Технический кодекс практики, как основоположник обеспечение нормативно-правовой базы для проектирования и строительства резервуаров в Белоруссии
Энергетическая система Республики Беларусь на современном этапе развития столкнулась с необходимостью массовой модернизации и увеличения общей вместимости резервуарных парков нефтехранилищ. Наибольшую значимость приобретает вопрос замены изношенных резервуаров, которые находятся в эксплуатации с 60-70-х годов прошлого столетия.
Основными поставщиками резервуаров для Белоруссии являются Россия, Польша, Украина. Сама республика, к сожалению, до недавнего времени была не в состоянии проектировать данные объекты по причине отсутствия нормативно-правовой базы.
В 2008 году специалисты кафедры трубопроводного транспорта Полоцкого государственного университета и ОАО «Нефтезаводмонтаж» осуществили совместную разработку технического кодекса практики (ТКП, — ред.) по проектированию и устройству стальных вертикальных резервуаров.
Основной целью, которую преследовали разработчики, стала потребность в создании общего документа для проектирования и изготовления резервуаров на основе однообразных требований и решений. Кроме того, в процессе разработки документа были поставлены также задачи по повышению требований к качеству изготовления резервуаров, а также внедрению передовых методов производства, сварочных работ, антикоррозионной защиты.
Одной из функций ТКП является определение основных требований, обеспечивающих соответствующее качество при строительстве и безопасность их эксплуатации. Требования касаются резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов емкостью от 100 куб.м. до 120 тыс.куб.м.
В кодексе определены требования по конструктивным решениям для каждого этапа производства, начиная с момента выбора материала, и, заканчивая, коррозионной защитой. Следует отметить, что многие положения ТКП основаны на аналогичных документах других государств.
Ряд тезисов нового ТКП представлен ниже.
1. Основной сложностью строительства резервуаров является обеспечение правильной геометрической формы, что в будущем оказывает значительное воздействие на безопасную эксплуатацию сооружения. Современная технология рулонирования является, конечно, одной из самых продвинутых, но и она не лишена серьезных недостатков. Постоянные деформации металлических листов приводят к дополнительным напряжениям в структуре металла, что в конечном итоге влияет на продолжительность эксплуатации резервуара. Следует также сказать, что рулонирование применяют при производстве резервуаров небольшого объема. По этой причине в кодексе определены требования относительно резервуаров различного объема, которые помимо рулонирования собираются методом полистового соединения. Здесь же указаны требования к геометрическим формам конструкций.
Полистовая сборка представляет собой монтаж резервуара из отдельно поставляемых элементов. Сборка происходит непосредственно на месте будущего расположения резервуара. При этом используют автоматическую и полуавтоматическую виды сварки. К основным плюсам данной технологии можно отнести следующие моменты:
- возможность изготовления резервуаров различной вместимости и с любой толщиной стенки;
- отсутствие напряжений, возникающих при рулонировании;
- создание благоприятных условий эксплуатации за счет более простого обеспечения правильных геометрических форм резервуара.
2. Увеличение количества резервуаров, обладающих защитной стенкой. Основным фактором, влияющим на данный факт, является ужесточение требований безопасности при эксплуатации резервуаров. Методика расчета резервуаров, обладающих двойной стенкой, должна предусматривать неравномерность нагрузки на стенки от разливающейся жидкости. Расчеты показали, что без дополнительных мер по усилению обоих стенок, резервуар не способен справиться с давлением разливающегося продукта. При этом наблюдается вертикально направленный разрыв на высоту всей основной стенки резервуара. Далее нефтепродукт достигает защитной стенки и оказывает давление на нее. Усугубление ситуации происходит из-за того, что раскрывшаяся основная стенка оказывает механическое воздействие на тонкую защитную стенку, которая от этого также разрушается. Очевидно в этом плане то, что для обеспечения соответствующих мер безопасности при эксплуатации данных резервуаров, требуется осуществление дополнительных мероприятий по усилению конструкций.
Одним из вариантов модернизации конструкции является усиление внутренней стенки, что позволит замедлить процесс ее раскрытия в случае разрушения. В этом случае в пространство между стенками поступит большее количество жидкости, что поспособствует частичному выравниванию давления. Это поспособствует также снижению скорости раскрытия основной стенки при ее разрыве. Подобного эффекта можно достигнуть также за счет применения стальных тросов, способных в некоторой степени нивелировать возникающие при разрушениях нагрузки. Для того, чтобы увеличить жесткость защитной стенки, немаловажно монтировать на ее внутренней стороне горизонтальные ребра. Следует также отметить, что система тросов позволяет не только замедлить и частично нивелировать процесс разрушения стенки, но и сохранить первоначальную форму резервуара.
3. Основным этапом проектирования резервуаров из стали является определение толщины стенки емкости, выбираемой относительно прочностных условий. Основным условием, которое при этом следует учитывать, является ступенчатый характер изменения толщины стенки резервуара по его высоте. То есть толщина стенки нижнего ряда должна быть больше толщины предыдущего ряда. Объясняется это определенной гидростатической нагрузкой, которая при данном подходе будет оказывает максимальное давление не на нижнюю часть пояса, а на его среднюю часть. Не менее важно выбрать правильный метод расчета для определения толщин поясов. Это позволит не только повысить безопасность резервуара, но и сэкономить металл для его производства.
Требования, изложенные в разработанном ТКП открывают новые возможности для проектировщиков, а также обеспечивают новый уровень безопасности при эксплуатации резервуаров различного объема на территории Республики Беларусь.