Стальные резервуары различной вместимости, предназначенные для сбора и оперативного хранения нефти, являются важным элементом в технологическом процессе ее добычи, подготовки и транспорта. Кроме того, они используются для предварительного обезвоживания нефти на промыслах или как буферные емкости при магистральном транспорте нефти, или на нефтебазах для сбора, хранения и распределения различных нефтепродуктов [1].
По последним данным, на сегодняшний день в России эксплуатируется резервуарный парк, объемом порядка 50 млн м3. Наиболее часто среди объектов хранения нефти применяется резервуар вертикальный стальной (РВС) [2].
Следует отметить, что резервуар с нефтью либо нефтепродуктами представляет собой объект повышенной пожарной опасности, ввиду не только горючих смесей, находящихся в нем, но и огромного объема. В связи с этим, обеспечению надежной работы резервуаров и прогнозированию остаточной прочности стальных конструкций уделяется особое внимание. Ключевую роль, в данном случае, играют основания и фундаменты под резервуарами. Результаты проведенного анализа в области классификации оснований и фундаментов под РВС приведены на рис. 1 [3].
Рис. 1. Классификация оснований и фундаментов под резервуары вертикальные стальные
В связи с этим крайне актуальным становится вопрос поиска новых, более надежных форм исполнения фундаментов под резервуары большого объема, либо усиление уже существующих форм. Одним из вариантов наиболее выносливого исполнения РВС, предложенный отечественным ученым В.М. Куприяновым, является применение конусообразных опор (рис. 2), преимуществами которой является [3]:
- снижение местных неравномерных осадок под стенкой;
- повышение жесткости узла сопряжения стенки и днища.
Рис. 2. Один из вариантов исполнения РВС на конусообразных опорах
Данная конструкция была разработана под РВС-20000 и по данным математического моделирования, показала свою эффективность.
В целом, для того чтобы спрогнозировать надежность фундамента под резервуар требуется достаточно большой массив данных, а влияние человеческого фактора в вопросе возведения железобетонной конструкции остается одним из самых больших в нефтегазовой отрасли [4].
К сожалению, конусное исполнение фундамента под РВС актуально только для сооружения новых резервуаров, в то время как уже было сказано ранее, в России эксплуатируется большой резервуарный парк.
Еще одним из наиболее перспективных решений является сооружение фундаментов на бетонной подушке. С целью недопущения растрескивания бетона, его предлагается армировать металлическими сплавами с эффектом памяти формы (ЭПФ), отличительной особенностью которых является возможность принимать первоначальное положение под воздействием температуры после деформации внешними силами. Такой вид строительства фундамента под резервуар незначительно отличается от общепринятого, в связи с чем не требуется введения новых существенных дополнений в существующую нормативно-правовую документацию [5].
Если говорить о физических основах, лежащих под данным процессом, то сплавы с ЭПФ основаны на взаимном переходе двух различных кристаллических структур. В исследованиях эти переходы названы как мартенсит-аустенитные переходы, либо наоборот, в зависимости от того какой процесс происходит: охлаждение или нагревание. Иначе его можно назвать как термоупругое мартенситное превращение (ТУМП).
Мартенситные переходы осуществляются при изменении температуры, однако эквивалентом может служить также изменение механического напряжения. Так, например, прямым мартенситным переходом (МП) называется процесс охлаждения сплава, при котором высокотемпературная кристаллическая решетка меняется на низкотемпературную. Соответственно, обратным мартенситным переходом (ОМП) называется процесс нагревания, при котором низкотемпературная кристаллическая решетка переходит в высокотемпературный аналог.
Таким образом, в рамках проведённого исследования автором работы были определены основные причины актуальности изучения и совершенствования методов диагностики, усиления и ремонта РВС в условиях различных грунтов, а также проанализированы предложения отечественных ученых по усилению фундаментов, в том числе – изменение общей конструкции фундаментов, а также армирование бетонной плиты металлами с ЭПФ.
Список литературы
- Жумаев К. К. Выявление внутренних и наружных дефектов резервуаров / К. К. Жумаев, Н. О. Каландаров. – Москва: Наука, 2011. – 323 с. Текст: электронный
- КоршакА. А., Обеспечение надежности резервуаров вертикальных стальных / А. А., Коршак, Г. Е. Коробков. — Уфа: ДизайнПолиграф, 2012. -170 с. Текст: непосредственный
- Куприянов, В. М. Повышение эффективности эксплуатации вертикальных стальных резервуаров путем внедрения новых конструктивных решений в основания фундаментов: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук: 25.00.19 / Куприянов В. М. – Уфа, 2007. – 131 с.
- Чепур, П. В. Напряженно-деформированное состояние резервуара при развитии неравномерных осадок его основания: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук: 25.00.19 / Чепур П. В. – Москва, 2015. – 181 с.
- Малинин, Г. В. Деформация мартенситной неупругости при сложных траекториях изотермического нагружения в материалах с эффектом памяти формы / Г. В. Малинин. – Киров: Печать, 2008. – 122 с. Текст: электронный
