Откройте актуальную версию документа прямо сейчас
Если вы являетесь пользователем интернет-версии системы ГАРАНТ, вы можете открыть этот документ прямо сейчас или запросить по Горячей линии в системе.
Вход
Глава 4. Грузовые емкости
Глава 4. Грузовые емкости
4.1. Общие положения
4.1.1 Администрации должны предпринять необходимые меры для обеспечения единообразия в выполнении и применении положений настоящей главы*(5).
4.1.2 Определения, данные в настоящей главе, в дополнение к приведенным в 1.3 применяются по всему тексту Кодекса.
4.2. Определения
4.2.1. Встроенные танки
4.2.1.1 Встроенные танки являются неотъемлемой частью корпуса судна и подвергаются тем же нагрузкам, которые действуют на смежные конструкции корпуса.
4.2.1.2 Расчетное давление паров определяемое в 4.2.6, как правило, не должно превышать 0,25 бар. Однако
может быть увеличено, но не более чем до 0,7 бар, если размеры связей корпуса соответственно увеличиваются.
4.2.1.3 Встроенные танки могут быть использованы для продуктов, имеющих температуру кипения не ниже - 10°C. При условии специального рассмотрения Администрацией может допускаться более низкая температура.
4.2.2. Мембранные емкости
4.2.2.1 Мембранные емкости не являются самонесущими и состоят из тонкой оболочки (мембраны), поддерживаемой через изоляцию смежными конструкциями корпуса. Мембрана проектируется так, чтобы термические и другие виды расширения или сжатия компенсировались без чрезмерного напряжения мембраны.
4.2.2.2 Расчетное давление паров как правило, не должно превышать 0,25 бар. Однако
может быть увеличено, но не более чем до 0,7 бар, если размеры связей корпуса соответственно увеличиваются и учитывается при необходимости прочность поддерживающей изоляции.
4.2.2.3 Определение мембранных емкостей не исключает конструкций с использованием неметаллических мембран или мембран встроенных в изоляцию или соединенных с ней. Такие конструкции подлежат, однако, специальному рассмотрению Администрацией. В любом случае толщина мембран, как правило, не должна превышать 10 мм.
4.2.3. Полумембранные емкости
4.2.3.1 Полумембранные емкости не являются самонесущими в загруженном состоянии и состоят из оболочки, частично поддерживаемой через изоляцию смежными конструкциями корпуса, при этом компенсация термического и других видов расширения или сжатия осуществляется за счет округленных частей этой оболочки, соединяющих вышеуказанные поддерживаемые части.
4.2.3.2 Расчетное давление паров как правило, не должно превышать 0,25 бар. Однако
может быть увеличено, но не более чем до 0,7 бар, если размеры связей корпуса соответственно увеличиваются и учитывается при необходимости прочность поддерживающей изоляции.
4.2.4. Вкладные цистерны
4.2.4.1 Вкладные цистерны являются самонесущими; они не образуют часть корпуса судна и не участвуют в обеспечении общей прочности корпуса. Имеются три категории вкладных цистерн, указанные в 4.2.4.2 по 4.2.4.4.
Информация об изменениях:
Резолюцией Комитета по безопасности на море от 5 декабря 1996 г. MSC.59(67) в пункт 4.2.4.2 внесены изменения, вступающие в силу c 1 июля 1998 г.
4.2.4.2 Вкладные цистерны типа A - проектируются в основном с использованием признанных стандартов классических методов расчета прочности судовых конструкций. Если такие цистерны образованы в основном плоскими поверхностями (напорные цистерны), расчетное давление паров не должно превышать 0,7 бар.
4.2.4.3 Вкладные цистерны типа B - проектируются с использованием модельных испытаний, точных аналитических приборов и методов расчета для определения уровней напряжений, усталостной долговечности и характеристик процесса распространения трещин. Если такие цистерны образованы в основном плоскими поверхностями (напорные цистерны), расчетное давление паров не должно превышать 0,7 бар.
Информация об изменениях:
Резолюцией Комитета по безопасности на море от 5 декабря 1996 г. MSC.59(67) в пункт 4.2.4.4 внесены изменения, вступающие в силу c 1 июля 1998 г.
4.2.4.4 Вкладные цистерны типа C (также называемые сосудами под давлением) - цистерны, отвечающие требованиям, предъявляемым к сосудам под давлением, и имеющие величину расчетного давления паров не меньше, чем:
(бар)
где:
при
- расчетное первичное мембранное напряжение
- допускаемое динамическое мембранное напряжение (двойная амплитуда при уровне вероятности
) равное:
55 Н/кв. мм для ферритно-перлитной, мартенситной и аустенитной сталей
25 Н/кв. мм для алюминиевого сплава (5083-0);
C - характерный размер цистерны, принимаемый как наибольшая величина из следующих:
h; 0,75b; или 0,45l
где
h - высота цистерны (размер в вертикальном направлении), (м)
b - ширина цистерны (размер в поперечном направлении), (м)
l - длина цистерны (размер по длине судна), (м)
- относительная плотность груза (
для пресной воды) при расчетной температуре.
Однако Администрация может отнести цистерну, соответствующую критериям, приведенным в настоящем подпункте, к типу A или B в зависимости от конфигурации цистерны и конструкции ее опор и деталей креплений.
4.2.5. Емкости с внутренней изоляцией
4.2.5.1 Емкости с внутренней изоляцией не являются самонесущими и состоят из теплоизоляционных материалов, обеспечивающих стабильность температуры груза и поддерживаемых конструкциями внутреннего корпуса или вкладной цистерны. Внутренняя поверхность изоляции подвергается воздействию груза.
4.2.5.2 Имеются две категории емкостей с внутренней изоляцией:
.1 Емкости типа 1 - емкости, в которых изоляция или сочетание изоляции и одного или более слоев облицовки выполняет функцию первичного барьера. Внутренний корпус или конструкция вкладной цистерны, когда требуется, должны выполнять функцию вторичного барьера.
.2 Емкости типа 2 - емкости, в которых изоляция или сочетание изоляций и одного или более слоев облицовки выполняет функции как первичного, так и вторичного барьеров, и в которых эти барьеры легко различимы.
Термин "облицовка" означает тонкий, несамонесущий, металлический, неметаллический или композитный материал, который образует часть емкости с внутренней изоляцией для того, чтобы увеличить его сопротивляемость излому или улучшить другие механические качества. Облицовка отличается от мембраны тем, что она одна не предназначена для выполнения функции барьера для жидкости.
4.2.5.3 Емкости с внутренней изоляцией должны быть изготовлены из соответствующих материалов, позволяющих проектировать грузосодержащую систему с использованием модельных испытаний и точных аналитических методов расчета, как требуется в 4.4.7.
4.2.5.4 Расчетное давление паров не должно, как правило, превышать 0,25 бар. Однако может быть увеличено, но не более чем до 0,7 бар, если грузосодержащая система проектируется на более высокое давление паров при условии, что емкости с внутренней изоляцией поддерживаются конструкцией внутреннего корпуса. Администрация может допустить расчетное давление паров, превышающее 0,7 бар, при условии, что емкости с внутренней изоляцией поддерживаются конструкциями вкладных цистерн.
4.2.6. Расчетное давление паров
4.2.6.1 Расчетное давление паров есть максимальное манометрическое давление в верхней части емкости, которое использовалось при ее проектировании.
4.2.6.2 Для грузовых емкостей при отсутствии регулирования температуры и если давление груза зависит только от температуры окружающей среды, должно быть не меньше манометрического давления паров груза при температуре 45°C. Однако для судов, ограниченного района плавания или совершающих короткие рейсы Администрация может допустить меньшие значения температуры, при этом может приниматься во внимание изоляция емкостей. На судах, постоянно эксплуатирующихся в районах с высокой температурой окружающей среды, могут потребоваться более высокие значения этой температуры.
4.2.6.4 При условии специального рассмотрения Администрацией и при ограничениях, указанных в 4.2.1 - 4.2.5, для различных типов емкостей при стоянке в порту, если уменьшаются динамические нагрузки, может допускаться давление паров выше .
4.2.7. Расчетная температура
Расчетная температура для выбора материалов есть минимальная температура, при которой груз может приниматься на борт или перевозиться в грузовых емкостях. Должны быть приняты меры, удовлетворяющие требованиям Администрации, для предотвращения снижения температуры емкости или груза ниже расчетной температуры.
4.3. Расчетные нагрузки
4.3.1. Общие положения
4.3.1.1 Емкости вместе со своими опорами и другими деталями крепления должны проектироваться с учетом возможных сочетаний различных нагрузок, перечисленных ниже:
внутреннее давление
внешнее давление
динамические нагрузки, вызываемые качкой судна
термические нагрузки
нагрузки от ударов жидкости о стенки емкостей
нагрузки, вызываемые деформацией судна
вес емкости и груза и соответствующие реакции в районе опор
вес изоляции
нагрузки в районе выступающих над палубой частей емкости и других креплений
Пределы, в которых должны рассматриваться эти нагрузки, зависят от типа емкости и более подробно рассматриваются в последующих пунктах.
4.3.1.2 Необходимо учитывать нагрузки, возникающие при испытании давлением, указанном в 4.10.
4.3.1.3 Необходимо учитывать увеличение давления паров при стоянке в порту, как указано в 4.2.6.4.
4.3.1.4 Емкости должны проектироваться на наиболее неблагоприятный статический угол крена в диапазоне от 0° до 30° без превышения допускаемых напряжений, указанных в 4.5.1.
Информация об изменениях:
Резолюцией Комитета по безопасности на море от 11 декабря 1992 г. МSС.30(61) в пункт 4.3.2 внесены изменения, вступающие в силу с 1 июля 1994 г.
4.3.2. Внутреннее давление
Информация об изменениях:
Резолюцией Комитета по безопасности на море от 11 декабря 1992 г. МSС.30(61) в пункт 4.3.2.1 внесены изменения, вступающие в силу с 1 июля 1994 г.
4.3.2.1 Величина внутреннего давления () в барах, складывающегося из расчетного давления паров
и давления жидкости (
) определенного в 4.3.2.2, без учета влияния ударов жидкости о стенки емкости, должна определяться по следующей формуле:
(бар)
Может быть применена равноценная методика расчета.
Информация об изменениях:
Резолюцией Комитета по безопасности на море от 11 декабря 1992 г. МSС.30(61) в пункт 4.3.2.2 внесены изменения, вступающие в силу с 1 июля 1994 г.
4.3.2.2 Внутреннее давление жидкости есть давление, создаваемое в результате ускорения центра тяжести груза под влиянием качки судна, как указано в 4.3.4.1. Величина внутреннего давления жидкости , являющегося результатом совместного действия гравитационного и динамического ускорений, должна рассчитываться по следующей формуле:
(бар)
где:
- безразмерное составляющие ускорения (т.е. отнесенное к ускорению силы тяжести) в результате гравитационных и динамических нагрузок в произвольном направлении (см. рис. 4.1).
- наибольшая высота жидкости (м) над точкой, где определяется давление, измеряемая от оболочки емкости в направлении (см. рис. 4.2).
Купола емкостей, которые считаются частью принятого полного объема грузовой емкости, должны учитываться при определении , если общий объем куполов емкостей
превышает следующую величину:
,
где:
- объем емкости без каких-либо куполов,
FL - предел заполнения в соответствии с главой 15.".
P - максимальная плотность груза (кг/куб. м) при расчетной температуре.
Следует учитывать направление, при котором имеет место максимальное значение от
. Если необходимо учитывать ускорение в трех направлениях, вместо эллипса, изображенного на рис. 4.1, должен использоваться эллипсоид. Вышеуказанная формула относится только к полностью заполненным емкостям.
4.3.3. Внешнее давление
Величина нагрузки от внешнего расчетного давления должна определяться как разность между минимальным внутренним давлением (максимальный вакуум) и максимальным внешним давлением, которым любая часть емкости может подвергаться одновременно.
4.3.4. Динамические нагрузки, вызванные качкой судна
4.3.4.1 При определении величин динамических нагрузок должно учитываться долговременное распределение качки судна, включая влияние продольно-горизонтальной, поперечно-горизонтальной, вертикальной, бортовой, килевой качки и рыскания на нерегулярном волнении, которые судно будет испытывать во время всего срока службы (обычно соответствует волновым циклам). Может учитываться снижение динамических нагрузок вследствие необходимости уменьшения скорости и изменения курса судна, если этот фактор учитывался также при оценке прочности корпуса.
4.3.4.2 При расчете на пластическую деформацию и потерю устойчивости динамические нагрузки должны приниматься как наиболее вероятные наибольшие нагрузки, которые судно будет испытывать во время всего срока службы (обычно соответствуют уровню вероятности ) Формулы для руководства при определении составляющих ускорения приведены в 4.12.
4.3.4.3 Если подлежат рассмотрению расчеты на усталость, динамический спектр должен определяться по долговременному распределению, основанному на сроке службы судна (обычно соответствует волновым циклам). Если для оценки усталостной долговечности используются упрощенные спектры динамической нагрузки, они должны быть предметом специального рассмотрения Администрацией.
4.3.4.4 Для практической оценки скорости распространения трещин допускается использование упрощенного распределения нагрузки за период 15 суток. Такое распределение может быть получено, как показано на рис. 4.3.
4.3.4.5 Суда, ограниченного района плавания, могут быть предметом особого рассмотрения.
4.3.4.6 Ускорения, действующие на емкости, определяются в их центрах тяжести и включают следующие составляющие:
|
вертикальное ускорение: |
ускорения движения при вертикальной, килевой и, возможно, бортовой качке (перпендикулярно к основной плоскости судна); |
|
поперечное ускорение: |
ускорения движения при поперечно-горизонтальной качке, рыскании, бортовой качке; и гравитационная составляющая бортовой качки; |
|
продольное ускорение: |
ускорения движения при продольно-горизонтальной, килевой качке; и гравитационная составляющая килевой качки. |
4.3.5. Нагрузки от ударов жидкости в стенки емкостей
4.3.5.1 В тех случаях, когда предполагается частичное заполнение емкости, следует учитывать опасность значительных нагрузок вследствие ударов жидкости в стенки емкостей, вызванных любым видом качки судна, рассмотренным в 4.3.4.6.
4.3.5.2 Если существует опасность возникновения повышенных нагрузок от ударов жидкости в стенки емкостей, необходимо провести специальные испытания и расчеты.
4.3.6. Термические нагрузки
4.3.6.1 Для емкостей, предназначенных для грузов с температурой ниже - 55°C, должны учитываться кратковременные термические нагрузки, возникающие в период охлаждения.
4.3.6.2 Для емкостей, в которых конструкция, опорные устройства и рабочая температура могут вызвать значительные тепловые напряжения, должны учитываться постоянные тепловые нагрузки.
4.4. Расчет прочности конструкции
4.4.1. Встроенные танки
Расчет прочности встроенных танков должен производиться в соответствии с признанными стандартами. Размеры элементов корпусных конструкций, ограничивающих танки, должны отвечать по меньшей мере требованиям к диптанкам с учетом внутреннего давления, как указано в 4.3.2, однако получаемые в результате размеры не должны быть меньше тех, которые обычно требуются такими стандартами.
4.4.2. Мембранные емкости
4.4.2.1 При расчете мембранных емкостей должно учитываться влияние всех статических и динамических нагрузок для определения соответствия им мембраны и примыкающей к ней изоляции с учетом пластической деформации и усталости.
4.4.2.2 Как правило, одобрению должны предшествовать испытания модели как первичного, так и вторичного барьера, включая их углы и соединения, для подтверждения того, что они выдержат предполагаемые сочетания напряжений вследствие статических, динамических и тепловых нагрузок. Условия проведения испытаний должны соответствовать наиболее неблагоприятным условиям, при которых может эксплуатироваться грузосодержащая система за время ее службы. Испытания материалов должны подтвердить, что их старение препятствует выполнению функций, для которых они предназначены.
4.4.2.3 Для проведения испытаний, указанных в 4.4.2.2, должен быть произведен подробный расчет качки судна, ускорений и напряжений в конструкциях корпуса и грузосодержащей системы, если нет данных для однотипных судов.
4.4.2.4 Особое внимание должно быть обращено на возможное нарушение целостности мембраны вследствие избыточного давления в межбарьерном пространстве, возможного вакуума в грузовой емкости, влияния ударов жидкости в стенки емкости и вибрации корпуса.
4.4.2.5 Расчет прочности корпуса должен производиться в соответствии с требованиями Администрации с учетом внутреннего давления, как указано в 4.3.2. Особое внимание, однако, должно быть обращено на совместную деформацию корпуса и мембраны с примыкающей к ней изоляцией. Толщина внутренней обшивки корпуса должна отвечать по меньшей мере требованиям признанных норм для диптанков с учетом внутреннего давления, как указано в 4.3.2. Допускаемые напряжения для мембраны, ее опор и изоляции должны определяться в каждом отдельном случае.
4.4.3. Полумембранные емкости
Расчет прочности должен осуществляться в соответствии с требованиями к мембранным емкостям или вкладным цистернам в той мере, в которой это применимо, с учетом внутреннего давления, как указано в 4.3.2.
4.4.4. Вкладные цистерны типа A
4.4.4.1 Расчет прочности должен выполняться в соответствии с требованиями Администрации с учетом внутреннего давления, как указано в 4.3.2. Толщина обшивки грузовой емкости должна отвечать по меньшей мере требованиям признанных стандартов для диптанков с учетом внутреннего давления, как указано в 4.3.2, и любых прибавок на коррозию в соответствии с требованиями 4.5.2.
4.4.4.2 Для таких частей, как конструкции в районе опор, не рассматриваемых в признанных стандартах, напряжения должны определяться методом прямого расчета с учетом нагрузок, указанных в 4.3, в той мере, в какой это применимо, и деформации судна в районе опор.
4.4.5. Вкладные цистерны типа B
К цистернам этого типа применяются следующие положения:
Информация об изменениях:
Резолюцией Комитета по безопасности на море от 11 декабря 1992 г. МSС.30(61) в пункт 4.4.5.1 внесены изменения, вступающие в силу с 1 июля 1994 г.
.1 Влияние всех видов динамических и статических нагрузок должно быть учтено при определении приемлемости конструкции в отношении:
пластической деформации
устойчивости
усталостного разрушения
распространения трещин.
Необходимо выполнить статистический анализ волновых нагрузок в соответствии с 4.3.4, расчеты методом конечных элементов или подобными методами, анализ механики излома или другие эквивалентные расчеты.
.2 Для оценки уровней напряжений, создаваемых корпусом судна, должен производиться трехмерный анализ. Модель для этого анализа должна включать грузовую цистерну с системой опор и креплений, а также соответствующую часть корпуса.
.3 Должен быть выполнен полный расчет ускорений и качки конкретного судна на нерегулярном волнении, а также реакций судна и грузовых цистерн на эти силы и качку, если нет данных для однотипных судов.
.4 При расчете устойчивости необходимо учитывать максимальные допуски на изготовление конструкций.
.5 Для определения коэффициентов концентраций напряжений и усталостной долговечности конструктивных элементов Администрация, если она сочтет это необходимым, может потребовать модельные испытания.
Информация об изменениях:
Резолюцией Комитета по безопасности на море от 11 декабря 1992 г. МSС.30(61) в пункт 4.4.5.6 внесены изменения, вступающие в силу с 1 июля 1994 г.
.6 Кумулятивное влияние усталостной нагрузки должно удовлетворять следующему выражению:
где:
- число циклов напряжений при каждом уровне напряжений в течение срока службы судна
- число циклов до излома для соответствующего уровня напряжений согласно кривой Велера (S-N)
- число циклов до излома для усталостных нагрузок, обусловленных погрузочно-разгрузочными операциями
- должно быть меньше или равно 0,5, за исключением случаев, когда Администрация может специально рассмотреть вопрос об использовании величины, большей 0,5, но не больше 1,0, в зависимости от метода испытаний и данных, используемых для построения кривой Велера (S-N).
4.4.6. Вкладные цистерны типа C
4.4.6.1 Размеры конструкций, воспринимающих внутреннее давление, должны рассчитываться согласно следующим положениям:
.1 Толщина и форма подверженных внутреннему давлению частей сосудов под давлением, включая фланцы, должны определяться в соответствии с приемлемыми для Администрации стандартами. Во всех случаях эти расчеты должны основываться на общепринятой теории проектирования сосудов под давлением. Отверстия в подверженных внутреннему давлению частях сосудов под давлением должны быть усилены в соответствии со стандартами, приемлемыми для Администрации.
.2 При выполнении вышеуказанных расчетов необходимо учитывать расчетное давление жидкости, определение которого дано в 4.3.2.
.3 Если производятся контроль и неразрушающее испытание в соответствии с 4.10.9, коэффициент прочности сварного соединения, используемый в расчетах в соответствии с 4.4.6.1.1, должен приниматься равным 0,95. Эта величина может быть увеличена до 1,0, если учитываются такие факторы, как используемый материал, тип соединения, метод сварки и тип нагрузки. Для технологических сосудов под давлением Администрация может допустить частично неразрушающие методы контроля, но не в меньших объемах, чем определенные в 4.10.9.2.2, в зависимости от таких факторов, как используемый материал, расчетная температура перехода к нулевой пластичности материала в изделии, тип соединения и методов сварки, но в этом случае должен быть принят коэффициент прочности шва не более 0,85. Для специальных материалов вышеуказанные коэффициенты должны быть уменьшены в зависимости от определенных механических свойств сварного соединения.
4.4.6.2 Критерии устойчивости должны соответствовать следующим положениям:
.1 Толщина стенок и форма сосудов под давлением, подверженных внешнему давлению и другим нагрузкам, вызывающим напряжения сжатия, должны отвечать требованиям стандартов, приемлемых для Администрации. Во всех случаях эти расчеты должны быть основаны на общепринятой теории устойчивости сосудов под давлением и должны в равной степени учитывать разницу между теоретическими и фактическими напряжениями при потере устойчивости в результате непрямолинейности кромок обшивки, овальности и отклонения от правильной круглой формы контуров, заданных определенной дугой или длиной хорды.
.2 Расчетное внешнее давление, используемое для проверки устойчивости сосудов под давлением, не должно быть меньше получаемого по формуле:
(бар)
где:
- величина установочного давления вакуумных предохранительных клапанов. Для сосудов, не оборудованных вакуумными предохранительными клапанами,
должна учитываться особо, но, как правило, не должна быть меньше 0,25 бар,
- установочное давление предохранительных клапанов для полностью закрытых помещений, в которых находятся сосуды под давлением или их части; в других случаях
.
- усилие сжатия в обшивке вследствие воздействия веса и усадки изоляции, веса обшивки, включая прибавку на коррозию и другие различные нагрузки внешнего давления, которым может быть подвержен сосуд под давлением. Они включают вес куполов, возвышающихся частей и трубопроводов, влияние продукта при частично заполненной цистерне, ускорения и деформацию корпуса, но не ограничиваются ими. Кроме того, необходимо учесть местное воздействие внешнего и/или внутреннего давления.
- внешнее давление, вызванное накатом воды на сосуды под давлением или их части, находящиеся на открытых палубах; в других случаях
.
4.4.6.3 Расчет напряжений в связи со статическими и динамическими нагрузками должен проводиться согласно следующим положениям:
.1 Размеры элементов конструкций сосудов под давлением должны определяться в соответствии с 4.4.6.1 и .2.
.2 Должны быть произведены расчеты нагрузок и напряжений в районе опор и крепления корпуса к опорам. Насколько это применимо, должны использоваться нагрузки, указанные в 4.3. Напряжения в районе опор должны соответствовать стандартам, приемлемым для Администрации. В особых случаях Администрация может потребовать выполнения расчета на усталость.
.3 По требованию Администрации должны быть особо рассмотрены вторичные и термальные напряжения.
4.4.6.4 Для сосудов под давлением толщина стенок, рассчитываемая в соответствии с 4.4.6.1, или толщина стенок, требуемая согласно 4.4.6.2 плюс прибавка на коррозию, если она необходима, должна рассматриваться как минимальная без какого-либо минусового допуска.
4.4.6.5 Для сосудов под давлением минимальная толщина корпуса и днища, включая прибавку на коррозию, после изготовления должна быть не менее 5 мм для углеродисто-марганцевых и никелевых сталей, 3 мм для аустенитных сталей или 7 мм для алюминиевых сплавов.
4.4.7. Емкости с внутренней изоляцией
4.4.7.1 Должно учитываться влияние всех видов статических и динамических нагрузок при определении приемлемости емкости в отношении:
усталостного разрушения,
распространения трещин как со свободных, так и с поддерживающихся поверхностей,
прочности сцепления,
прочности при сжатии, растяжении и сдвиге.
Должен производиться статистический анализ волновых нагрузок в соответствии с 4.3.4, расчет методом конечных элементов или подобными методами и анализ механики излома или эквивалентные расчеты.
4.4.7.2.1 Особое внимание должно быть обращено на сопротивление растрескиванию и деформации конструкции внутреннего корпуса или вкладной цистерны и их совместимости с изоляционными материалами. В соответствии с требованиями Администрации должен быть выполнен трехмерный анализ. Этот расчет предназначен для оценки уровней напряжений и деформаций конструкций внутреннего корпуса и/или вкладной цистерны и должен учитывать внутреннее давление, как указано в 4.3.2. Если помещения для водяного балласта примыкают к внутреннему корпусу, образующему опорную конструкцию емкости с внутренней изоляцией, расчет должен учитывать динамические нагрузки, вызванные водяным балластом под влиянием качки судна.
4.4.7.2.2 Допускаемые напряжения и совместные деформации конструкций емкостей с внутренней изоляцией и внутреннего корпуса или конструкции вкладной цистерны должны определяться в каждом отдельном случае.
4.4.7.2.3 Толщина обшивки внутреннего корпуса или вкладной цистерны должна по меньшей мере удовлетворять требованиям признанных стандартов с учетом внутреннего давления, как указано в 4.3.2. Емкости, имеющие плоские поверхности, должны по меньшей мере соответствовать признанным стандартам для диптанков.
4.4.7.3 В соответствии с требованиями Администрации должен производиться полный анализ реакции судна, груза и любого балласта на ускорения и качку конкретного судна на нерегулярном волнении, если такой анализ не был выполнен для однотипного судна.
4.4.7.4.1 Для подтверждения расчетных принципов должны быть проведены испытания опытного образца, включающего конструктивные элементы при совместном воздействии статических, динамических и термических нагрузок.
4.4.7.4.2 Условия проведения испытаний должны соответствовать наиболее неблагоприятным условиям, при которых может эксплуатироваться грузосодержащая система в течение срока службы судна, включая учет тепловых циклов. Минимальным количеством тепловых циклов для этой цели считается 400 исходя из 19 круговых рейсов в год; если предполагается совершать более 19 круговых рейсов в год, потребуется большее расчетное количество тепловых циклов. Эти 400 тепловых циклов могут быть разделены на 20 полных циклов (температура груза до 45°C) и 380 частичных циклов (температура груза достигает температуры, предполагаемой в период рейса в балласте).
4.4.7.4.3 Модели должны соответствовать фактической конструкции, включая углы, соединения, крепления насосов, узлы прохода труб и другие критические места, и должны учитывать различия свойств материалов, технологию изготовления и контроль качества.
4.4.7.4.4 Для оценки процесса растрескивания в изоляционном материале в случае развития сквозной трещины в конструкции внутреннего корпуса или вкладной цистерны должны быть проведены совместные испытания на растяжение и усталость. При этом, по возможности, конструкция в районе трещины должна быть подвергнута максимальному гидростатическому давлению водяного балласта.
4.4.7.5 Влияние усталостной нагрузки должно определяться в соответствии с 4.4.5.6 или с помощью эквивалентного метода.
4.4.7.6 Для емкостей с внутренней изоляцией при выполнении программы испытаний опытного образца должна быть разработана технология ремонта как для изоляционного материала, так и для конструкции внутреннего корпуса или вкладной цистерны.
4.5. Допускаемые напряжения и прибавка на коррозию
4.5.1. Допускаемые напряжения
4.5.1.1 Для встроенных танков допускаемые напряжения должны, как правило, быть такими, какие указаны для корпусных конструкций в признанных стандартах.
4.5.1.2 Для мембранных емкостей дается ссылка на требования 4.4.2.5.
4.5.1.3 Для вкладных цистерн типа A, имеющих плоские поверхности, напряжения для основных и вспомогательных элементов (ребра жесткости, рамные шпангоуты, стрингеры, балки), если они рассчитывались классическим методом, не должны превышать меньшую из величин или
для углеродисто-марганцевых сталей и алюминиевых сплавов, где
и
определены в 4.5.1.7. Однако если производятся уточненные расчеты для основных элементов, Администрация может допустить приемлемые для нее более высокие, чем указанные выше, значения эквивалентных напряжений
, определенные в 4.5.1.8; при расчетах должно учитываться влияния изгиба, сдвига, кручения и осевой деформации, а также силы взаимодействия между корпусом и грузовой цистерной, возникающие вследствие деформации двойного дна и дна грузовых цистерн.
4.5.1.4 Для вкладных цистерн типа B, имеющих форму тел вращения, допускаемые напряжения не должны превышать:
где:
- эквивалентное первичное общее мембранное напряжение
- эквивалентное первичное местное мембранное напряжение
- эквивалентное первичное напряжение при изгибе
f - меньшее из или
F - меньшее из или
при и
определенных 4.5.1.7. С учетом напряжений
,
и
делается также ссылка на определение категорий напряжений в 4.13. Значения A, B, C и D должны приводиться в Международном свидетельстве о пригодности судна для перевозки сжиженных газов наливом и должны иметь по меньшей мере следующие минимальные значения:
|
|
Никелевые и углеродистомарганцевые стали |
Аустенитные стали |
Алюминиевые сплавы |
|
А |
3 |
3.5 |
4 |
|
В |
2 |
1.6 |
1.5 |
|
С |
3 |
3 |
3 |
|
D |
1.5 |
1.5 |
1.5 |
4.5.1.5 Для вкладных цистерн типа B, имеющих плоские поверхности, Администрация может потребовать применения дополнительных или других критериев напряжений.
4.5.1.6 Для вкладных цистерн типа C максимально допускаемое мембранное напряжение, используемое при расчетах в соответствии с 4.4.6.1.1, должно быть меньшим из величин:
или
где:
и
определены в 4.5.1.7.
Значения A и B должны приводиться в Международном свидетельстве о пригодности судна для перевозки сжиженных газов наливом, предусмотренном в 1.5, и должны иметь по меньшей мере минимальные значения, указанные в таблице в 4.5.1.4.
4.5.1.7 Для цели 4.5.1.3, 4.5.1.4 и 4.5.1.6 применяются следующие значения:
.1 - минимальный предел текучести при комнатной температуре (Н/кв. мм). Если кривая зависимости деформаций от напряжений не обнаруживает четко выраженный предел текучести, применяется условный предел текучести 0,2%.
- минимальный предел прочности на растяжение при комнатной температуре.
Для сварных соединений из алюминиевого сплава должны использоваться значения или
в состоянии после обжига.
.2 вышеуказанные свойства должны соответствовать минимальным номинальным механическим свойствам материалов, включая металл шва в состоянии непосредственно после изготовления. При условии специального рассмотрения Администрацией могут приниматься более высокие пределы текучести и прочности на растяжение при низкой температуре. Температура, при которой определяются свойства материала, должна приводиться в Свидетельстве о пригодности судна для перевозки сжиженных газов наливом, предусмотренном в 1.5.
4.5.1.8 Эквивалентное напряжение (фон Мизес, Губер) должно определяться следующим образом:
где:
- суммарное нормальное напряжение по оси x
- суммарное нормальное напряжение по оси y
- суммарное касательное напряжение в плоскости x-y
4.5.1.9 Если статические и динамические напряжения определяются отдельно, а применение других методов расчета не оправдано, суммарные напряжения должны определяться следующим образом:
где:
,
и
- статические напряжения, а
,
и
- динамические напряжения, которые определяются отдельно от составляющих ускорения и составляющих напряжения корпуса, вызванной прогибом и скручиванием.
4.5.1.10 Для емкостей с внутренней изоляцией делается ссылка на требование 4.4.7.2.
4.5.1.11 Допускаемые напряжения для материалов, на которые не распространяются требования главы 6, должны быть предметом одобрения Администрацией в каждом случае.
4.5.1.12 Напряжения, кроме того, могут быть снижены в соответствии с анализом усталостной долговечности, анализом распространения трещин и устойчивости.
4.5.2. Прибавка на коррозию
4.5.2.1 При расчете прочности обычно не требуется вводить прибавку на коррозию в дополнение к полученной расчетом толщине. Однако в случае отсутствия контроля окружающей емкость среды, как например, при инертизации или при перевозке грузов, обладающих коррозионными свойствами, Администрация может потребовать соответствующей прибавки на коррозию.
4.5.2.2 Для сосудов под давлением прибавка на коррозию обычно не требуется, если содержимое сосуда под давлением не вызывает усиленной коррозии, а наружная поверхность защищена инертной атмосферой или соответствующей изоляцией с одобренными свойствами паронепроницаемости. Краска или другие тонкослойные покрытия не должны считаться защитой. Если используются специальные сплавы с приемлемой коррозионной стойкостью, то прибавка на коррозию не требуется. Если вышеуказанные условия не удовлетворяются, размеры элементов конструкций, рассчитанные согласно 4.4.6, должны быть соответственно увеличены.
4.6. Опоры
4.6.1 Грузовые емкости должны поддерживаться корпусом судна таким образом, чтобы предотвращать смещение емкости под действием статических и динамических нагрузок, при этом должна обеспечиваться возможность сжатия и расширения емкости под действием изменения температуры и деформации корпуса без чрезмерных напряжений в емкости и корпусе.
4.6.2 Емкости с опорами должны также проектироваться с учетом статического угла крена 30° без превышения величин допускаемых напряжений, указанных в 4.5.1.
4.6.3 Опоры должны рассчитываться для наиболее вероятного наибольшего результирующего ускорения с учетом влияния как вращательного, так и поступательного движений. Это ускорение в заданном направлении может быть определено, как это показано на рис. 4.1. Полуоси "эллипса ускорений" должны определяться в соответствии с 4.3.4.2.
4.6.4 Должны быть предусмотрены надлежащие опоры, которые могут выдержать силу, действующую на емкость при столкновении судна и соответствующую половине веса емкости с грузом по направлению в нос и четверти веса емкости с грузом по направлению в корму, без появления деформации, которая может представить опасность для конструкции емкости.
4.6.5 Нагрузки, указанные в 4.6.2 и 4.6.4, не следует объединять друг с другом или с нагрузками, вызванными волнением.
4.6.6 Для вкладных цистерн и, если это необходимо, для мембранных и полумембранных емкостей должны быть предусмотрены меры для предотвращения смещения емкостей в результате воздействия на них усилий от вращательного движения, указанного в 4.6.3.
4.6.7 Вкладные цистерны должны снабжаться устройствами, предотвращающими всплытие. Устройства, предотвращающие всплытие, должны выдерживать направленную вверх силу, создаваемую порожней цистерной при затоплении трюмного помещения до летней грузовой марки, при этом не должно возникать пластической деформации, могущей представить опасность для корпусной конструкции.
4.7. Вторичный барьер
4.7.1 Если температура груза при атмосферном давлении ниже - 10°C, должен быть предусмотрен вторичный барьер, если это требуется 4.7.3, который служит в качестве временной емкости для любой предусмотренной утечки жидкого груза через первичный барьер.
4.7.2 Если температура груза при атмосферном давлении не ниже - 55°C, в качестве вторичного барьера может служить конструкция корпуса. В этом случае:
.1 материал корпуса должен соответствовать температуре груза при атмосферном давлении, как это требуется 4.9.2; и
.2 проект должен быть таким, чтобы эта температура не создавала недопустимых напряжений корпуса.
4.7.3 Вторичные барьеры в зависимости от типов емкостей следует, как правило, предусматривать в соответствии со следующей таблицей. Для емкостей, отличающихся от основных типов емкостей, определение которых дано в 4.2, требования к вторичному барьеру должны в каждом отдельном случае определяться Администрацией.
|
Температура груза при атмосферном давлении |
-10°С и выше |
Ниже -10°С до -55°С |
Ниже -55°С |
|
Основной тип емкости |
Вторичный барьер не требуется |
Корпус может служить вторичным барьером |
Отдельный вторичный барьер в случае необходимости |
|
Встроенный танк |
|
Этот тип емкости обычно не допускается* |
|
|
Мембранная емкость |
|
Полный вторичный барьер |
|
|
Полумембранная емкость |
|
Полный вторичный барьер** |
|
|
Вкладная цистерна |
|
|
|
|
Тип А |
|
Полный вторичный барьер |
|
|
Тип В |
|
Частичный вторичный барьер |
|
|
Тип С |
|
Вторичный барьер не требуется |
|
|
Емкость с внутренней изоляцией |
|
|
|
|
Тип 1 |
|
Полный вторичный барьер |
|
|
Тип 2 |
|
Полный вторичный барьер является частью конструкции |
|
* Полный вторичный барьер обычно требуется, если в соответствии с 4.2.1.3 допускается перевозка грузов при температуре ниже - 10°C при атмосферном давлении.
** В случае, если емкости полумембранного типа отвечают в полной мере требованиям, применимым к вкладным цистернам типа B, за исключением характера опоры, Администрация может после специального рассмотрения принять частичный вторичный барьер.
4.7.4 Вторичный барьер должен быть спроектирован так, чтобы:
.1 обеспечивать удержание любой вероятной утечки жидких грузов в течение не менее 15 суток, если к конкретному рейсу не применяются иные требования с учетом спектра нагрузок, указанного в 4.3.4.4;
.2 не допускать снижение температуры конструкции корпуса до опасного уровня в случае утечки через первичный барьер, как указано в 4.8.2; и
.3 разрушение первичного барьера не вызывало также разрушение вторичного барьера и наоборот.
4.7.5 Функции вторичного барьера должны обеспечиваться при статическом угле крена 30°.
Информация об изменениях:
Резолюцией Комитета по безопасности на море от 11 декабря 1992 г. МSС.30(61) в пункт 4.7.6.1 внесены изменения, вступающие в силу с 1 июля 1994 г.
4.7.6.1 Если предусмотрен частичный вторичный барьер, его протяженность должна определяться на основе утечки груза, соответствующей размеру повреждения, вследствие спектра нагрузки, указанного в 4.3.4.4, после первоначального обнаружения утечки через первичный барьер. Необходимо обратить должное внимание на испарение жидкости, скорость утечки, производительность насосов и другие относящиеся к ним факторы. Однако во всех случаях двойное дно , прилегающее к грузовым емкостям, должно быть защищено от попадания жидкого груза.
4.7.6.2 При отсутствии частичного вторичного барьера должны быть предусмотрены брызгоотражатели для отвода любого жидкого груза вниз в пространство между первичным и вторичным барьерами и сохранения температуры конструкции корпуса на безопасном уровне.
4.7.7 Должна быть предусмотрена возможность периодической проверки вторичного барьера на его непроницаемость путем проведения испытаний под давлением или вакуумом, визуального осмотра или другим подходящим способом, приемлемым для Администрации. Этот метод должен быть представлен на одобрение Администрации.
4.8. Изоляция
Информация об изменениях:
Резолюцией Комитета по безопасности на море от 11 декабря 1992 г. МSС.30(61) в пункт 4.8.1 внесены изменения, вступающие в силу с 1 июля 1994 г.
4.8.1 Если продукт перевозится при температуре ниже - 10°C, должна быть предусмотрена надлежащая изоляция, обеспечивающая поддержание температуры конструкций корпуса выше минимально допускаемой расчетной температуры, указанной в главе 6 для данной марки стали, что подробно рассмотрено в 4.9, при расчетной температуре грузовых емкостей и температуре окружающей среды 5°C для воздуха и 0°C для забортной воды. Эти условия могут обычно использоваться в мировой морской практике. Однако более высокие значения температур окружающей среды могут быть установлены Администрацией для судов ограниченного района плавания. С другой стороны, меньшие значения температур окружающей среды могут быть установлены Администрацией для судов, совершающих случайные или регулярные рейсы в широтных зонах с более низкими температурами в зимнее время. Температуры окружающей среды, использованные в расчете, должны приводиться в Свидетельстве о пригодности судна для перевозки сжиженных газов наливом, предусмотренном в 1.5.
Информация об изменениях:
Резолюцией Комитета по безопасности на море от 11 декабря 1992 г. МSС.30(61) в пункт 4.8.2 внесены изменения, вступающие в силу с 1 июля 1994 г.
4.8.2 В тех случаях, когда требуется полный или частичный вторичный барьер, расчеты должны выполняться с допущениями, указанными в 4.8.1, для проверки того, что температура конструкции корпуса не падает ниже минимально допускаемой расчетной температуры, указанной в главе 6 для данной марки стали, что подробно рассмотрено в 4.9. Следует предполагать, что полный или частичный вторичный барьер имеет температуру груза при атмосферном давлении.
Информация об изменениях:
Резолюцией MSC.103(73) от 5 декабря 2000 г. в пункт 4.8.3 внесены изменения, вступающие в силу 1 июля 2002 г.
4.8.3 Расчеты, требуемые согласно 4.8.1 и 4.8.2, должны выполняться для случая тихой воды и отсутствия ветра, за исключением случаев, допускаемых 4.8.4, без учета имеющихся средств обогрева. В случае, указанном в 4.8.2, охлаждающий эффект испаряющихся паров при утечке груза должен быть рассмотрен при исследовании вопросов теплопередачи. При определении марки стали для элементов конструкции, соединяющих внутренний и наружный корпус, может использоваться средняя температура.
4.8.4 Во всех случаях, указанных в 4.8.1 и 4.8.2, и при температуре окружающей среды 5°C для воздуха и 0°C для забортной воды могут быть предусмотрены одобренные средства обогрева материала поперечных конструкций корпуса для предупреждения падения температуры этого материала ниже минимально допускаемых величин. Если предусматриваются более низкие температуры окружающей среды, могут быть использованы одобренные средства обогрева материала продольных конструкций корпуса при условии, что этот материал продолжает соответствовать температурным условиям 5°C для воздуха и 0°C для забортной воды при отсутствии обогрева. Такие средства обогрева должны соответствовать следующим требованиям:
.1 обеспечивать достаточное количество тепла для поддержания температуры конструкции корпуса выше минимально допускаемой температуры в условиях, указанных в 4.8.1 и 4.8.2;
.2 система обогрева должна быть устроена так, чтобы в случае выхода из строя любой части системы могла действовать запасная система обогрева, обеспечивающая не менее 100% расчетного количества тепла;
.3 система обогрева должна рассматриваться как ответственное вспомогательное оборудование; и
.4 проектирование и изготовление системы обогрева должны соответствовать требованиям Администрации.
4.8.5 При определении толщины изоляции должное внимание должно быть обращено на количество допускаемых испарений груза с учетом наличия на борту установки повторного сжижения, главной энергетической установки или другой системы регулирования температуры.
4.9. Материалы
4.9.1 Наружная обшивка и палубный настил судна и все прикрепленные к ним ребра жесткости должны быть выполнены в соответствии с признанными стандартами, однако если расчетная температура материала при проектировании может быть ниже - 5°C вследствие влияния низкотемпературного груза, то материал в этом случае должен выбираться в соответствии с таблицей 6.5, при этом температура забортной воды и воздуха принимается равной соответственно 0°C и 5°C. При проектировании следует предположить, что полный или частичный вторичный барьер имеет температуру груза при атмосферном давлении, а для емкостей без вторичного барьера необходимо предположить, что первичный барьер имеет температуру груза.
4.9.2 Материал корпуса, образующий вторичный барьер, должен выбираться в соответствии с таблицей 6.2. Металлические материалы, используемые во вторичных барьерах, которые не являются частью конструкции корпуса, должны выбираться в соответствии с таблицей 6.2 или 6.3, в зависимости от того, какая из них применяется. Изоляционные материалы, образующие вторичный барьер, должны соответствовать требованиям 4.9.7. Если вторичный барьер образован настилом палубы или бортовой обшивкой, материал требуемой согласно таблице 6.2 категории должен в надлежащей степени использоваться в прилегающем настиле палубы или бортовой обшивке, насколько это применимо.
4.9.3 Материалы, используемые для изготовления грузовых емкостей, должны соответствовать таблицам 6.1, 6.2 или 6.3.
4.9.4 Все другие материалы, не указанные в 4.9.1, 4.9.2 и 4.9.3 и используемые для постройки судна, которые подвергаются влиянию пониженной температуры вследствие воздействия груза и которые не образуют часть вторичного барьера, должны соответствовать таблице 6.5 для температур, определенных в 4.8. Это же относится к обшивке внутреннего дна, продольных и поперечных переборок, флорам, рамным шпангоутам, стрингерам и всем прикрепленным ребрам жесткости.
4.9.5 Изоляционные материалы должны выдерживать нагрузки, которым они могут подвергаться от смежных конструкций.
4.9.6 Где это применимо, в зависимости от расположения на судне или по условиям окружающей среды изоляционные материалы должны обладать надлежащими свойствами огнестойкости и сопротивления распространению пламени и должны быть в достаточной мере защищены от проникновения водяных паров и от механических повреждений.
4.9.7.1 Материалы, используемые для термоизоляции, должны быть испытаны на наличие следующих свойств, насколько это применимо, с тем чтобы убедиться в их пригодности для своего назначения:
.1 совместимость с грузом
.2 растворимость в грузе
.3 поглощение груза
.4 усадка
.5 старение
.6 закрытая пористость
.7 плотность
.8 механические характеристики
.9 тепловое расширение
.10 истирание
.11 сцепление
.12 теплопроводность
.13 вибростойкость
.14 огнестойкость и сопротивление распространению пламени.
4.9.7.2 В дополнение к вышеуказанным требованиям изоляционные материалы, которые составляют часть грузовых емкостей, как указано в 4.2.5, должны после моделирования процесса старения и термических циклов испытываться на наличие следующих свойств, с тем чтобы убедиться в их пригодности для своего назначения:
.1 склеивание (адгезионные характеристики)
.2 сопротивляемость давлению груза
.3 усталостные свойства и характеристики распространения трещин
.4 совместимость с компонентами груза и любым другим агентом, которые, как предполагается, будут соприкасаться с изоляцией во время нормальной эксплуатации
.5 где это применимо, должно учитываться влияние наличия воды и давления воды на свойства изоляции
.6 выделение газа.
4.9.7.3 Вышеуказанные свойства, насколько это применимо, должны испытываться в диапазоне температур между предполагаемой максимальной рабочей температурой и температурой, которая на 5°C ниже минимальной расчетной температуры, но не ниже - 196°C.
4.9.8 Для изоляционных материалов процесс изготовления, условия хранения, транспортировки, сборки, контроля качества и определения степени вредного воздействия на них солнечного света должен соответствовать требованиям Администрации.
Информация об изменениях:
Резолюцией Комитета по безопасности на море от 11 декабря 1992 г. МSС.30(61) в пункт 4.9.9 внесены изменения, вступающие в силу с 1 июля 1994 г.
4.9.9 Если применяется порошковая или гранулированная изоляция, должны быть приняты меры для предупреждения уплотнения материала при вибрации. Материал должен быть спроектирован таким образом, чтобы он оставался достаточно рыхлым для поддержания требуемой теплопроводности, а также предотвращения любого чрезмерного увеличения давления в грузосодержащей системе.
4.10. Изготовление и испытание
4.10.1.1 Все сварные соединения обшивки вкладных цистерн должны быть выполнены стыковыми швами с полным проваром. Для соединения купола с обшивкой Администрация может одобрить Т-образные швы с полным проваром. За исключением небольших проходных отверстий в куполах, все швы для соединения патрубков, как правило, также выполняются с полным проваром.
4.10.1.2 Детали сварных соединений для вкладных цистерн типа C должны соответствовать следующим положениям:
.1 Все продольные и кольцевые соединения сосудов под давлением должны быть выполнены стыковыми швами с полным проваром с X-образной или V-образной подготовкой кромок. Стыковые швы с полным проваром должны выполняться двойной сваркой или путем использования кольцевых подкладок. Кольцевые подкладки, когда они использовались, необходимо снять, если они специально не одобрены Администрацией для очень малых технологических сосудов под давлением. Администрацией может быть разрешена другая подготовка кромок в зависимости от результатов испытаний, проводимых при одобрении процессов сварки.
.2 Подготовка кромок соединений корпуса сосуда под давлением с куполами, а также куполов с соответствующей арматурой должна быть рассчитана согласно стандарту для сосудов под давлением, приемлемому для Администрации. Все сварные швы, соединяющие патрубки, купола или другие детали, проходящие внутрь сосуда, и все сварные швы, присоединяющие фланцы к сосуду или патрубкам, должны быть швами с полным проваром по всей толщине стенки сосуда или стенки патрубка, если Администрацией специально не одобрено иное для патрубков небольших размеров.
4.10.2 Качество работы должно отвечать требованиям Администрации. Проверки и неразрушающие испытания сварных швов для емкостей, не являющихся вкладными цистернами типа C, должны выполняться в соответствии с требованиями 6.3.7.
4.10.3 Для мембранных емкостей мероприятия по обеспечению качества, определение качества метода сварки, проектные детали, материалы, изготовление, проверка и заводские испытания элементов должны соответствовать нормам, выработанным во время испытаний опытного образца.
4.10.4 Для полумембранных емкостей должны применяться соответствующие требования настоящего раздела для вкладных цистерн или мембранных емкостей в зависимости от того, что подходит.
4.10.5.1 С целью обеспечения однородности изготовления конструкции емкостей с внутренней изоляцией методы контроля качества изготовления, включая контроль окружающей среды, правомочность применяемых методов сборки, конструкция в углах, в местах прохода трубопроводов и прочих элементов спецификационные свойства применяемых материалов, качество сборочных работ и методика испытаний должны соответствовать стандартам, выработанным на основе испытаний опытного образца.
4.10.5.2 Технические требования к контролю качества, включая максимально допустимый размер дефектов конструкции, испытания и проверки при изготовлении, сборочные работы, а также выборочные испытания на каждой из этих стадий должны соответствовать требованиям Администрации.
4.10.6 Встроенные танки должны подвергаться гидростатическому или гидропневматическому испытанию в соответствии с требованиями Администрации. Испытание должно, как правило, проводиться таким образом, чтобы напряжения приближались, насколько это практически возможно, к проектным напряжениям, и так, чтобы давление в верхней части танка соответствовало по меньшей мере MARVS.
4.10.7 На судах с мембранными или полумембранными емкостями коффердамы и все помещения, в которых обычно содержится жидкость и которые являются смежными с конструкцией корпуса, поддерживающей мембрану, должны подвергаться гидростатическому или гидропневматическому испытанию в соответствии с признанными стандартами. Кроме того, любая другая трюмная конструкция, поддерживающая мембрану, должна подвергаться испытаниям на непроницаемость. Туннели для трубопроводов и другие отсеки, в которых обычно не содержится жидкость, не требуют гидростатического испытания.
4.10.8.1 На судах, оборудованных емкостями с внутренней изоляцией, где поддерживающей изоляцию конструкцией является внутренний корпус, вся его конструкция должна подвергаться гидростатическому или гидропневматическому испытанию в соответствии с признанными нормами с учетом MARVS.
4.10.8.2 На судах, оборудованных емкостями с внутренней изоляцией, где поддерживающей изоляцию конструкцией являются вкладные цистерны, они должны испытываться в соответствии с 4.10.10.1.
4.10.8.3 Для емкостей с внутренней изоляцией, где конструкция внутреннего корпуса или вкладной цистерны служит в качестве вторичного барьера, должно проводиться испытание на непроницаемость с помощью методов, удовлетворяющих требованиям Администрации.
4.10.8.4 Эти испытания должны производиться до установки материалов, которые образуют емкость с внутренней изоляцией.
4.10.9 Для вкладных цистерн типа C должна проводиться следующая проверка и неразрушающие испытания:
Информация об изменениях:
Резолюцией Комитета по безопасности на море от 11 декабря 1992 г. МSС.30(61) в пункт 4.10.9.1 внесены изменения, вступающие в силу с 1 июля 1994 г.
.1 Изготовление и качество работ - допуски, относящиеся к изготовлению и качеству работ, такие как допуски на местные отклонения от правильной круглой формы, на соосность сварных соединений и скос листов, имеющих различную толщину, должны соответствовать стандартам, приемлемым для Администрации. Допуски должны также относиться к расчету устойчивости, упомянутому в 4.4.6.2.
.2 Неразрушающие испытания - что касается выполнения и объема неразрушающих испытаний сварных соединений, их объем должен быть полным или частичным в соответствии со стандартами, приемлемыми для Администрации, однако объем выполняемого контроля должен быть не менее следующего:
Информация об изменениях:
Резолюцией Комитета по безопасности на море от 11 декабря 1992 г. МSС.30(61) в пункт 4.10.9.2.1 внесены изменения, вступающие в силу с 1 июля 1994 г.
.2.1 Полное неразрушающее испытание, упомянутое в 4.4.6.1.3:
Рентгенография:
стыковые сварные швы 100% и
Обнаружение поверхностных трещин:
все сварные швы 10%;
усилительные кольца вокруг отверстий, патрубков и т.д. - 100%.
При наличии специального разрешения Администрации в качестве частичной замены рентгенографического испытания может, как вариант, допускаться ультразвуковое испытание. Кроме того, Администрация может потребовать полное ультразвуковое испытание сварки усилительных колец вокруг отверстий, патрубков и т.д.
.2.2 Частичное неразрушающее испытание, упомянутое в 4.4.6.1.3:
Рентгенография:
стыковые сварные швы: все сварные пересекающиеся соединения и по меньшей мере на 10% общей длины, при этом участки для контроля выбираются равномерно, и
Обнаружение поверхностных трещин:
усилительные кольца вокруг отверстий, патрубков и т.д. 100%
Испытание ультразвуком:
в каждом случае проводится по требованию Администрации.
4.10.10 Каждая вкладная цистерна должна быть подвергнута гидростатическому или гидропневматическому испытанию следующим образом:
.1 Для вкладных цистерн типа A это испытание должно проводиться так, чтобы напряжения приближались, насколько это практически возможно, к расчетным напряжениям, а давление в верхней части цистерны соответствовало по крайней мере MARVS. При проведении гидропневматического испытания условия должны приближаться, насколько это возможно, к действительным нагрузкам на цистерны и ее опоры.
.2 Для вкладных цистерн типа B испытание должно проводиться в соответствии с требованиями 4.10.10.1 для вкладных цистерн типа A. Кроме того, максимальное первичное мембранное напряжение или максимальное напряжение при изгибе в основных элементах в условиях испытаний не должно превышать 90% предела текучести материала (в изделии) при температуре испытания. Чтобы обеспечить соблюдение данного условия в случае, когда согласно расчетам это напряжение превышает 75% предела текучести, испытание опытного образца должно контролироваться с помощью тензометров или других соответствующих приборов.
.3 Испытания вкладных цистерн типа C должно проводиться следующим образом:
.3.1 Каждый сосуд под давлением, когда он полностью изготовлен, должен подвергаться гидростатическому испытанию под давлением не менее , измеряемым в верхней части цистерны, однако во время испытания под давлением расчетное напряжение первичной мембраны в любой точке ни в коем случае не должно превышать 90% предела текучести материала. Определение
дано в 4.2.6. Чтобы обеспечить соблюдение этого условия в случае, когда согласно расчетам это напряжение превысит в 0,75 раза предел текучести, испытание опытного образца должно контролироваться с помощью тензометров или других соответствующих приборов в сосудах под давлением, кроме простых цилиндрических и сферических сосудов под давлением.
.3.2 Температура воды, используемой при испытании, должна быть по крайней мере на 30°C выше температуры перехода к хрупкому разрушению материала в изделии.
.3.3 Давление должно поддерживаться в течение двух часов на каждые 25 мм толщины, но ни в коем случае не менее 2 ч.
.3.4 Для сосудов под давлением при необходимости и со специального одобрения Администрации может быть проведено гидропневматическое испытание при соблюдении условий, предписанных в 4.10.10.1, .2 и .3.
.3.5 Администрация может специально рассмотреть вопрос испытания цистерн, в которых допускаются более высокие напряжения, в зависимости от рабочей температуры. Однако требования 4.10.10.1 должны быть полностью выполнены.
.3.6 После изготовления и сборки каждый сосуд под давлением и относящаяся к нему арматура должны подвергаться соответствующему испытанию на непроницаемость.
Информация об изменениях:
Резолюцией MSC.103(73) от 5 декабря 2000 г. в пункт 4.10.10.3.7 внесены изменения, вступающие в силу 1 июля 2002 г.
.3.7 Пневматическое испытание сосудов под давлением, не являющихся грузовыми емкостями, должно рассматриваться Администрацией только в каждом отдельном случае. Такое испытание должно разрешаться только для тех сосудов, которые спроектированы и/или поддерживаются таким образом, что они не могут безопасно заполняться водой, или для тех сосудов, которые не могут быть осушены и должны использоваться в таких целях, когда не допускается наличие остатков среды, применяемой для испытаний.
4.10.11 Все емкости должны подвергаться испытанию на непроницаемость, которое можно провести совместно с испытанием под давлением, упомянутым в 4.10.10, или отдельно от него.
4.10.12 Требования к осмотру вторичных барьеров определяются Администрацией в каждом отдельном случае.
4.10.13 На судах, оборудованных вкладными цистернами типа B, по крайней мере одна цистерна и ее опоры должны быть оборудованы приборами, позволяющими определить уровни напряжений, если технические решения, принятые при проектировании и изготовлении, не подкреплены в полном объеме результатами эксплуатации подобного судна. Аналогичные приборы могут быть потребованы Администрацией для вкладных цистерн типа C в зависимости от их конфигурации и устройства их опор и креплений.
4.10.14 Общая характеристика грузосодержащей системы должна быть проверена на соответствие проектным параметрам во время первоначального охлаждения, погрузки и выгрузки груза. Должны быть сделаны записи эксплуатационных параметров элементов и оборудования, важных для проверки расчетных параметров, и переданы Администрации.
4.10.15 Устройства для обогрева, если они установлены в соответствии с 4.8.4, должны быть испытаны для проверки требуемой производительности и распространения тепла.
4.10.16 После первого рейса в грузу должен производиться осмотр корпуса с целью определения холодных точек.
4.10.17 Изоляционные материалы емкостей с внутренней изоляцией должны быть подвергнуты дополнительному осмотру с целью проверки состояния их поверхности после третьего рейса судна в грузу, но не позднее, чем через первые шесть месяцев эксплуатации судна после постройки или существенного ремонта емкостей с внутренней изоляцией.
Информация об изменениях:
Резолюцией Комитета по безопасности на море от 11 декабря 1992 г. МSС.30(61) в пункт 4.10.8 внесены изменения, вступающие в силу с 1 июля 1994 г.
4.10.18 Для вкладных емкостей типа C необходимая маркировка сосуда под давлением должна наноситься методом, не приводящим к возникновению неприемлемых местных концентраторов напряжений.
4.11. Снятие напряжений в конструкции вкладных цистерн типа C
4.11.1 Вкладные цистерны типа C, изготовленные из углеродистой и углеродисто-марганцевой стали, после сварки должны быть подвергнуты термической обработке, если расчетная температура ниже - 10°C. Термическая обработка после сварки во всех других случаях и для других, чем указано выше, материалов должна производиться в соответствии с требованиями Администрации. Температура обработки и время выдержки должны соответствовать требованиям Администрации.
Информация об изменениях:
Резолюцией Комитета по безопасности на море от 5 декабря 1996 г. MSC.59(67) в пункт 4.11.2 внесены изменения, вступающие в силу c 1 июля 1998 г.
4.11.2 Для больших грузовых сосудов под давлением из углеродистой или углеродисто-марганцевой стали, термическая обработка которых затруднена, допускается проведение механического снятия напряжений путем выдержки под давлением вместо термической обработки в соответствии со следующими условиями;
.1 Сложные сварные части сосуда под давлением, такие как отстойники или купола с патрубками и смежными листами наружной обшивки, должны подвергаться термической обработке до их приварки к основной конструкции сосуда под давлением.
.2 Механическое снятие напряжений должно предпочтительно приводиться во время гидростатического испытания под давлением, требуемого 4.10.10.3, путем применения более высокого давления, чем требуется 4.10.10.3.1. Средой для выдержки под давлением должна быть вода.
.3 В отношении температуры воды применяется 4.10.10.3.2.
.4 Снятие напряжений должно проводиться, когда грузовая емкость поддерживается ее обычными опорами или опорной конструкцией либо когда снятие напряжений не может быть осуществлено на борту судна, методом, при использовании которого будут получены те же самые напряжения и распределение напряжений, как и при поддержке ее обычными опорами или опорной конструкцией.
.5 Максимальное давление для снятия напряжений должно поддерживаться в течение двух часов на 25 мм толщины, но в любом случае не менее двух часов.
.6 Верхние пределы, установленные в отношении рассчитанных уровней напряжений во время снятия напряжений, должны быть следующими:
- равными общему первичному мембранному напряжению:
;
- равными напряжению, состоящему из напряжения при изгибе плюс мембранное напряжение:
,
где
Re - удельный низкий минимальный предел текучести или 0,2 процента максимального напряжения при температуре испытания стали, используемой для изготовления емкости.
.7 Обычно будут требоваться замеры деформации для проверки этих пределов для, по меньшей мере, первой емкости из ряда идентичных емкостей, изготовленных последовательно. Расположение тензометров должно быть включено в метод механического снятия напряжений, который должен быть представлен в соответствии с 4.11.2.14.
.8 Процедура испытаний должна доказать, что в конце процесса снятия напряжений, когда давление вновь поднимается до расчетного давления, достигается линейная зависимость между давлением и напряжением.
.9 Участки высоких напряжений в районе геометрических разрывов, таких как патрубки и другие отверстия, должны проверяться для обнаружения трещин посредством красящего проникающего вещества или магнитной дефектоскопии частиц после механического снятия напряжений. Особое внимание в этом отношении следует обращать на листы толщиной более 30 мм.
.10 Стали, у которых отношение предела текучести к конечной прочности на разрыв превышает 0,8, обычно не должны подвергаться механическому снятию напряжений. Если, однако, предел текучести повышается с помощью метода, придающего стали высокую вязкость, могут допускаться несколько более высокие нормы после их рассмотрения в каждом случае.
.11 Механическое снятие напряжений не может заменяться термической обработкой формованных в холодном состоянии частей емкостей, если степень формовки в холодном состоянии превышает предел, выше которого требуется термическая обработка.
.12 Толщина обшивки и торцов емкости не должна превышать 40 мм. Может допускаться большая толщина частей, которые подвергаются термическому снятию напряжений.
.13 Продольный изгиб следует предохранять особо, когда для емкостей и куполов используются торо-сферические торцы.
.14 Метод механического снятия напряжений должен быть заранее представлен Администрации для одобрения.
4.12. Справочные формулы для определения составляющих ускорений
Следующие формулы даны для использования в качестве руководства при определении составляющих ускорения, возникающего при движении судна, соответствующего уровню вероятности в северной части Атлантического океана для судов длиной более 50 м:
Вертикальное ускорение, определенное в 4.3.4.6
Поперечное ускорение, определенное в 4.3.4.6
Продольное ускорение, определенное в 4.3.4.6
при
где:
- длина судна для определения прочных размеров в соответствии с признанными стандартами (м)
- коэффициент общей полноты
B - наибольшая теоретическая ширина (м)
x - продольное расстояние (м) от миделя до центра тяжести емкости с ее содержимым; x имеет положительные значения в нос от миделя и отрицательные - в корму от миделя
z - расстояние по вертикали (м) от фактической ватерлинии судна до центра тяжести танка с его содержимым; z имеет положительные значения выше ватерлинии и отрицательные - ниже ватерлинии.
где: V - эксплуатационная скорость (в узлах)
K = 1, как правило. Для конкретных условий загрузки и обводов корпуса может оказаться необходимым определение K по приведенной ниже формуле.
K = 130 GM / B, где K >= 1,0 и GM - метацентрическая высота (м)
,
и
- максимальные безразмерные (т.е. соотнесенные с ускорением силы тяжести) ускорения по соответствующим осям, и при расчетах они рассматриваются как действующие отдельно.
не включает составляющую статистической массы,
включает составляющую статистической массы в поперечном направлении вследствие бортовой качки, и
включает составляющую статистической массы в продольном направлении вследствие килевой качки.
4.13. Категории напряжений
Для оценки напряжений, указанных в 4.5.1.4, в настоящем разделе определены категории напряжений.
4.13.1 Нормальное напряжение есть составляющая напряжений, перпендикулярная к рассматриваемой плоскости.
4.13.2 мембранное напряжение есть составляющая нормального напряжения, которая распределяется равномерно и равна средней величине напряжения по толщине рассматриваемого сечения.
4.13.3 Напряжение при изгибе есть переменное по толщине рассматриваемого сечения напряжения за вычетом мембранного напряжения.
4.13.4 Касательное напряжение есть составляющая напряжения, действующая в рассматриваемой плоскости.
4.13.5 Первичное напряжение есть напряжение, вызываемое приложенной нагрузкой, и которое необходимо для уравновешивания внешних сил и моментов. Основная характеристика первичного напряжения состоит в том, что оно не является самоограничивающимся. Первичные напряжения, которые значительно превышают предел текучести, приводят в результате к разрушению или по крайней мере к большим деформациям.
4.13.6 Общее первичное мембранное напряжение есть первичное мембранное напряжение, которое распределяется в конструкции таким образом, что в результате текучести перераспределение нагрузки не происходит.
4.13.7 Местное первичное мембранное напряжение возникает, если мембранное напряжение, вызываемое давлением или другими механическими нагрузками и связанное с первичным эффектом и/или эффектом нарушения непрерывности, создает чрезмерную деформацию при передаче нагрузок на другие части конструкции. Такое напряжение классифицируется как местное первичное мембранное напряжение, хотя оно обладает некоторыми характеристиками вторичного напряжения. Район напряжения можно рассматривать как местный, если:
и
где:
- расстояние в меридиональном направлении, в пределах которого эквивалентное напряжение превышает 1,1f
- расстояние в меридиональном направлении до другого района, где пределы общего первичного мембранного напряжения превышены
R - средний радиус сосуда
t - толщина стенки сосуда в месте, где предел общего первичного мембранного напряжения превышен
f - допустимое общее первичное мембранное напряжение.
4.13.8 Вторичное напряжение есть нормальное или касательное напряжение, вызываемое реакциями смежных частей или реакцией самой конструкции. Основная характеристика вторичного напряжения состоит в том, что оно является самоограничивающимся. Местная текучесть и малые деформации могут удовлетворять условиям, которые вызывают напряжения.
- результирующее ускорение (статическое и динамическое) в произвольном направлении
- поперечная составляющая ускорения
- вертикальная составляющая ускорения
Рис. 4.1. Эллипс ускорения
Рис. 4.2. Определение внутреннего гидростатического давления
Циклы реакции
- наиболее вероятное максимальное напряжение в течение срока службы судна
Шкала цикла реакции - логарифмическая; величина дана как пример подсчета
Рис. 4.3. Упрощенное распределение нагрузки