Сварные стальные резервуары для воды AWWA D100: основы проектирования и спецификации
Создано Сегодня
Сварные стальные резервуары для воды AWWA D100: основы проектирования и технических условий
AWWA D100 — это стандарт для сварных резервуаров из углеродистой стали для хранения воды, и его практическое содержание представляет собой набор последствий, которые проявляются на строительной площадке, а не набор формул. Три из них доминируют: покрытие выходит за пределы завода и наносится в полевых условиях в соответствии с AWWA D102, доступ для inspection должен быть заложен в конструкцию стенки до возведения резервуара, а гидростатическое испытание становится полевой операцией с собственными требованиями к источнику воды, дренажу и утилизации. Поэтому D100 рассматривается как один документ из комплекта, а не изолированно — D103 охватывает болтовые резервуары с заводским покрытием, D102 — системы покрытий, D104 — катодную защиту там, где сталь заглублена или электрически соединена с другим металлом — и в сопоставлении с API 650, который рассматривает сварные резервуары для нефтяного обслуживания, а не для воды. В данной статье излагаются проектные основы, которые действительно необходимы для сварного резервуара, пункты, которые изменяются при полевой сварке, интерфейсы покрытия и катодной защиты, положения о доступе и испытаниях, которые должны планироваться, а не обнаруживаться, и контрольный перечень спецификаций, который удерживает эти решения в контракте, а не в поле, как подробно описано для awwa d100 welded tank.
Место D100 среди стандартов на резервуары
D100 часто цитируется так, будто это единственный документ, охватывающий резервуар для воды, и путаница здесь не академическая: он определяет, кто наносит покрытие, когда резервуар испытывается и какие записи закрывают контракт. D100 регулирует резервуар как сварную конструкцию из углеродистой стали для водоснабжения при атмосферном давлении. D102 регулирует защиту, наносимую на его поверхности, на заводе или на месте. D104 добавляет электрохимическую защиту для стали, контактирующей с грунтом или соединённой с другим металлом, а API 650 охватывает сварные резервуары для нефтяного обслуживания, как подробно описано для сварного резервуара awwa d100.
Стандарт | Применяется к | Нанесено покрытие |
AWWA D100 | Сварные резервуары для воды из углеродистой стали | На месте, после монтажа |
AWWA D103 | Водяные резервуары болтовой сборки с заводским покрытием | Завод, до отгрузки |
AWWA D102 | Системы покрытий для стальных резервуаров | Цех или площадка |
AWWA D104 | Катодная защита стальных резервуаров | Наружная поверхность в грунте или в контакте с металлом |
API 650 | Сварные резервуары для хранения нефти | На заводе или на месте |
Объём резервуара, диапазон размеров и что исключает D100
D100 написан для сварных резервуаров из углеродистой стали, содержащих воду при атмосферном давлении. Это не код для сосудов под давлением, поэтому резервуар, который должен работать при давлении выше атмосферного, относится к ASME Section VIII, и это не код противопожарного проектирования, поэтому резервуар, построенный для подачи противопожарного расхода, также соответствует NFPA 22. В стандарте нет единого предельного значения вместимости: практический предел определяется методом строительства, а не объёмом. Кольцевые монтажные сварные швы масштабируются с диаметром обечайки, и площадь покрытия на месте растёт вместе с ним, поэтому крупный резервуар концентрирует монтажную сварку и покрытие там, где их труднее всего контролировать, как подробно описано для сварного резервуара по AWWA D100.
Основа проектирования оболочки, днища и опор
Оболочка рассчитывается как цилиндрическая мембрана на гидростатическое давление содержащейся жидкости на проектном уровне, при этом толщина листа определяется этим давлением, коэффициентом прочности сварного шва, допускаемым применяемым методом сварки, и проверкой на устойчивость пустого или частично заполненного резервуара при ветровой или сейсмической нагрузке. Конструкция днища определяется типом фундамента: резервуар на подготовленном гранулированном или бетонном основании опирает своё днище по всей площади, резервуар на кольцевой стенке опирается по периметру, а резервуар на центральной опоре несёт днище конструктивно и может слегка поворачиваться при изменении уровня. Два исходных параметра часто подразумеваются неявно: припуск на коррозию и данные о фундаменте, как подробно описано для сварного резервуара по AWWA D100.
· Уровень расчёта, плотность и температура являются исходными данными, а не второстепенными соображениями, как подробно описано для сварного резервуара по awwa d100.
· Толщина стенки определяется мембранными напряжениями и устойчивостью, с указанием коэффициента прочности сварного шва, как подробно описано для сварного резервуара по awwa d100.
· Компоновка днища и фундамент решаются совместно, они не являются взаимозаменяемыми, как подробно описано для сварного резервуара по awwa d100.
· Припуск на коррозию должен быть указан на чертеже, а не только в расчёте, как подробно описано для сварного резервуара по awwa d100.
Что меняет сварка на месте в спецификации
Сварка на месте переносит три вещи с завода на площадку. Покрытие нельзя нанести до сборки корпуса, поэтому оно становится полевой операцией с собственными требованиями к подготовке и отверждению. Контроль выполняется, когда резервуар уже стоит, что влияет на доступ, организацию работ и порядок операций. И принятая геометрия труднее выдерживается в полевых условиях, поскольку вертикальность корпуса, овальность и подгонка поясов измеряются на готовой конструкции. Спецификация, которая рассматривает полевое покрытие как одну статью затрат, оставляет проверку сварных швов неопределённой и ничего не говорит о размерных допусках, переносит эти решения с чертежа на площадку, как подробно описано для сварного резервуара по awwa d100.
· Нанесение покрытия переносится на объект, поэтому условия подготовки и нанесения должны быть прописаны, как подробно описано для сварного резервуара по awwa d100.
· Объём контроля сварных швов должен быть указан по типам соединений, а не оставлен по умолчанию, как подробно описано для сварного резервуара по awwa d100.
· Размерный допуск должен быть определён и измерен на готовой конструкции, как подробно описано для сварного резервуара по awwa d100.
· Полевая сварка удлиняет график монтажа и сдвигает дату нанесения покрытия, как подробно описано для сварного резервуара по awwa d100.
Нанесение покрытия на месте по D102 и катодная защита по D104
D102 регулирует защиту, применяемую к стальному резервуару для воды, и не делает различий между оболочкой, покрытой на заводе, и оболочкой, покрытой на месте: он определяет системы внутреннего и наружного покрытия, требуемую для каждой из них подготовку поверхности, толщину плёнки, обнаружение дефектов покрытия и проверку отверждения. Для сварного резервуара та же система применяется в другом месте, в экологических условиях, которые наноситель покрытия не контролирует, поэтому в спецификации D100 следует указать D102 и определить обе системы. D104 имеет более узкую область применения: он распространяется на сталь, контактирующую с грунтом, частично заглублённую или электрически соединённую с заглублённой металлической системой, такой как впускной, выпускной или дренажный трубопровод, как подробно описано для сварного резервуара по awwa d100.
Доступ для осмотра, проёмы и вход в замкнутое пространство
Доступ является параметром конструкции сварного резервуара, а не арматурой, добавляемой впоследствии. Лаз или лазы, люк крыши, внутренняя лестница или стремянка и любая платформа должны быть зафиксированы в конструкции корпуса, поскольку каждый из них нарушает целостность листа, может нарушать целостность рёбер жёсткости и прерывает непрерывность внутреннего покрытия. Резервуар без пригодного для использования внутреннего маршрута доступа не может быть подвергнут внутреннему осмотру или отремонтирован контролируемым образом впоследствии, а обходной путь в виде вырезания отверстия в готовом и покрытом резервуаре удаляет запись о покрытии с этого участка. Та же геометрия определяет безопасность: опорожненный резервуар является замкнутым пространством, и эвакуация входящего должна планироваться так же тщательно, как и покрытие, как подробно описано для сварного резервуара по стандарту AWWA D100.
Гидростатическое испытание как вид работ на площадке
Гидростатическое испытание — это момент, когда сварной резервуар перестаёт быть проектной задачей и становится объектом на площадке. Оно проводится после монтажа, на резервуаре, уже установленном на фундаменте, и потребляет собственный рабочий объём воды резервуара. Из этого следуют три последствия, которые редко фиксируются в документации: источник воды полного испытательного объёма, скорость заполнения, которую необходимо контролировать, чтобы стенка не нагружалась быстрее, чем конструкция может реагировать, и маршрут слива и утилизации воды. Вопрос водоотведения часто застаёт проекты врасплох, поскольку время слива определяется размерами выпускных отверстий и располагаемым перепадом, а не объёмом резервуара. Приведённые здесь цифры являются иллюстративными: резервуар объёмом 2 536 м3, заполняемый со скоростью 500 м3 в час, заполняется примерно за пять часов, как подробно описано для сварного резервуара по awwa d100.
Пункт на площадке | Что необходимо решить | Если оставить открытым |
Объём воды для испытания | Городское подключение, автоцистерна или второй резервуар | Резервуару полного объёма требуется источник полного объёма |
Скорость наполнения | Наполнение с ограничением скорости согласно процедуре | Неконтролируемое наполнение создаёт чрезмерную нагрузку на непроверенную оболочку |
Маршрут слива | Размеры выпускных отверстий, доступный перепад, перекачка | Пропускная способность дренажа, а не вместимость резервуара, определяет возможности |
Утилизация | Разрешение и точка приёма воды | На площадке размещается несколько объёмов резервуара воды |
Последовательность нанесения покрытия | Испытание на герметичность до или после облицовки | Повторное нанесение покрытия при полном резервуаре |
Продолжительность пребывания на площадке | Резервное покрытие для окна испытаний | Испытание становится критическим путём |
Когда сварной резервуар — правильный выбор
Сварная конструкция оправдывает себя, когда геометрия или условия площадки делают болтовые панели неподходящим решением. Наиболее очевидный случай — диаметр или высота оболочки, которые невозможно транспортировать и поднимать в виде панели. Другой случай — эксплуатационная нагрузка, требующая тяжелого внутреннего усиления или сплошной мембраны оболочки. К дальнейшим случаям относятся стесненные габариты площадки, поэтапный монтаж или реконструкция вокруг существующих коммуникаций, а также очень большой единичный объем, при котором множество болтовых оболочек сделало бы программу межсекционных соединений и фундаментов сложнее, чем сварка на месте. Обратный случай также очевиден: для малых и средних объемов на открытой площадке с обычным крановым доступом болтовая конструкция возводится быстрее и позволяет избежать полевой сварки и нанесения покрытия на площадке, как подробно описано для сварного резервуара по awwa d100.
· Диаметр или высота, превышающие возможности кранового монтажа панелями, как указано для сварного резервуара по awwa d100.
· Условия эксплуатации, требующие существенного внутреннего усиления или сплошной оболочковой мембраны, как указано для сварного резервуара по awwa d100.
· Ограниченная площадь застройки, поэтапный монтаж или реконструкция вокруг действующих коммуникаций, как указано для сварного резервуара по awwa d100.
· Малые и средние объёмы на открытых площадках обычно благоприятствуют болтовой конструкции, как указано для сварного резервуара по awwa d100.
Контрольный список спецификации D100
Приведённый ниже контрольный перечень составлен таким образом, чтобы каждый пункт можно было сверить с чертежом, паспортом данных или письменной процедурой до изготовления резервуара. Каждая строка в нём соответствует решению, которое полевые сварочные работы перекладывают на площадку, — именно поэтому эти пункты при их отсутствии оформляются как изменения. При чтении снизу вверх он также превращается в последовательность: проектная основа, строительные и окрасочные ссылки, затем площадочные работы, следующие за монтажом. Спецификация, охватывающая первые три строки, всё равно позволит изготовить резервуар; спецификация, охватывающая все из них, позволит изготовить резервуар, который можно закрыть без пересогласования программы на площадке, как подробно описано для сварного резервуара по awwa d100.
Пункт для фиксации | Указать как | Если оставить открытым |
Основание проектирования | Уровень, плотность, температура, ветер, сейсмика, грунт | Толщина стенки и анкерные нагрузки непроверяемы |
Конструкция | Сварная сталь, геометрия соединений, объём контроля сварных швов | Приёмка становится субъективным решением |
Ссылка на покрытие | D102 с указанием, внутренние и внешние системы | Заявитель заменяет на более дешёвую систему |
Катодная защита | Применяется ли D104, к каким поверхностям | Аноды опущены или добавлены как изменение |
Смотровые люки | Размеры, расположение и маршрут люков и лазов | Отверстия, прорезанные в покрытом резервуаре позже |
Гидростатическое испытание | Последовательность vs покрытие, скорость наполнения, критерии | Испытательная вода и непланируемое удаление |
Записи при передаче | Записи по сварке и покрытию, протокол испытаний | Нет доказательств для закрытия контракта |
Пример из практики проекта
Справочная поставка для данного объекта, взятая из проверенной библиотеки проектов. Уровень соответствия C. Проект сварного стального резервуара для фильтрата полигона. Среда отличается от той, для которой обычно предназначен сварной резервуар D100 (питьевая вода), поэтому он указан только как сравнительный справочный пример возможностей сварной конструкции. Рассматриваемая здесь расчётная база D100 не выведена из параметров этого проекта, как подробно описано для сварного резервуара awwa d100.
Идентификатор проекта | Страна | Продукт | Вместимость | Количество резервуаров | Размеры | Завершение | Объём поставки |
CH-LAN-2536 | Китай | Сварной стальной резервуар | 2 536 м3 | 2 | φ9,17 × 19,2 м (В) на резервуар | Не зафиксировано в доступном источнике | Не зафиксировано |
Проект сварного стального резервуара для фильтрата полигона. Среда отличается от службы питьевой воды, для которой обычно предназначен сварной резервуар D100, поэтому он указан лишь как сравнительный ориентир для возможностей сварного строительства. Обсуждаемая здесь основа проектирования D100 не выводится из параметров этого проекта, как подробно описано для сварного резервуара awwa d100.
Часто задаваемые вопросы
В1. Какое место AWWA D100 занимает среди стандартов резервуаров?
D100 охватывает сварные резервуары из углеродистой стали для хранения воды и является одним документом из комплекта. D103 охватывает болтовые резервуары с заводским покрытием для тех же целей, D102 охватывает системы покрытий, D104 добавляет катодную защиту там, где сталь заглублена или соединена с другим металлом, а API 650 регулирует сварные резервуары для нефтяного обслуживания. Таким образом, D100 определяет, кто наносит покрытие, когда резервуар испытывается и какие записи закрывают контракт, как подробно описано для awwa d100 welded tank.
В2. Что меняет полевая сварка в спецификации?
Сварка на месте эксплуатации переносит три операции с завода на объект. Покрытие нельзя нанести до сборки корпуса, поэтому оно становится полевой операцией с собственными условиями подготовки и отверждения. Контроль сварных швов выполняется при стоящем резервуаре, что влияет на доступ и организацию работ. Принятую геометрию труднее выдержать, поэтому вертикальность, овальность и подгонка поясов требуют установленных допусков, как подробно описано для сварного резервуара по AWWA D100.
Вопрос 3. Почему покрытие указано по D102, а не по D103?
Поскольку D102 является стандартом на покрытия, а D103 — стандартом на болтовые резервуары. Болтовой резервуар покрывается на заводе в соответствии с системой, определённой в D103, поэтому покрытие поставляется вместе с резервуаром, и записи закрываются до отгрузки. Сварной резервуар покрывается на месте, и D102 написан именно для этого случая: системы внутреннего и наружного покрытия, подготовка поверхности, толщина, обнаружение дефектов покрытия, проверка отверждения, как подробно описано для сварного резервуара AWWA D100.
Вопрос 4. Когда требуется катодная защита?
AWWA D104 применяется там, где сталь контактирует с грунтом, частично заглублена или электрически соединена с заглублённой металлической системой, такой как впускной, выпускной или дренажный трубопровод, так что блуждающие токи и электролитическое воздействие контролируются целенаправленно. Он дополняет покрытие на этих наружных поверхностях, а не заменяет его, и включает в область применения аноды, электроды сравнения и мониторинг, как подробно описано для сварного резервуара awwa d100.
Вопрос 5. Как обеспечивается доступ для осмотра?
Доступ закладывается в конструкцию оболочки, а не добавляется позже. Спецификация определяет размеры и расположение лазов и люков, внутренней лестницы или стремянки и любых площадок, поскольку каждое отверстие прерывает лист, может прерывать рёбра жёсткости и нарушает непрерывность внутреннего покрытия. Вырезание отверстия в готовом резервуаре удаляет запись о покрытии с этого участка и выводит ремонт за рамки большинства гарантий, как подробно описано для сварного резервуара по awwa d100.
Вопрос 6. Почему гидростатическое испытание является работой на площадке?
Потому что испытание проводится после монтажа, на резервуаре, уже установленном на фундаменте, и потребляет собственный рабочий объём воды резервуара. Это означает источник воды, равный испытательному объёму, контролируемую скорость заполнения и маршрут слива и утилизации. Время слива определяется размерами выпускных отверстий и доступным перепадом, а не объёмом резервуара, поэтому большой резервуар удерживает испытательную воду дольше, чем ожидается, как подробно описано для сварного резервуара по awwa d100.
Вопрос 7. Когда сварной резервуар является правильным выбором?
Когда геометрия или условия площадки делают болтовые панели неподходящим решением: диаметр или высота оболочки, которые невозможно транспортировать и поднимать в виде панелей, режим работы, требующий тяжёлого внутреннего усиления, стеснённая площадь застройки, поэтапный монтаж или реконструкция вокруг действующих коммуникаций. Малые и средние объёмы на открытых площадках с обычным крановым доступом обычно благоприятствуют болтовой конструкции, которая монтируется быстрее с уже завершённым покрытием, как подробно описано для сварного резервуара по awwa d100.
Вопрос 8. Что содержит контрольный перечень спецификации D100?
Десять пунктов: основание для проектирования и ссылочные нормативы; стандарт строительства и объём контроля сварных швов; стандарт покрытия с указанием систем внутреннего и наружного покрытия; применимость катодной защиты и к каким поверхностям; доступные отверстия, их размеры и расположение; требование к внутреннему осмотру; гидростатическое испытание и его последовательность по отношению к нанесению покрытия; обязательства на площадке в отношении воды для испытаний; документация, подлежащая передаче при сдаче объекта; и перечень представляемых чертежей, как подробно указано для сварного резервуара по AWWA D100.
Резервуар D100 приобретается с учетом трех последствий, которые легко упустить и дорого обнаружить поздно: покрытие наносится на объекте в соответствии с D102, инспекционные люки должны быть предусмотрены в корпусе до монтажа, а гидростатическое испытание становится работой на площадке с подключением воды, дренажа и утилизации. Все это — работы на объекте, поэтому они должны быть включены в спецификацию, а не в методологию подрядчика. Сварной резервуар, специфицированный с указанным расчетным обоснованием, явной ссылкой на покрытие, фиксированными люками доступа, последовательностью испытаний и маршрутом утилизации, — это резервуар, этапы работ на объекте для которого уже оценены и спланированы. Тот же резервуар, специфицированный без них, несет каждое из этих решений как изменение на объекте, как подробно описано для сварного резервуара awwa d100.
Связаться с инженером
Отправьте рабочую жидкость и информацию о том, является ли она питьевой, проектный уровень жидкости, плотность и температуру, диаметр и высоту резервуара, данные о фундаменте и грунте, данные о ветровых и сейсмических нагрузках, а также ограничения площадки по доступу крана и дренажу. На основании этого мы возвращаем проектные основания D100 с конфигурацией обечайки, днища и опор, спецификацию покрытия по D102 как для внутренней, так и для наружной поверхности, схему доступа и внутреннего осмотра, план гидростатических испытаний и водоснабжения площадки, а также перечень чертежей и передаваемых данных, при этом позиции, которые иначе поступили бы как изменения по площадке, прописываются в договоре, как подробно описано для сварного резервуара по AWWA D100.
О Center Enamel
Шицзячжуан Чжэнчжун Текнолоджи Ко., Лтд. (Center Enamel) — профессиональный производитель, специализирующийся на проектировании и изготовлении сборных резервуаров для хранения с 2008 года. Ассортимент продукции включает резервуары из стекла, сплавленного со сталью (GFS), резервуары с эпоксидным покрытием, нанесённым методом плавления (FBE), резервуары из нержавеющей стали, оцинкованные стальные резервуары и алюминиевые геодезические купольные крыши, а также техническую поддержку EPC и вспомогательное оборудование для резервуаров. Производство осуществляется в соответствии с ISO 9001, ISO 14001 и ISO 45001, а ассортимент продукции сертифицирован по NSF/ANSI 61, WRAS, CE и EN 1090, ISO 28765, AWWA D103-09 и NFPA там, где этого требует применение. Компания владеет почти 200 патентами на эмалирование, располагает производственной базой площадью 150 000 м2, выпускает около 300 000 стальных пластин с эмалевым покрытием в год, реализовала более 30 000 установленных проектов и поставила резервуары более чем в 100 стран. Возможности инженерного проектирования охватывают объёмы резервуаров до 60 000 м3, как подробно описано для сварного резервуара по стандарту AWWA D100.
WhatsApp