Оценка долговечности уторных узлов вертикальных цилиндрических резервуаров в процессе эксплуатации

Аннотация. В статье рассматривается оценка долговечности уторного узла – соединения между днищем и стенкой, одного из самых ответственных и нагруженных элементов вертикальных цилиндрических резервуаров в процессе эксплуатации. Повышение надежности сопряжения, продолжительности службы резервуаров и уменьшение объема работ при  ремонте.

Ключевые слова: уторный узел, цилиндрические резервуары, эксплуатация, оценка долговечности.

В нашей стране сформирована крупная система трубопроводного магистрального транспорта нефти, которая включает более тысячи вертикальных цилиндрических резервуаров.

Основное количество было построено в 1980 годах, и к данному моменту времени исчерпала свой эксплуатационный ресурс в 30 лет.

Медленный темп обновления нефтегазового оборудования стал проблемой долговременной эксплуатации вертикальный цилиндрических резервуаров.

Важна необходимость регулярных диагностик и последующего ремонтирования резервуаров, актуальными задачами остаются уменьшение объемов работы при ремонте и продление срока эксплуатации.

При проведении диагностирования большая часть внимания предоставляется частям конструкций резервуаров, работа которых осуществляется при высоком уровне напряжений в условиях сложного напряженно-деформированного состояния (НДС). Сопряжение между стенкой и днищем, называемое уторным узлом является одним из наиболее нагруженным и ответственным элементом конструкции резервуаров.

Всеми известный факт, что дефекты сварных соединений (дефекты, подобные трещинам) взывают наибольшую концентрацию напряжений. Трещиноподобные дефекты являются основополагающими при определении сроков безопасной эксплуатации цилиндрических резервуаров [1].

Гидростатическая малоцикловая нагрузка и вес конструкции являются основными факторами повреждения на участке сварного уторного узла.

В ходе проведения работы были приняты во внимание  результаты исследований таких ученых, как Е.Е. Семин, А.А. Катанов и Г.Г. Васильев. Выяснено, что максимальное значение состояний напряжений составляет нагрузка от изгиба, которая возникает при стесненности деформаций.

Данные нагрузки возникают при заполнении и освобождении вертикальных цилиндрических резервуаров, следовательно образующиеся при этих процессах видах эксплуатации значительно снижают срок службы надежность и вертикальных цилиндрических резервуаров.

Возрастает и вероятность появления в зоне таврового сварного соединения сварочных дефектов, в следствии чего возникают скрытые микротрещины, что в совокупности с подтоварной водой способствует активации коррозионного процесса.

Вышеуказанные ученые установили, что самой оптимальным видом сварного соединения между стенкой и днищем резервуара будет являться шов, который вогнут вовнутрь, и величина его вогнутости должна составлять 3-4 мм. В данном случае есть гарантия отсутствия развития пластических деформаций на участке уторного узла в процессе эксплуатации.

Исследование было выполнено по предельным состояниям: по началу роста трещины и началу разрушения соединения.

Для того, чтобы повысить надежность и безопасность вертикальных цилиндрических резервуаров при эксплуатации Васильев Г.Г. предлагает замену уторного узла элементом тороидального кольца, которое соединяет стенку и днище резервуаров.

Чтобы резервуар был устойчив, по контуру стенки в пространство между тороидальным переходом и фундаментом резервуара рекомендуется проложить подпятник, с крепежными косынками с определенным в зависимости от толщины первого пояса и диаметра РВС шагом.

Таким образом, при воздействии гидростатической нагрузки и веса, будет происходить плавное изменение геометрии сопряжения между стенкой и днищем. При таком виде конструкции произойдет снижение напряжений и замедление процессов деформаций, появления трещин, процессов коррозии. Продлится срок службы резервуаров и существенно снизятся затраты на ремонт и обслуживание [2].

Для повышения эффективности функционирования вертикальных цилиндрических резервуаров следует преобразовать все имеющиеся средства и полученные знания в ходе исследований для воплощения более длительного срока эксплуатации и качественной работы нефтегазовой отрасли.