КАРКАСНАЯ КУПОЛЬНАЯ КРЫША С РАСКРЫВАЮЩИМСЯ НАСТИЛОМ

3
Полезная модель относится к резервуаростроению, в частности к проектированию и эксплуатации вертикальных цилиндрических резервуаров со стационарной крышей для хранения нефти и нефтепродуктов, объемом свыше 5000 м.
Широкое распространение получила каркасная купольная крыша, состоящая из радиальных и кольцевых элементов каркаса, вписанных в поверхность сферической оболочки, и настила, свободно лежащего на каркасе или приваренного к его элементам.
Недостаток крыши резервуара традиционной конструкции в том, что в случае детонации паровоздушной произойдет неконтролируемое разрушение стенки резервуара с последующим разливом и пожаром нефтепродуктов.
Известно изобретение «Frangible roof joint for storage tanks (хрупкое соединение крыши для резервуаров)» (Авторское свидетельство US4989752A), основанное на образовании гибкого газонепроницаемого соединения между крышей и стенкой резервуара, разрываемое в случае возрастания давления выше критического. Вследствие чего происходит разгерметизация и стравливание давления, исключая разрушение стенки и р аз лив нефтепродукта.
Изобретение обеспечивает безопасность эксплуатации резервуарных парков в случае пожаров и взрывов резервуаров путем контролируемого нарушения целостности крыши и стравливания давления.
Недостатком известного изобретения является непредсказуемый характер отделения настила крыши, способного под воздействием давления отлететь на большое расстояние, причинив в результате падения ущерб близлежащим резервуарам, атак же обслуживающему персоналу. Помимо этого, отделяемый настил крыши закреплен лишь со стенкой. Это может привести к изменению геометрии настила крыши вследствие температурных деформаций, возникающих при перепадах температур. Цикличный характер нагружения настила крыши, вызванный сезонными и суточными перепадами температур, может привести к возникновению усталостных трещин и потере работоспособности крыши. Немаловажным фактором для данной конструкции является воздействие коррозии. Так, при коррозионном износе стыка настила крыши со стенкой так же уменьшается прочность соединения, что может привести к преждевременной разгерметизации конструкции.
Известна конструкция крыши с «хрупким» узлом соединения настила крыши стенки резервуара (Авторское свидетельство FR2992635), основанная на расплавлении легкоплавкого «предохранителя», соединяющего стационарную и отделяемую части настила крыши.
Недостатком данной конструкции так же является непредсказуемый характер отделения настила крыши, а так же низкая надежность соединения настила крыши, способствующая непреднамеренному срабатыванию.
Технической задачей полезной модели является повышение безопасности эксплуатации резервуаров вертикальных стальных со стационарной крышей путем исключения разрушения стенки в случае резкого повышения давления или взрыва.
Технический результат получается путем ослабления радиальных сварных швов настила крыши на необходимую длину, что приведет к контролируемому раскрытию листов настила крыши в случае резкого возрастания давления. Так же предполагается использование кольца жесткости в целях предотвращения раскрытия настила крыши сверх необходимого значения. Для предотвращения коррозионного износа ослабленного шва предполагается нанесение изолирующего покрытия, препятствующего проникновению кислорода и влаги.
Указанная задача решается в каркасной купольной крыше с раскрывающимся настилом, содержащей кольцо жесткости, ослабленный сварной шов, изолирующее покрытие сварного и нормальный сварной шов, согласно предлагаемому техническому решению настил выполнен в виде радиально расположенных листов, соединенных в «стык» сварными швами, выполненными в зоне раскрытия настила ослабленными за счет технологического пропила, заполненных изолирующим покрытием, кольцо жесткости, закреплено на листах настила и кольцевых элементах каркаса болтами из высокопрочной стали и разделяет собой зону раскрытия и зону сохранения целостности настила крыши.
Конструктивная схема раскрывающейся крыши представлена на фигуре 1. Предлагаемая конструкция состоит из главных балок каркаса крыши 1, опорного кольца 2, центрального кольца 3, кольца жесткости 4, кольцевых элементов каркаса 5, зоны сохранения целостности настила крыши 6, зоны раскрытия настила крыши 7, нормального сварного шва 8 настила, ослабленного сварного шва 9 настила, технологического ослабления сварного шва, наполненного изолирующим покрытием 10 и листов настила 11.
Листы настила крыши крепятся к каркасу путем пайки. Подобный тип соединения позволяет зафиксировать настил крыши во избежание изменения геометрии и, в то же время, позволяет беспрепятственно раскрыться в случае резкого увеличения давления.
Конструкция работает следующим образом. В случае резкого повышения давления, ослабленные радиальные сварные швы 9 в зоне раскрытия настила 7 разрушаются и позволяют раскрыться листам настила 11, соединенным встык, обеспечивая необходимую площадь разгерметизации. Для предотвращения избыточного раскрытия настила предусмотрено кольцо жесткости 4, закрепленное на листах настила 11 и кольцевых элементах каркаса 5 болтами из высокопрочной стали и разделяющего собой зону раскрытия 7 и зону сохранения целостности настила крыши 6.
Ослабленный сварной шов 9, показанный на фигурах 2 и 3 представляет собой нормальный сварной шов 8 с технологическим пропилом, заполненным изолирующим покрытием 10. В качестве изолирующего покрытия предлагается использовать битумную мастику или иной материал, способный изолировать металл сварного шва от влаги и воздуха. Разрушение ослабленного сварного шва 9 обеспечивается за счет уменьшенной площади сечения шва и наличию концентраторов напряжений, существенно снижающих предел прочности сварного шва на изгиб. Для обеспечения лучшего раскрытия настила крыши, листы настила крепятся встык.
Размещение оборудования резервуара предполагается в зоне сохранения целостности настила 6, поскольку настил крыши в данном месте не разрушается.
Конструкция полезной модели может найти применение в резервуаростроении за счет повышения безопасности эксплуатации резервуара при незначительно превышающей стоимости материалов и монтажа конструкции.