TCVN 8615-2:2010 Thiết kế, chế tạo tại công trình bể chứa bằng thép, hình trụ đứng, đáy phẳng dùng để chứa các loại khí hóa lỏng

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 8615-2:2010

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO TẠI CÔNG TRÌNH BỂ CHỨA BẰNG THÉP, HÌNH TRỤ ĐỨNG, ĐÁY PHẲNG DÙNG ĐỂ CHỨA CÁC LOẠI KHÍ HÓA LỎNG ĐƯỢC LÀM LẠNH Ở NHIỆT ĐỘ VẬN HÀNH TỪ 0 °C ĐẾN - 165 °C – PHẦN 2: CÁC BỘ PHẬN KIM LOẠI

Design and manufacture of site built, vertical, cylindrical, flat-bottomed steel tanks for the storage of refrigerated, liquefied gases with operating temperatures between 0 °C and -165 °C - Part 2: Metallic components

Lời nói đầu

TCVN 8615-2:2010 tương đương có sửa đổi với EN 14620-2:2006,

TCVN 8615-2:2010 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC 58 Chai chứa khí phối hợp với Viện Dầu khí Việt Nam biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

 

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO TẠI CÔNG TRÌNH BỂ CHỨA BẰNG THÉP, HÌNH TRỤ ĐỨNG, ĐÁY PHẲNG DÙNG ĐỂ CHỨA CÁC LOẠI KHÍ HÓA LỎNG ĐƯỢC LÀM LẠNH Ở NHIỆT ĐỘ VẬN HÀNH TỪ 0 °C ĐẾN - 165 °C – PHẦN 2: CÁC BỘ PHẬN KIM LOẠI

Design and manufacture of site built, vertical, cylindrical, flat-bottomed steel tanks for the storage of refrigerated, liquefied gases with operating temperatures between 0 °C and -165 °C - Part 2: Metallic components

1. Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định các yêu cầu chung về vật liệu, thiết kế, thi công và lắp đặt các bộ phận kim loại của bể chứa khí hóa lỏng được làm lạnh.

Tiêu chuẩn này dùng để thiết kế và chế tạo tại công trình bể chứa hình trụ đứng, đáy phẳng bằng thép dùng để chứa khí hóa lỏng được làm lạnh và vận hành ở khoảng nhiệt độ từ 0 °C đến -165 °C.

2. Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau đây là cần thiết khi áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các bản sửa đổi (nếu có).

TCVN 8615-1 (EN 14620-1), Thiết kế và chế tạo tại công trình bể chứa bằng thép, hình trụ đứng, đáy phẳng dùng để chứa các loại khí hóa lỏng được làm lạnh ở nhiệt độ vận hành từ 0 °C đến -165 °C - Phần 1: Giới thiệu chung.

TCVN 312-1 (ISO 148-1), Vật liệu kim loại - Thử va đập kiểu con lắc Charpy - Phương pháp thử.

TCVN 4683-2:2008 (ISO 965-2:1998), Ren hệ mét thông dụng ISO - Dung sai - Giới hạn kích thước dùng cho ren ngoài và ren trong thông dụng - Loại dung sai trung bình.

TCVN 5402 (ISO 9016), Thử phá huỷ mối hàn trên vật liệu kim loại - Thử va đập - Vị trí mẫu thử hướng rãnh khía và kiểm tra.

TCVN 5868 (ISO 9712), Thử không phá huỷ - Trình độ chuyên môn và cấp chứng chỉ cá nhân.

TCVN 6700-1:2000 (ISO 9606-1), Kiểm tra chấp nhận thợ hàn. Hàn nóng chảy. Phần 1: Thép.

TCVN 7292 (ISO 261), Ren vít hệ mét thông dụng ISO - Vấn đề chung.

TCVN 7472:2005 (ISO 5817:2003), Hàn - Các liên kết hàn nóng chảy ở thép, niken, titan và các hợp kim của chúng (trừ hàn chùm tia) - Mức chất lượng đối với khuyết tật.

TCVN 6700-1:2000 (ISO 9606-1:1994), Kiểm tra chấp nhận thợ hàn - Hàn nóng chảy - Phần 1: Thép.

EN 462-1, Non-destructive testing - Image quality of radiographs - Part 1: Image quality indicators (wire type) - Determination of image quality value (Thử không phá hủy - Chất lượng hình ảnh của chụp tia bức xạ- Phần 1: Bộ chỉ thị chất lượng hình ảnh (cuộn dây) - Xác định giá trị chất lượng hình ảnh).

EN 462-2, Non-destructive testing - Image quality of radiographs - Part 2: Image quality indicators (step/hole type) - Determination of image quality value (Thử không phá hủy - Chất lượng hình ảnh của chụp bức xạ- Phần 2: Bộ chỉ thị chất lượng hình ảnh (loại bước/lỗ) - Xác định giá trị chất lượng hình ảnh).

EN 571 -1, Non-destructive testing - Penetrant testing - Part 1: General principles (Thử không phá hủy - Thử thẩm thấu - Phần 1: Những nguyên tắc cơ bản).

EN 584-1, Non-destructive testing - Industrial radiographic film - Part 1: Classification of film systems for industrial radiography (Thử không phá hủy - Phim bức xạ công nghiệp - Phần 1: Phân loại các hệ thống cho phim chụp bức xạ công nghiệp).

EN 584-2, Non-destructive testing - Industrial radiographic film - Part 2: Control of film processing by means of reference values (Thử không phá hủy - Phim bức xạ công nghiệp - Phần 2: Kiểm soát quá trình tạo phim bằng phương pháp trị số chuẩn).

EN 970, Non-destructive examination of fusion welds - Visual examination (Thử không phá hủy cho các mối hàn nóng chảy - Kiểm tra bằng mắt).

EN 1011-2, Welding - Recommendations for welding of metallic materials - Part 2: Arc welding of feritic steels (Hàn - Các hướng dẫn cho hàn vật liệu kim loại - Phần 2: Hàn hồ quang cho thép feritt).

EN 1092-1:2001, Flanges and their joints - Circular flanges for pipes, valves, fittings and accessories, PN designated - Part 1: Steel flanges (Mặt bích và đầu nối - Các phụ tùng, mặt bích tròn cho ống, van, ống nối, ký hiệu PN - Phần 1: Các mặt bích bằng thép).

EN 1290, Non-destructive testing of welds - Magnetic particle testing of welds (Thử không phá hủy các mối hàn - Thử hạt từ các mối hàn).

EN 1418, Welding personnel - Approval testing of welding operators for fusion welding and resistance weld setters for fully mechanized and automatic welding of metallic materials (Công nhân hàn - Kiểm tra chứng chỉ của người vận hành quá trình hàn cho hàn nóng chảy và hàn điện trở bằng máy cơ học tự động cho các vật liệu kim loại)

EN 1435:1997, Non-destructive examination of welds - Radiographic examination of welded joints (Thử không phá hủy các mối hàn - Kiểm tra các mối nối hàn bằng chụp tia bức xạ).

EN 1515-1:1999, Flanges and their joints - Bolting - Part 1: Selection of bolting (Mặt bích và các liên kết của nó - Bu lông - Phần 1: Lựa chọn bulông).

EN 1593, Non-destructive testing - Leak testing - Bubble emission techniques (Thử không phá hủy - Kiểm tra rò rỉ - Các kĩ thuật phát tán bọt).

EN 1712:1997, Non-destructive testing of welds - Ultrasonic testing of welded joints - Acceptance levels (Thử không phá hủy các mối hàn - Thử siêu âm các mối nối hàn - Các mức chấp nhận).

EN 1714:1997, Non-destructive testing of welds - Ultrasonic testing of welded joints (Thử không phá hủy mối hàn - Thử siêu âm các mối nối hàn).

EN 1759-1:2004, Flanges and their joint - Circular flanges for pipes, valves, fittings and accessories, Class designated - Part 1: Steel flanges, NPS ½ to 24 (Mặt bích và đầu nối - Mặt bích tròn cho ống, van, ống nối và các phụ tùng, loại ký hiệu - Phần 1: Các mặt bích bằng thép, NPS ½ đến 24).

EN 1993-1-1, Eurocode 3: Design of steel structures - Part 1-1: General rules and rules for buildings (Tiêu chuẩn châu Âu 3: Thiết kế kết cấu thép - Phần 1-1: Các nguyên tắc chung và nguyên tắc thiết kế kết cấu nhà).

ENV 1993-1 -6, Eurocode 3: Design of steel structures - Part 1-6: General rules - Supplementary rules for the strength and stability of shell structures (Tiêu chuẩn châu Âu 3: Thiết kế kết cấu thép - Phần 1- 6: Nguyên tắc chung - Các nguyên tắc bổ sung về độ bền và độ ổn định của kết cấu vỏ).

ENV 1993-4-2:1999, Eurocode 3: Design of steel structures - Part 4-2: Silos, tanks and pipelines - Tanks (Tiêu chuẩn châu Âu 3: Thiết kế các kết cấu bằng thép – Phần 4-2: Silô, bể chứa và đường ống - Bể chứa).

EN 1994-1-1, Eurocode 4: Design of composite steel and concrete structures - Part 1-1: General rules and rules for buildings (Quy chuẩn châu Âu 4: Thiết kế các kết cấu hỗn hợp thép và bê tông - Phần 1-1: Các nguyên tắc chung và nguyên tắc cho kết cấu nhà).

EN 10025:2004 (all parts), Hot rolled products of non-alloy structural steels (Các sản phẩm cán nóng của thép kết cấu không hợp kim).

EN 10029:1991, Hot rolled steel plates 3 mm thick or above - Tolerances on dimensions, shape and mass (Thép tấm cán nóng dày 3 mm trở lên - Dung sai về kích thước, hình dáng và khối lượng).

EN 10160:1999, Ultrasonic testing of steel flat product of thickness equal or greater than 6 mm (reflection method) (Thử siêu âm các sản phẩm thép phẳng có chiều dày không nhỏ hơn 6 mm (phương pháp phản chiếu).

EN 10204:2004, Metallic products - Types of inspection documents (Các sản phẩm kim loại - Các loại tài liệu kiểm tra).

EN 10216-1, Seamless steel tubes for pressure purposes - Technical delivery conditions - Part 1: Non- alloy steel tubes with specified room temperature properties (Ống thép không hàn chịu áp lực - Các điều kiện về kỹ thuật giao hàng - Phần 1: Ống thép không hợp kim với các đặc tính tại nhiệt độ phòng).

EN 10216-2, Seamless steel tubes for pressure purposes - Technical delivery conditions - Part 2: Non- alloy and alloy steel tubes with specified elevated temperature properties (Ống thép không hàn chịu áp lực - Các điều kiện về kỹ thuật giao hàng - Phần 2: Ống thép hợp kim và không hợp kim với các đặc tính ở nhiệt độ cao).

EN 10216-3, Seamless steel tubes for pressure purposes - Technical delivery conditions - Part 3: Alloy fine grain steel tubes (Ống thép không hàn chịu áp lực - Các điều kiện kỹ thuật khi cung cấp - Phần 3: Ống thép hợp kim hạt mịn).

EN 10216-4, Seamless steel tubes for pressure purposes - Technical delivery conditions - Part 4: Non- alloy and alloy steel tubes with specified low temperature properties (Ống thép không hàn chịu áp lực- Các điều kiện kỹ thuật khi cung cấp - Phần 4: Ống thép hợp kim và không hợp kim với các đặc tính ở nhiệt độ thấp).

EN 10217-1, Welded steel tubes for pressure purposes - Technical delivery conditions - Part 1: Non- alloy steel tubes with specified room temperature properties (Ống thép hàn chịu áp lực - Các điều kiện kỹ thuật khi cung cấp - Phần 1: Ống thép không hợp kim với các đặc tính ở nhiệt độ phòng).

EN 10217-2, Welded steel tubes for pressure purposes - Technical delivery conditions - Part 2: Electric welded non-alloy and alloy steel tubes with specified elevated temperature properties (Ống thép hàn chịu áp lực - Các điều kiện kỹ thuật khi cung cấp - Phần 2: Ống thép hàn điện hợp kim và không hợp kim với các đặc tính ở nhiệt độ cao).

EN 10217-3, Welded steel tubes for pressure purposes - Technical delivery conditions - Part 3: Alloy fine grain steel tubes (Ống thép hàn chịu áp lực - Các điều kiện kỹ thuật khi cung cấp - Phần 3: Các ống thép hợp kim hạt mịn).

EN 10217-4, Welded steel tubes for pressure purposes - Technical delivery conditions - Part 4: Electric welded non-alloy steel tubes with specified low temperature properties (Ống thép hàn chịu áp lực - Các điều kiện kỹ thuật khi cung cấp - Phần 4: Ống thép không hợp kim hàn điện với các đặc tính ở nhiệt độ thấp).

EN 10217-5, Welded steel tubes for pressure purposes - Technical delivery conditions - Part 5: Submerged arc welded non-alloy and alloy steel tubes with specified elevated temperature properties (Ống thép hàn chịu áp lực - Các điều kiện kỹ thuật khi cung cấp - Phần 5: Ống thép hợp kim và không hợp kim hàn hồ quang chìm với các đặc tính ở nhiệt độ cao).

EN 10217-6, Welded steel tubes for pressure purposes - Technical delivery conditions - Part 6: Submerged arc welded non-alloy steel tubes with specified low temperature properties (Ống thép hàn chịu áp lực: - Các điều kiện kỹ thuật khi cung cấp - Phần 6: Ống thép không hợp kim hàn hồ quang chìm với các đặc tính ở nhiệt độ thấp).

EN 10220, Seamless and welded steel tubes - Dimensions and masses per unit length (Ống thép hàn và không hàn - Kích thước và khối lượng trên đơn vị chiều dài)

EN 12062:1997, Non-destructive examination of welds - General rules for metallic materials ( Thử không phá hủy các mối hàn - Các quy định chung cho vật liệu kim loại).

EN 14015:2004, Specification for the design and manufacture of site built, vertical, cylindrical, flatbottomed, above ground, welded, steel tanks for the storage of liquids at ambient temperature and above (Chỉ dẫn kỹ thuật cho thiết kế, chế tạo tại công trình các bể chứa bằng thép hàn, đáy phẳng, hình trụ đứng, dùng để chứa chất lỏng trên mặt đất ở nhiệt độ môi trường và cao hơn).

ISO 15607:2003, Specification and qualification of welding procedures for metallic materials - Part 1: General rules (Chỉ dẫn kỹ thuật và tiêu chuẩn chuyên môn cho quy trình hàn vật liệu kim loại - Quy tắc chung).

ISO 15609-1:2004, Specification and qualification of welding procedures for metallic materials - Welding procedure specification - Part 1: Arc Welding (Chỉ dẫn kỹ thuật và tiêu chuẩn chuyên môn các quy trình hàn vật liệu kim loại - Chỉ dẫn kỹ thuật quy trình hàn - Phần 1: Hàn hồ quang).

ISO 15614-1:2004, Specification and qualification of welding procedures for metallic materials - Welding procedure test - Part 1: Arc and gas welding of steels and arc welding of nickel and nickel alloys (Chỉ dẫn kỹ thuật và tiêu chuẩn chuyên môn các quy trình hàn vật liệu kim loại - Kiểm tra quy trình hàn - Phần 1: Hàn hồ quang và hàn hơi cho thép, hàn hồ quang cho niken và hợp kim niken).

API 620:2004, Design and construction of large, welded, low-pressure storage tanks (Thiết kế và xây dựng các bể chứa lớn, được hàn, chịu áp suất thấp).

3. Thuật ngữ và định nghĩa

Trong tiêu chuẩn này sử dụng các thuật ngữ, định nghĩa nêu trong TCVN 8615-1 (EN 14620-1) và các thuật ngữ, định nghĩa sau:

3.1. Biên độ biến dạng (Amplitude of strain)

Một nửa của phạm vi biến dạng.

3.2. Biến dạng lũy tiến (Progressive deformation)

Hiện tượng biến dạng từng phần của vách tăng dần dưới tác động của tải trọng tuần hoàn.

3.3. Phạm vi biến dạng (Range of strain)

Khoảng chênh lệch giữa các giá trị lớn nhất và nhỏ nhất trong các đường cong biến dạng tuần hoàn.

3.4. Biến dạng một phía (Ratcheting)

Biến dạng không đàn hồi tăng dần, có thể xuất hiện ở các bộ phận chịu sự biến thiên của ứng suất cơ học.

3.5. Biến dạng không ổn định (Unstable collapse)

Hiện tượng trong đó việc đánh giá quá trình biến dạng dưới tác dụng của tải trọng tĩnh trở nên không xác định.

4. Vật liệu

4.1. Quy định chung

Nhiệt độ tại đó thép có thể chịu tác động dưới mọi điều kiện là rất quan trọng. Nhiệt độ này phải được xác định.

4.2. Nhiệt độ

4.2.1. Nhiệt độ thiết kế nhỏ nhất

Nhiệt độ thiết kế nhỏ nhất phải được sử dụng như nhiệt độ kim loại thiết kế cho quá trình lựa chọn vật liệu cho bồn chứa chất lỏng chính và phụ.

4.2.2. Nhiệt độ trung bình của ngày thấp nhất

Chủ đầu tư phải quy định cụ thể nhiệt độ trung bình của ngày thấp nhất.

4.2.3. Nhiệt độ kim loại thiết kế

Khi một bộ phận thép được bảo vệ khỏi nhiệt độ thấp của chất lỏng hay hơi bởi lớp cách nhiệt, nhiệt độ kim loại thiết kế phải được tính toán dựa trên giả thiết bất lợi nhất dưới tải trọng đó (gồm cả các tải trọng đặc biệt).

4.3. Bồn chứa chất lỏng chính và phụ

4.3.1. Lựa chọn thép

4.3.1.1. Yêu cầu chung

Những yêu cầu về vật liệu cho bồn chứa chất lỏng chính và phụ (xem 4.3.1.2) phải được lựa chọn chủ yếu tính đến độ dai lớn nhất tại nhiệt độ kim loại thiết kế. Vật liệu của bồn chứa phải phù hợp với từng loại sản phẩm chứa.

4.3.1.2. Yêu cầu về vật liệu

4.3.1.2.1. Phân loại thép

Vật liệu thép tấm được phân thành các loại sau:

- Thép loại I: Thép cacbon-mangan dùng cho nhiệt độ thấp;

- Thép loại II: Thép cacbon-mangan dùng cho nhiệt độ đặc biệt thấp;

- Thép loại III: Thép có hàm lượng niken thấp;

- Thép loại IV: Thép được tăng cường 9 % niken;

- Thép loại V: Thép austenit không gỉ.

Đối với mỗi sản phẩm chứa cụ thể, các loại thép tương ứng được nêu ra trong Bảng 1.

Bảng 1 - Sản phẩm chứa và loại thép

Sản phẩm chứa	Bể chứa đơn	Bể chứa đôi, hoặc bể chứa tổ hợp	Bể vách	Nhiệt độ của các sản phẩm chứa điển hình °C
Butan	Loại II	Loại I	-	-10
Amoniac	Loại II	Loại II	-	-35
Propan/Propylen	Loại III	Loại II	Loại V	-50
Etan/Etylen	Loại IV	Loại IV	Loại V	-105
LNG	Loại IV	Loại IV	Loại V	-165
CHÚ THÍCH: Các tác động có liên quan đến sử dụng (như nứt gãy do ứng suất ăn mòn) phải được cân nhắc trong quá trình lựa chọn vật liệu.

4.3.1.2.2. Quy định chung

4.3.1.2.2.1. Thép loại I

Thép loại I là thép hạt mịn có hàm lượng cacbon thấp, chịu được áp suất ở điều kiện nhiệt độ dưới -35 °C. Thép phải đáp ứng được các yêu cầu sau:

a) Thép phải tuân thủ theo các quy định của một tiêu chuẩn đã được công bố (ví dụ EN 10028-3). Những thép có giới hạn chảy tối thiểu lớn hơn 355 MPa không được sử dụng;

b) Thép phải ở trong điều kiện thường hóa hoặc được sản xuất bằng phương pháp cán nóng (cơ nhiệt luyện).

c) Thành phần cacbon nhỏ hơn 0,20 %. Giá trị cacbon đương lượng C_eq phải nhỏ hơn hoặc bằng 0,43 được tính theo công thức sau:

4.3.1.2.2.2. Thép loại II

Thép loại II là thép hạt mịn có hàm lượng cacbon thấp, chịu được áp suất ở điều kiện nhiệt độ dưới -50 °C. Thép phải đáp ứng được các yêu cầu sau:

a) Thép phải tuân thủ theo các quy định của một tiêu chuẩn đã được công bố (ví dụ EN 10028-3). Những thép có giới hạn chảy tối thiểu lớn hơn 355 MPa không được sử dụng;

b) Thép phải ở trong điều kiện thường hóa hay được sản xuất bằng phương pháp cán nóng (cơ nhiệt luyện).

c) Thành phần cacbon nhỏ hơn 0,20 %. Giá trị cacbon đương lượng C_eq phải nhỏ hơn hoặc bằng 0,43 được tính theo công thức sau:

4.3.1.2.2.3. Thép loại III

Thép loại III là thép hạt mịn có hàm lượng hợp kim niken thấp, chịu được áp suất ở điều kiện nhiệt độ dưới -80 °C. Thép phải đáp ứng được các yêu cầu sau:

a) Thép phải tuân thủ theo các quy định của một tiêu chuẩn đã được công bố (ví dụ EN 10028-4).

b) Thép phải trải được nhiệt luyện để đạt đến độ mịn và đồng nhất về cỡ hạt hoặc được sản xuất bằng phương pháp cán nóng (cơ nhiệt luyện).

4.3.1.2.2.4. Thép loại IV

Thép loại IV là thép có 9 % niken chịu được áp suất ở điều kiện nhiệt độ dưới -165 °C. Thép phải đáp ứng được các yêu cầu sau:

a) Thép phải tuân thủ theo các quy định của một tiêu chuẩn đã được công bố (ví dụ EN 10028-4).

b) Thép phải được tôi và ram.

4.3.1.2.2.5. Thép loại V

Thép loại V là thép austenit không gỉ theo theo các quy định của một tiêu chuẩn đã được công bố (ví dụ EN 10028-7).

4.3.1.2.3. Chiều dày lớn nhất của thép tấm làm vỏ

Chiều dày lớn nhất của thép tấm làm vỏ phụ thuộc vào loại thép như sau:

- Loại I, II và III: 40 mm;

- Loại IV: 50 mm;

- Loại V: Không có giới hạn trên về chiều dày.

Khi chiều dày vật liệu yêu cầu vượt quá các giá trị trên, cần phải tiến hành các khảo sát và thử bổ sung về vật liệu nhằm chứng tỏ rằng khả năng chịu phá hoại giòn là tương đương so với yêu cầu cho loại vật liệu và chiều dày tối đa nêu ở trên.

4.3.1.2.4. Dung sai thép tấm

Dung sai thép tấm phải:

- Tuân theo EN 10029:1991, Loại C, đối với các phần có chiều dày được xác định dựa trên tính toán;

- Tuân theo EN 10029:1991, Loại B, đối với các phần có chiều dày được xác định dựa trên chiều dày danh nghĩa nhỏ nhất.

4.3.2. Yêu cầu thử va đập Charpy

Các giá trị thử va đập Charpy khía chữ V cho vật liệu cơ bản, vùng chịu ảnh hưởng của nhiệt (Heat- affected zone - HAZ) và kim loại hàn phải tuân theo các yêu cầu trong Bảng 2.

Các giá trị xác định được phải là giá trị trung bình nhỏ nhất của ba mẫu thử, với chỉ một giá trị thấp hơn giá trị được xác định, nhưng không nhỏ hơn 70 % giá trị xác định đó.

Đối với chiều dày vật liệu nhỏ hơn 11 mm, phải sử dụng mẫu có kích thước nhỏ hơn. Giá trị bé nhất của thử va đập Charpy cho mẫu có kích thước nhỏ phải tỷ lệ thuận với giá trị xác định được cho mẫu có nguyên kích thước.

Phải tính đến hiệu ứng suy giảm tính chất do hàn.

CHÚ THÍCH: Với một vài vật liệu, có thể cần sử dụng các giá trị cao hơn trong thử va đập Charpy hoặc nhiệt độ thử thấp để đảm bảo vật liệu đáp ứng được các yêu cầu trong vùng chịu ảnh hưởng của nhiệt.

Phải thử va đập cho từng tấm vỏ bồn chứa chất lỏng và mỗi tấm vật liệu tổ hợp dùng để cắt ra các tấm vành khuyên của bể chứa chất lỏng. Đối với các bộ phận khác, thử va đập phải tiến hành cho mỗi mẫu vật liệu được nhiệt luyện/đúc.

Thử va đập phải được tiến hành theo TCVN 312-1 (ISO 148-1) và TCVN 5402 (ISO 9016).

Bảng 2 - Năng lượng tối thiểu của thử va đập Charpy

Phân loại	Loại thép	Năng lượng thử va đập	Hướng mẫu (theo hướng cán)
Loại I	Thép cacbon - mangan nhiệt độ thấp	27 J tại -35 °C	Ngang
Loại II	Thép cacbon - mangan nhiệt độ thấp đặc biệt	27 J tại -50 °C	Ngang
Loại III	Thép hàm lượng niken thấp	27 J tại -80 °C	Ngang
Loại IV	Thép 9 % niken	80 J tại-196 °C	Ngang
Nếu sử dụng kim loại hàn góc niken (thép loại II, III và IV) thì năng lượng độ dai va đập của vật liệu hàn và vùng chịu ảnh hưởng của nhiệt phải là 55 J.

4.3.3. Giấy chứng nhận

Các vật liệu có nhiệt độ kim loại thiết kế dưới 0 °C phải có giấy chứng nhận kiểm tra theo EN 10204:2004, 3.1.

4.4. Bồn chứa hơi / bể chứa ngoài

4.4.1. Vật liệu chế tạo tấm và các bộ phận kết cấu

Thép để làm bồn chứa hơi/bể chứa ngoài phải được lựa chọn theo Bảng 3.

CHÚ THÍCH: Các loại thép thay thế có thể được sử dụng nếu chứng tỏ được sự tương đương về tính chất (thành phần hóa học và tính chất cơ học).

Bảng 3 - Thép dùng làm bồn chứa hơi/bể chứa ngoài

Nhiệt độ kim loại thiết kế, TDM °C	Chiều dày, e mm	Cấp vật liệu theo EN 10025:2004
TDM ≥ 10	e ≤ 40	S235JRG hay S275JR hay S355JR
10 > TDM ≥ 0	e ≤ 13 13 ≤ e ≤ 40	S235JRG hay S275JR hay S355JR S235JO hay S275JO hay S355JO
0 > TDM ≥ -10	e ≤ 13 13 < e ≤ 40	S235JO hay S275JO hay S355JO S235J2G3 hay S275J2G3 hay S355J2G3
-10 > TDM ≥ -20	e ≤ 13 13 ≤ e ≤ 40	S235J2G3 hay S275J2G3 hay S355J2G3 S235J2G3 hay S275J2G3 hay S355J2G4
Với nhiệt độ kim loại thiết kế dưới -20 °C và/hoặc Chiều dày trên 40 mm, tấm phải được thử va đập ở nhiệt độ không vượt quá nhiệt độ kim loại thiết kế và giá trị va đập nhỏ nhất là phải 27 J theo phương dọc. Với nhiệt độ kim loại thiết kế dưới 0 °C, thử va đập cho các kim loại hàn và vùng ảnh hưởng nhiệt của các mối nối vỏ theo phương đứng, giá trị va đập nhỏ nhất phải là 27 J ở nhiệt độ kim loại thiết kế.

4.4.2. Giấy chứng nhận

Các vật liệu có nhiệt độ kim loại thiết kế dưới 0 °C phải có giấy chứng nhận theo EN 10204:2004, 3.1.

Tất cả các vật liệu khác phải có báo cáo thử tuân theo EN 10204:2004, 2.2.

4.5. Cấu kiện khác

4.5.1. Bulông

4.5.1.1. Lựa chọn bulông

Bulông phải tuân theo các yêu cầu trong EN 1515-1:1999, Bảng 1 và Bảng 2.

Khi lựa chọn vật liệu, phải quan tâm đến ứng dụng, áp suất thiết kế, nhiệt độ thiết kế, các điều kiện về vận hành với chất lưu.

Trong trường hợp thép ferit và mactenxit, vật liệu làm bulông dạng thanh phải có giới hạn bền chịu kéo nhỏ hơn 1 000 MPa và độ giãn dài A5 lớn hơn 14 %.

Thép ferit và mactenxit sử dụng ở nhiệt độ trong khoảng từ -10 °C đến -160 °C phải được thử va đập tại nhiệt độ kim loại thiết kế và phải có giá trị năng lượng va đập trung bình là 40 J theo phương dọc.

Nếu nhiệt độ kim loại thiết kế dưới -160°C, thử va đập phải được tiến hành ở nhiệt độ -196 °C.

CHÚ THÍCH 1: Nếu sử dụng thép austenit, bulông có thể bị chùng khi làm lạnh xuống dưới 0 °C. Điều này là do sự biến đổi vĩnh viễn của tổ chức thép từ austenit thành mactenxit, dẫn đến sự gia tăng chiều dài. Mức độ biến đổi gia tăng cùng với ứng suất tác dụng vào bulông.

CHÚ THÍCH 2: Những loại bulông không thể siết chặt lại sau quá trình làm lạnh phải được làm từ thép có cấu trúc ổn định, như 25 Cr 20 Ni hay thép austenit chịu mài mòn nitơ (nitrogen bearing austenitic steel).

4.5.1.2. Đinh vít

Đinh vít phải được ren trên toàn bộ chiều dài thân. Các đầu mũi đinh vít phải được vát tù hay vê tròn. Chiều cao của những đầu mũi này tối đa là bằng một bước ren.

Chiều dài của đinh vít phải bao gồm cả các đầu mũi. Chiều dài đinh có số gia 5 mm (với chiều dài đinh tới 80 mm), 10 mm (với chiều dài đinh từ 80 mm đến 200 mm) và 20 mm (với chiều dài đinh lớn hơn 200 mm).

Các ren phải tuân theo TCVN 7292 (ISO 261), dung sai 6g của TCVN 4683-2:2008 (ISO 965-2:1998). Loại ren phải là hoặc ISO M hoặc cao hơn M 39, các ren nhỏ với bước ren 4 mm.

4.5.1.3. Vòng đệm đàn hồi

Cần xem xét sử dụng vòng đệm đàn hồi đặc biệt tại những nơi sử dụng các vật liệu khác nhau và có thể xảy ra sự co nhiệt khác nhau.

4.5.2. Lắp ráp

Các cổ ống nối, ống lồng và tấm gia cường, các phụ kiện cố định và tấm đỡ mà các bộ phận đó gắn vào phải có cùng giới hạn bền và tính dẻo. Vật liệu có độ bền thấp hơn có thể được sử dụng cho cổ nối với điều kiện tiết diện cổ nối không được sử dụng như phần tham gia vào gia cường trong tính toán tiết diện bù.

4.5.3. Cấu kiện đường ống

Vật liệu để làm các bộ phận đường ống phải phù hợp với các yêu cầu trong EN 1092-1:2001, EN 10216-1, EN 10216-2. EN 10216-3, EN 10216-4, EN 10217-1, EN 10217-2, EN 10217-3, EN 10217-4, EN 10217-5, EN 10217-6.

5. Thiết kế

5.1. Lý thuyết thiết kế

5.1.1. Quy định chung

Tải trọng và tác động, tham khảo TCVN 8615-1 (EN 14620-1), 7.3.

Thiết kế các bộ phận bằng thép phải dựa trên lý thuyết ứng suất cho phép hoặc lý thuyết trạng thái giới hạn.

CHÚ THÍCH: Cả hai phương án trên chỉ ra rằng, hiện nay, chỉ có ít kinh nghiệm có thể dùng được khi áp dụng trạng thái giới hạn cho thiết kế bồn chứa bằng thép.

Vì cách tiếp cận đàn hồi dẻo được sử dụng cho việc thiết kế vách, tiêu chuẩn về ứng suất cho phép/trạng thái giới hạn không còn thích hợp nữa và phải được thay thế bằng đường cong ứng suất/biến dạng cho từng vật liệu cụ thể.

5.1.2. Các ứng suất cho phép

5.1.2.1. Quy định chung

Các ứng suất kéo lớn nhất cho phép trên tấm thép hay kim loại hàn phải theo như trong Bảng 4.

Bảng 4 - Xác định ứng suất thiết kế cho phép lớn nhất

Loại thép	Ứng suất cho phép trong sử dụng	Ứng suất cho phép trong quá trình thử thủy lực
Loại I, II, III	Giá trị nhỏ hơn của: 0,43 fu hay 0,67 fy hay 260 N/mm2	Giá trị nhỏ hơn của: 0,60 fu hay 0,85 fy hay 340 N/mm2
Loại IV	Giá trị nhỏ hơn của: 0,43 fu hay 0,67 fy
Loại V	Giá trị nhỏ hơn của: 0,40 fu hay 0,67 fy
CHÚ THÍCH 1: fu là giới hạn bền kéo tối thiểu, và fy là giới hạn chảy, đều tính theo megapascal (MPa). CHÚ THÍCH 2: Đối với thép loại III và IV, fy bằng ứng suất tương ứng với biến dạng 0,2 %. CHÚ THÍCH 3: Đối với thép loại V, fy bằng ứng suất tương ứng với biến dạng 1 %.

Khi thiết kế chống động đất, ứng suất cho phép trong trường hợp OBE phải bằng 1,33 lần giá trị ứng suất cho phép trong điều kiện vận hành bình thường. Đối với SSE, ứng suất cho phép phải là 1,00f_y khi kéo, và ứng suất uốn tới hạn cho trường hợp bị nén.

5.1.2.2. Hệ thống neo giữ bể (tank anchorage)

Hệ thống neo giữ bể phải có khả năng giữ bể không bị nhổ bật lên. Giới hạn ứng suất kéo cho phép tại mấu neo bể phải được giới hạn trong:

- Vận hành bình thường: 0,50f_y;

- Thử nghiệm: 0,85f_y;

- OBE: 0,67f_y;

- SSE: 1,00f_y.

Các phụ kiện bể và thiết bị gắn vào vỏ bể chứa phải được thiết kế cho tải trọng ứng với công suất đầy tải của bulông neo và đai giữ chưa bị ăn mòn.

CHÚ THÍCH: Điều này để ngăn chặn khả năng xé vỏ bể. Đối với việc thiết kế các gối bulông neo xem [14].

Đối với hệ thống chứa etan/etylen và LNG, neo được làm từ vật liệu loại IV hay loại V phải áp dụng các giá trị ứng suất chảy của vật liệu làm neo tại nhiệt độ nêu trong Bảng 1 hoặc thấp hơn.

5.1.2.3. Vùng nén tại vị trí nối giữa nắp và vỏ bể

Ứng suất nén cho phép S_c phải được giới hạn ở giá trị 120 MPa.

CHÚ THÍCH: Xem 5.3.1.3.5 để biết chi tiết về các vùng nén.

5.1.2.4. Ứng suất

5.1.2.4.1. Hàn giáp mép

Trường hợp tải trọng có phương vuông góc với mối hàn và nằm trong mặt phẳng các tấm, giá trị giới hạn của ứng suất cho phép nêu trong Bảng 4.

Trường hợp tải trọng có phương song song với mối hàn, giá trị giới hạn của ứng suất cắt cho phép là 75 % các giá trị nêu trong Bảng 4.

5.1.2.4.2. Hàn góc

Trường hợp tải trọng có phương vuông góc với mối hàn, giá trị giới hạn của ứng suất cắt cho phép là 70 % các giá trị nêu trong Bảng 4.

Trường hợp tải trọng có phương song song với mối hàn, giá trị giới hạn của ứng suất cắt cho phép là 50 % các giá trị nêu trong Bảng 4.

5.1.3. Lý thuyết trạng thái giới hạn

5.1.3.1. Yêu cầu chung

Theo trạng thái giới hạn, phải sử dụng các tiêu chuẩn sau đây để phân tích: EN 1993-1-1, ENV 1993-1- 6, ENV 1993-4-2:1999, và EN 1994-1-1.

Cũng cần chú ý các vấn đề sau khi tính toán :

- Không được sử dụng phương pháp đã được đơn giản hóa nêu trong ENV 1993-4-2:1999, điều 11;

- Sử dụng EN 1993-1-1 hay EN 1994-1-1 để phân tích tĩnh kết cấu nắp bể;

- Với thiết kế vỏ chịu áp suất bên ngoài, cần xem xét các yêu cầu nêu trong 5.2.1.2.3. Không áp dụng ENV 1993-1-6 trong trường hợp này;

- Các yêu cầu trong 5.1.3.2 không giống như các yêu cầu trong ENV 1993-4-2:1999 nhưng phải được tuân thủ.

5.1.3.2. Bồn chứa chất lỏng chính và phụ

Các hệ số an toàn riêng phần của bồn chứa chính và phụ của bể chứa đơn, kép, bể chứa tổ hợp (full containment tanks) phải được điều chỉnh phù hợp với Bảng 5.

CHÚ THÍCH: Các hệ số tải trọng riêng phần và các hệ số vật liệu được điều chỉnh để đạt được chiều dày của vỏ bằng với chiều dày được sử dụng trong lý thuyết ứng suất cho phép.

Bảng 5 - Các hệ số tải trọng riêng phần và hệ số vật liệu của thép loại I, II, III và IV

Các điều kiện làm việc			Các điều kiện thử nghiệm
gF	gM		gF	gM
1,36	a ≥ 1,57 1,10	a < 1,57 1,72/a	1,06	a ≥ 1,42 1,11	a < 1,42 1,57/a
CHÚ THÍCH: a là tỷ số fu/fy. Trong đó: gF là hệ số riêng phần cho các tác động; gM là hệ số cho cường độ vật liệu; fu là giá trị nhỏ hơn trong 2 giá trị: giới hạn bền chịu kéo của thép hoặc của vật liệu hàn; fy là giá trị nhỏ hơn trong 2 giá trị: giới hạn chảy của thép hoặc của vật liệu để hàn.

5.2. Bồn chứa chất lỏng chính và phụ

5.2.1. Bể chứa đơn, đôi và bể chứa tổ hợp

5.2.1.1. Đáy bể

5.2.1.1.1. Tấm hình khuyên ở đáy

Chiều dày tối thiểu của các tấm hình khuyên (không bao gồm phần bổ sung ăn mòn), e_a, được tính theo công thức sau:

e_a = (3,0 + e₁/3), nhưng không được nhỏ hơn 8 mm

Trong đó

e₁ là chiều dày của vỏ ở đáy, tính theo milimet (mm).

Khoảng cách tối thiểu giữa mép của tấm lót đáy và mặt trong vỏ bể, l_a được chỉ ra trong Hình 1c. I_a được xác định theo một trong hai cách sau, lấy giá trị lớn hơn:

a) Theo công thức sau đây:

Trong đó:

e_a là chiều dày của tấm hình khuyên, tính theo milimet (mm);

H là độ cao chất lỏng thiết kế tối đa, tính theo mét (m).

b) 500 mm.

Các yêu cầu bổ sung sau đây phải được tuân thủ:

- Các mối nối hướng tâm giữa các tấm hình khuyên phải được hàn giáp mép;

- Liên kết giữa vỏ bể và tấm hình khuyên phải là:

+ Hàn giáp mép; hoặc

+ Hàn góc ở cả hai mặt trong/ngoài của vỏ bể, mối hàn có kích thước cạnh tối đa là 12 mm. Kích thước cạnh tối thiểu là giá trị nhỏ hơn của chiều dày vỏ bể hoặc chiều dày tấm hình khuyên; hoặc

+ Hàn rãnh kết hợp góc đối với tấm hình khuyên dày hơn 12 mm. Độ sâu của rãnh cộng với cạnh mối hàn góc phải bằng với chiều dày tấm hình khuyên;

- Các mối nối theo phương đường kính giữa các tấm hình khuyên không được phép đặt trong khoảng 300 mm tính từ bất kỳ mối hàn dọc nào trên vỏ bể;

- Khoảng cách tối thiểu tính từ mặt ngoài của vỏ bể đến mép ngoài của tấm hình khuyên phải là 50 mm.

CHÚ THÍCH: Độ rộng và chiều dày của tấm hình khuyên có thể ảnh hưởng bởi tác động địa chấn.

5.2.1.1.2. Các tấm ở giữa đáy bể

Chiều dày tối thiểu của tấm đáy bể (không bao gồm phần bổ sung ăn mòn) phải là 5 mm.

Các yêu cầu sau phải được tuân thủ:

- Chiều dài tối thiểu mép thẳng của tấm đáy ở rìa bể (sketch plate) là 500 mm;

- Các tấm đáy phải được hàn góc hay hàn giáp mép;

- Các mối nối chồng phải có khoảng chồng tối thiểu bằng năm lần chiều dày của tấm;

- Các mối hàn góc phải có ít nhất hai lớp hàn;

- Các tấm đáy phải được ghép chồng trên đầu của tấm hình khuyên. Khoảng ghép chồng nhỏ nhất phải là 60 mm;

- Các mối hàn giáp mép cho tấm đáy phải được hàn ở cả hai phía, hay ở một phía có sử dụng tấm đệm;

- Khoảng cách tối thiểu giữa các mối hàn nối ba tấm phải là 300 mm.

Trong trường hợp các tấm gia cố được lắp đặt dưới đáy, phải sử dụng các mối hàn góc liên tục.

Thiết kế và chi tiết cho đáy bể và tấm hình khuyên phải phù hợp với Hình 1.

5.2.1.2. Vỏ bể

5.2.1.2.1. Chiều dày tối thiểu của tấm vỏ bể

Chiều dày tối thiểu của tấm vỏ bể phải tuân theo Bảng 6.

Bảng 6 - Chiều dày tối thiểu của tấm vỏ

Đường kính bể, D m	Chiều dày tối thiểu mm
D ≤ 10 10 < D ≤ 30 30 < D ≤ 60 60 < D	5 6 8 10
CHÚ THÍCH: Các yêu cầu về chiều dày tối thiểu là cần thiết cho mục đích xây dựng, và có thể bao gồm cả dung sai ăn mòn, vỏ bể được tính toán đảm bảo an toàn trong điều kiện ăn mòn.

a) Với tấm hình khuyên ở đường bao ngoài

b) Mặt cắt A-A, hàn chờm tấm đáy bể

CHÚ DẪN:

1. Vỏ bể

2. Tấm hình khuyên

3. Tấm lót đáy

4. Tấm lót

Hình 1 - Thiết kế đáy bể điển hình

5.2.1.2.2. Chiều dày tấm vỏ bể

Chiều dày tấm vỏ phải là giá trị lớn nhất trong các giá trị e_t hoặc e hoặc chiều dày tối thiểu.

a) Trong các điều kiện làm việc:

Trong đó:

c là dung sai ăn mòn, tính theo milimet (mm);

D là đường kính trong của bể, tính theo mét (m);

e là chiều dày của tấm theo tính toán, tính theo milimet (mm);

H là chiều cao tính từ đáy của hàng đang được xem xét cho đến mực chất lỏng thiết kế tối đa, tính theo mét (m);

P là áp suất thiết kế, tính theo milibar (mbar). Lấy giá trị “không’’ cho trường hợp bể chứa trong mở nắp;

S là ứng suất thiết kế cho phép, tính theo megapascal (MPa);

W là tỷ trọng tối đa của chất lỏng trong điều kiện tồn chứa, tính theo kiligam trên lít (kg/L).

b) Trong điều kiện thử thủy tĩnh:

Trong đó:

D là đường kính trong của bể, tính theo mét (m);

e_t là chiều dày của tấm theo tính toán, tính theo milimet (mm);

H_t là chiều cao tính từ đáy của hàng đang được xem xét cho đến mực chất lỏng thử nghiệm, tính theo mét (m);

P_t là áp suất thử nghiệm, tính theo milibar (mbar). Lấy giá trị “không” cho trường hợp bể chứa bên trong có nắp hở;

S_t là ứng suất cho phép trong điều kiện thử nghiệm, tính theo megapascal (MPa);

W_t là tỷ trọng tối đa của chất lỏng thử nghiệm (có thể là nước), tính theo kiligam trên lít (kg/L).

Không được phép chọn chiều dày thiết kế bất kỳ hàng nào mỏng hơn hàng ở trên nó, không phân biệt vật liệu chế tạo hàng, ngoại trừ khu vực chịu nén.

5.2.1.2.3. Các yêu cầu bổ sung

a) Các mối hàn vỏ bể

Tất cả các mối hàn dọc và ngang phải là hàn giáp mép, với điều kiện thấu và ngấu hoàn toàn.

b) Bố trí tấm

Khoảng cách giữa các mối nối dọc trong các tấm liền nhau phải không được nhỏ hơn 300 mm.

c) Các liên kết gắn vào vỏ

Nếu sử dụng các cầu liên kết, phải dùng các tấm đệm lót. Chúng không được nằm trong khoảng cách 300 mm đối với mối hàn dọc hoặc 150 mm đối với mối hàn ngang.

Các tấm đệm hay các tấm gia cố phải được vê tròn góc với bán kính tối thiểu là 50 mm.

d) Tải trọng ngoài tác dụng lên thân trong/bể trong

Nếu có thể, các tải trọng sau đây phải được xem xét:

- Áp suất cách nhiệt;

- Độ chân không của bể chứa trong;

- Áp suất giữa bể chứa trong và ngoài.

Sự kết hợp ứng suất hai trục:

Thiết kế vỏ bể phải xem xét đến sự kết hợp của ứng suất nén tiếp tuyến và ứng suất dọc trục (theo phương dọc).

Nén tiếp tuyến kết hợp với ứng suất dọc trục:

Ứng suất tiếp tuyến cho phép (cường độ) khi không có ứng suất dọc trục phải được giảm thích đáng khi có bất kỳ ứng suất nén dọc trục hay ứng suất kéo xảy ra đồng thời, ứng suất nén dọc trục cho phép (cường độ) khi không có ứng suất nén tiếp tuyến phải được giảm thích đáng khi có bất kỳ ứng suất nén tiếp tuyến nào xảy ra đồng thời.

Kéo vòng kết hợp với nén dọc trục:

Ứng suất nén dọc trục cho phép (cường độ) khi không có ứng suất vòng được tăng lên do hiệu ứng tạo ổn định khi có bất kỳ áp lực ép xuyên tâm bên trong nào xảy ra đồng thời.

Khoảng cách giữa các vòng tăng cứng trung gian (intermediate stiffener spacing):

Phương pháp vỏ thay đổi chiều dày được sử dụng để xác định khoảng cách giữa các vòng tăng cứng trung gian cho vỏ với chiều dày thay đổi. Chiều cao tương đương (khoảng cách) giữa các vòng tăng cứng được tính theo công thức sau:

Trong đó:

e là chiều dày yêu cầu của lần lượt từng hàng, tính theo milimet (mm)

e_min là chiều dày yêu cầu của hàng trên cùng, tính theo milimet (mm)

H_e là chiều cao ổn định tương đương của mỗi hàng tại e_min tính theo mét (m);

h là chiều cao của lần lượt từng hàng, tính theo mét (m).

Mỗi vòng tăng cứng trung gian nằm ngang phải được thiết kế cho tải trọng tấm được gắn với vòng đó, có tính đến chiều dày của vỏ bể.

Các tính chất của góc dưới vỏ bể và vòng tăng cứng trên cùng của bể chứa hở bên trên phải tuân theo các yêu cầu về vòng tăng cứng hoặc nẹp bảo vệ.

Vòng tăng cứng phải được liên kết với vỏ bể bằng mối hàn góc ở cả hai phía. Phải dùng một lỗ nhỏ tại những mối hàn giáp mép của vòng tăng cứng trung gian và tại những vị trí vòng tăng cứng giao với mối hàn dọc trên vỏ bể.

Các vòng tăng cứng phải được đặt cách mối hàn ngang ít nhất là 150 mm.

e) Tải trọng của gió bên ngoài/chân không của vỏ bể chứa ngoài

Vỏ bể phải được thiết kế để chịu các tổ hợp của ứng suất nén tiếp tuyến và nén dọc trục (Xem 5.2.1.2.3 d)). Vỏ bể chịu một áp lực hướng tâm gây ra bởi tổng của áp lực gió bên ngoài và áp suất chân không. Áp lực gió thiết kế được sử dụng trong tính toán để chịu áp lực hướng tâm phải dựa trên áp lực gió đặc trưng cho mỗi khu vực như trong EN 1991-1-4. Áp lực gió thiết kế dùng trong tính toán chịu ứng suất dọc trục trên vỏ bể gây ra bởi sự lật do gió và hút gió trên nắp bể phải dựa trên áp lực gió tổng thể được xác định từ việc áp dụng các hệ số hình học và bề mặt thích hợp trong EN 1991-1- 4:2004.

Xem 5.2.1.2.3 d) để biết các yêu cầu về hàn.

5.2.2. Bể vách

5.2.2.1. Yêu cầu chung

Vách phải được làm bằng tấm kim loại, chiều dày tối thiểu là 1,2 mm. Vách phải một hệ thống kép các nếp lượn sóng, cho phép dịch chuyển tự do trong mọi điều kiện tải trọng. Một quá trình uốn gấp hay giãn sẽ tạo ra các nếp sóng. Vách phải được nâng đỡ hoàn toàn bởi hệ thống cách nhiệt của bể chứa.

Vách phải được neo giữ vào hệ thống cách nhiệt hoặc vào bể chứa bên ngoài bằng bê tông để nó có thể giữ được vị trí trong suốt tuổi thọ của nó. Ở phía trên của bể chứa, các vách phải được bố trí sao cho có được một bồn chứa kín hơi và chất lỏng (gọi là khoảng hơi cách nhiệt).

Tất cả các thành phần của vách phải được thiết kế theo sao cho chúng có thể chịu đựng được tất cả các tác động tĩnh và động trong suốt tuổi thọ của bể chứa.

CHÚ THÍCH: Xem Phụ lục A để biết thêm thông tin về các tác động điển hình lên vách.

Vách và tất cả các thành phần phải giữ được hình dáng của nó qua các biến dạng hoặc dịch chuyển nhẹ nhàng. Cần phải chứng minh được rằng không có biến dạng lũy tiến xảy ra khi chịu tải theo chu kỳ và độ vênh/oằn trên các nếp sóng phải được ngăn chặn, ví dụ như sự phá hoại do mỏi.

Việc thiết kế vách kim loại phải được tiến hành hoặc thông qua các phép thử mô hình và/hoặc phân tích số, xem Hình 2. Cho dù là phương pháp nào được sử dụng, vách phải được thiết kế để chứng tỏ độ ổn định của nó theo các yếu tố sau đây:

- Vách ngăn phải được duy trì ổn định dưới tác dụng tải trọng dự kiến.

- Vách ngăn phải có đủ độ bền mỏi cho số lượng tải trọng lặp được xét.

Hình 2 - Sơ đồ khối thiết kế vách

Đối với phân tích số, phải sử dụng phương pháp tính toán chuyển vị lớn phi tuyến đàn hồi-dẻo hoặc đàn hồi-dẻo. Các yếu tố sau phải được xem xét:

- Tác động không đối xứng của vách khi chịu tải nhiệt gây ra bởi hệ thống neo giữ vào các kết cấu cách nhiệt hoặc bê tông;

- Ứng suất tương đương phải được đánh giá bằng cách sử dụng một trong hai lý thuyết của Tresca hoặc lý thuyết von Mises cho cả thiết kế tĩnh và mỏi;

- Nếu phù hợp, biến dạng gây ra bởi tải nhiệt phải được sử dụng như là điều kiện biên;

- Tính toán ứng suất hay biến dạng lớn nhất luôn luôn phải dựa trên các trục chính;

- Phải chú ý tới việc xây dựng mô hình (ví dụ kích cỡ các phần tử) của tất cả các phần tử của vách;

- Phải chứng minh rằng mô hình của lý thuyết tính toán tương quan chặt chẽ với ứng xử của tấm thực.

Vách phải được thiết kế cho tải trọng động đất. Mô hình phần tử hữu hạn phải bao gồm kết cấu bể chứa và chất lỏng, bao gồm cả tương tác kết cấu/chất lỏng.

Hệ thống neo giữ vách vào kết cấu cách nhiệt hoặc bê tông phải chịu được tất cả các tải trọng dự kiến, bao gồm cả tải trọng động đất.

5.2.2.2. Phân tích số

5.2.2.2.1. Đường cong ứng suất/biến dạng

Đường cong ứng suất/biến dạng được thiết lập có tính đến các yếu tố sau:

- Đường cong được thiết lập cho vật liệu được chọn;

- Phần của đường cong khi có sự suy giảm tiết diện (ví dụ vùng “cổ thắt”) không được chấp nhận;

- Tỷ lệ theo vị trí (h) là khác nhau giữa các vùng đàn hồi và vùng dẻo.

5.2.2.2.2. Ổn định dưới tác dụng của tải trọng tĩnh

Phải chứng minh được rằng vách giữ được hình dáng của nó qua các biến dạng đều dưới tác động của tải trọng tĩnh nhất định (hệ số an toàn bằng 1,25 đối với áp suất chất lỏng). Điều này khẳng định rằng biến dạng của các phần bị uốn sóng sẽ thỏa mãn các giới hạn được chỉ ra trong đường cong ứng suất/biến dạng. Phải sử dụng các ứng suất chính và biến dạng chính.

5.2.2.2.3. Sự mất ổn định do gãy gập/uốn dọc

Phải chứng minh được rằng không xảy ra hiện tượng phá hoại do mất ổn định/uốn.

CHÚ THÍCH: Với mục đích kiểm tra ổn định uốn, có thể dùng phép phân tích uốn dựa trên các phép phân tích nhân tố tải trọng uốn. Trong trường hợp đó các hệ số an toàn sau đây có thể được xem xét:

1) Mô hình dựa trên phép đo laze hay tương đương: SF = 2,0;

2) Mô hình dựa trên hình dạng lý tưởng: SF = 4,0. Các biến dạng nhiệt có thể được coi như là một trạng thái ổn định và hệ số an toàn chỉ được áp dụng cho tải áp lực.

5.2.2.2.4. Biến dạng lũy tiến

Phải chứng minh được rằng không có biến dạng lũy tiến xảy ra trong bất kỳ một phần nào của vách dưới cả tải trọng nhiệt và áp suất chất lỏng sau 10 chu kỳ.

5.2.2.2.5. Tác động mỏi

5.2.2.2.5.1. Yêu cầu chung

Điều kiện ứng suất hai trục phải được xác định bằng phương pháp ứng suất hoặc biến dạng tương đương, tính toán bằng cách sử dụng các giá trị chính của ứng suất hoặc biến dạng tương ứng thông qua các tiêu chí Tresca hoặc von Mises.

CHÚ THÍCH: Đường cong mỏi thường được xác định trên cơ sở thử mỏi cho chu kỳ biến dạng đơn trục.

5.2.2.2.5.2. Phạm vi biến dạng

Phạm vi của các biến dạng tương đương phải được đánh giá cho tất cả các tải trọng lặp bao gồm cả tổ hợp của mỗi tải.

Phạm vi của biến dạng tương đương (De_e) cho các tải trọng lặp nhất định phải được tính với giả thiết ứng suất phẳng, và vách được coi như là một tấm mỏng.

Các ứng suất và biến dạng hiệu dụng phải gắn liền với các ứng suất chính, s₁, s₂, s₃, hoặc các biến dạng chính, e₁ e₂, e₃ tương ứng, với các ứng suất và biến dạng chính sẽ theo thứ tự tương ứng s₁ > s₂ > s₃ và e₁ > e₂ > e₃ tương ứng. Vì vậy, trong một chu kỳ của một vài tải trọng, s₁, s₂, s₃ và e₁, e₂, e₃ phải hoán vị tương ứng. Hơn nữa, vì vách được coi là tấm mỏng, điều kiện trạng thái ứng suất phẳng được giả thiết ($i{1;2;3}, s_i = 0). Phải chú ý tới điều này ngay cả nếu s_i=0, e_i ¹ 0 (i{1;2;3}).

Vì vậy, biên độ tương đương của biến dạng, dựa trên lý thuyết Tresca, sẽ được tính như sau:

Còn biên độ tương đương của biến dạng, dựa trên lý thuyết von Mises, sẽ được tính như sau:

Hệ số C được tính như sau:

- Tính dẻo, h = 0,5: C =  / 3;

- Tính đàn hồi, h = 0,3: C = 0,544.

5.2.2.2.5.3. Đường cong mỏi (đường cong SN)

Việc lựa chọn đường cong mỏi thiết kế phải xem xét tới một thực tế là vách phải chịu mỏi chu kỳ thấp ở nhiệt độ thấp, và nó phải trải qua các biến dạng dẻo cục bộ.

Nếu đường cong mỏi không thu được bằng phương pháp thử mỏi trên bản thân các phần tử của vách, các đường cong mỏi (được sử dụng trong việc đánh giá ứng xử mỏi) phải là đường cong của vật liệu đã được chọn và phải được gửi cho bên đặt hàng để phê duyệt.

Phải sử dụng định luật Miner như là một kỹ thuật tính tổng các hư hại để xác định cường độ chịu mỏi.

CHÚ THÍCH 1: Đối với các ví dụ về đường cong mỏi xem [16].

CHÚ THÍCH 2: Đường cong mỏi thường dựa theo các yếu tố:

- “Đường cong phù hợp nhất” được dựa trên việc xử lý các số liệu thống kê của kết quả thử độ mỏi, tạo ra các đường cong thực nghiệm trung bình;

- “Đường cong thiết kế” dựa trên “đường cong phù hợp nhất”, kết hợp với hệ số hiệu chỉnh. Hệ số này được tính bằng cách lấy giá trị bất lợi nhất của ứng suất chia cho 2 hoặc số chu kỳ chia cho 20.

Các hệ số này không thể được coi là các hệ số an toàn nhưng chúng phải được coi là hệ số bất định bao gồm cả các dữ liệu phân tán và các hiệu ứng rời rạc (ví dụ như độ thô nhám, mặt cắt,..). Các hệ số này không liên quan đến tính gián đoạn cục bộ [ví dụ như Hệ số tập trung ứng suất (SCF)], và do đó, điều cốt yếu là hiệu ứng này phải được kể đến trong cường độ ứng suất tính toán.

CHÚ THÍCH 3: Trong thực tế, sự phá hủy do mỏi thường xảy ra ở nơi tập trung ứng suất. Vì vậy, các hiệu ứng này phải được đánh giá cho tất cả các điều kiện sử dụng các hệ số tập trung ứng suất phù hợp đã được xác định từ các nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm của phép phân tích ứng suất phần tử hữu hạn.

5.2.2.2.6. Ổn định dưới tải trọng động đất

Bể chứa ngoài bằng bê tông phải chịu được cả tải trọng động đất OBE và SSE trong các điều kiện vận hành bình thường.

Đối với một sự cố OBE, phải chứng minh được rằng:

- cả vách và các neo giữ đều có thể hấp thụ tải trọng động đất;

- áp lực lên vách là chấp nhận được;

- áp lực lên kết cấu cách nhiệt là chấp nhận được.

Đối với một sự cố SSE, bể chứa ngoài, với hệ thống bảo vệ góc/đáy, phải duy trì được khả năng tồn chứa chất lỏng.

CHÚ THÍCH: Vách có thể bị hư hại.

5.2.2.3. Kiểm tra theo mô hình

5.2.2.3.1. Yêu cầu chung

Khi áp dụng kiểm tra theo mô hình, các lần kiểm tra phải được thực hiện trên tất cả các thành phần của hệ thống. Tất cả các thành phần đều phải được thử với kích thước thực của chúng.

CHÚ THÍCH: Phép thử có thể được thực hiện ở nhiệt độ môi trường.

Số lượng mẫu thử phải đủ lớn nhằm đảm bảo đủ độ tin cậy.

Vị trí đặt các thiết bị đo lường phải được xác định sử dụng các phép phân tích, ví dụ như phép đo quang đàn hồi phản chiếu.

Các biến dạng kế và chất chỉ thị được sử dụng phải đảm bảo tin cậy khi dùng trên bề mặt và hình dạng vật liệu cần thử. Hơn nữa, chúng phải cho phép tính toán ứng suất /biến dạng trên các phương chính.

(Mời xem tiếp trong file tải về)