Приложение I. Обнаружение протечек под резервуаром и защита приповерхностного слоя
I.1 Введение
I.1.1 В этом приложении представлены допустимые конструкции для обнаружения протечек через днища наземных резервуаров, а также основные правила конструирования резервуаров, опирающихся на решетчатые конструкции.
I.1.2 На рисунках с I-1 по I-11 представлены несколько допустимых конструкций по обнаружению протечек через днище резервуара и устройств для резервуаров, опирающихся на решетчатые конструкции. Могут использоваться альтернативные детали или методы, если они согласованы с заказчиком и изготовителем резервуара при условии, что они удовлетворяют требованиям раздела I.2.
I.1.3 Заказчику надо определить, должна ли площадка под резервуаром быть оборудована оснащением для обнаружения протечек. Если обнаружение протечек необходимо, то заказчик должен выбрать метод или методы, которые будут использоваться.
I.1.4 Протечки через днища наземных резервуаров могут появляться как из-за коррозии внешней или внутренней поверхностей плиты днища, так и вследствие комбинации обоих видов коррозии. Степень коррозии внутренней поверхности может быть определена при помощи стандартных методов в ходе осмотра внутренней поверхности резервуара. Но определение происхождения и степени коррозии внешней поверхности является более сложным вопросом. Поэтому в некоторых случаях было бы желательно оборудовать под резервуаром средство для постоянного обнаружения протечек через днище.
I.1.5 Для получения дополнительной информации по поводу использования покрытий дня предотвращения коррозии внутренней поверхности днищ резервуаров обращайтесь к практическим рекомендациям APT 652 Американского нефтяного института. За правилами и требованиям, связанными с предотвращением коррозии внешней поверхности плиты днища обращайтесь к практическим рекомендациям API 651 Американского нефтяного института.
I.1.6 При выборе подходящего проекта фундамента резервуара важно рассмотреть соответствующие экологические нормативы, а также нормативная документация по предотвращению протечек содержимого резервуара в область накопления под его днищем. Загрязнение пористых материалов (таких, как песок), используемых в качестве основы под резервуар, может порождать целую цепь опасных последствий. Должна быть определена стоимость переработки и удаления таких загрязненных материалов.
I.1.7 В настоящее приложение не включено рассмотрение требований по вторичному накоплению, если оно относится к зонам, защищенным дамбами.
I.2 Требования по исполнению
Все системы обнаружения протечек должны соответствовать следующим общим требованиям:
(Американский нефтяной институт поддерживает общую позицию касательно установки барьера для предотвращения утечек под новыми резервуарами в начальной стадии строительства. Такой барьер включает в себя стальное днище, синтетические материалы, прослои глины прослойки и другие устройства или их комбинации, укладываемые на днище наземного резервуара или под него. Барьер для предотвращения утечек выполняет следующие функции: (а) предупреждение выделений загрязненных материалов и (б) сбор или отвод вытекшего материала для обнаружения течи.)
- Протечки через днище резервуара должны быть обнаружимы при наблюдениях за периметром резервуара. Если обнаружены протечки, то вытекающий материал должен быть собран.
- Допустимо применение электронных датчиков для обнаружения пара и жидкости, однако необходимо, чтобы требования выше приведем того пункта а были выполнены. Все такие датчики должны иметь повышенную надежность или должны быть приспособлены для калибровки.
- Конструкционные материалы должны быть химически устойчивы ко всем веществам, которые должны содержаться в резервуаре во всем ожидаемом диапазоне температур. Владельцу резервуара следует определить все остальные физические свойства материалов.
- Проницаемость барьера система обнаружения протечек не должна превышать 1 х 10-7сантиметра в секунду.
Рисунок I-1. Расположенная по периметру резервуара бетонная кольцевая стена с системой обнаружения протечек под резервуаром (Типовая компоновка)
Рисунок I-2. Расположенная по периметру резервуара кольцевая стенка из щебня с системой обнаружения протечек из резервуара (Типовая компоновка)
- Материал, контактирующий со слоем, обнаженным после выемки грунта, должен быть приспособлен для использования под землей и защищен от разложения.
- Барьер для предотвращения выбросов должен быть цельным, в противном случае его стыки должны удовлетворять тем же требованиям по плотности, проницаемости и химической устойчивости, что и материал основной конструкции.
- Допускается применение водосборных колодцев и труб ниже днища резервуара, однако выше указанные выше требования по обнаружению протечек н предотвращению протечек должны соблюдаться. На рисунках 1-8 и 1-9 показаны типовые детали).
I.3 Катодная защита
Системы катодной зашиты могут быть установлены в сочетании с системами обнаружения протечек под резервуаром. Обращайтесь к практическим рекомендация API 651 Американского нефтяного института за правилами по использованию методов катодной защиты.
I.4 Конструкция двойного стального днища
I.4.1 Если используется двойное стальное днище, то детали конструкции при всех условиях эксплуатации должны обеспечивать должную опору основного днища и корпуса. Должна быть сделана оценка проекта для того, чтобы убедиться, что основное днище и корпус не перегружены. В оценке должны быть учтены все ожидаемые эксплуатационные условия: температура, высота насыпи, результаты гидравлических испытаний, сейсмические условия и осадка резервуара. Эта оценка не требуется, если основное днище равномерно поддерживается с обеих сторон корпуса и конструктивно не соединено со вторым днищем или со своей опорой.
I.4.2 Проникновение воды между днищами в системах с двумя днищами, где для их разделения используются стальные элементы (такие как решетки, структурные профили или проволочные сетки), будет приводить к местному ускорению коррозии. Если по периметру оснований ке обеспечена герметичность, то необходимо предусмотреть защиту днища резервуара от коррозии.
I.5 Требования к материалам и конструктивные элементы
I.5.1 Минимальная толщина гибкого водонепроницаемого барьера для предотвращения выбросов должна составлять 0,03 дюйма для гибких покрытий, укрепленных волоконным материалом, и 0,04 дюйма для не укрепленных гибких покрытий. Если используются глинистые покрытия, то их толщина должна быть достаточной, чтобы они соответствовали по проницаемости требованиям, указанным в разделе I.2 пункта d.
Рисунок I-3. Естественное основание с системой обнаружения протечек под резервуаром, по его периметру (Типовая компоновка)
Рисунок I-4. Двойное стальное днище с системой обнаружения протечек под резервуаром по его периметру (Типичная компоновка)
I.5.2 В период строительных работ следует предусмотреть защиту барьера для предотвращения утечек. Если существует вероятность нарушения барьера или контактов с насыпным материалом основания или подстилающим материалом под резервуаром, то следует использовать слой песка, мелкого гравия, или геоткани (геотекстнльного материала) в качестве защитной подушки.
I.5.3 Если стальное днище оснащено гибко-мембранным покрытием, то все зазубрины, заусенцы и острые края должны быть устранены, в противном случае необходимо использовать слой мелкого песка, гравия или геотекстнльного материала для защиты покрытия.
I.5.4 Гибкий барьер для предотвращения утечек должен быть покрыт слоем песка не менее 4 дюймов или выполнен так, как показано на рисунках с I-1 по I-10. Толщина слоя может быть увеличена, если между днищем резервуара и барьером для предотвращения выбросов необходимо использовать катодную защиту.
Рисунок I-5. Двойное стальное днище с системой обнаружения протечек под резервуаром по его периметру (Типовая компоновка)
Рисунок I-6. Железобетонная плита с системой обнаружения протечек под резервуаром по его периметру (Типовая компоновка)
I.5.5 Если по периметру резервуара имеются дренажные трубы, то они должны быть не менее 1 дюйма в диаметре, а минимальная толщина стенки должна соответствовать технологической карте 40. Под резервуаром трубы могут быть перфорированы для улучшения их функции по обнаружению протечек. Внутренние концы и перфорации дренажных труб должны быть защищены от засорения. Для этой цели используется гравий, отсеянный материал, геотекстильный материал или применяются другие средства, одобренные заказчиком. Дренажные трубы должны выходить через фундамент и должны быть видимы для обнаружения любой протечки. Если это указано заказчиком, то дренажная линия под резервуаром должна быть снабжена клапаном или соединена трубами со сборником протечек, как это показано на рисунке I-10. Максимальный промежуток между дренажными трубами должен составлять 50 футов, на один резервуар полагается не менее 4 дренажных труб, однако для резервуаров диаметром до 20 футов можно использовать две трубы.
I.5.6 Следует оценить необходимость применения закладных втулок, компенсирующих стыков для дренажных труб или компоновок, включающих оба указанных элемента.
I.5.7 Стоки дренажных труб и водосборные колодцы, если они используются, должны быть защищены от затекания воды из внешних источников.
I.5.8 Системы обнаружения протечек, которые используют водосборные колодцы в оболочке под днищем резервуара, должны иметь дренажную трубу, тянущуюся от колодца до периферии резервуара. Необходимо рассмотреть установку дополнительной дренажной линии по периметру.
1.6 Испытания и проверка
I.6.1 Сам барьер для предотвращения утечек, все проходы сквозь него, прикрепление барьера к кольцевой стенке основания и иные устройства должны быть визуально проверены в соответствии с применяемыми техническими условиями.
Рисунок I-7. Железобетонная плита с радиальными канавками для обнаружения протечек (Типовая компоновка)
Рисунок I-8. Типовой водосборный колодец
I.6.2 Как заводские швы в гибком водонепроницаемом покрытии, так и те, которые были сделаны в полевых условиях в ходе строительства, должны пройти испытание на проверку герметичности. Все течи должны быть устранены, после чего соединения подлежат повторным испытаниям. Альтернативные методы проверки могут быть использованы при согласовании с заказчиком.
I.6.3 Чтобы удостовериться в прочности, гибкости шва и правильности соединения, выполненного в гибком водонепроницаемом покрытии, следует проводить испытания на образцах. Методика соединения швов (включая методы испытания) должна быть представлена на одобрение заказчику, а также должна точно определять такие важнейшие параметры, как температура, скорость, подготовка поверхности и время вулканизации (отвержения), необходимое для получения шва, непроницаемого для жидкости. Требуемая прочность и гибкость швов должны быть согласованы заказчиком и изготовителем. Образцы швов должны изготавливаться в начале каждого нового перемещения для каждого оператора и сварочной машины.
Рисунок I-9. Центральный водосборный колодец для плиты днища
I.6.4 Должна быть подтверждена герметичность всех стыков на участках прохода через гибкое покрытие, а также в местах его присоединения к кольцевой стенке основания и к другим элементам конструкции. Это может быть подтверждено моделированием перед эксплуатацией или иными методами, приемлемыми для заказчика.
I.7 Резервуар, опирающийся на решетчатую конструкцию
I.7.1 Резервуары, спроектированные и построенные в соответствии со стандартом API 650 Американского нефтяного института, по которому максимальная номинальная толщина корпуса составляет 1/2 дюйма, включая в себя определенный заказчиком допуск на коррозию, а рабочая температура не превышает могут опираться на стальную или бетонную решетки. По договоренности между заказчиком и изготовителем эти нормы могут быть применены к резервуарам с толщиной корпуса большей, чем 1/2 дюйма. Эти нормы применяются для одинарных стальных сваренных в стык днищ, которые опираются на решетчатые элементы.
I.7.2 Толщина и расчетная температура металла плиты днища должны соответствовать указаниям, приведенным на рисунке 2-2.
I.7.3 Максимальный зазор между соседними или радиальными элементами решетки и толщина плиты днища должны удовлетворять требованиям разделов I.7.3.1 и I.7.3.2.
I.7.3.1 Максимальный зазор между соседними или радиальными элементами решетки не должен превышать:
b = [[1,5 Fy (tl — CA)2] / 2]0,5
1.7.3.2 Минимальная требуемая толщина плиты днища, опирающегося на решетку, должна определяться следующим уравнением:
tg = [b2 (p) / 1,5Fy]0,5 + CA
Где:
b — максимальное допустимое расстояние (от центра до центра) между соседними или радиальными элементами решетки в дюймах.
Fy — наименьший установленный предел текучести материала плиты днища в фунтах на квадратный дюйм.
tg — номинальная толщина (включающая допуск на коррозию) плиты днища, опирающейся на решетку, в дюймах.
СА — допуск на коррозию, который следует добавить к толщине плиты днища, в дюймах.
р — равномерно распределенное давление (включая вес плиты днища), воздействующее на основание и являющееся результатом действия большей из двух сил: либо веса содержимого резервуара вместе с внутренним давлением, либо веса воды, используемой при гидравлических испытаниях (в фунтах на квадратный дюйм).
1.7.3.3 Максимальное расчетное отклонение плиты днища в середине пролета между двумя соседними элементами решетки не превышает (tg — СА)/2:
d = 0,0284pb4 / El (tg — CA) < (tg — CA) / 2
Где:
d — максимальное расчетное отклонение плиты днища в дюймах.
El — модуль упругости материала плиты в фунтах на квадратный дюйм.
I.7.4 Плиты днища должны быть сварены в стык, причем швы должны быть полностью проварены. Соединения должны пройти визуальную проверку до сварки для того, чтобы гарантировать, что сварочный зазор и подгонка допустят полный провар. Необходимо осмотреть каждый сварной шов. Выравнивание элементов в плоскости решетки и их размещение друг относительно друга должно быть выполнено так, чтобы сварные стыки между частями плит днища располагались приблизительно над центрами элементов решетки с наибольшей достижимой на практике точностью. Элементы решетки должны располагаться так, чтобы свести к минимуму длину элементов корпуса, не имеющих опор.
I.7.5 Элементы решетки должны быть симметричны относительно их вертикальной оси. Стальные элементы решетки должны быть спроектированы так, чтобы предотвратить деформацию и изгибы решетки, как это определено в главе К справочника Американского института стальных конструкций (AISC) по расчету допустимых напряжений в стальных конструкциях. Можно также использовать бетонные элементы решетки.
I.7.6 Заказчик должен определить допуск на коррозию, который необходимо добавить к стальным элементам решетки. Если допуск на коррозию затребован, то необходимо также определить и способ его применения (добавлять только к элементам решетки, добавлять к решетке и к выступам, добавлять только к одной поверхности, добавлять ко всем поверхностям и так далее).
I.7.7 Для резервуаров, спроектированных так, чтобы противостоять ветру или сейсмическим нагрузкам, необходимо принять меры против скольжения, искривления н опрокидывания элементов решетки. Может потребоваться боковое крепление между верхним и нижним выступами соседних стальных элементов решетки, чтобы воспрепятствовать скольжению и искривлению. Боковые крепления и соединения должны быть спроектированы так, чтобы воспринимать определенные боковые нагрузки. Если силы трения между элементами решетки и фундаментом не соответствуют боковым нагрузкам, то элементы решетки должны быть закреплены на основании.
I.7.8 Резервуар должен быть закреплен так, чтобы крепления могли воспринимать направленным вверх усилия (сверх статической нагрузки с учетом коррозии), обусловленные ветровыми или сейсмическими нагрузками. Анкерные болты должны находится недалеко от пересечения корпуса резервуара и элементов решетки или недалеко от дополнительного элемента усиления.
I.7.9 Корпус резервуара должен быть спроектирован так, чтобы был предотвращен местный изгиб в местах расположения элементов решетки, также следует принимать во внимание деформации корпуса, если расстояние между элементами решетки уже определено.
I.7.10 Плита днища и элементы решетки, расположенные прямо под опорными колоннами крыши и другими элементами, опирающимися на днище, должны быть спроектированы с учетом приложенных нагрузок. При необходимости должны применяться дополнительные опорные элементы, поддерживающие дно.
I.7.11 Если резервуар оборудован выполненными заподлицо люками или патрубками для очистки, то следует предусмотреть дополнительные опорные конструкции, чтобы надлежащим образом создать опору для элементов усиления или переходных плит днища. Как минимум, дополнительные опорные конструкции должны состоять из кольцевого элемента (минимальная длина и расположение соответствует методу А, см. рис. 3-9) и радиальных элементов. Радиальные опорные элементы должны проходить от кольцевого элемента до внутреннего края элементов усиления днища (для выполненных заподлицо люков) или переходных плит днища. Зазоры по периферии между радиальными опорными элементами не должны превышать 12 дюймов.
Рисунок I-11. Резервуар, опирающийся на элементы решетки (основная схема расположения)
