1. ТЭХНАЛАГІЧНАЕ ПРЫЗНАЧЭННЕ І КАНСТРУКТЫЎНЫЯ АСАБЛІВАСЦІ СТАЛЁВЫХ РЭЗЕРВУАРАЎ ДЛЯ ЗБОРУ, ПАДРЫХТОЎКІ І ЗАХОЎВАННЯ НАФТЫ І НАФТАПРАДУКТАЎ

Сталёвыя рэзервуары тыпу РВС прызначаныя для збору і захоўвання нафты, якая здабываецца, а таксама нафтапрадуктаў (бензіну, газы, дызельнага паліва, мазуту), якія адрозніваюцца адзін ад аднаго шчыльнасцю, выпаральнасцю, таксічнасцю, каразійнай агрэсіўнасці ў дачыненні да металічных сценак, а таксама іншымі спецыфічнымі ўласцівасцямі.

Сталёвыя вертыкальныя цыліндрычныя рэзервуары з'яўляюцца найбольш распаўсюджаным выглядам сховішчаў для нафты і нафтапрадуктаў: з агульнага аб'ёму рэзервуараў вертыкальныя сталёвыя рэзервуары складаюць больш за 80%.

Рэзервуары тыпу РВС у залежнасці ад іх канструкцыі падпадзяляюць па ўнутранаму працоўнаму ціску на наступныя тыпы: якія працуюць пры ціску, блізкім да атмасфернага (з пантонаў, з якая плавае дахам); нізкага ціску да 2 кПа і пад вакуумам да 0,25 кПа; павышанага ціску (да 70 кПа) і пад вакуумам (да 1 кПа). Для нафты і нафтапрадуктаў з пругкасцю насычаных пароў пры рэжыме эксплуатацыі да 26,6 кПа (нафта, газа, дызпаліва, алею, мазуты і інш.), ужываюць сталёвыя зварныя рэзервуары, якія маюць стацыянарную дах. Лёгкаўзгаральныя вадкасці і легкоиспаряющиеся нафты захоўваюць у рэзервуарах з якая плавае дахам або пантонам.

Сталёвыя вертыкальныя рэзервуары эксплуатуюць у розных кліматычных умовах: на Поўначы, дзе тэмпература навакольнага паветра ў зімовы час можа дасягнуць мінус 60 'З, і ў паўднёвых раёнах, дзе тэмпература навакольнага паветра можа падняцца да 50'З.

Рэзервуары са стацыянарнай дахам прызначаныя для захоўвання нафты і нафтапрадуктаў з шчыльнасцю да 0,9 т/м3 і тэмпературай пры эксплуатацыі не вышэй 70'З (кароткачасова). Найбольш распаўсюджаныя на промыслах, і ва ўмовах магістральнага транспарту нафты рэзервуары ёмістасцю ад 1000 да 50 тыс. м3 з вышынёй сценкі корпуса 12 - 18 м. Рэзервуар збіраюць з рулонных нарыхтовак заводскага вырабу і складаюцца яны з плоскага дна, цыліндрычнага корпуса і пакрыцці (дахі). Пакрыццё абапіраецца, як правіла, на сценкі корпуса, а ў прамысловых рэзервуарах з ёмістасцю 5000 - 10000 м3 на дадатковую стойку ў цэнтры рэзервуара.

Корпус рэзервуара (рулонныя полкі) зварваюць аўтаматычнай зваркай з асобных лістоў і паясоў. Пры завадскім вырабе рэзервуараў з рулонных нарыхтовак лісты зварваюцца ўсутыч, пры полистовой зборцы корпуса зварка вядзецца тэлескапічным размяшчэннем паясоў. Вертыкальныя швы корпуса выконваюць ўсутыч і проваривают з абодвух бакоў. Колцавыя швы корпуса выконваюць ўсутыч або внахлестку з двухбаковым проваром. Тавровый шво, які злучае дно з корпусам, накладваюць з абодвух бакоў слаба ліста. Гранічныя мінімальныя таўшчыні лістоў па паясам рэзервуараў рознай умяшчальнасці прыведзены ў табл. 1.1.
 

Дно - элемент канструкцыі рэзервуара, які ўспрымае гідрастатычны ціск падставы, на якім спачывае рэзервуар. Таўшчыню дна вызначаюць, кіруючыся меркаванай хуткасцю карозіі металу, а таксама неабходнасцю стварэння герметычных зварных швоў і трывалай канструкцыі вузла спалучэння дна з корпусам (уторный шво). Аднак, як паказвае практыка, пры захоўванні сероводородсодержащей нафты гэтыя дадаткі на таўшчыню лістоў дна пры захоўванні агрэсіўных нафты тэрмінаў іх эксплуатацыі не павышаюць.

Лісты дна, размешчаныя на перыферыі, называюцца окрайками, лісты у цэнтральнай частцы дна - полкамі. Таўшчыня лістоў дна рэзервуараў дыяметрам больш за 15 м складае 6 - 8 мм і больш.

Пакрыццё рэзервуара, разлічанае на 2 кПа, прыварваюць да колцавым кутніку суцэльным вонкавым і перарывістым унутраным швом, а да апорных элементаў даху (да крокваў) - прихватками. Пры ціску 0,2 кПа лісты даху прымацоўвае да обвязочному кутку вонкавым суцэльным швом. Гэтыя дэталі канструкцыі даху, г. зн. наяўнасць вялікай колькасці шчылін і зазораў у месцах спалучэння лістоў са кроквамі робяць дах рэзервуараў, з аднаго боку, вельмі схільнай карозіі, а з другога - вельмі абцяжарваюць прымяненне антыкаразійнай абароны даху рэзервуараў.

Ўхіл стацыянарнай даху рэзервуараў мае дачыненне да аб'ёму газавага прасторы: чым яно менш, тым яны больш зручныя і бяспечныя ў эксплуатацыі, менш будуць тут і праявы карозіі. У цяперашні час для збору і захоўвання нафты шырока прымяняюцца рэзервуары з «безмоментной дахам». Такія канструкцыі даху зніжаюць расход металу па параўнанні з шчытавы дахам, памяншаюць страты нафтапрадуктаў ад малых дыханне, забяспечваюць вялікую каразійную ўстойлівасць даху, што абумоўлена адсутнасцю металічнага каркаса і паляпшэннем умоў нанясення антыкаразійнага пакрыцця на ўнутраную паверхню.

Існуючыя стацыянарныя даху спачываюць на кроквенных перакрыццях, альбо маюць бесстропильное перакрыцце з адной цэнтральнай стойкай ўнутры рэзервуара.

1.1. Матэрыялы элементаў канструкцыі рэзервуараў

Да матэрыялаў, якія ўжываюцца для вырабу рэзервуараў, прад'яўляецца шэраг патрабаванняў, у асноўным, канструктыўнага парадку: захаванне дастаткова высокіх значэнняў ўдарнай глейкасці пры нізкіх тэмпературах навакольнага асяроддзя, высокія пластычнасць і цыклічная трываласць супраць знаказменных нагрузак пры заполнениях і опорожнениях рэзервуараў. Каразійная стойкасць практычна ўсіх якія ўжываюцца металаў для збудаванні рэзервуараў - нізкая.

Выбар класаў і марак сталей вызначаецца разліковымі тэмпературамі і значнасцю асобных элементаў канструкцыі рэзервуара. Для гэтага ўстаноўлены дзве групы элементаў рэзервуараў: да першай аднесены сценкі і окрайки дноў рэзервуараў і дэталі фасоннага пракату для ўсіх пакрыццяў рэзервуараў; да другой - сценкі і окрайки дноў рэзервуараў, уключаючы пакрыццё, понтоны і якія плаваюць даху рэзервуараў ўсіх ёмістасцяў. Да маркам сталі першай групы аднесены: В18ПС5, ВстЗСП6, ВСтЗСП5, 09Г2С, 15ХСНД, 10ХСНД, 14Г2АФ, 16Г2АФ, да другой: ВСт2КП2, В18ГПС5, ВСтЗСП5, 09Г2 і 0972С (табл. 1.2).
 

У залежнасці ад хімічнага складу і агульных трывальных паказчыкаў канструкцыйныя сталі для будаўніцтва рэзервуараў дзеляць на вугляродзістыя звычайнага якасці, низколегированные (падвышанай трываласці), низколегированные тэрмічнаму ўмацавання сталі высокай трываласці. Марку сталі для элемента канструкцыі рэзервуара выбіраюць з улікам яе уласцівасцяў. Акрамя таго, названыя сталі адрозніваюць таксама ў залежнасці ад спосабаў выплаўлення і раскіслення, хімічнага складу і свариваемости.

Вугляродзістыя сталі звычайнай якасці па ступені раскіслення падзяляюцца на спакойныя, полуспокойные і якія кіпелі (у залежнасці ад выдзялення газаў пры крышталізацыі). Лепшай у коррозионном адносінах з'яўляецца спакойная, горшай - кіпячая сталь. Спакойная сталь адрозніваецца ад кіпячай больш дробназярністай структурай, большай структурнай і хімічнай аднастайнасцю. Кіпячая сталь адрозніваецца больш забруджанай структурай, схільная да трещинообразованию пасля зваркі і старэння.

Для рэзервуараў сярэдняй умяшчальнасці выкарыстоўваюць сталі, якія валодаюць высокай трываласцю, значным адносным падаўжэннем і добрай свариваемостью (напрыклад, сталі маркі ВСтЗСП5 або низколегированные сталі класа С44/29, маркі 09Г2 і 09Г2С), якія захоўваюць пры нізкіх тэмпературах высокія значэння ўдарнай глейкасці. Для рэзервуараў вялікай умяшчальнасці (ад 20 тыс. м3 і больш) ужываюць высокатрывалыя сталі класа С60/45 маркі 16Г2АФ.

Нягледзячы на ўсё гэта вугляродзістыя і низколегированные сталі ў агульным падобныя ў коррозионном дачыненні да: яны нестойки практычна ў агрэсіўных асяроддзях нафтавай прамысловасці, асабліва калі нафта змяшчае нават невялікія колькасці серавадароду.

Пры здабычы, зборы, падрыхтоўцы і транспарце сырых (падрыхтаваных і непадрыхтаваных нафты) рэзервуары выконваюць найважнейшая тэхналагічнае прызначэнне на ўсіх этапах здабычы, падрыхтоўкі і транспарту нафты. Важна адзначыць, што якая здабываецца з нафтавых пластоў сырая нафта рознага хімічнага складу ў цэлым уяўляе сабой гетэрагенных сістэму, якая складаецца з сумесі вуглевадародаў (нафты), спадарожнай мінералізаванай вады, увлекаемой нафтай з пласта і таму эмульгированной нафты ў, а таксама газавай фазы, насыщающей нафту. Трапляючы ў рэзервуар, сырая обводненная (і нават абязводжанай) нафту падзяляецца ў ёй на тры фазы: у ніжняй зоне - аддзялілася ад нафты мінералізаваная вада, якая змяшчае розныя агрэсіўныя агенты, у сярэдняй зоне - обводненная нафту з растворанымі ў ёй агрэсіўнымі кампанентамі, у верхняй зоне -, газа-паветраная серада, якая змяшчае лёгкія фракцыі нафты, пары вады і газападобныя агрэсіўныя кампаненты (кісларод, серавадарод, двухвокіс вугляроду).

Самі па сабе, свабодныя ад вады, нафты рознага хімічнага складу карозіі металу не выклікаюць. Карозію ўнутраных сценак рэзервуараў выклікае, у асноўным, вада, якая змяшчае розныя каразійныя прымешкі. Без вады гэтыя прымешкі ў нафты таксама інэртныя па стаўленні да металу.

Улічваючы гэтыя асаблівасці праявы карозіі ва ўсіх трох зонах рэзервуара неабходна адзначыць, што каразійнае разбурэнне ўнутраных сценак рэзервуара і яго дна працякае па розных механізмаў і праяўляе сябе з рознай інтэнсіўнасцю.

Разам з тым варта адзначыць, што практычна ўсе якія выкарыстоўваюцца ў резервуаростроении металы, у тым ліку і слаболегированные, з'яўляюцца нестойкими або малостойкими па адносінах да большасці захоўваюцца ў рэзервуарах нафты і які адлучаецца ад іх водным серадах. Гэта тлумачыцца тым, што адсутнічае якая-небудзь залежнасць паміж хуткасцю карозіі металу рознага (названага) складу для рэзервуараў і хімічным складам большасці якія сустракаюцца на нафтавых радовішчах спадарожных (пластовых і сцекавых) вод. Адзначаюцца толькі невялікія адхіленні хуткасці разбурэння металу таго ці іншага складу ад сярэдняй хуткасці карозіі. Таму практычна кожны метал, які выкарыстоўваецца ў резервуаростроении, вядзе сябе ў агрэсіўных асяроддзях як низкоуглеродистая сталь і патрабуе спецыяльнай абароны ад карозіі.