الأسقف العائمة لخزانات تخزين الزيت الفولاذية المقاومة للصدأ ذات الجدار المزدوج
تم إنشاؤها 02.03
أسطح عائمة لخزانات تخزين الزيت ذات الجدار المزدوج من الفولاذ المقاوم للصدأ
سقف عائم على خزان تخزين نفط مزدوج الجدار من الفولاذ المقاوم للصدأ يؤدي وظيفتين في آن واحد: فهو يزيل حيز البخار فوق السائل لتقليل الفقد الثابت والانبعاثات، ويحافظ على الغلاف الداخلي في حالة خاضعة للتحكم في التآكل من خلال الحد من التلامس مع الأكسجين والماء. عادةً ما يكون الغلاف الداخلي من 304 أو 316L، ويُختار بناءً على محتوى الكلوريد والكبريتيد، ويضيف ترتيب الجدار المزدوج حلقة فراغية بينية لكشف التسرب تتوقعها لوائح الخزانات للمنتجات النفطية الخاضعة للتنظيم. السقف عبارة عن مقلاة عائمة، عادةً من سبائك الألومنيوم AA 5052 أو AA 5083، مصممة وفق AWWA D108 أو API 650 مع أحمال الرياح والثلوج المأخوذة من ADM 2015 وASCE 7-10.
تخزين الزيت في خزانات من الفولاذ المقاوم للصدأ هو حالة هندسية محددة. المنتج هو هيدروكربون، وتُختار مادة الغلاف من أجل النظافة أو مقاومة التآكل وليس من أجل التكلفة، كما أن اللوائح المنظمة لتخزين المنتجات البترولية تتوقع جدارًا مزدوجًا مع كشف التسرب في الحيز الحلقي. يُضاف إلى ذلك مسألة الانبعاثات، لأن خزان الزيت ذا السقف الثابت وفتحة التنفس سيفقد المنتج والمركبات العضوية المتطايرة في كل مرة يُملأ فيها. الفرق التي تقارن بين الأسقف العائمة لخزانات تخزين الزيت ذات الجدار المزدوج من الفولاذ المقاوم للصدأ عادةً ما تحسم أمر تكوين السقف وتفصيل الحيز الحلقي في الوقت نفسه. للسقف والجدار كلٌّ منهما قواعد تصميم خاصة به، ولا يعملان معًا إلا إذا تم تفصيل الحافة العلوية بشكل صحيح.
لماذا الفولاذ المقاوم للصدأ لخزان الزيت
اختيار الدرجة هو سؤال كيميائي. يغطي الفولاذ المقاوم للصدأ 304 الخدمة العامة في الماء والغذاء والمواد الكيميائية اللطيفة، بينما يُحدَّد 316L حيث يوجد الكلوريد أو الكبريتيد، وهو السبب المعتاد لترقية خزان النفط أو المنتج في سلم المواد. يقاوم محتوى الموليبدينوم في 316L التنقر والتآكل في الشقوق عند اللحامات وفي أي مكان يستقر فيه الماء، وتحدّ الدرجة منخفضة الكربون من التحسس في منطقة التأثر الحراري بعد اللحام. يتبع تشطيب السطح المنطق نفسه: 2B للخدمة العامة، وNo.1 للغلاف الصناعي كما هو ملحوم، وتشطيب مصقول حيث يتطلب المنتج تلوثًا منخفضًا.
مقارنة التكلفة مهمة ويجب ذكرها بوضوح. الفولاذ المقاوم للصدأ يكلف عدة أضعاف تكلفة الفولاذ الكربوني كمادة، لذا لا يكون مبررًا إلا حيث يفرضه انطلاق الأيونات المعدنية أو هجوم الكلوريد أو متطلبات النظافة. في كثير من حالات تخزين النفط، الإجابة الصحيحة هي هيكل من الفولاذ الكربوني مع بطانة داخلية من الزجاج المنصهر على الفولاذ أو من الإيبوكسي المرتبط بالانصهار، لأن الحاجز هو البطانة ويبقى الهيكل منخفض التكلفة. وحيث يحتاج المشروع فعلاً إلى الفولاذ المقاوم للصدأ، عندئذ يُصمَّم ترتيب الجدار المزدوج والسقف بالتفصيل حول هذا القرار.
ترتيب الجدار المزدوج
الحلقة الحلقية هي مساحة مراقبة، وليست حاوية ثانية بالمصادفة. يحتوي الخزان ذو الجدار المزدوج على غلاف داخلي من الفولاذ المقاوم للصدأ وغلاف خارجي احتوائي، مع وجود مساحة بينية مراقبة بينهما، بحيث يُكتشف أي تسرب في الغلاف الداخلي قبل أن يصل المنتج إلى البيئة. وبالنسبة للمنتجات البترولية الخاضعة للتنظيم، يجب أن يستوفي ترتيب الاحتواء لائحة التخزين المعمول بها، وتُعد مراقبة الحلقة الحلقية، وتهوية المساحة البينية، والارتباط بين الغلافين جزءًا من ذلك الطلب وليست فكرة لاحقة.
هناك تفصيلان يحددان ما إذا كان الترتيب ناجحًا في الخدمة. يجب الحفاظ على الحلقة الدائرية جافة ومصرفة، مع وجود حوض تجميع ومؤشر مستوى، لأن الماء المتراكم في الحلقة الدائرية سيصل في النهاية إلى الجدار الخارجي ويبدأ التآكل الذي أضفت الفولاذ المقاوم للصدأ لتجنبه. كما أن الغلافين يتحركان بشكل مختلف تحت الحمل والهبوط، لذا تحتاج نقطة التثبيت ونقاط الوصول إلى الحلقة الدائرية إلى تفصيل يستوعب الحركة بدلاً من تقييدها.
تكوين السقف العائم
تطفو البطانة، ويحميها الغلاف الثابت أعلاه. يستقر السقف العائم الخارجي مباشرة على السائل، مما يزيل حيز البخار ويعطي أدنى فقدان عند الثبات. تستقر البطانة العائمة الداخلية أسفل سقف ثابت، مما يحمي البطانة من الرياح والثلوج ومن أشعة الشمس المباشرة، بتكلفة أعلى ووصول أقل إلى قمة الخزان. عادةً ما تكون مادة البطانة من سبائك الألومنيوم مثل AA 5052 أو AA 5083، المختارة من أجل الطفو ومقاومة التآكل ضد الهيدروكربون، ويُستند التصميم إلى AWWA D108 أو API 650 مع أخذ حمل الرياح والثلوج من ADM 2015 وASCE 7-10 للموقع.
ختم الحافة هو جهاز الانبعاث. يقوم ختم أولي بالإضافة إلى ختم ثانوي عند جدار الغلاف بالعمل، وينتمي عمر الختم الأولي وتصميم الختم الثانوي إلى المواصفات إلى جانب ترتيب التصريف والحماية من التجمد. السقف الذي يتحمل الماء بسبب انسداد المصرف هو الفشل الكلاسيكي، ويستحق تحديد مصرف داخلي أو أرجل تصريف مع تدفئة حيث يصبح الموقع باردًا.
المواصفات الفنية
المعامل | القيمة النموذجية / النطاق | ملاحظة |
مادة الغلاف الداخلي | 304 أو 316L مقاوم للصدأ | 316L لخدمة الكلوريد والكبريتيد |
تشطيب السطح | 2B / رقم 1 / مصقول | حسب متطلبات نظافة المنتج |
تركيب الجدار | ملحوم أو مثبت بمسامير | يتم فحص اللحامات حسب متطلبات المشروع |
جدار مزدوج | الغلاف الداخلي بالإضافة إلى حلقة الاحتواء الخارجية | تم اكتشاف تسرب في الفضاء البيني |
نوع السقف | سقف عائم خارجي أو وعاء عائم داخلي | بالإضافة إلى غلاف جوي ثابت حيثما كان مطلوبًا |
مادة الوعاء | سبيكة الألومنيوم AA 5052 / AA 5083 | سطح مقاوم للتآكل وذو قابلية طفو |
مرجع الغلاف والسقف | AWWA D108 / API 650 | أساس التصميم |
حمل الرياح والثلوج | ADM 2015 / ASCE 7-10 | حالة حمل خاصة بالموقع |
نظام الإحكام | مانع تسرب حافة أولي بالإضافة إلى مانع تسرب ثانوي | التحكم في المركبات العضوية المتطايرة واستبعاد الطقس |
عمر التصميم | 30 سنة أو أكثر | مع مراقبة الحلقة وتفتيش السقف |
مناسب لخدمة تخزين الزيت
بالنسبة لمنتج خفيف له ضغط بخار مهم، يحوّل السقف العائم خزان التنفس إلى خزان شبه ساكن، وهو أقوى رافعة منفردة على الانبعاثات وعلى فقدان المنتج. أما بالنسبة لزيت وقود ثقيل، فإن مسألة حيّز البخار أضعف، وتضعف معها حجة التكلفة لصالح الصحن العائم؛ وعادةً ما تهيمن الجدران المزدوجة ومتطلبات التسخين والترسيب. وبالنسبة لأي منتج يحتوي على أي نسبة من الكبريتيد، فإن الفولاذ 316L يبرّر تكلفته عند مناطق اللحام وعند القاع حيث يستقر الماء، وينبغي فحص صحن السقف مقابل محتوى الكبريت والكلوريد في الغلاف الجوي للموقع وكذلك في المنتج.
عندما يكون حاجز التآكل وليس السبيكة هو المطلوب، فإن البديل هو غلاف كربوني مع داخل من الزجاج المنصهر على الفولاذ يُحرق عند 820 إلى 930 درجة مئوية، وطبقة مينا بسماكة 0.25 إلى 0.45 مم مصنفة فوق 3,450 نيوتن/سم²، واختبار شرارة لكل لوح بقدرة 1500 فولت تيار مستمر. يحافظ هذا المسار على انخفاض التكلفة الهيكلية وخمول الحاجز، ويمكن دمجه مع نفس السقف العائم ونفس منطق الحلقة ذات الجدار المزدوج.
حالة مشروع
مشروع | الموقع | المنتج | السعة | النطاق |
خزان من الفولاذ المقاوم للصدأ لمياه الصرف النسيجية | تونس | خزان من الفولاذ المقاوم للصدأ (304/316L) | 846 م³ | التوريد، حزمة الغلاف المقاوم للصدأ |
خزان من الفولاذ المقاوم للصدأ لمياه الصرف الصحي | جمهورية التشيك | خزان من الفولاذ المقاوم للصدأ (304/316L) | 647 م³ | التوريد، حزمة الغلاف من الفولاذ المقاوم للصدأ |
خزان من الفولاذ المقاوم للصدأ لتخزين السوائل الصناعية | ماليزيا | خزان من الفولاذ المقاوم للصدأ (304/316L) | 815 م³ | التوريد، حزمة الغلاف من الفولاذ المقاوم للصدأ |
بالنسبة للمشاريع في فئة الخدمة هذه، توفر Center Enamel خزانات مماثلة من الزجاج المصهور إلى الفولاذ والفولاذ المقاوم للصدأ للتخزين البلدي والصناعي، مع نطاق سعة يتم التحقق منه من خلال مواصفات المشروع.
القدرة الهندسية لـ Center Enamel
مركز إنامل (شيجياتشوانغ تشنغتشونغ للتكنولوجيا المحدودة) يقوم بتصميم وتصنيع خزانات التخزين المثبتة بالبراغي منذ عام 2008. وبصفته أول مصنع لخزانات الفولاذ المدمج بالزجاج (GFS) في الصين، تمتلك الشركة ما يقرب من 200 براءة اختراع متعلقة بالإنامل، وتنتج حوالي 300,000 لوح فولاذي مطلي بالإنامل سنويًا، وقد أكملت أكثر من 30,000 مشروع مُركّب وتورّد خزاناتها إلى أكثر من 100 دولة. تمت إضافة قاعدة الإنتاج الجديدة التي تبلغ مساحتها 150,000 م² لرفع الطاقة الإنتاجية، ويتم توريد الخزانات الفردية بسعة تصل إلى 60,000 م³. تتم عمليات التصنيع وفقًا لمعايير ISO 9001 وISO 45001، مع شهادات المنتجات بما في ذلك NSF/ANSI 61 وWRAS وFDA وLFGB وCE (EN 1090) وISO 28765 وFM وBSCI وEUROCODE، والتصميم مستند إلى AWWA D103-09 وAWWA C550 وNFPA حيثما يتطلب التطبيق ذلك.
بالنسبة لتخزين النفط مزدوج الجدار من الفولاذ المقاوم للصدأ، يغطي هذا اختيار المواد 304 و316L، والغلاف الملحوم أو المثبت بمسامير مع نطاق الفحص الخاص به، وحلقة الجدار المزدوج وتفاصيل المراقبة الخاصة بها، وسقف الوعاء العائم مع ترتيب الختم والتصريف على نفس رسم الواجهة.
الأسئلة الشائعة
س1: متى يستحق الخزان مزدوج الجدار من الفولاذ المقاوم للصدأ التكلفة بالنسبة للنفط؟
A1: عندما يهاجم الكلوريد أو الكبريتيد الغلاف الكربوني، أو عندما يؤدي تحرر أيونات المعادن إلى تلويث المنتج، أو عندما تفرض متطلبات النظافة استخدام المعدن. وإلا فإن الغلاف الكربوني المبطّن بالمينا أو الإيبوكسي يكون عادةً الخيار الأفضل من حيث القيمة.
س2: 304 أم 316L لخزان تخزين الزيت؟
ج2: يُستخدم 304 للخدمة النظيفة العامة، ويُستخدم 316L حيث يتجمع الماء مع الكلوريد أو حيث يوجد الكبريتيد، لأن محتوى الموليبدينوم يقاوم التنقر والتآكل في الشقوق عند اللحامات.
س3: ما الذي يضيفه الجدار المزدوج فعليًا؟
ج3: مسافة بينية مراقَبة بين غلاف داخلي وغلاف خارجي، بحيث يُكتشف أي تسرب في الغلاف الداخلي قبل أن يصل المنتج إلى البيئة، وهو ما تتوقعه لوائح التخزين الخاصة بالمنتجات النفطية الخاضعة للتنظيم.
س4: أي نوع من السقف العائم لهذه الخدمة؟
ج4: السقف العائم الخارجي يعطي أقل فقدان ثابت مع الوصول المباشر والتعرض الكامل للطقس؛ السقف العائم الداخلي تحت قبة ثابتة يحافظ على حماية السقف بتكلفة أعلى.
س5: ما المعيار الذي يحكم السقف؟
ج5: AWWA D108 أو API 650 لتصميم السقف والجسم، مع أحمال الرياح والثلوج مأخوذة من ADM 2015 و ASCE 7-10 للموقع.
س6: ما أكبر مخاطر الصيانة؟
ج6: الماء في الحلقة إذا تم إهمال المراقبة والتصريف، ومصرف سقف مسدود يحمّل السقف. يتم اكتشاف كلاهما من خلال الفحوصات الروتينية لمستوى الحلقة ومسار التصريف.
س7: هل يمكن تركيب نفس السقف على خزان من الزجاج المصهور على الفولاذ؟
A7: نعم. يعمل السقف العائم وحلقة إحكامه على غلاف مينا مثبت بمسامير، وهي الطريقة الشائعة للحصول على داخل خامل بتكلفة هيكلية أقل من الفولاذ المقاوم للصدأ الصلب.
الأسطح العائمة على خزانات تخزين الزيت ذات الجدار المزدوج المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ تجمع ثلاثة متطلبات معًا: اختيار مادة مبرر بكيمياء المنتج، ومسافة بينية مراقبة تلبي لائحة التخزين، ومقلاة عائمة تزيل حيز البخار. اتخذ القرار الصحيح بين 304 و316L، وحافظ على الحلقة الدائرية جافة ومراقبة، وفصّل sealing الحافة والمصرف بشكل صحيح، وسيحتفظ الخزان بالمنتج لمدة ثلاثين عامًا أو أكثر. حيث يكون المتطلب الحقيقي حاجزًا خاملًا بدلًا من سبيكة، فإن الهيكل المثبت بمسامير والمبطن بالمينا يحقق النتيجة نفسها بتكلفة أقل. أرسل المنتج، ومحتوى الكلوريد والكبريتيد، وحد الانبعاثات، وحالة الحمل في الموقع إلى مكتب الهندسة وستعود التهيئة مع حزمة المستندات.
تحدث إلى مهندس
أرسل بيانات التخزين الخاصة بمراجعة السقف والجسم: المنتج وضغط بخاره، ومحتوى الكلوريد والكبريتيد، وما إذا كان الاحتواء مزدوج الجدار مطلوبًا، وحدود السعة والقطر، ولوائح التخزين المعمول بها، وطريقة مراقبة الحلقة الحلقية التي ستستخدمها، وظروف الرياح والثلوج في الموقع. سنعيد لك اختيار المواد، وترتيب الجدار المزدوج، ونوع السقف العائم ومادة الصينية، وتفاصيل العزل والتصريف، وخيار الجسم، وحزمة مستندات المناقصة الكاملة. مراجعة هندسية أولًا، دون أي التزام.
واتساب