Скуратівський Юрій Володимирович

В Україні резервуаробудування займає значне місце в народному господарстві. Резервуари представляють собою листові конструкції, котрі використовують для збереження рідин. Вони широко використовуються багатьма галузями - в нафтовій, хімічній, газовій, нафтопереробній промисловості, будівництві, транспорті та сільському господарстві, чим і пояснюється різноманітність їх конструктивних рішень.

За своєю формою вони поділяються на резервуари постійного перерізу і резервуари змінного перерізу (за висотою). До першої групи відносять вертикальні циліндричні резервуари; до другої – горизонтальні циліндричні резервуари, краплевидні круглі, краплевидні циліндричні, сферичні та комбіновані резервуари.

За способом опирання резервуари поділяються на наземні, котрі опираються на грунт своїм дном або котрі знаходяться на спеціальних опорах, і підземні, повністю закопані в грунт.

Резервуари працюють у важких експлуатаційних режимах, так як вони на відміну від інших конструкцій майже безперервно сприймають повне розрахункове навантаження. Крім того, їх експлуатують в різних кліматичних і геологічних умовах, що викликає значні додаткові напруження (температура, нерівномірна осадка основи).

До найбільш уразливих ділянок резервуара, пошкодження котрих можуть привести до серйозних аварій, відносять:

вузол сходження стінки і днища (зона уторного шва);

вузол днища на відстані 0,5…1,2 м від уторного шва;

ділянки днища на відстані 0,5…1,2 м від уторного шва, а також зварні шви між окрайками і центральною частиною днища з прилягаючими до них ділянками;

зони врізок;

вертикальні зварні монтажні шви, особливо в нижніх поясах;

перехрестя вертикальних і горизонтальних зварних швів у двох нижніх поясах;

верхні пояси в зоні змінного змочування;

вузол кріплення сходів катучої драбини плаваючого даху до верхнього опорного вузла.

Деякі положення нормативних документів, особливо в частині діагностики технічного стану і прогнозування працездатності резервуарів, потребують більш глибокого аналізу і вдосконалення кількісних оцінок впливу факторів виготовлення і експлуатації резервуарів на їх технічний стан. В основному, це стосується зміни напружено-деформованого стану, викликаного відхиленням реальної геометричної форми резервуара від проектної при незмінному технологічному навантаженню. В якості прикладу на рис.1 представлені отримані з результатів досліджень реальна геометрична форма і розподілення еквівалентних напружень в стінці резервуара об’ємом 10000 м3 при максимально допустимому рівні заповнення після 24 років експлуатації.

a) б) Рис. 1.Розподілення еквівалентних напружень на розгортц бокової поверхності стінки резервуара:
а- вплив осадки , б- вплив утворюючих

Усунення вказаних дефектів проводиться шляхом встановлення на стінці кілець і ребер жорсткості. Таке рішення було застосоване, наприклад, при реконструкції резервуарів об’ємом 10000 м3 на нафтобазі в м. Феодосія.

Аналізуючи руйнування резервуарів, можна зробити висновок, що причинами порушення їх міцності є: дефекти зварно-монтажних робіт, хрупкість металу, перепади температури тощо. Результати досліджень частково зруйнованих резервуарів показали, що з 262 випадків тріщиноутворення, виниклих в 115 резервуарах, 238 випадків приходиться на зварні шви, 20 - на уторні кутки і 4 - на основний метал.

Основні причини порушень нормального режиму експлуатації резервуарів можна розбити на 2 групи. До 1 групи відносяться причини, викликані руйнуванням: вузла сходження днища і стінки, вузла сходження приєднаних трубопроводів і стінки, зварних швів днища чи стінки, стаціонарного даху через осадку опорної колони. До 2 групи належать причини, викликані заклинюванням плаваючого даху чи утворенням зазорів між стінкою і дахом. Для запобігання виникнення порушень, викликаних причинами 1 групи, необхідно дотримання критерію міцності у відповідних елементах резервуара, а для запобігання виникнення порушень, викликаних причинами 2 групи, необхідно виконання обмежень по переміщенням.

Аналіз статистики руйнувань резервуарів показав, що до 62% їх аварійних розкрить відбувається шляхом руйнування найбільш навантаженого конструктивного елемента - вузла з’єднання стінки з днищем. При цьому корпус резервуара руйнується по зварному шву і основному металу на повну висоту стінки, відривається від днища і розвертається на 180?, а дах обвалюється на днище. В 25% інших випадків руйнування резервуара є наслідком внутрішнього вибуху пароповітряної суміші, в результаті чого відбувається відрив стінки від днища з наступним перевертанням чи польотом корпуса до 70 м від основи.

До аварійних ситуацій нерідко призводить і нерівномірна осадка основ резервуарів, як правило, досягаюча свого найбільшого значення біля стінок, а найменшого - в центрі, в наслідок виникнення на дні та нижніх зонах першого пояса стінки розтягуючих напружень.

В наш час в Україні експлуатується велика кількість резервуарів, потребуючих виведення в проектне положення шляхом виконання ремонту основ, тобто ліквідації наслідків нерівномірних осадків.

На кінець слід зазначити, що досвід експлуатації резервуарів вказує на необхідність подальшого вдосконалення їх конструктивних рішень з метою забезпечення високого рівня експлуатації (надійності, герметичності та безпечності).