Железобетонные резервуары
Содержание
Введение…………………………………………………………
1. Железобетонные резервуары
– виды, характеристики, преимущества
и недостатки……………………………………………………
2. Обслуживание и ремонт железобетонных резервуаров……………………7
3. Экологически катастрофы при эксплуатации трубопроводных систем…13
Заключение……………………………………………………
Список использованной литературы………………………………………….18
Введение
резервуар конструкция ремонт дефект
Цель работы: изучить современное состояние, виды и конструкционные особенности железобетонных резервуаров как хранилища различного вида топлив и методы ремонта резервуаров.
Рассмотреть влияние на окружающую среду и экологические катастрофы, связанные с использованием трубопроводных систем.
На тепловых электростанциях и в тепловых сетях Единого энергетического комплекса России в эксплуатации находится более 1800 резервуаров для хранения мазутного топлива, 26% емкостей представляет собой железобетонные резервуары, остальные – стальные вертикальные цилиндрические резервуары. Железобетонные резервуары выполняются в двух вариантах: монолитные малоразмерные приемные емкости в основном до 500 м3 и сборные – вместимостью до 1000 м3 прямоугольные и цилиндрические преднапряженные, вместимостью 10000 м3, 20000 м3 и 30000 м3 – цилиндрические преднапряженные по проектам Гидроспецстроя и других организаций. По срокам эксплуатации они распределяются следующим образом: более 50 лет – 8%, более 30 лет – 20%, более 20 лет – 50%, более 10 лет – 15%, менее 10 лет – 7%.
Железобетонные резервуары, используемые на ТЭС, предназначены для хранения топочных мазутов всех марок с плотностью до 1,0 т/м3. При этом предусмотрен коэффициент перегрузки, равный 1,1.
Во всех типовых проектах резервуаров применены сборные конструкции стен и кровли и монолитные днища.
- Железобетонные резервуары – виды, характеристики, преимущества и недостатки
Монолитные железобетонные резервуары, являющиеся, как правило, приемными емкостями, выполнены в заглубленном варианте. Большая их часть имеет течи мазута вследствие низкого качества монолитного железобетона (сквозные трещины в стенах с раскрытием до 4 мм, рыхлый бетон) и ухудшения со временем его состояния под воздействием грунтовых вод (Иркутская ТЭЦ-3, Соликамская ТЭЦ-12, Мурманская ТЭЦ и др.). Наиболее эффективным решением по восстановлению герметичности монолитных резервуаров является облицовка его стен и днища металлическим листом, что было выполнено на ряде объектов (Ефремовская ТЭЦ, Ульяновская ТЭЦ-1, Иркутские тепловые сети, Свердловская ТЭЦ и др.).
Прямоугольные сборные железобетонные резервуары вместимостью 1000 м3 оказались чувствительными к температурным перепадам в стеновом ограждении, что неизбежно в условиях эксплуатации. В стыках между панелями образуются сквозные трещины, устранение которых эпоксидными составами или торкретированием давали кратковременный эффект. Так как эти резервуары выполнены в заглубленном варианте (Краснодарская ТЭЦ и др.) или с обвалованием (Архангельская ТЭЦ и др.), то если вытекающий мазут не попадает в подземные коммуникации, установить наличие и места протечек возможно только при вскрытии обвалования или обратной засыпки.
Железобетонные цилиндрические резервуары вместимостью 10, 20 и 30 тыс. м3 за счет кольцевой напряженной арматуры, навиваемой по всей высоте стенок резервуара, должны были обеспечить герметичность стыков стеновых панелей, чего в определенной мере удалось добиться. Но из-за несоблюдения в ряде случаев технологии навивки, последующей релаксации напряжения арматуры, усадки бетона и других процессов предварительного обжатия стыков оказалось недостаточно и течи мазута в стыках между панелями появились на многих баках (Рязанская, Заинская ГРЭС и др.).
Наиболее часто утечки мазута наблюдаются в местах прохода металлических трубопроводов через железобетонную панель из-за частых температурных перепадов в двух различных по теплопроводности материалах (Чебоксарская ТЭЦ-1, Дзержинская ТЭЦ, Губкинская ТЭЦ, ТЭЦ-14 Ленэнерго, Рязанская ГРЭС и многих др.). Имеются течи в местах примыкания стен и днища (Верхнетагильская ГРЭС, Конаковская ГРЭС и др.), а также через образовавшиеся сквозные трещины в боковых поверхностях и днищах резервуаров (Мурманская ТЭЦ, Иркутская ТЭЦ-3, Орская ТЭЦ-1, Конаковская ГРЭС и др.). На многих электростанциях места утечек мазута из резервуаров не определены, так как нахождение утечки после обвалования резервуара затруднено. На некоторых электростанциях (Ульяновская ТЭЦ-1, Комсомольская ТЭЦ-3, Архангельская ТЭЦ, Смоленская ТЭЦ и др.) при проведении гидравлических испытаний резервуаров утечки воды были выше допустимых норм и для восстановления герметичности было выполнено покрытие внутренних поверхностей стен и днища резервуаров металлическим листом.
По представленным энергопредприятиями данным на 01.1990 г. имелись течи в железобетонных преднапряженных цилиндрических резервуарах:
- в 66 из 133 резервуаров вместимостью 10000 м3, возведенных по проектам 7-02-152, 7-02-158, 7-02-308, 7-02-896;
- в 14 из 24 резервуаров вместимостью 20000 м3, возведенных в основном по проекту 7-02-310;
- в 6 из 13 резервуаров вместимостью 30000 м3, возведенных по проекту 7-04-1-65.
В резервуарах вместимостью 10000 м3, возведенных по проекту 7-02-156, армирование оголовков колонн, несущих кровлю, было недостаточным, вследствие чего на нескольких объектах произошло обрушение железобетонных плит кровли резервуаров. В последующем было выполнено усиление оголовков колонн металлоконструкциями, а в ряде случаев замена части колонн и внутреннего опорного кольца (Новочебоксарская ТЭЦ-3, Заинская ГРЭС, ТЭЦ-22 Мосэнерго, Конаковская ГРЭС, Воронежская ТЭЦ-1, Воронежская ТЭЦ-2 и др.). Уплотнение стыков стеновых панелей торкретом не исключило утечек мазута через стены. Частичное обрушение торкрета наблюдалось через несколько лет после начала эксплуатации резервуаров вместимостью 30000 м3 на Рязанской ГРЭС и др.
Неплотность в днище и в сопряжениях стен с днищем приводят к обводнению мазута за счет попадания грунтовых вод (ТЭЦ-3 Мосэнерго, Соликамская ТЭЦ-12 и др.). В меньшей мере обводнение мазута происходит атмосферными осадками при недостаточной гидроизоляции кровли и отсутствии необходимых уклонов.
В верхней части резервуаров имеют место разрушения сборных железобетонных плит покрытия, а также железобетонных балок, на которые они опираются. У указанных элементов со стороны мазута имеет место коррозионный износ защитного слоя бетона: отслоение бетона и обрушение его до обнажения арматуры, которая часто провисает по всей площади элемента и корродирует. Имелись случаи обрушения плит покрытия. Наблюдаются сквозные зазоры между плитами покрытия – раствор, которым были замоноличены стыки плит, прокорродировал и разрушился.
На внутренних поверхностях верхних участков стен под плитами перекрытия часто наблюдаются подтеки белесого цвета: продукты коррозии бетона (гидрат окиси кальция) как результат выщелачивания свободной извести из цементного камня бетона.
Коррозионный износ железобетонных элементов верхней части резервуара с внутренней стороны вызывается воздействием агрессивных паров, содержащих окислы серы.
В случае отсутствия или разрушения гидроизолирующего материала, укладываемого снаружи на железобетонные плиты покрытия, атмосферная вода, проникая к плитам покрытия и затем на их внутренние поверхности, интенсифицирует коррозионные процессы.
При этом в зимнее время при незаполненном мазутом резервуаре (или резервуаре с неразогретым мазутом) возможны периодически повторяющиеся процессы "замерзание-оттаивание" поступающей влаги на дефектные участки железобетонных элементов (трещины, каверны, слабый бетон, щели между элементами).
2. Обслуживание
и ремонт железобетонных
На железобетонных резервуарах устранение появившихся течей мазута и усиление конструкций, получивших повреждения, сводятся к следующим наиболее часто встречающимся видам ремонта:
ремонт ввода трубопроводов;
герметизация стен и днища резервуара и локализация протечек мазута;
восстановление преднапряженного состояния резервуара;
усиление несущих балок и колонн;
ремонт покрытий резервуаров.
Наиболее часто возникает потребность устранения протечек мазута в местах ввода трубопроводов. На рис. 1 и 2 показан способ заделки неплотности места ввода трубопровода с внутренней стороны резервуара.
Герметизация выполняется, как правило, с помощью эпоксидного состава, армированного стеклотканью или стеклосетками, а также с помощью уплотняющих прокладок из бензостойкой резины или сальниковой набивки, если уплотнение выполняется с наружной стороны резервуара (рис. 3). Неподвижные фланцы уплотнения удерживаются на трубе с помощью трения (стягивания полуколец болтами) или сваркой. Эффективность уплотнения зависит от качества подготовки поверхностей бетона и металла для нанесения эпоксидного состава. Герметизация стен и днища изнутри резервуара торкретированием или эпоксидными составами осуществлялась при неудовлетворительных гидравлических испытаниях, когда поверхность бетона стены и днища еще не пропитана мазутом. На рис. 4 показан способ ремонта днища, имеющего трещины и неплотности в стыке стена-днище, армированным торкретом.
В том случае, когда на эксплуатируемом резервуаре утечка мазута из-за нарушения герметичности стен и днища происходит в количестве, при котором возникает опасность загрязнения окружающей среды или создаются условия для пожароопасности на мазутном хозяйстве и в целом на энергопредприятии, наиболее эффективным и экономически целесообразным способом устранений течей мазута является покрытие стен и днища металлическим листом, что должно выполняться по специальному проекту.
Рис. 1. – Герметизация мест ввода трубопроводов эпоксидными
составами:
1 – внутренняя полость резервуара; 2 – труба; 3 – эпоксидно-армированное уплотнение
Рис. 2. – Герметизация мест ввода трубопроводов эпоксидными
составами с расчисткой неплотных слоев бетона:
4 – участки бетона, зачеканенные раствором. Остальные обозначения см. на рис. 1
Если в основании резервуаров залегают суглинистые и глинистые грунты с малым коэффициентом фильтрации, то, как показали обследования, происходит кольматация грунта обваловки и основания на глубину 1,5-2 м и дальнейшие утечки мазута возможны только в том случае, если по контуру резервуара находятся заглубленные технологические каналы и насосные. В этом случае рекомендуется перекрыть зону протечки глиняным замком. Глиняный замок устраивается по месту протечки мазута засыпкой и послойным трамбованием мятой глины до верхней отметки обваловки резервуара или верхней отметки поверхности грунта при подземном расположении резервуара.
Рис. 3. – Уплотнение ввода трубопровода сальниковым устройством:
1 – внутренняя поверхность резервуара; 2 – уплотнение; 3 – подвижный фланец; 4 – неподвижный фланец
Рис. 4. – Ремонт днища способом торкретирования:
1 – арматурная сетка; 2 – торкрет; 3 – трещина; 4 – неплотный стык
Восстановление преднапряженного состояния резервуара путем дополнительной навивки проволоки в ослабленных зонах и повторного торкретирования выполнялось до ввода резервуаров в эксплуатацию, когда еще не выполнена обваловка резервуара и возможно использование установок для навивки проволоки, которыми располагают специализированные монтажные организации, возводящие резервуары. В эксплуатационных условиях обжатие стен резервуара возможно с помощью металлических бандажей, состоящих из 4-6 звеньев и более в зависимости от диаметра резервуара и устанавливаемых по месту с заданным по расчету натяжением.
Усиление несущих балок и колонн покрытия резервуара должно быть выполнено на всех резервуарах вместимостью 10000 м3 (проект 7-02-156). На рис. 5 показана схема установки дополнительных консолей на оголовке колонны. Аналогичные усиления могут понадобиться в цилиндрических преднапряженных резервуарах, возведенных по другим проектам, в связи с тем, что не исключено значительное фактическое превышение нагрузок от покрытия из-за увеличения объема утеплителя, цементных стяжек, гидроизоляции. В этом случае необходимо произвести проверку несущей способности балок и колонн на дополнительную нагрузку от покрытия, если она не может быть устранена, и разработать проект усиления с учетом фактического состояния балок и колонн (наличия трещин, степени разрушения и прочности бетона, состояния арматуры и др.).
Плиты покрытия длиной 6 м при прогибе 1/200 длины считаются пригодными к эксплуатации.
В зависимости от глубины разрушения плиты покрытия рекомендуютсяследующим образом:
при разрушении бетона на глубину до 35 мм – нанесение торкрета или укладка бетона по арматурной сетке. При этом превышение вновь уложенного слоя над поверхностью плит должно быть не менее 40 мм (рис. 6);
при разрушении бетона на глубину свыше 35 мм без обнажения продольной рабочей арматуры способ ремонта применяется тот же;
в случае разрушения бетона с обнажением продольной арматуры производится устройство новой монолитной железобетонной плиты, полностью воспринимающей нагрузки.
Рис. 5. – Установка дополнительных консолей:
1 – колонна; 2 – балка; 3 – стальные опорные элементы из швеллера
Рис. 6. – Усиление плит с разрушенным верхним слоем бетона:
1 – новый слой бетона; 2 – арматурная сетка; 3 – балка; 4 – плита; 5 – разрушенный слой бетона толщиной до 35 мм
При прогибе плиты более 1/200 ее длины плита должна быть усилена путем устройства на ней новой монолитной плиты, полностью воспринимающей эксплуатационные нагрузки (рис. 7).
Трещины в бетоне стыков покрытия заделываются путем нанесения дополнительного слоя торкрет-раствора, армированного сеткой 20х20 мм. Ширина полосы торкретирования принимается не мене 500 мм, толщина торкретного слоя – 30 мм (рис. 8).
Рис. 7. – Усиление плит с прогибом более допустимых значений:
1 – новая железобетонная плита; 2 – рабочая арматура; 3 – балка; 4 – старая плита
Рис. 8. – Заделка трещин в стыках плит:
1 – торкрет-раствор; 2 – трещина в стыке; 3 – сетка 20х20 мм
3. Экологически катастрофы при эксплуатации трубопроводных систем
Магистральный трубопроводный транспорт является важнейшей составляющей топливно-энергетического комплекса России. В стране создана разветвленная сеть магистральных нефтепроводов, нефтепродуктопроводов и газопроводов, которые проходят по территории большинства субъектов Российской Федерации. Объем транспортируемой по трубопроводам нефти составляет 93% от общего объема транспортировки. В общем объеме грузооборота трубопроводного транспорта доля газа составляет 55,4%, нефти - 40,3%, нефтепродуктов - 4,3%.
В решении экономических и социальных задач трубопроводный транспорт приобрел важное народнохозяйственное значение. Транспортировка нефти по магистральным нефтепроводам вызывает необходимость в обеспечении надежной работы трубопроводных систем.
Отказы на магистральных трубопроводах наносят не только большой экономический ущерб из-за потерь продукта и нарушения непрерывного процесса производства в смежных отраслях, но и сопровождаются загрязнением окружающей среды, возникновением пожаров и даже человеческими жертвами.
Шестилетние исследования (1987 - 1992 гг.) позволили составить схемы загрязненности нефтью. Отмечено 1202 разлива (площадью от 100 кв. м. и более) нефти общей площади 1640,94 га.
Вот лишь несколько примеров аварий на нефтепроводах:
1. Март 1993 г. На 840 км магистрального
нефтепровода Красноярск - Иркутск
(поврежден трубопровод
2. Март 1993 г. На 643 км магистрального нефтепровода Красноярск - Иркутск (разрыв нефтепровода из-за дефекта сварного шва, момент аварии не был своевременно зафиксирован) на поверхность излилось более 32,4 тыс. тонн нефти.
3. Март 1995 г. На 464 км магистрального нефтепровода Красноярск - Иркутск на поверхность излилось 1683 куб. м. нефти.
4. Январь 1998 г. На 373 км магистрального нефтепровода Красноярск - Иркутск выход нефти на поверхность около 25 куб. м., собрано около 20 куб. м.
5. Ноябрь 1999 г. На 565 км магистрального нефтепровода Красноярск - Иркутск произошла разгерметизация трубопровода, в результате повреждения задвижки во время ремонтных работ, с последующим возгоранием разлившейся нефти. Площадь загрязнения 120 кв. м., сгорело 48 тонн нефти.
6. Декабрь 2001 г. на 393,4 км магистрального нефтепровода Красноярск - Иркутск произошла разгерметизация всасывающей нитки насоса. На поверхность вылилось около 134 куб. м. нефти.
7.29 января 2006 г. в результате
разрыва металла из-за
8.27 февраля 2007 г. в Оренбургской
области произошла утечка
9. В Махачкале из-за
порыва на нефтепроводе
По официальным данным потери нефти из-за аварий на магистральных нефтепроводах превышают 1 млн. тонн в год.
При транспортировке больших объемов нефти, высоких давлениях необходимо обеспечивать надежность магистральных нефтепроводов и предупреждение отказов, аварий. Естественное старение магистральных нефтепроводов и в связи с этим значительное повышение требований к их экологической безопасности - характерные особенности условий работы трубопроводного транспорта нефти. Эти моменты и определяют основные направления совершенствования системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций в отрасли.
С точки зрения безопасности и экологичности при аварии принято считать ущерб от загрязнения нефтью окружающей природной среды (экологический ущерб). Немаловажным фактором являются также количественные потери нефти.
Причины возникновения аварии устраняются проведением внутритрубной диагностики, капитальным ремонтом внешней изоляции, заменой обнаруженных дефектных участков.
Исходя из вышеперечисленных причин для исключения аварийных выбросов опасных веществ, приняты следующие технические решения, которые уже реализуются с 1995года.
К ним относятся:
- техническая диагностика нефтепроводов путем пропуска внутритрубных инспекционных снарядов "Калипер", "Ультраскан", “Магнескан” и др.;
- определение сроков первоочередной ликвидации дефектных участков;
- плановая замена дефектных участков нефтепроводов;
- выборочная проверка состояния наружной изоляции и плановый капитальный ремонт нефтепроводов с наружной изоляцией.
Эти мероприятия позволяют существенно сократить количество аварий на линейной части и предотвратить экологическую катастрофу.
Цель безопасности и экологичности при ремонте и эксплуатации трубопровода - исключение или максимальное ограничение вредных воздействий аварии на эти объекты, рациональное использование природных ресурсов, их восстановление и воспроизводство.
Заключение
Железобетонные резервуары в настоящее время получили наиболее широкое распространение в мировой практике водопроводного строительства. Формы и конструкции железобетонных резервуаров весьма разнообразны.
Большое распространение имели резервуары цилиндрической формы с купольными перекрытиями. У нас эти резервуары рекомендовались для относительно небольших емкостей (до 600 м3). Устройство такого резервуара емкостью 400 м3 (по одному из типовых проектов) показано на VI. 13. Резервуар этого типа заглубляют в землю примерно до половины высоты цилиндрической части с обсыпкой в целях теплоизоляции верхней части и перекрытия землей толщиной около 1 м. Дно резервуара имеет некоторый уклон к приямку. В последнем располагают концы приемных труб (на VI.13 не показаны) с таким расчетом, чтобы могла быть использована вся емкость резервуара. Кроме того, через приямок может быть осуществлено удаление осадков, которые постепенно накапливаются в резервуаре. При емкости более 600 м3 эти резервуары рекомендовалось устраиваться с плоским перекрытием.
В процессе реформирования экономики и в результате изменений на рынках нефти происходит постоянное снижение объемов финансирования нового строительства, капитального ремонта, реконструкции, модернизации, технического обслуживания и текущего ремонта физически изношенных и морально устаревших объектов магистральных трубопроводов. Крайне недостаточно финансируются разработки нового оборудования, приборов и технологий дефектоскопии трубопроводов и оборудования, а также разработка новых нормативных документов и пересмотр устаревших.
Действующая на территории Российской Федерации система магистральных нефтепроводов не отвечает современным требованиям безопасности. Ежегодно из-за физического износа и коррозии трубопроводов вытекает от 10 до 15 млн. тонн нефти из добываемых в России 305 млн. тонн. Ремонт трубопроводов ведется примитивным способом путем наложения заплаток на наружную поверхность изношенной трубы после ее открытия. Самое страшное для России - это прогноз лавинообразного нарастания аварийности на трубопроводах из-за их изношенности, поэтому решить проблему продления срока службы действующих трубопроводов путем латания в них дырок в масштабе России разорительно для страны. Своевременно принятые меры по предупреждению аварийных ситуаций повышают надёжность сохранения окружающей среды на уровне нормального жизнеобеспечения населения и функционирования объектов, а также уменьшают возможность возникновения чрезвычайных ситуаций.
Список использованной литературы:
- Броун С.И., Кравец В.А. Охрана труда при сооружении газонефтепроводов и газонефтехранилищ. - М.: Недра, 2009 - 239 с
- Серов Г.П., Резервуары – виды, конструкции, ремонт и эксплуатация. - М.: Ось-89, 2010
- ГОСТ 12.1.011-78
- ГОСТ 12.1.005-88
- ГОСТ Р 51164-98
- Постановление Главного государственного санитарного врача Российской Федерации от 25.09.2007 № 74, в ред. от 10.04.2008 №25
- Постановление Правительства РФ от 21.08.2000 г. № 613, в ред. от 15.04.2002 № 240
- Государственный доклад "О состоянии промышленной безопасности опасных производственных объектов, рационального использования и охраны недр РФ в 2006 г. "
- www.ecobest.ru
- http://infopravo. by.ru
- http://poleznayamodel.ru/
model/5/53342.html
- Железо в организме человека
- Железо-дефицитная анемия
- Железодефицитная анемия
- Железодефицитная анемия
- Железодефицитная анемия
- Железодефицитная анемия и беременность
- Железодефицитная анемия у детей
- Железобетонные изделия
- Железобетонные каркасные здания
- Железобетонные конструкции
- Железобетонные конструкции быстро монтируемых зданий
- Железобетонные конструкции и изделия
- Железобетонные конструкции одноэтажного промышленного здания с мостовыми кранами
- Железобетонные конструкции покрытий
