PL215503B1 - Sposób ochrony przed korozja zbiorników stalowych oraz zbiornik stalowy chroniony antykorozyjnie - Google Patents

Description

Wynalazek dotyczy sposobu ochrony przed korozją, jaka może wystąpić w zbiornikach stalowych oraz zbiornika stalowego używanego do gromadzenia i uzdatniania wody w branży uzdatniania wody ściekowej.

Zbiorniki służące do gromadzenia i uzdatniania wody, szczególnie w branży uzdatniania wody ściekowej, ale również dla uzdatniania wody pitnej i użytkowej, są wytwarzane z materiałów dobieranych w zależności od wymaganej objętości zbiornika. Największe zbiorniki są zazwyczaj wykonywane z betonu zbrojonego, natomiast mniejsze ze stali lub z tworzywa sztucznego. Zbiorniki muszą spełniać wymagania stabilności, przy maksymalnej ilości cieczy, która powinna się w nich zmieścić. Ponadto, istotne cechy zbiorników obejmują ich wodoszczelność oraz odporność na korozję, a w specjalnych okolicznościach również odporność na działanie chemikaliów.

₃

Zbiorniki stalowe są zazwyczaj cylindryczne, o pojemności nie większej niż 1000 m³. Powszechnym problemem, jaki tu występuje jest zabezpieczenie przed korozją, szczególnie w przypadku zbiorników umieszczonych we wgłębieniu, co jest powszechnie stosowanym sposobem ich umiejscawiania. Inny problem stanowi ich przetransportowanie do miejsca przeznaczenia. Przy montażu zbiornika składającego się z szeregu segmentów i montowanego bezpośrednio na miejscu jego przeznaczenia trudność polega na wysokich wymaganiach odnośnie montażu, dokonywanego albo przez skręcanie grubych blach przy pomocy śrub, co wymaga wstawienia podkładek i wykonania otworów dla śrub, albo przez zespawanie ich razem ze sobą. Ponadto, w przypadku spawania, zabezpieczenie grubych blach przed korozją zostaje uszkodzone i w konsekwencji wymaga odnowienia na miejscu montażu. Powyższe odnosi się zarówno do powłoki antykorozyjnej, jak i do zabezpieczenia przed korozją przy zastosowaniu warstewki z tworzywa sztucznego na odsłoniętej w ten sposób powierzchni.

Wymienione powyżej niedogodności są pokonywane poprzez zastosowanie sposobu ochrony antykorozyjnej stalowych zbiorników według niniejszego wynalazku.

Wynalazek polega na tym, że każdy element stalowy tworzący zbiornik ma wewnątrz i na zewnątrz, a także na wszystkich pozostałych bokach wykładziny, które są wykonane z materiałów termoplastycznych, i które są połączone w taki sposób, aby utworzyć wewnętrzną przestrzeń, która mieści w sobie stalowy komponent, oddzielony od zewnętrznego otoczenia. Utworzone w ten sposób panele są na koniec spawane ze sobą tak, aby utworzyć wymagany kształt zbiornika.

Ściany obwodowe płaszcza zbiornika składają się z trzech warstw, gdzie dwie warstwy zewnętrzne są wykonane z tworzywa sztucznego, a warstwa wewnętrzna z paneli stalowych. Warstwa wewnętrzna jest odseparowana od zewnętrznego otoczenia. Wykonane z tworzywa sztucznego zewnętrzne powierzchnie zwartych paneli, tworzących ścianki, dno, oraz ewentualnie również i dach zbiornika, są spawane ze sobą, tworząc wymagany kształt zbiornika.

Dno zbiornika wykonywane jest z naddatkiem w stosunku do rzutu poziomego ścian płaszcza zbiornika.

Blachy stalowe, w szczególności, gdy tworzą podstawę płaskiej ścianki bez jakichkolwiek zagięć, są wyprofilowane w celu uzyskania ich zwiększonej wytrzymałości. Ewentualnie można zastosować szereg nakładanych na siebie wyprofilowanych cieńszych blach. Zależnie od obciążenia, dolne i dachowe panele zbiornika są wykonane z materiału termoplastycznego lub mają budowę identyczną, jak ścianki płaszcza zbiornika.

Korzyści płynące z wynalazku polegają przede wszystkim na tym, że zbiornik może być wykonany zgodnie z określonymi wymaganiami, i przy dokładnie określonej stabilności dla określonego z góry obciążenia, podobnie jak ma to miejsce w przypadku dużych zbiorników wykonanych ze zbrojonego betonu. Pozwala to na dobór i zastosowanie materiałów o odpowiedniej grubości i wytrzymałości do budowy zbiornika, co tym samym zapewnia bezpieczeństwo eksploatacji przy optymalnych kosztach produkcji. Równocześnie, wykorzystywane są doskonałe własności materiału termoplastycznego, takie jak: spawalność, wodoszczelność, odporność na działanie chemikaliów oraz na korozję, a także doskonałe parametry wytrzymałościowe materiałów stalowych.

Połączenie wyprofilowanych grubych blach stalowych i materiałów termoplastycznych prowadzi do uzyskania doskonałego zabezpieczenia przed korozją, jak również do bardzo dobrych parametrów zbiornika. Zbiornik jest lekki, a równocześnie zapewnia wysokie parametry wytrzymałościowe, jeżeli chodzi o momenty zginające, przy czym jego wodoszczelność jest zabezpieczona. Stal ma doskonałe własności wytrzymałościowe, co ma wpływ na uzyskanie dobrej stabilności zbiornika.

PL 215 503 B1

Zastosowanie wyprofilowanych grubych blach stalowych zwiększa statyczną sztywność postaciową zbiornika. Korozja, która zagraża zbiornikom stalowym, jest tu całkowicie wyeliminowana dzięki użyciu tworzyw sztucznych. Również materiały w postaci tworzyw sztucznych zapewniają doskonałą wodoszczelność oraz mocne połączenie oddzielnych segmentów zbiornika. Wyprodukowane w ten sposób zbiorniki wykazują się bardzo dobrą izolacją cieplną, tak więc w przypadku mrozu nie przemarzają. Spawanie tworzyw sztucznych jest również bardzo łatwe technologicznie i nie jest czasochłonne.

W oparciu o tą technologię, odmiennie niż w przypadku znanych do tej pory cylindrycznych zbiorników stalowych, można wytwarzać zbiorniki stalowe o faktycznie dowolnym kształcie oraz według lokalnych potrzeb i celów, dla jakich mają one być zastosowane.

W związku ze wspomnianym powyżej niskim ciężarem własnym zbiorniki są bardzo łatwe w obsłudze przy ich przemieszczaniu. Zbiornik nadaje się do umieszczenia go zarówno na gruncie, jak również pod gruntem, poniżej poziomu wód gruntowych, bez jakiegokolwiek zagrożenia uszkodzeniem lub korozją. Dzięki łatwości manipulowania segmentami konstrukcyjnymi zbiornika, możliwe jest budowanie zbiorników bezpośrednio na miejscu przeznaczenia, co obniża koszty transportu.

Przedmiot wynalazku w przykładach realizacji jest przedstawiony na rysunku, na którym:

fig. 1 pokazuje przekrój poprzeczny zbiornika kołowego, wykonanego z płaskich, nie wyprofilowanych grubych blach stalowych, fig. 2 przedstawia przekrój poprzeczny zbiornika kołowego, wykonanego z wyprofilowanych grubych blach stalowych, fig. 3 przedstawia przekrój pionowy A-A' zbiornika kołowego wykonanego z wyprofilowanych grubych blach stalowych, fig. 4 pokazuje jeden z alternatywnych przykładów wykonania zbiornika prostokątnego w przekroju poprzecznym, fig. 5 pokazuje pionowy przekrój 1-1' zbiornika z dachem, fig. 6 przekrój pionowy 2-2' zbiornika bez płyty dachowej, fig. 7 przedstawia jedną z alternatyw dla połączenia ścianek płaszcza z materiału termoplastycznego z dnem zbiornika wykonanym z betonu zbrojonego, natomiast fig. 8 pokazuje jedną z alternatyw dla łączenia ścianek płaszcza, płyt dna, lub dachu zbiornika w duże powierzchnie.

Figury 1, 2 oraz 3 przedstawiają jedną z typowych realizacji zbiornika kołowego, jakie są stosowane w instalacjach uzdatniania wody ściekowej. Ścianki zbiornika 4 składają się z warstw zewnętrznych 1 wykonanych z cienkościennych płyt termoplastycznych, pomiędzy którymi znajduje się warstwa wewnętrzna 2 wykonana z blachy stalowej, ewentualnie z profilowanej blachy stalowej. Na bokach, płyty mają wykładzinę z taśm z materiału termoplastycznego 12. Cylindryczna ścianka płaszcza zbiornika 4 połączona jest z dnem 5 za pomocą spawu, a cały zbiornik jest umieszczony albo na powierzchni utwardzonej 7, takiej jak piasek, beton, lub inny odpowiedni materiał, albo na płycie z betonu zbrojonego 9.

Zbiorniki prostokątne, pokazane na fig. 4, 5 oraz 6 mają taką samą budowę ścianek płaszcza 4, jak ścianki w zbiornikach kołowych. Ścianki płaszcza 4, niezależnie od ich kształtu, łączone są ze sobą przy pomocy spawu 3. Ściany z dnem 5 oraz z płytą stropową 6 łączy również spaw.

Kształt zbiornika może być cylindryczny, prostokątny, lub całkowicie dowolny, zależnie od określonych wymagań i projektu.

Korzystnie, dno 5 oraz płyta dachowa 6 mają taką samą konstrukcję jak ścianki płaszcza 4 zbiornika. Dno 5 jest wytwarzane z naddatkiem 8, co umożliwia zakotwienie zbiornika poprzez zasypywanie lub zabetonowanie do podłoża. W przypadku, gdy dno 5 jest wykonane z płyty betonowej lub betonu zbrojonego 9, ścianki płaszcza 4 są mocowane w gniazdach 10 wykonanych w płycie 9.

W przypadku, gdy zbiornik ma większe rozmiary, a ścianki płaszcza 4, dno 5 lub płyta dachowa 6 są wykonane z szeregu segmentów, wówczas segmenty te są spawane ze sobą, a spawane złącza 3 mają wzmocnienie 11.

Przy wykonywaniu obliczeń wytrzymałościowych ścianek płaszcza 4, płyty stropowej 6 oraz dna 5 zbiornika, właściwości wytrzymałościowe materiałów termoplastycznych są pomijane. Do obliczeń stosuje się jedynie parametry stali jako elementu wewnętrznego tworzącego warstwę wewnętrzną 2.

Ścianki zbiornika o wymaganych wymiarach oraz wymaganej wytrzymałości są wykonane z cienkościennych płyt z materiału termoplastycznego, utworzonych poprzez wypełnienie pustej przestrzeni, ograniczonej przez dwie zewnętrzne warstwy materiału termoplastycznego 1, warstwą

PL 215 503 B1 wewnętrzną 2 w postaci grubej blachy stalowej, której boki są wyłożone taśmami z materiału termoplastycznego 12.

Spawanie lub inne wodoszczelne połączenia warstw zewnętrznych 1 taśmami z materiału termoplastycznego 12 zapewniają odizolowanie warstwy wewnętrznej 2 od otoczenia zewnętrznego. Ścianki płaszcza 4 są następnie przyspawane do dna 5 oraz do płyty dachowej 6 na narożach przy użyciu zwykłej metody spawania dyfuzyjnego termotworzyw gorącym powietrzem. Ten sam proces jest stosowany dla walcowej ścianki płaszcza 4. Jeżeli zbiornik nie jest wgłębiony w gruncie, wówczas dno 5 oraz płyta dachowa 6 mogą być wykonane z arkuszy z materiału termoplastycznego bez wewnętrznej warstwy wzmacniającej.

Dla wymaganego obciążenia statycznego zbiornika, najpierw obliczany jest napór hydrostatyczny na ściankę płaszcza 4 zbiornika, po czym wylicza się nacisk określonego rodzaju gruntu na ściankę płaszcza 4 zbiornika, dokonuje się wyboru, czy zastosować tylko jedną, czy kilka warstw grubej blachy trapezowej odpowiedniej dla obydwu rodzajów obciążenia. Oszacowane zostają, skierowany ku górze, nacisk wody gruntowej na dno 5 pustego zbiornika, oraz naprężenia w naddatku 8 dna 5 na skutek siły unoszącej zbiornik wywołanej przez skierowany ku górze nacisk wody gruntowej. Dla dna 5 zbiornika zaprojektowany jest odpowiedni profil grubej blachy trapezowej.

Następnie, przeprowadza się wyliczenia obciążenia płyty dachowej 6 zbiornika, w oparciu o ciężar nasypanego gruntu, lub, zależnie od okoliczności, przez inne obciążenie. Dla płyty dachowej 6 projektuje się odpowiedni profil grubej blachy trapezowej, przeprowadzane są obliczenia naprężeń w połączeniu spawanym, łączącym ścianki płaszcza 4 z dnem 5 oraz płytą dachową 6, a następnie projektowany jest odpowiedni rodzaj połączenia spawaniem 3. Postępowanie zgodnie z wyżej wspomnianym procesem zapewnia wymagane parametry oraz własności zbiornika, wykonywanego zgodnie z wynalazkiem.

Claims (10)

1. Sposób ochrony antykorozyjnej stalowych zbiorników przeznaczonych do gromadzenia oraz uzdatniania wody, które są wykonane z jednej lub wielu warstw blachy stalowej, znamienny tym, że każdy element stalowy zbiornika wykłada się materiałem termoplastycznym ze wszystkich stron, tak, że przestrzeń wewnętrzna z tymże elementem ze stali jest odizolowana od otoczenia zewnętrznego, tworząc panel, po czym tak uzyskane panele łączy się ze sobą tworząc zbiornik o dowolnym kształcie.

2. Zbiornik stalowy zabezpieczony przed korozją, przeznaczony do gromadzenia i uzdatniania wody, w którym obwodowe ścianki płaszcza są połączone z dnem zbiornika, znamienny tym, że obwodowe ścianki płaszcza (4) zbiornika składają się z trzech warstw, z których warstwy zewnętrzne (1) są wykonane z materiału termoplastycznego, a warstwa wewnętrzna (2) jest wykonana ze stali, przy czym warstwa wewnętrzna (2) jest odizolowana od zewnętrznego otoczenia przez elementy składowe wykonane z materiału termoplastycznego, połączone w jeden zwarty panel.

3. Zbiornik stalowy według zastrz. 2, znamienny tym, że zbiornik jest przykryty płytą dachową (6), która jest przyspawana do ścian płaszcza (4).

4. Zbiornik według zastrz. 2, znamienny tym, że dno (5) ma taką samą konstrukcję jak ścianki płaszcza (4) zbiornika.

5. Zbiornik według zastrz. 3, znamienny tym, że płyta dachowa (6) ma taką samą konstrukcję jak ścianki płaszcza (4) zbiornika.

6. Zbiornik według zastrz. 2, znamienny tym, że dno (5) zbiornika jest wykonane z materiału termoplastycznego.

7. Zbiornik według zastrz. 3, znamienny tym, że płyta dachowa (6) jest wykonana z materiału termoplastycznego.

8. Zbiornik według zastrz. 2, 4 albo 6, znamienny tym, że dno (5) zbiornika jest wykonane z naddatkiem w stosunku do rzutu poziomego ścian pionowych (4) zbiornika.

9. Zbiornik według zastrz. 2, znamienny tym, że dno (5) zbiornika stanowi płyta betonowa lub żelbetonowa (9) z gniazdami (10) dla przytwierdzenia oraz wodoszczelnego osadzenia ścian obwodowych (4).

10. Zbiornik według zastrz. 2, 3, 4, 5 albo 8, znamienny tym, że warstwa wewnętrzna (2) składa się z jednej lub wielu warstw płaskiego lub wyprofilowanego materiału.