения ИР с учетом расположения объектов производственной и транспортной инфраструктуры, особенностей окружающей местности, территориальных зон (охранных, санитарно-защитных, жилых, общественно-деловых, рекреационных);

- определение степени опасности аварий для выбора наиболее безопасных проектных решений;

- обоснование, корректировка и модернизация организационных и технических мер безопасности;

- разработка мер по снижению риска аварий.

6.4 При идентификации опасностей, эксплуатацию резервуара при максимальных значениях проектных нагрузок (максимальном уровне налива хранимого продукта, максимальном избыточном давлении), а также циклический режим работы (налив-слив продукта в пределах расчетного количества циклов) не следует рассматривать в качестве опасностей аварии. При предусмотренном проектом режиме работы резервуара риск аварии минимален.

6.5 Оценку риска аварий ИР сжиженных газов следует выполнять по [1]. При расчете риска аварий ИР различных типов частоту разгерметизации с проливом содержимого во внешнюю среду определяют по таблице 6.1.

Таблица 6.1 – Частота разгерметизации резервуаров с проливом

содержимого во внешнюю среду

Таблица 6.1Тип резервуара | Частота разгерметизации, год–1 | Полное разрушение | Частичное разрушение | Мгновенный выброс всего объема продукта в окружающую среду | Мгновенный выброс всего объема продукта в межстенное пространство | Продолжительный выброс в окружающую среду через отверстие диаметром 10 мм | Продолжительный выброс в межстенное пространство через отверстие диаметром 10 мм ИР одинарного сдерживания жидкости | От 5.10–6 до 1.10–5 | – | 5.10–7 | – ИР двойного сдерживания жидкости | 5.10–7 | 5.10–7 | – | 1.10–4 Резервуар полного сдерживания с двумя купольными крышами | 5.10–8 | 5.10–7 | – | 1.10–4 Резервуар полного сдерживания с купольной наружной и подвесной внутренней крышами | 1.10–8 | – | – | –

6.6 Наиболее опасной для конструкции резервуара и наиболее вероятной причиной аварии, связанной с нарушением режима эксплуатации, является аварийное повышение внутреннего давления в ИР. К нарушениям режима эксплуатации относят несоблюдение технологических режимов приема, хранения и отгрузки продукта, неисправность компрессорного оборудования, неисправность предохранительных клапанов.

6.7 Наиболее безопасной конструкцией является ИР полного сдерживания с подвесной внутренней крышей. Такая конструкция исключает воздействие внутреннего давления газа на внутренний корпус ИР и практически исключает возможность разрушения внутреннего корпуса ИР, не имеющего дефектов монтажа.

При разрушении наружного корпуса ИР по причине аварийного повышения внутреннего давления или внешней причине сжиженный газ остается во внутреннем корпусе ИР. Такая конструкция является наиболее безопасной и при внешнем воздействии (внешний взрыв, ударная нагрузка от аварийного падения оборудования, локальный пожар снаружи и т.п.).

6.8 Коэффициент заполнения резервуара следует назначать равным 0,85–0,95.

Требования к материалам и конструкциям

7.1 При проектировании и расчетах ИР, предназначенных для хранения сжиженных газов, конструкционные материалы следует выбирать в соответствии с требованиями нормативных документов, с учетом условий их поставки.

7.2 Материал основных листовых конструкций для ИР подразделяют на следующие пять типов:

- I – низколегированная кремний-марганцевая сталь;

- II – низколегированная кремний-марганцевая сталь для работы при низких температурах;

- III – никелевая сталь с содержанием никеля 3,5 %–7,5 %;

- IV – 9 % никелевая сталь;

- V – аустенитная нержавеющая сталь.

Соответствие между хранимым в ИР продуктом и типом стали определяют по таблице 7.1.

Таблица 7.1 – Соответствие между хранимым в ИР продуктом

и типом стали

Таблица 7.1Продукт | Тип стали | Температура хранимого продукта, °С | Минимальная рабочая температура стали, °С | ИР одинарного сдерживания | ИР двойного или полного сдерживания | | Бутан | II | I | Минус 10 | Минус 35 Аммиак | II | II | Минус 35 | Минус 80 Пропан/пропилен | III | II III | Минус 50 | Минус 80 Этан/этилен | IV V | III IV V | Минус 104 | Минус 104 СПГ | IV V | IV V | Минус 163 | Минус 165

7.2.1 Сталь типа I – углеродистая, низколегированная, кремний-марганцевая, пригодная для работы при температуре до минус 35 °С и сталь типа II – углеродистая, низколегированная, кремний-марганцевая, пригодная для работы при температуре до минус 80 °С, соответствуют следующим требованиям:

1) горячекатаная сталь в термически обработанном или в термомеханически обработанном состоянии (состояние поставки определяет заказчик и указывает в спецификации);

. (7.1)

7.2.2 Сталь типа III – хладостойкая, легированная никелем с содержанием никеля 3,5 % – 7,5 %, пригодная для работы при температуре до минус 104 °С. Химический состав стали типа III по анализу промышленной выплавки должен соответствовать параметрам, указанным в таблице 7.2.

Таблица 7.2 – Массовая доля элементов стали типа III по анализу промышленной выплавки

Таблица 7.2Элементы | C, % макс. | Si, % макс. | Mn, % | P, % макс. | S, % макс. | Mo, % макс. | Ni, % | V, % макс. Содержание | 0,10 | 0,35 | 0,30 – 0,80 | 0,015 | 0,005 | 0,10 | 3,5 – 7,0 | 0,01 Примечания 1 Для изготовления ИР допускается использовать прокат из стали марки 0Н6Б (тип III) согласно техническим характеристикам, установленным в ГОСТ Р 58915. 2 Содержание химических элементов, не указанных в таблице, не нормируется.

7.2.3 Сталь типа IV – хладостойкая, 9 %-ная никелевая сталь (с содержанием никеля 8,5 % – 10 %), пригодная для работы при температуре до минус 165 °С. Химический состав стали типа IV по анализу промышленной выплавки должен соответствовать параметрам, указанным в таблице 7.3.

Таблица 7.3 – Массовая доля элементов стали типа IV по анализу промышленной выплавки

Таблица 7.3Элементы | C, % макс. | Si, % макс. | Mn, % | P, % макс. | S, % макс. | Mo, % макс. | Ni, % | V, % макс. Содержание | 0,10 | 0,35 | 0,30–0,80 | 0,015 | 0,005 | 0,10 | 8,5–10,0 | 0,01 Примечания 1 Для изготовления ИР допускается использовать прокат из стали марки 0Н9 (тип IV) согласно техническим характеристикам, установленным в ГОСТ Р 58915. 2 Содержание химических элементов, не указанных в настоящей таблице, не нормируется.

7.2.4 Требования к определению значений ударной вязкости сталей приведены в таблице 7.4.

Таблица 7.4 – Требования к определению значений ударной вязкости сталей

Таблица 7.4Тип стали | Ударная вязкость KCV, Дж/см2, не менее | Температура испытаний на ударную вязкость KCV, °С I1) | 27 | Минус 35 II1) | 27 | Минус 80 III2) | 27 | Минус 104 IV3) | 80 | Минус 196 V | Аустенитная нержавеющая сталь, соответствующая требованиям, установленным в ГОСТ 7350–77 (таблица 2), группа сталей 12Х18Н9 – 08Х18Н12Т. 1) Для проката из стали классов С355–С590 (тип I и II) допускается определять значения KCV согласно ГОСТ 27772–2015 (таблица 4) при температурах испытаний ниже указанных в таблице 7.4 (минус 40 °С и минус 60 °С) и для проката категории 20 из стали марок 09Г2С и 09Г2С-1 (тип II) – согласно ГОСТ 19281–2014 (приложение Б, пункт Б.18). 2) Для проката из стали марки 0Н6Б (тип III) допускается определять значения норм работы удара KV, Дж, согласно ГОСТ Р 58915–2020 (таблица 3). 3) Для проката из стали марки 0Н9 (тип IV) допускается определять значения норм работы удара KV, Дж, согласно ГОСТ Р 58915–2020 (таблица 3).

7.3 Требования для материала стального каркаса купольного покрытия аналогичны требованиям к материалам основных листовых конструкций.

7.4 Требования к материалам подвесной крыши

Ограждающую конструкцию подвесной крыши следует выполнять из стали типов II – V или из алюминиевого сплава по ГОСТ 21631, соответствующего следующим требованиям:

- условный предел текучести должен быть не менее 125 МПа;

- временное сопротивление должно превышать условный предел текучести не менее чем в 1,45 раза;

- относительное удлинение после разрыва стандартного образца должно быть не менее 15 %.

Минимальная расчетная температура материала подвесной крыши должна быть не выше расчетной температуры хранимого продукта.

7.5 Требования к материалам закладных деталей и вставок

Закладные детали и вставки необходимо выполнять из углеродистой или хладостойкой стали в зависимости от типа стали присоединяемой конструкции. При использовании одной закладной детали для конструкций из углеродистой и хладостойкой стали, закладную деталь следует изготавливать из хладостойкой стали.

7.6 Требования к материалам анкерных креплений

Анкеры предназначены для исключения подъема окрайки днища резервуара под действием внутреннего давления, ветра и сейсмического воздействия.

Допускаемое растягивающее напряжение в анкерах Ra, МПа, определяют через расчетное сопротивление материала анкеров по пределу текучести Ry, кПа. Для нормальной эксплуатации Ra = 0,5 Ry, для режима испытаний Ra = 0,85 Ry.

7.7 Требования к сварочным материалам

Для сварки хладостойкой стали типов III и IV применяют сварочные материалы на никелевой основе, обеспечивающие заданные ниже требования.

Величина энергии разрушения металла сварного шва и зоны термического влияния при температуре минус 196 °C, средняя по трем стандартным поперечным образцам, должна быть не менее 55 Дж.

Три образца из каждого комплекта должны быть испытаны на ударную вязкость.

Прочностные характеристики металла шва и зоны термического влияния должны быть не менее 70 % от требуемых характеристик для основного металла, что необходимо учитывать при расчетах.

Для сварки углеродистых сталей должны применяться сварочные материалы, имеющие характеристики не менее требуемых для основного металла по пределу текучести, временному сопротивлению и ударной вязкости.

Требования к сварке и контролю качества при изготовлении и строительстве изотермических резервуаров

8.1 Требования к сварке металлоконструкций изотермических резервуаров

8.1.1 При проектировании металлических конструкций ИР необходимо определить требования к механическим свойствам сварных соединений и назначить объем контроля физическими методами в соответствии с ГОСТ 3242, ГОСТ 7512, ГОСТ Р ИСО 17637, ГОСТ Р 55724.

8.1.2 Технологические процессы заводской и монтажной сварки должны обеспечивать получение сварных соединений, удовлетворяющих требованиям проекта, соответствующих нормам по предельно допустимым размерам и видам дефектов с учетом коэффициентов концентрации напряжений.

8.1.3 Применяемые способы и технология сварки металлоконструкций резервуара должны быть указаны в ППР и обеспечивать:

- высокую производительность и экономическую эффективность сварочных процессов с учетом объемов выполнения сварки;

- высокий уровень однородности и сплошности металла сварных соединений с учетом конкретных условий и требуемого уровня комплекса механических свойств: прочности, пластичности, твердости, ударной вязкости и хладостойкости;

- минимальный уровень деформаций свариваемых металлоконструкций резервуара.

8.1.4 В ППР необходимо предусмотреть мероприятия, обеспечивающие:

- требуемую геометрическую точность металлоконструкций резервуара, включая меры по компенсации или подавлению термодеформационных процессов усадки сварных швов, которые могут привести к потере устойчивости тонкостенной оболочки корпуса резервуара и образованию вмятин и выпуклостей его поверхности;

- требуемую точность сборки элементов;

- пространственную неизменяемость конструкций в процессе их укрупнительной сборки и установки в проектное положение;

- требуемое качество подготовки и сборки под сварку свариваемых кромок.

8.1.5 До начала сварочных работ любые соединения металлоконструкций ИР следует контролировать и принимать под сварку по следующим конструктивным и технологическим критериям:

-геометрические параметры кромок элементов, подготовленных под сварку (значение угла скоса кромок, зазор в стыке, значение притупления, смещение кромок), должны укладываться в поле допусков, предусмотренных проектом;

-поверхность кромок, и прилегающие к ним зоны шириной 20 мм необходимо зачищать от любых загрязнений;

-сборочные приспособления, закрепляющие кромки свариваемых элементов, должны обеспечивать достаточную прочность и жесткость и исключать чрезмерную усадку швов и перемещения свариваемых элементов.

8.1.6 Последовательность выполнения всех сварных соединений металлоконструкций ИР и схему выполнения каждого сварного шва в отдельности следует определять в соответствии с ППР, при условии обеспечения минимальных сварочных деформаций и перемещений элементов металлоконструкций резервуара.

8.1.7 После сварки швы и прилегающие зоны должны быть очищены от шлака и брызг металла.

8.1.8 Стенки внутреннего и наружного корпусов ИР должны быть смонтированы полистовым методом.

8.1.9 Сборку каркасов стационарных крыш, секций опорных элементов жесткости (утор), производят в кондукторах.

8.1.10 Сварку конструкций ИР выполняют специалисты сварочного производства, аттестованные в установленном порядке, в соответствии с [2], с применением аттестованных технологий сварки, сварочного оборудования и материалов.

8.2 Требования к контролю качества при изготовлении и строительстве

8.2.1 Обработка металлопроката для резервуаров следует выполнять на оборудовании, обеспечивающем получение деталей с размерами, формой, чистотой поверхности и предельными отклонениями, установленными в проекте. Кромки деталей после обработки не должны иметь неровностей, заусенцев и завалов, размеры которых превышают 1,0 мм.

8.2.2 При выполнении такелажных и транспортных операций должны быть предусмотрены мероприятия, исключающие возможность деформирования конструкций, повреждения поверхности и кромок элементов, подлежащих сварке.

8.2.3 При хранении на открытых площадках конструкции резервуаров не должны соприкасаться с грунтом, на них не должна застаиваться вода. Пространственное положение и схема закрепления ИР должны исключать изменение проектной геометрической формы.

8.2.4 Отклонения геометрических параметров элементов конструкции резервуаров не должны превышать указанных в таблице 8.1.

Таблица 8.1 – Предельные отклонения геометрических параметров элементов конструкции

Таблица 8.1Наименование показателей | Значение предельного отклонения Стенки Отклонение величин радиусов внутренней и наружной стенок резервуара на уровне днища | ±20 мм Отклонение высоты стенок резервуара от проектной высоты | ±20 мм Местные плавные отклонения от радиусов, перегибы в кольцевом направлении в зонах вертикальных швов стенок резервуара* | ±20 мм Днища Отклонения от горизонтали наружных контуров готовых днищ незаполненного резервуара:** - разность отметок смежных точек контуров днищ на расстоянии 6 м по периметру; - любых других точек | 20 мм 50 мм Купольная крыша Разность отметок поверхности балок аналогичных узлов в кольцевом направлении | 60 мм * Замеры должны проводиться до залива резервуара водой. ** Концентрические вмятины в районе окрайки не допускаются.

8.2.5 Методы сварки, объем контроля качества сварных соединений и методы неразрушающего контроля должны быть установлены при проектировании.

8.2.6 Для контроля качества сварных соединений должны применяться следующие методы неразрушающего контроля:

- визуально-измерительный контроль всех сварных соединений резервуара;

- контроль герметичности (непроницаемости) сварных швов;

- капиллярный метод (цветная дефектоскопия), магнитопорошковая дефектоскопия для выявления поверхностных дефектов с малым раскрытием;

- физические методы для выявления наличия внутренних дефектов: радиография или ультразвуковая дефектоскопия;

- гидравлические и пневматические прочностные испытания конструкции резервуара.

8.2.7 Монтаж металлических конструкций ИР следует выполнять в соответствии с ППР. Особое внимание должно быть уделено:

- мероприятиям по обеспечению прочности и устойчивости конструкций в процессе монтажа;

- качеству сборочно-сварочных работ;

- видам и объемам пооперационного контроля качества работ;

- безопасности и охраны труда;

- охране окружающей среды.

8.2.8 Локальные отклонения высотных отметок точек днища от горизонтальной плоскости (в том числе хлопуны) должны быть сведены к минимуму путем выбора оптимальной последовательности сварки листов днища, установки временных ребер жесткости. Высота хлопунов не должна превышать 75 мм на любом участке длиной 3 м и менее. При высоте хлопуна на днище 50 мм его площадь должна быть не менее 2 м2. Предельно допускаемая высота хлопуна – 150 мм, при этом его площадь должна быть не менее 5 м2 (т.е. без резких изгибов днища).

8.2.9 После сборки и приварки первых поясов стенок к днищам, отклонения внутренних радиусов стенок резервуара, измеренных на высоте 300 мм над днищем, не должны выходить за предельные отклонения, указанные в таблице 8.2. Измерения должны проводиться от центра каждого листа стенок.

Таблица 8.2 – Предельные отклонения радиусов стенок (внутреннего или наружного корпуса) ИР

Таблица 8.2Внутренний диаметр стенки резервуара D, м | Предельные отклонения радиуса, мм D≤12 | ±12 12<D≤45 | ±19 45<D≤70 | ±25 70<D | ±30

8.2.10 Овальность – относительная разность между максимальным и минимальным диаметром внутренней или наружной стенки ИР на любой высоте, не должна превышать минимальной из величин: 1 % диаметра или 300 мм.

8.2.11 Местные прогибы листов внутренней или наружной стенки должны быть проверены прямой линейкой длиной 1 м по вертикали и шаблоном длиной 1 м по окружности. Кривизна шаблона для измерений по окружности должна соответствовать проектному радиусу стенки. Максимальные отклонения фактического профиля стенок от проектного не должны превышать значений, указанных в таблице 8.3.

Таблица 8.3 – Предельные отклонения профиля стенок (внутреннего

или наружного корпуса) ИР

Таблица 8.3Толщина листа е, мм | Предельные отклонения, мм е ≤ 12,5 | 16 12,5 <е≤ 25 | 13 25 <е | 10

8.2.12 Местные деформации в зоне сварного соединения (угловатость), направленные как к центру, так и от центра резервуара должны подчиняться единым требованиям. Угловатость должна быть измерена металлическим шаблоном с радиусом кривизны, равным проектному радиусу измеряемой цилиндрической оболочки и полубазой 350 мм. Предельные допускаемые значения угловатости приведены в таблице 8.4.

Таблица 8.4 – Предельная угловатость в местах сварки

Таблица 8.4Толщина листа е, мм | Предельные отклонения, мм е ≤ 12,5 | 12 12,5 <е≤ 25 | 9 25 <е | 6

8.2.13 Максимальное отклонение от вертикали верха стенки резервуара относительно уровня днища не должно превышать 1/200 высоты стенки. Такой же допуск применяют к каждому из поясов стенки.

8.2.14 Депланация (смещение плоскостей, кромок) листов стенки в местах вертикальных сварных соединений не должна превышать величин, приведенных в таблице 8.5.

Таблица 8.5 – Предельная депланация в вертикальных сварных соединениях

Таблица 8.5Толщина листа е, мм | Предельные отклонения, мм е ≤ 15 | 1,5 15 <е≤ 30 | 10 % от е 30 <е | 3

8.2.15 Депланация листов стенки в местах горизонтальных сварных швов не должна превышать 20 % толщины верхнего листа, но не более 3 мм.

8.2.16 Для крыш двойной кривизны поверхность не должна отклоняться от проектной формы наружу более чем на 1,25 % диаметра резервуара и внутрь более чем на 0,6 % диаметра.

8.2.17 При заполнении межстенного пространства перлитом должно быть обеспечено сохранение максимально равномерного уровня перлита. Засыпка перлита должна сопровождаться его виброуплотнением не менее чем на 10 %.

8.2.18 Слои блоков из пеностекла должны быть уложены таким образом, чтобы вертикальные швы располагались в шахматном порядке.

8.2.19 Изоляция днища должна быть такой, чтобы укладка и сварка листов днища внутреннего корпуса ИР могла выполняться без повреждения элементов изоляции.

Основные расчетные положения

9.1 Методы расчета и коэффициенты надежности

9.1.1 Расчет конструкций ИР следует выполнять по предельным состояниям в соответствии с ГОСТ 27751.