СТО–СА–03–002–2009

• Комплексное руководство по проектированию и строительству вертикальных стальных резервуаров

Комплексное руководство по проектированию и строительству вертикальных стальных резервуаров

В нефтегазовой отрасли России вертикальные стальные резервуары (РВС) являются ключевыми объектами для хранения нефти и нефтепродуктов. Их надежность и безопасность напрямую влияют на экологическую обстановку и экономическую эффективность предприятий. Основным документом, регламентирующим создание этих сложных инженерных сооружений, является стандарт организации СТО-СА-03-002-2009, разработанный ассоциацией "Ростехэкспертиза".

Область применения и основные положения стандарта

Стандарт СТО-СА-03-002-2009 устанавливает единые комплексные технические требования к строительству вертикальных цилиндрических резервуаров для нефти и нефтепродуктов. Документ распространяется на резервуары, работающие под избыточным давлением, близким к атмосферному, и предназначенные для хранения широкого спектра продуктов - от сырой нефти до различных нефтепродуктов и пластовой воды.

Стандарт регламентирует работу в экстремальных условиях эксплуатации: температура хранимого продукта до +260°C, минимальная температура района строительства до -65°C, сейсмичность площадки строительства до 9 баллов. При этом документ не распространяется на изотермические резервуары и резервуары для хранения агрессивных химических продуктов.

Классификация резервуаров и система классов опасности

Одной из фундаментальных основ стандарта является четкая система классификации вертикальных резервуаров по конструктивным особенностям и уровню ответственности.

По конструктивным особенностям резервуары подразделяются на три основных типа:

• РВС - резервуары со стационарной крышей без понтона
• РВСП - резервуары со стационарной крышей и понтоном
• РВСПК - резервуары с плавающей крышей

Каждый из этих типов может быть выполнен в варианте с защитной стенкой ("стакан в стакане"), что обозначается добавлением индекса "ЗС" - РВС ЗС, РВСП ЗС, РВСПК ЗС.

Класс опасности (уровень ответственности) назначается в зависимости от номинального объема резервуара, места расположения площадки строительства и прогнозируемой величины ущерба при возможной аварии:

• Класс 1 - резервуары объемом свыше 50 000 м³
• Класс 2 - резервуары объемом от 10 000 м³ до 50 000 м³
• Класс 3 - резервуары объемом от 1 000 м³ до 10 000 м³
• Класс 4 - резервуары объемом менее 1 000 м³

Класс опасности должен быть повышен для резервуаров, расположенных непосредственно по берегам рек, крупных водоемов и в черте городской застройки, а также для резервуаров, предназначенных для хранения продуктов плотностью свыше 1,015 т/м³.

Требования к материалам для резервуаров

Стандарт устанавливает жесткие требования к материалам для резервуаров, разделяя все конструктивные элементы на три группы по уровню ответственности:

Группа А (основные конструкции): стенка, привариваемые к стенке листы днища или кольцевые окрайки, кольца жесткости. Для этих элементов должна применяться только спокойная (полностью раскисленная) сталь с контролируемой свариваемостью - углеродный эквивалент не должен превышать 0,43.

Группа Б подразделяется на подгруппы: - Б1 - каркас стационарных крыш, бескаркасные крыши - Б2 - центральная часть днища, плавающие крыши и понтоны

Группа В - вспомогательные конструкции: лестницы, площадки, ограждения.

Для конструкций группы А резервуаров объемом 5 000 м³ и выше должны применяться металлопрокат и сварочные процедуры, обеспечивающие твердость HV металла сварного шва и металла зоны термического влияния не более 280 ед.

Конструктивные решения и ключевые узлы

Стандарт детально регламентирует конструктивные решения всех элементов цилиндрических резервуаров:

Стенки резервуаров должны выполняться с толщинами, превышающими расчетные значения по условиям прочности и устойчивости с учетом припусков на коррозию и минусового допуска на прокат. Минимальные конструктивные толщины листов стенки составляют от 5 мм для резервуаров диаметром до 16 м до 12 мм для резервуаров диаметром свыше 65 м.

Днища резервуаров могут быть плоскими (для объемов до 1 000 м³) или коническими с уклоном от центра к периферии. Днища резервуаров объемом более 1 000 м³ должны иметь центральную часть и кольцевые окрайки. Минимальная толщина всех листов днища составляет 4 мм для днищ, полученных сваркой встык, и 5 мм для днищ, имеющих нахлесточные соединения.

Плавающая крыша и понтон - специальные конструкции для сокращения потерь от испарения легких фракций нефтепродуктов. Стандарт устанавливает жесткие требования к их плавучести, герметичности отсеков, системам уплотнения, опорам и направляющим. Понтоны должны быть сконструированы таким образом, чтобы номинальный зазор между понтоном и стенкой резервуара составлял около 200 мм с допускаемым отклонением ±100 мм.

Расчет на прочность и устойчивость

Раздел расчета конструкций резервуаров является одним из наиболее объемных и технически сложных в стандарте. Расчет выполняется по методике предельных состояний в соответствии с ГОСТ 27751.

Расчет стенки резервуара включает: - Определение толщин поясов из условия прочности при действии статических нагрузок - Проверку устойчивости стенки - Проверку прочности и устойчивости при сейсмическом воздействии

Номинальные толщины поясов стенки назначаются по результатам выполнения комплекса расчетов, учитывающих гидростатическое давление продукта, избыточное давление, ветровые нагрузки и другие воздействия.

Сейсмостойкость - для районов с сейсмичностью выше 6 баллов предусмотрен специальный расчет, включающий определение опрокидывающего момента, проверку устойчивости нижнего пояса стенки и расчет анкерного крепления. Сейсмостойкость резервуара считается обеспеченной при одновременном выполнении условий: резервуар не опрокидывается при землетрясении, обеспечена устойчивость нижнего пояса стенки и условия прочности для всех несущих элементов.

Требования к сварке и контролю качества

Стандарт устанавливает жесткие требования к сварке, которая является ключевой технологической операцией при изготовлении и монтаже вертикальных стальных резервуаров.

Для изготовления резервуарных конструкций применяются стыковые, угловые, тавровые и нахлесточные сварные соединения. Вертикальные соединения листов стенки должны выполняться двусторонними стыковыми швами с полным проплавлением. Наличие прихваточных швов в законченной конструкции не допускается.

Контроль качества включает: - Входной контроль конструкторской документации и материалов - Внешний осмотр и измерения - Контроль герметичности - Физические методы контроля (радиографический, ультразвуковой)

Процесс монтажа резервуаров

Стандарт регламентирует методы монтажа резервуаров, которые подразделяются на три вида:

Резервуары рулонной сборки - листовые конструкции которых изготовляются и монтируются в виде рулонируемых полотнищ. Стенки резервуаров объемом 20 000 м³ и выше не допускается изготавливать и монтировать в виде рулонируемых полотнищ.

Резервуары полистовой сборки - изготовление и монтаж всех листовых конструкций ведется из отдельных листов.

Резервуары комбинированной сборки - часть листовых конструкций изготовляются и монтируются из отдельных листов, а часть - в виде рулонируемых полотнищ.

Заключение

Стандарт СТО-СА-03-002-2009 является фундаментальным документом, обеспечивающим промышленную безопасность и надежность вертикальных стальных резервуаров для нефтепродуктов. Его комплексный подход к регулированию всех этапов жизненного цикла резервуаров - от проектирования и изготовления до монтажа и контроля качества - гарантирует создание безопасных и долговечных объектов нефтехранилищного хозяйства России.

Соблюдение требований стандарта позволяет минимизировать риски аварий, сократить потери нефтепродуктов от испарения и обеспечить экологическую безопасность при эксплуатации резервуарного парка. Документ гармонизирован с требованиями федерального законодательства и является необходимым инструментом для всех организаций, осуществляющих деятельность в области промышленной безопасности и устройства резервуаров для нефти и нефтепродуктов.