Контрольная работа -Сооружение и эксплуатация трубопроводных систем
Подождите немного. Документ загружается.
6. Защита нефтепроводов и газопроводов от коррозии
В условиях магистральных трубопроводов имеют место следующие виды
коррозионных процессов:
коррозия в электролитах - коррозия металлов в жидких средах, проводящих
электрический ток (вода, растворы кислот, щелочей, солей);
почвенная коррозия - коррозия подземных металлических сооружений под
воздействием почвенного электролита;
электрокоррозия - коррозия подземных металлических сооружений под
воздействием блуждающих токов;
атмосферная коррозия - коррозия металлов в атмосфере воздуха или другого
газа, содержащего пары воды;
биокоррозия - коррозия, вызванная жизнедеятельностью микроорганизмов,
вырабатывающих вещества, ускоряющие коррозионные процессы;
контактная коррозия - коррозия металлов в присутствии воды, вызванная
непосредственным контактом двух металлов.
На сегодня в практике строительства трубопроводов применяются
изоляционные покрытия на основе битумных мастик, полиэтиленовых и
поливинилхлоридных изоляционных липких лент, эпоксидные порошковые
краски, напылённый полиэтилен и др.
Практика показывает, что даже тщательно выполненные изоляционные
покрытия не гарантируют необходимой защиты трубопроводов. Практически все
магистральные трубопроводы оснащаются средствами электрохимической
защиты (ЭХЗ). ЭХЗ осуществляется катодной поляризацией трубопроводов. Если
катодная поляризация производится с помощью внешнего источника постоянного
тока, то такая защита называется катодной, если же поляризация осуществляется
присоединением защищаемого к металлу, имеющему более отрицательный
потенциал, то такая защита называется протекторной. Чаще всего на
трубопроводах осуществляется катодная защита. Принципиальные схемы
катодной и протекторной защиты приведена на рис. 4 и 5.
21
1. Проектирование комплексной защиты наружной поверхности подземных
трубопроводов от коррозии следует выполнять в соответствии с требованиями
ГОСТ 25812-83 и СНиП 2.05.06-85, предъявляемыми к трубопроводам.
2. Защитные покрытия должны быть усиленного типа независимо от условий
прокладки. При этом толщина слоя покрытия из полимерных лент должна быть не
менее 1,2 мм.
3. Средства электрохимической защиты, предусмотренные проектом, следует
включать в работу: в зонах влияния блуждающих токов — не позднее месяца
после укладки трубопровода в грунт; в остальных случаях — в течение месяца, но
не позднее трех месяцев с момента укладки.
4. Контрольно-измерительные пункты следует устанавливать с интервалам
между ними не более 200 м. Кроме того, по решению проектной организации в
зависимости от коррозионных условий установку контролъно-измерительных
пунктов следует предусматривать в точках дренажа, в местах пересечений с
рельсовыми путями электрифицированного транспорта (при пересечении более
двух рельсовых путей — по обе стороны пересечения), у подводных переходов и
в местах сближения трассы с пунктами присоединения линий с отрицательным
электропотенциалом к рельсам электрифицированного транспорта.
5. Контрольно-измерительные пункты должны быть оборудованы
неполяризующимися электродами сравнения длительного действия с датчиками
электрохимического потенциала, обеспечивающими измерение поляризационных
потенциалов на трубопроводе.
6. Изолирующие фланцевые соединения следует устанавливать на выходе
трубопровода с территории поставщика и входе на территорию потребителя.
Указанные соединения надлежит располагать на расстоянии не менее 20 м от
сливо-наливных установок, резервуарных парков и узлов учета количества
нефтепродуктов.
7. Для цепей электрохимической защиты следует применять, как правило,
бронированные силовые кабели с пластмассовыми оболочками.
22
Рис. 5. Принципиальная схема протекторной защиты
Принцип действия протекторной защиты аналогичен работе
гальванического элемента.
Два электрода: трубопровод 1 и протектор 2, изготовленный из более элек-
троотрицательного металла, чем сталь, опущены в почвенный электролит и со-
единены проводником 3. Так как материал протектора является более электро-
отрицательным, то под действием разности потенциалов происходит направлен-
ное движение электронов от протектора к трубопроводу по проводнику 3.
7. Сооружение резервуаров и фундаментов для них.
23
До недавнего времени, когда не было насосов, позволяющих вести
перекачку нефти «из насоса в насос», на каждой перекачивающей станции (ПС)
строили резервуары. В настоящее время на (ПС) резервуары используются
только как аварийные ёмкости. Крупные резервуарные парки строятся в голове
трубопровода и на конечном пункте. В первом случае, резервуары используют
для накопления и доподготовки нефти, во втором - как перевалочные ёмкости.
Головные сооружения на нефтепроводе строятся в крупных
нефтедобывающих районах, иногда для приёма нефти нескольких нефтяных
компаний. С концевых сооружений нефтепровода нефть поставляется на
нефтеперерабатывающие заводы, морские и речные терминалы,
железнодорожные наливные эстакады. Магистральные нефтепроводы,
перекачивающие станции, терминалы, наливные эстакады эксплуатируются
государственной акционерной компанией «Транснефть». Согласно «Норм
проектирования» (ВНТП 2-86) суммарный полезный объём резервуарных парков
нефтепроводов зависит от диаметра и протяжённости последних.
Нефтяные резервуары — это емкости для хранения нефти и
нефтепродуктов. В зависимости от материала, из которого сооружают
резервуары, их подразделяют на металлические (стальные) и неметаллические
(железобетонные).
По геометрической форме различают резервуары цилиндрические,
вертикальные или горизонтальные, прямоугольные, сферические.
По расположению наивысшего уровня взлива нефти относительно
поверхности земли различают: наземные, полузаглублённые и заглублённые.
Наиболее часто применяют для хранения нефти вертикальные
цилиндрические резервуары.
Резервуары с конусной кровлей
Резервуары с конусной кровлей вместимостью 100—5000 м3 изготовляются
из рулонных заготовок корпуса и днища или методом полистовой сборки (табл.
1). В обоих вариантах настил покрытия монтируется и сваривается и отдельных
листов непосредственно на резервуаре.
Таблица 1
24
Габаритные размеры и расход стали на резервуары, сооружаемые различными
способами
Показатели Вместимость резервуара, м3
100 200 300 400 700 1000 2000 3000 5000
UРезервуары полистовой сборки
Геометрический объем,
м3
104 204 333 422 754 1057 2139 3348 4838
Диаметр, мм 4740 6630 7590 8540 10440 12370 15250 19060 22800
Высота, мм 5920 5920 7390 7390 8860 8860 11 780 11 840 11860
Масса, т 4,86 7,52 10,38 11,94 17,43 22,79 38,90 58,24 86,98
Расход стали на 1 м3
вместимости, кг
46,7 36,8 31,2 28,29 23,05 21,52 18,18 17,7 18,0
UРезервуары с рулонным изготовлением корпуса
Геометрический объем,
м3
104 204 333 422 754 1057 2139 3348 4838
Диаметр, мм 4730 6620 7650 8510 10410 12330 15180 18980 22790
Высота, мм 5920 5920 7390 7390 8860 8860 11780 11840 11860
Масса, т 4,88 7,55 10,42 11,97 17,45 22,74 38,79 57,67 86,77
Расход стали на 1 м3
вместимости, кг
46,90 37,0 31,3 28,3 23,14 21,51 18,13 17,2 17,9
Резервуары полистовой сборки применяются только в исключительных
случаях в отдельных районах страны, куда по транспортным условиям затруднена
доставка крупногабаритных рулонных заготовок.
Резервуары вместимостью 2—5 тыс. м3, сооружаемые в районах со
скоростным напором ветра 55 кгс/м2, внутри корпуса на уровне низа стропильных
ферм имеют кольца жесткости.
Резервуары с конусной кровлей рассчитаны на следующие нагрузки:
Давление в газовом пространстве резервуара, мм вод. ст. 200
Допустимый вакуум, мм вод. ст. 25
Снеговая нагрузка, кгс/м2 100
Нагрузка от термоизоляции кровли, кгс/м2 45
Скоростной напор ветра, кгс/м2 30—35
Корпус и днище резервуаров изготовляются из мартеновской спокойной
стали (Ст.З) по ЧМТУ 5332—55 улучшенного раскисления. Для районов
строительства с расчетной наружной температурой ниже —20оС эти конструкции
можно изготовлять из той же стали, но с испытанием ее на изгиб в холодном
25
состоянии (ГОСТ 380—71). Для несущих конструкций и настила покрытия идет
спокойная сталь марки ВСт.З (ГОСТ 380—71).
Резервуары со щитовыми покрытиями
Покрытия резервуаров собираются из отдельных щитов заводского
изготовления. Щит перекрытия представляет собой каркас, к которому приварен
настил.
Конструкции кровли и перекрытия рассчитаны на следующие нагрузки:
Давление в газовом пространстве резервуара, мм вод.ст. 200
Допустимый вакуум, мм вод. ст. 25
Снеговая нагрузка, кгс/м2 100—150
Нагрузка от термоизоляции кровли, кгс/м2 45
Скоростной напор ветра (в кгс/м2) для резервуаров вместимостью, м3:
100—700 До 100
1000 55—100
2000—5000 30; 55; 100
10 000—20 000 35; 55
Применение резервуаров со щитовой кровлей (табл.2) обеспечивает 100-
процентную сборность конструкции, значительно сокращает сроки сооружения, а
также повышает качество резервуаров.
Таблица 2
Габаритные размеры и расход стали на резервуары с рулонным изготовлением
корпуса и щитовой кровлей
Показатели
Вместимость
резервуара, м3
100 200 300 400 700 1000 2000 3000 5000 10000 15000 20000
26
Геометрически
й объем, м3
104 204 332 400 720 1003 2031 3198 4575 17000 -- --
Диаметр, мм 4730 6630 7580 8530 10430 12330 15180 18980 22790 28500 39800 45500
Высота, мм 5920 5920 7300 7370 8840 8840 11800 11820 11840 11940 11950 11950
Масса, т 4,9 7,34 10.5 12,39 18,77 24,34 41,73 61,73 88,79 194,23 237,0 326,16
Расход стали на
1 мЗ
вместимости,кг
47,11 35,98 31,6 31,0 26,11 24,27 20,54 19,52 19,34 17,7 15,8 16,3
Резервуары со сферическим покрытием
Резервуары со сферическим покрытием имеют вместимость от 10 до 50 тыс.
м3 (табл. 3). Они предназначены для хранения жидкости с плотностью до 0,9 т/м3
и могут сооружаться в районах с сейсмичностью до 7 баллов и расчетной
температурой не ниже —40° С.
Днище и корпус резервуара поставляются на место строительства в
нескольких рулонах, масса каждого из которых не превышает 60 т. Покрытие
резервуаров монтируется из отдельных щитов и имеет сферическую форму. При
монтаже щиты укрупняются: один монтажный щит собирается из трех заводских
щитов.
Щиты опираются на центральное кольцо и кольцо жесткости,
расположенные на корпусе резервуара, под которым сооружается кольцевой
железобетонный фундамент из плит. Резервуар рассчитан на следующие
нагрузки:
Давление в газовом пространстве резервуара, мм вод. ст. 200
Допустимый вакуум, мм вод. ст. 40
Снеговая нагрузка, кгс/м2 100
Скоростной напор ветра, кгс/м2 55
Наружные слои нижних поясов корпуса и окрайки днища изготовляются из
низколегированной стали, остальные элементы — из стали по ЧМТУ 5232—44
ГОСТ 380-71.
Таблица 3
Габаритные размеры и расход стали на резервуары со сферической кровлей
Показатели Вместимость резервуара, м3
10 15 20 30 50
27
Геометрический
объем, м3
10950 14900 19460 29240 47880
Диаметр
внутренний по
нижнему поясу, мм
34200 39900 45600 47400 60700
Высота корпуса, мм 11920 11 920 11920 17900 17900
Масса стальных
конструкций, т
203,17 278,83 408,76 597,7 959,7
Весьма ответственным элементом является основание под резервуары.
Резервуары вместимостью до 5 тыс.м3 (включительно) устанавливаются на
искусственном основании, состоящем из грунтовой подсыпки, песчаной подушки
и гидроизоляционного слоя. На песчаную подушку укладывается
гидроизоляционный слой, на котором размещается днище резервуара.
Сооружение резервуаров разрешается на скальных, полускальных,
крупнообломочных, песчаных, глинистых и макропористых просадочных
грунтах. Резервуары на макропористых грунтах можно сооружать только по
специальным проектам, содержащим указания по обеспечению устойчивости
резервуаров. В частности, на участках со слабыми грунтами, имеющими несущую
способность менее 2 кг/см2 (при толщине слабого грунта более 6 см), необходимо
уплотнять грунт.
Резервуары вместимостью 300 м3 и менее можно сооружать на
черноземных и подзолистых почвах.
Для грунтовой подсыпки основания, за исключением оснований,
сооружаемых на макропористых грунтах, допускается применение щебенистых,
гравийных и песчаных грунтов.
Из глинистых грунтов подсыпка может сооружаться только в том случае,
если их влажность в момент укладки не превышает 15%, а для супесчаных и
суглинистых грунтов — 20%. Укладка грунта при устройстве грунтовой
подсыпки и песчаной подушки должна осуществляться горизонтальными слоями
толщиной 15—20 см с тщательным послойным уплотнением.
Поверхность песчаной подушки отсыпается с уклоном от центра в пределах
1,7—2,3%. Диаметр подушки должен быть больше диаметра резервуара не менее
28
чем на 1,4 м. Откосы подушки отсыпают с уклоном 1 : 1,5 с последующим
мощением.
Поверх насыпной подушки устраивается гидроизолирующий слой,
предохраняющий металл днища от коррозии под действием грунтовых вод и
конденсата. При сооружении резервуара на макропористых просадочных грунтах
гидроизолирующий слой предохраняет их от увлажнения в случае утечки
нефтепродукта через днище резервуара. Для приготовления гидроизолирующего
слоя применяется супесчаный грунт с влажностью до 3% и следующим
гранулометрическим составом: песок крупностью 0,1—2 мм — 60—85%,
песчаные пылеватые и глинистые частицы крупностью менее 0,1 мм — 40—15%.
В песке допускается содержание гравия крупностью 2—20 мм (не более 25% от
объема всего грунта). Супесчаный грунт тщательно перемешивается с вяжущим
веществом (жидким битумом, каменноугольным дегтем, гудроном, мазутом).
Содержание кислот и свободной серы в вяжущем веществе не допускается.
В общем объеме смеси вяжущего вещества должно содержаться 8—10%.
Толщина гидроизолирующего слоя должна составлять 80—100 мм, а при
макропористых грунтах — 200 мм и более (в зависимости от категории
просадочного грунта). Гидроизолирующий слой должен покрыть всю
поверхность насыпной подушки, а при сооружении на макропористых грунтах —
помимо этого поверхность откосов подушки с выходом по всему периметру
основания резервуара полосой шириной 0,5 м.
Отвод поверхностных вод от резервуаров обеспечивается планировкой и
устройством отводных и нагорных канав. Бермы насыпной подушки должны
иметь уклон от резервуаров в 10%.
При строительстве резервуаров на макропористых просадочных и
глинистых недренирующих грунтах планировка площадки под одну отметку
запрещается. В этих случаях отвод воды из обвалования должен производиться в
промышленную канализацию.
Для резервуаров вместимостью 700 м3 и более бермы и откосы основания
должны моститься камнем до выполнения монтажно-сварочных работ и
испытания резервуаров с последующей перемосткой.
29
Резервуары, расположенные на склонах, необходимо ограждать от стока
поверхностных вод нагорной канавой. При большой крутизне склона, а также при
близком к откосу расположении резервуара его корпус должен быть защищен от
возможных оползней и падения отдельных камней.
При хранении в резервуаре этилированного бензина откосы основания (если нет
бетонного кольца) должны быть покрыты сборными бетонными плитами или
монолитной бетонной плитой.
После завершения строительства резервуара и его испытания водой нужно
провести повторное нивелирование по периметру резервуара. Отметки следует
делать не менее чем в восьми точках, но не реже чем через 6 м. Если
неравномерная осадка вызвала просадки основания более 5 см между смежными и
более 10 см между диаметрально противоположными точками, после спуска воды
из резервуара должна быть произведена подбивка основания грунтом,
применяемым для гидроизолирующего слоя.
Все работы по приемке резервуара в эксплуатацию должны осуществляться
в строгом соответствии с действующими правилами, нормами и техническими
условиями. Окончательная приемка в эксплуатацию резервуара включает
испытание водой, внешний осмотр, проверку геометрических размеров, а также
проверку соответствия представленной документации требованиям проекта и
действующих технических условий на изготовление и монтаж стальных
вертикальных цилиндрических резервуаров для нефтепродуктов.
Строительное подразделение, сдающее в эксплуатацию резервуар, должно
предъявлять следующую документацию:
технические акты на элементы, изготовленные на заводе;
сертификаты (или их копии) и прочие документы, удостоверяющие
качество металла, электродов, сварочной проволоки, флюса и других
материалов, примененных при монтаже;
акты, составленные по установленной форме, на скрытые работы и
промежуточные испытания: приемку грунта в основании резервуара и
насыпной подушки, изоляционного слоя, на испытания плотности сварных
швов днища, корпуса и кровли резервуара, ревизии оборудования
30