СП 512.1325800.2022 «Изотермические резервуары для хранения сжиженных газов. Пра»

Введение

6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Настоящий свод правил разработан в целях обеспечения соблюдения требований Федерального закона от 30 декабря 2009 г. № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений».

Свод правил содержит требования к объему обследования, расчету и оценке фактического технического состояния металлических изотермических резервуаров.

Свод правил разработан авторским коллективом ООО «НПК Изотермик» (д-р техн. наук Х.М. Ханухов , В.А. Якушин , М.Д. Журавлев , канд. физ.-мат. наук А.В. Алипов , Н.В. Четвертухин , А.Р. Чернобров , А.В. Коломыцев ).

Правила обследования и мониторинга технического состояния

Isothermal tanks for storage of liquefied gases. Rules for inspection and monitoring of technical condition

1Область применения

2Нормативные ссылки

В настоящем своде правил использованы нормативные ссылки на следующие документы:

ГОСТ 5639-82 Стали и сплавы. Методы выявления и определения величины зерна

ГОСТ 5640-2020 Сталь. Металлографический метод оценки микроструктуры проката стального плоского

ГОСТ 9454-78 Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенной температурах

ГОСТ 12730.2-2020 Бетоны. Метод определения влажности

ГОСТ 17177-94 Материалы и изделия строительные теплоизоляционные. Методы испытаний

ГОСТ 18105-2018 Бетоны. Правила контроля и оценки прочности

ГОСТ 19281-2014 Прокат повышенной прочности. Общие технические условия

ГОСТ 22690-2015 Бетоны. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля

ГОСТ 25859-83 (СТ СЭВ 3648-82) Сосуды и аппараты стальные. Нормы и методы расчета на прочность при малоцикловых нагрузках

ГОСТ 28570-2019 Бетоны. Методы определения прочности по образцам, отобранным из конструкций

ГОСТ Р 52727-2007 Техническая диагностика. Акустико-эмиссионная диагностика. Общие требования

ГОСТ Р 53564-2009 Контроль состояния и диагностика машин. Мониторинг состояния оборудования опасных производств. Требования к системам мониторинга

СП 70.13330.2012 «СНиП 3.03.01-87 Несущие и ограждающие конструкции» (с изменениями № 1, № 3, № 4)

Примечание - При пользовании настоящим сводом правил целесообразно проверить действие ссылочных документов в информационной системе общего пользования -на официальном сайте федерального органа исполнительной власти в сфере стандартизации в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если заменен ссылочный документ, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого документа с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого документа с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего свода правил в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку. Сведения о действии сводов правил целесообразно проверить в Федеральном информационном фонде стандартов.

3Термины, определения и сокращения

В настоящем своде правил применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1.1 авария

Опасное техногенное происшествие, создающее на объекте, определенной территории или акватории угрозу жизни и здоровью людей и приводящее к разрушению или повреждению зданий, сооружений, оборудования и транспортных средств, нарушению производственного или транспортного процесса, нанесению ущерба окружающей среде.

3.1.2 акустико-эмиссионный контроль целостности корпуса ИР

Неразрушающий контроль корпуса ИР, выполняемый методом, основанным на явлении акустической эмиссии.

3.1.3 безопасная эксплуатация изотермического резервуара

Система мер по проведению научно обоснованных комплексных технических обследований, в том числе и оснащение изотермического резервуара системой диагностики и оперативного контроля состояния металлических, фундаментных, теплоизоляционных конструкций и технологического оборудования в целях предупреждения аварий изотермического резервуара.

3.1.4 визуальный и измерительный контроль

Контроль основного металла и сварных швов объекта с помощью оптических приборов (лупа с увеличением до 7 × , имеющая измерительную шкалу, бинокль с увеличением 10 × ) в целях выявления и определения видов, размеров, категории поверхностных дефектов и коррозионных повреждений.

3.1.5 внутренний корпус изотермического резервуара

Герметичный вертикальный цилиндрический металлический корпус или негерметичный вертикальный цилиндрический металлический корпус-стакан, концентрически расположенный внутри наружного корпуса изотермического резервуара.

3.1.6 герметичность

Способность корпуса, отдельных его элементов и соединений препятствовать газовому или жидкостному обмену между средами, разделенными этим корпусом.

3.1.7 дефект

Неисправность, возникающая в конструкции на стадии ее изготовления, транспортирования, монтажа и эксплуатации.

3.1.8 деформация конструкций

Изменение формы и размеров конструкций (или их частей), а также потеря устойчивости под влиянием нагрузок и воздействий.

3.1.9 деформация основания

Деформация, возникающая в результате передачи усилий от сооружения на основание или изменения физического состояния грунта основания в период эксплуатации.

3.1.10 захолаживание

Процесс контролируемого охлаждения резервуара перед его вводом в эксплуатацию.

3.1.11 изотермический резервуар; ИР

Резервуар для хранения сжиженных газов при постоянной отрицательной температуре, обеспечивающей избыточное давление насыщенных паров хранимого продукта в пределах 0,004-0,05 МПа.

3.1.12 инцидент

Отказ или повреждение технических устройств, применяемых на опасном производственном объекте, отклонение от установленного режима технологического процесса.

3.1.13 межстенное пространство

Пространство между стенками внутреннего и наружного корпусов изотермического резервуара.

3.1.14 нагрузка

Механическое воздействие, мерой которого является сила, характеризующая величину и направление этого воздействия и вызывающая изменения напряженно-деформируемого состояния конструкций сооружения и его основания.

3.1.15 надежность

Свойство (способность) сооружения, а также его несущих и ограждающих конструкций выполнять заданные функции в период расчетного времени эксплуатации.

3.1.16 наружный корпус изотермического резервуара

Герметичный цилиндрический металлический корпус, расположенный снаружи внутреннего корпуса изотермического резервуара.

3.1.17 недопустимое отклонение

Отклонение, которое создает препятствия нормальной эксплуатации конструкций или вносит такие изменения в расчетную схему, учет которых требует усиления конструкций.

3.1.18 отклонение

Отличие фактического значения любого из параметров технического состояния от требований норм, проектной документации или требований технологического регламента.

3.1.19 оценка технического состояния конструкций

Оценка, которая проводится по результатам технического обследования и включает поверочный расчет конструкций с учетом обнаруженных дефектов и повреждений, фактических и прогнозируемых нагрузок, воздействий и условий эксплуатации.

3.1.20 охрупчивание

Повышение хрупкости металла в результате снижения пластических свойств вследствие старения, коррозии, воздействия отрицательных температур или высокой скорости нагружения.

3.1.21 периодический контроль технического состояния

Комплекс работ, проводимых эксплуатирующим персоналом с использованием штатного приборного оборудования, в целях своевременного обнаружения неполадок, дефектов, повреждений и принятия мер по их устранению для поддержания необходимой степени надежности изотермического резервуара между очередными полными техническими диагностированиями.

3.1.22 повреждение

Отклонение качества, формы, фактических размеров элементов и конструкций от требований нормативных документов или проекта, возникшее в процессе эксплуатации.

3.1.23 полное техническое диагностирование изотермического резервуара

Проведение работ по определению фактического технического состояния ИР, выведенного из эксплуатации, соответствия требованиям нормативных документов и технической документации с диагностированием составных частей ИР, вспомогательного оборудования и определение на этой основе возможности, сроков и условий дальнейшей безопасной эксплуатации при установленных технологическим регламентом режимах работы.

3.1.24 подвесная крыша

Конструктивная часть изотермического резервуара полного сдерживания, представляющая собой паропроницаемую металлическую конструкцию с системой ребер жесткости, подвешенную к наружной крыше над внутренним корпусом-стаканом.

3.1.25 предельное состояние

Состояние конструкции (сооружения), при котором она перестает удовлетворять эксплуатационным требованиям, то есть либо теряет способность сопротивляться внешним воздействиям, либо получает недопустимую деформацию или местное повреждение.

3.1.26 остаточный ресурс безопасной эксплуатации

Срок эксплуатации ИР, установленный профильной организацией на основании полного технического диагностирования изотермического резервуара.

3.1.27 рабочее избыточное давление газа

Максимальное внутреннее избыточное давление в резервуаре, образующееся при испарении сжиженного газа при нормальном протекании рабочего процесса, включающем предусмотренный проектом темп отбора газа на повторное сжижение или на факельную систему.

3.1.28 рабочий объем резервуара

Объем продукта между минимальным и максимальным уровнями налива при эксплуатации резервуара.

3.1.29 расчетная температура

Температура, при которой должны определяться физико-механические характеристики металла корпуса резервуара для расчета на прочность.

3.1.30 расчетное избыточное давление

Давление, на которое должен проводиться расчет резервуара на прочность.

3.1.31 срок службы изотермического резервуара

Продолжительность эксплуатации изотермического резервуара в календарных годах до перехода в предельное состояние.

3.1.32 тепловизионное обследование наружной поверхности изотермического резервуара

Обследование тепловой изоляции стенки, крыши и днища изотермического резервуара с помощью специального оборудования в целях выявления участков с нарушенными теплоизоляционными свойствами.

3.1.33 техническое обслуживание и текущий ремонт изотермического резервуара

Комплекс мероприятий, осуществляемых в период расчетного срока службы, обеспечивающий его безопасную эксплуатацию.

3.1.34 технологическое оборудование

Система взаимосвязанных агрегатов, машин, приборов, аппаратов и трубопроводов, предназначенных для осуществления определенных технологических операций.

3.1.35 усиление

Увеличение несущей способности или жесткости конструкции.

3.1.36 усталость металла

Изменение механических и физических свойств металла под длительным действием циклически изменяющихся во времени напряжений и деформаций.

3.1.37 устойчивость сооружения

Способность сооружения противостоять усилиям, стремящимся вывести его из исходного состояния статического или динамического равновесия.

3.1.38 хлопун

Местное отклонение начальной формы днища, обращенное выпуклостью внутрь изотермического резервуара, образовавшееся в результате воздействия монтажно-сварочных напряжений.

3.1.39 частичное техническое диагностирование изотермического резервуара

Проведение работ по проверке соответствия значений параметров изотермического резервуара требованиям нормативных документов и технической документации в режиме эксплуатации с диагностическим обследованием наружного корпуса, тепловой изоляции, фундамента изотермического резервуара, вспомогательных конструкций и оборудования.

3.1.40 эксплуатационно-техническая документация

Руководящие и рабочие документы, которыми руководствуются службы технического надзора и эксплуатации опасных производственных объектов. В настоящем своде правил применены следующие сокращения: КИПиА - контрольно-измерительные приборы и автоматика; ППР - планово-предупредительный ремонт; СПГ - сжиженный природный газ; СУГ - сжиженный углеводородный газ.

4Общие положения

Оснащаемые комплексной системой мониторинга ИР до пуска в эксплуатацию после оснащения подвергаются первому частичному техническому диагностированию через 10 лет с начала эксплуатации, последующие частичные технические диагностирования выполняются через каждые восемь лет.

Оснащаемые комплексной системой мониторинга ИР в период, когда их проектный срок эксплуатации не закончился, после оснащения подвергаются частичному техническому диагностированию, последующие частичные технические диагностирования выполняются через каждые восемь лет.

По окончании проектного срока эксплуатации все ИР подвергаются полному техническому диагностированию с оценкой фактического технического состояния и обоснованием увеличения ресурса его безопасной эксплуатации. При удовлетворительных результатах полного технического диагностирования, проведения ремонтных работ ИР оснащаются комплексной системой мониторинга и допускаются к дальнейшей эксплуатации, при условии проведения частичного технического диагностирования через каждые четыре года.

Полное техническое диагностирование ИР, оснащенного комплексной системой мониторинга, эксплуатация которого осуществляется по фактическому техническому состоянию, необходимо проводить в соответствии с требованиями 9.11.

• наружный осмотр ИР в режиме эксплуатации;
• тепловизионное обследование ИР в режиме эксплуатации;
• техническое диагностирование ИР, выведенного из режима эксплуатации.

• наружный металлический корпус;
• внутренний металлический корпус;
• теплоизоляция между внутренним и наружным корпусами;
• теплоизоляция на наружной поверхности стенки и крыши (для одностенных ИР);
• технологическое оборудование, обеспечивающее работу ИР (компрессоры, насосы, теплообменная аппаратура, газгольдеры, трубопроводы, запорная и регулирующая арматура, предохранительные и дыхательные клапаны, опоры трубопроводов, фланцевые соединения, теплоизоляция оборудования и трубопроводов, система заземления и молниезащиты);
• наличие и функционирование систем КИПиА;
• вспомогательные металлические конструкции (лестницы, площадки обслуживания, переходные площадки, эстакады, колонны);
• грунты основания и железобетонный фундамент;
• анкерные крепления.

5Особенности конструкций изотермических резервуаров

• а) «одинарного сдерживания», имеющий один силовой корпус, рассчитанный на сдерживание гидростатического давления жидкости и избыточного давления газа над жидкостью;
• б) «двойного сдерживания», имеющий один силовой корпус и открытую защитную ограждающую стенку (или закрытую навесом от попадания дождя и снега);
• в) «полного сдерживания», имеющий два силовых корпуса, концентрически расположенных один в другом, каждый из которых предназначен для сдерживания гидростатического давления жидкости, причем наружный корпус герметичен и рассчитан на сдерживание давления газа; внутренний же корпус может быть как герметичным, то есть иметь собственную герметичную стационарную крышу, так и негерметичным и изготавливаться с паропроницаемой подвесной крышей, крепящейся на подвесках к крыше наружного корпуса.

6Периодический наружный осмотр изотермических резервуаров в режиме эксплуатации

• показания уровнемера по месту - не реже одного раза в смену;
• технологическое оборудование, фланцевые соединения, запорная и регулирующая арматура, предохранительные устройства, КИПиА - один раз в сутки;
• геодезическая съемка фундамента - один раз в полугодие;
• геодезическая съемка фундамента на подтопляемых грунтах - один раз в квартал;
• наружный корпус, теплоизоляция и анкерные крепления - один раз в месяц;
• опоры трубопроводов, металлоконструкций - один раз в месяц;
• железобетонный фундамент, ограждающая железобетонная стенка один раз в месяц.

• раздробление и сколы бетона ростверка или железобетонной плиты фундамента на площади более 3 м² , верхней части свай - на площади более 1 м² , раскрытие трещин бетона фундамента более 0,3 мм;
• превышение отклонений при нивелировке фундамента (либо по изменению расположения установленных для наблюдения деформационных марок или реперов) более 50 мм либо значения, предусмотренного проектом;
• разрушение анкерных креплений (допустимое количество разрушенных анкерных креплений устанавливается инструкцией по эксплуатации ИР);
• содержание продукта в межстенном пространстве выше допустимых норм;
• наличие признаков старения теплоизоляционного материала (участки обмерзания наружной поверхности стенки и крыши площадью свыше 3 м² );
• перелив продукта;
• развитие карстовых явлений в грунтах основания;
• значение неравномерности осадки края днища превышает значение толщины листа окрайка днища;
• нарушение герметичности ИР.

7Частичное техническое диагностирование изотермических резервуаров в режиме эксплуатации

• анализ комплекта технической, эксплуатационно-технической документации и предписаний надзорных органов;
• наружный осмотр ИР в эксплуатационном режиме;
• тепловизионное обследование ИР в эксплуатационном режиме;
• проверка допустимого содержания хранимого продукта в межстенном пространстве ИР;
• диагностирование технологического оборудования ИР;
• металлографические исследования структурного и коррозионного состояния основного металла и металла сварных швов наружного корпуса ИР (при выявлении в ходе диагностирования такой необходимости);
• определение фактической геометрической формы наружного корпуса двустенного ИР;
• геодезические измерения неравномерности осадки фундамента ИР [1];
• обследование тепловой изоляции ИР;
• обследование фундамента;
• обследование грунтов основания;
• обследование анкерных креплений ИР;
• обследование вспомогательных конструкций (площадок обслуживания, лестниц и т. п.);
• обследование ограждающей железобетонной стенки;
• оценка технического состояния ИР с учетом данных комплексного мониторинга.

8Полное техническое диагностирование изотермических резервуаров

8.4Обследование технического состояния теплоизоляционных конструкций изотермических резервуаров в эксплуатационном режиме

⧉❝8.4.1

Обследование технического состояния теплоизоляционных конструкций ИР в эксплуатационном режиме предусматривает проведение следующего комплекса работ:

• тепловизионное (термографическое) обследование наружной поверхности стенки, крыши и днища ИР;
• определение термического сопротивления характерных зон теплоизоляционной конструкции;
• определение суммарного теплопритока в ИР из окружающей среды.

⧉❝8.4.2

Термическое сопротивление теплоизоляционной конструкции определяется не менее чем в четырех точках по образующей стенки, не менее чем в трех точках по образующей крыши и не менее чем в трех точках днища ИР. На участках с нарушенной теплоизоляцией организуются дополнительные точки наблюдения. Термическое сопротивление теплоизоляционных конструкций определяется расчетным путем на основании полученных теплометрических и температурных данных.

⧉❝8.4.3

Определение суммарного теплопритока в ИР из окружающей среды проводят по интенсивности испарения хранимого продукта при эксплуатации ИР строго в режиме хранения, то есть при прекращении приема и выдачи продукта и исключении других дополнительных источников теплопритока в ИР.

⧉❝8.4.4

Результаты обследования технического состояния теплоизоляционных конструкций фиксируют в виде отчета о тепловизионном обследовании, который входит в состав приложений к заключению о техническом состоянии ИР.

⧉❝8.4.5

Для определения физико-механических свойств тепловой изоляции ИР проводят отбор проб теплоизоляционных материалов из конструкций.

⧉❝8.4.6

Пробы отбираются не менее чем в трех точках по высоте стенки и в двух точках по крыше ИР преимущественно на участках обмерзания наружной поверхности стенки и крыши, если таковые выявлены при визуальном осмотре.

⧉❝8.4.7

В двустенных ИР с засыпкой перлитовым песком определяются его влажность, средняя, насыпная плотность, зерновой состав и степень уплотнения в соответствии с требованиями ГОСТ 17177.

⧉❝8.4.8

Для отбора проб перлитового песка на стенке наружного корпуса ИР привариваются лючки диаметром 70 мм в количестве трех штук по высоте нижний, средний и верхний уровень.

⧉❝8.4.9

По результатам исследования определяется соответствие фактических физико-механических свойств материалов теплоизоляции проектным требованиям.

⧉❝8.4.10

Рекомендуется в эксплуатационном режиме провести комплексное испытание тепловой изоляции при пуске ИР в эксплуатацию, а также в процессе технического диагностирования по следующей методике.

• 8.4.10.1 При полностью заглушенных трубопроводах притока в резервуар и оттока из резервуара хранимого продукта в течение заданного времени Т исп следует штатными средствами контроля регистрировать не реже чем каждые 5 мин:
• избыточное давление газа в резервуаре, которое должно нарастать за счет испарения сжиженного газа в результате теплопритока;
• температуру жидкой и газообразной фаз.

Время испытания Т исп должно быть не менее 1,5 ч.

• 8.4.10.2 Протокол испытаний - значения давления и температуры газа в начале и в конце испытания - используется как исходные данные для расчета интегрального теплового потока за время испытания через всю поверхность ИР - стенку, крышу и днище.
• 8.4.10.3 Массу газа в резервуаре M определяют по уравнению состояния газа Ван дер Ваальса:

где Р - абсолютное давление, Па;

М - масса, г;

V - объем газа, м³ , который определяется как разность между полным объемом резервуара вместе с объемом цилиндрической части и купольной крыши и объемом, занимаемом жидкостью;

Т - температура газа, К;

• a , b - параметры, рассчитываемые по характеристикам газа, указанным в таблице 8.1;
• R -универсальная газовая постоянная, принимается равной 8,314 Дж/(моль ∙ К);
• μ - грамм-молекулярная масса.

Параметры a , Па∙м 6 /моль 2 , и b , м³ /моль, уравнения Ван дер Ваальса определяют через критическое давление Р кр и критическую температуру Т кр по формулам:

8.4.10.4 Массу газа по формуле (8.1) определяют в начале и в конце испытания. На основании полученных результатов определяют приращение массы газа Δ М и количество тепла, необходимое для испарения Δ М сжиженного газа.

Примечание - Так как уравнение Ван дер Ваальса нелинейно относительно массы газа, то определить приращение массы, подставив в уравнение приращение давления, нельзя.

Таблица 8.1 Физические характеристики некоторых газов

Газ	Хими- ческая форму- ла	Моляр ная масса μ	Темпе- ратура кипе- ния, о С	Удель- ная теплота парооб- разова- ния r , кДж/кг	Крити- ческая темпе- ратура Т кр , К	Крити- ческое давле- ние Р кр , МПа	Параметры уравнения Ван дер Ваальса	Параметры уравнения Ван дер Ваальса
Газ	Хими- ческая форму- ла	Моляр ная масса μ	Темпе- ратура кипе- ния, о С	Удель- ная теплота парооб- разова- ния r , кДж/кг	Крити- ческая темпе- ратура Т кр , К	Крити- ческое давле- ние Р кр , МПа	a , Па∙м 6 / моль 2	b * ∙10 5 , м³ /моль
Азот	N 2	28,02	-195,7	199	126	3,39	0,1365	3,86
Аммиак	NH 3	17,03	-33,4	1370	405,3	11,35	0,422	3,71
Водород	H 2	2,0	-252,8	454	33,1	1,29	0,0248	2,67
Кислород	O 2	16,0	-183	213	154,6	5,07	0,137	3,17
Метан	CH 4	16,04	-161,7	510	190,4	4,60	0,230	4,30
Этилен	C 2 H 4	28,05	-103,7	482	282,4	5,02	0,463	5,84
Этан	C 2 H 6	30,07	-88,6	488	305,4	4,89	0,556	6,49
Пропан	C 3 H 8	44,1	-42,1	431,7	369,8	4,26	0,936	9,02
Дивинил	C 4 H 6	54,1	-4,41	415,3	434,8	4,32	1,276	10,46
Бутен-1	C 4 H 8	56,1	-6,27	393,4	419,6	4,03	1,274	10,82
Изобутен	i-C 4 H 8	56,1	3,71	417,1	417,9	4,00	1,273	10,86
Изобутан	i-C 4 H 10	58,1	-11,7	366,6	408,1	3,65	1,331	11,62
n-Бутан	n-C 4 H 10	58,1	-0,5	386,2	425,2	3,80	1,387	11,63
Углекислый газ	CO 2	44,01	-56,6	379,5	304,1	7,39	0,365	4,276
Хлор	Cl 2	35,5	-34,5	288	417	7,7	0,658	5,63

• 8.4.10.5 Требование к теплоизоляции ИР устанавливают техническим заданием на проектирование ИР в виде максимально допускаемого испарения массы сжиженного газа в сутки М доп в процентах при расчетной температуре окружающей среды Т вр или в виде максимально допускаемого теплопритока Q доп, кВт.

8.4.10.6 Теплоприток в резервуар за время испытания, Дж, расходуется на нагревание массы жидкости М ж, нагревание массы газа М г и испарение жидкости, т. е. увеличение массы газа на величину Δ М г, и определяется по формуле

где cv г , cv ж - теплоемкость газа и жидкости при постоянном объеме;

Δ T г , Δ T ж - изменение температуры газа и жидкости за время испытания, ( ∆Mг ≪ Mг) .

• 8.4.10.7 Разделив теплоприток Q в джоулях на время испытания в секундах, получают фактический теплоприток в ваттах.
• 8.4.10.8 Теплоизоляция удовлетворяет требованиям проекта при выполнении условия

где Т вф - температура окружающего воздуха при испытании;

Т вр -расчетная температура окружающего воздуха, принятая при проектировании теплоизоляции;

Т ж - температура хранимого в ИР сжиженного газа.

При невыполнении этого условия требуется путем анализа прочих, полученных при обследовании ИР факторов (результатах тепловизионного обследования и пр.), установить причину несоответствия теплоизоляции проекту и разработать мероприятия по исправлению ситуации.

⧉❝8.4.11

Результаты обследования теплоизоляции ИР оформляются заключением с приложением результатов лабораторных исследований, схем привязки мест отбора проб, а также описанием фактической конструкции теплоизоляции. Заключение входит в состав приложений к заключению о техническом состоянии ИР.

8.8Неразрушающие методы контроля целостности внутреннего корпуса изотермических резервуаров

⧉❝8.8.1

Решение о возможности использования метода неразрушающего контроля целостности внутреннего корпуса ИР принимается профильной организацией.

⧉❝8.8.2

Решение о применении диагностирования методом акустической эмиссии корпуса ИР, воспринимающего давление паров продукта хранения, принимается профильной организацией по результатам анализа эксплуатационной документации и визуального осмотра ИР в целях оптимизации объема диагностирования основными методами неразрушающего контроля (ультразвуковой, капиллярный, ультразвуковая толщинометрия).

⧉❝8.8.3

При проведении диагностирования корпуса ИР методом акустической эмиссии и обнаружении источников акустической эмиссии с повышенной активностью (классов II-III) определяют зоны их фактического местоположения для выявления дефектов основного металла и металла сварных швов основными методами неразрушающего контроля.

⧉❝8.8.4

Магнитопорошковый, радиографический, вихретоковый, вакуумный (пузырьковый) методы, методы испытания на герметичность являются дополнительными методами неразрушающего контроля целостности внутреннего корпуса ИР .

⧉❝8.8.5

Основные и дополнительные методы дефектоскопии, металла сварных швов и основного металла внутреннего корпуса ИР, выполняются в соответствии с требованиями действующих нормативных документов.

⧉❝8.8.6

Ультразвуковая дефектоскопия обеспечивает выявление внутренних и поверхностных дефектов в сварных швах и зоне термического влияния. При ультразвуковой дефектоскопии определяются условная протяженность, глубина и координаты расположения дефекта. Ширина контролируемой зоны должна быть не менее 100 мм в каждую сторону от оси шва. Объем работ по проведению контроля ультразвуковой дефектоскопией указан в таблице 8.4.

Таблица 8.4 Объем контроля по проведению неразрушающего контроля методом ультразвуковой дефектоскопии

Наименование зоны контроля	Объем контроля, %
Сварные швы днища	100
Уторный шов	100
Вертикальные и горизонтальные сварные швы стенки внутреннего корпуса до 10 м по высоте	100
Вертикальные и горизонтальные сварные швы стенки внутреннего корпуса свыше 10 м по высоте для всех одностенных ИР, а также для двустенных ИР с хранением аммиака, этилена и пропилена	50
Вертикальные и горизонтальные сварные швы стенки внутреннего корпуса свыше 10 м по высоте для двустенных ИР с хранением пропана, бутана и широкой фракции легких углеводородов	30
Сварные швы в местах врезки люков и патрубков	100
Сварные швы и участки с дефектами	100

⧉❝8.8.7

Капиллярная дефектоскопия должна выполняться перед проведением ультразвуковой дефектоскопии. Обратный порядок контроля не допускается.

⧉❝8.8.8

Все дефекты наносятся на развернутую схему внутреннего корпуса ИР.

⧉❝8.9

Определение физико-механических характеристик и структурного состояния материала внутреннего корпуса изотермических резервуаров

⧉❝8.9.1

Дюрометрический метод оценки характеристик прочности материала внутреннего корпуса ИР используется для определения по измеренным значениям характеристик прочности: предела текучести и временного сопротивления металла.

⧉❝8.9.2

Твердость стали определяют по методам Виккерса или Бринелля на стационарных твердомерах. Допускается измерение твердости проводить непосредственно на объекте переносными твердомерами статического или динамического типа.

⧉❝8.9.3

Количество замеров твердости на пробу или точку должно быть не менее трех при использовании стационарных твердомеров, исключая случай существенного (более 10 %) рассеяния значений твердости и обнаружения с помощью переносных твердомеров аномально низких или аномально высоких значений твердости. При существенном рассеянии значений твердости количество измерений увеличивается до девяти на точку. В качестве характеристики твердости стали принимают среднее арифметическое значение твердости, полученной по результатам замеров.

⧉❝8.9.4

При обнаружении аномально низких или аномально высоких значений твердости устанавливают форму и размер этой области.

⧉❝8.9.5

Предел текучести низколегированных сталей в интервале от 20 до 45 кгс/мм² рассчитывают по результатам химического и количественного металлографического анализа по формуле

где σ о - напряжение трения решетки α -железа, для настоящего расчета принимают равным 30 МПа; σ п - напряжение за счет упрочнения стали перлитом, σ п = 2,4П, МПа (здесь П - перлитная составляющая в процентах);

• ∆ σ т.р -напряжение, МПа, за счет упрочнения твердого раствора легирующими элементами, устанавливаемое по значению их концентрации С , %, по массе легирующих элементов в α -железе (феррите);

∆ σ д.у - напряжение за счет упрочнения стали дисперсными частицами:

где G = 8,4·10 4 МПа - модуль сдвига; b = 2,5·10 -7 мм - вектор Бюргерса;

D - диаметр дисперсных упрочняющих частиц, мм; λ - межчастичное расстояние, мм;

∆ σ д - напряжение за счет упрочнения дислокациями, оценивается по плотности дислокаций ρ:

d - средний условный диаметр зерна феррита, определяемый по ГОСТ 5639.

⧉❝8.9.6

Временное сопротивление стали рассчитывают по соотношению

Для исследуемого класса сталей значения твердости по Виккерсу (HV) и Бринеллю (НВ) принимаются совпадающими.

⧉❝8.9.7

Расчет значений предела текучести и временного сопротивления входит в состав приложений к заключению о техническом состоянии ИР. или

9Комплексная система мониторинга изотермических резервуаров, ее назначение и параметры

• «зеленый» - для допустимого технического состояния контролируемого объекта;
• «желтый» - для технического состояния «Требует принятия мер»;
• «красный» - для технического состояния «Недопустимо».

• давления в ИР, включая вакуум;
• температуры хранимого продукта;
• температуры газового пространства над хранимым продуктом;
• уровня налива хранимого продукта, в том числе предельных верхнего и нижнего уровней;
• содержания продукта в межстенном пространстве (применяется только для ИР с самонесущей внутренней крышей);
• давления в межстенном пространстве (применяется только для ИР с самонесущей внутренней крышей);
• давления и температуры инертного газа в дыхательной емкости ИР;
• параметров технологического оборудования ИР при выполнении технологических операций, включая аварийные блокировки;
• параметров акустической эмиссии и волновых форм импульсов акустической эмиссии по всем каналам регистрации;
• параметров окружающей среды и погодных явлений;
• температуры наружного корпуса и днища ИР;
• осадки фундамента (ростверка) ИР;
• заземления ИР.

Конкретный состав системы мониторинга, типы, количество и места установки датчиков, общие принципы работы и применяемые системы оценки технического состояния ИР приводятся в проектной документации.

Окончательная настройка параметров системы, включая численные значения критериев оценки технического состояния ИР, проводится в ходе пусконаладочных работ. Верификация выбранных режимов и установленных параметров проводится в период опытной эксплуатации системы мониторинга.

Комплексная система мониторинга должна быть интегрирована в систему контроля федеральных органов исполнительной власти, передавая результирующие данные о фактическом техническом состоянии ИР в режиме реального времени в соответствии с 9.5 - по цветовой индикации без передачи эксплуатационных параметров и данных.

• при цветовой индикации «зеленый» - продолжение процедуры контроля без совершения каких-либо действий;
• при цветовой индикации «желтый» - уменьшение интервала между последующими измерениями, проверка работоспособности датчиков, уменьшение нагрузки, скорости или производительности (коэффициента использования) ИР, проведение частичного технического диагностирования ИР;
• при цветовой индикации «красный» - остановка ИР, проведение полного технического диагностирования ИР и, при необходимости, проведение ремонтно-восстановительного обслуживания ИР.

10Оценка фактического технического состояния изотермического резервуара и обоснование увеличения ресурса безопасной эксплуатации

10.3Оценка остаточного ресурса изотермического резервуара

⧉❝10.3.1

Оценка остаточного ресурса определяется типом основного повреждающего фактора (коррозия, рост трещин и др.), действующего на ИР в процессе эксплуатации.

⧉❝10.3.2

Оценку остаточного ресурса ИР по развитию коррозионных повреждений осуществляют только при наличии поверхностной коррозии внутреннего корпуса, без наличия коррозионного растрескивания, недопустимого при эксплуатации.

⧉❝10.3.3

Расчет остаточного ресурса в годах при коррозионном разрушении (в том числе с учетом замеров толщины элементов конструкций, выполненных в процессе предыдущего технического диагностирования) определяется с учетом положений действующих нормативных документов и технической документации по формуле

где Т - расчетный ресурс, годы;

Ѕ ф - минимальная фактическая толщина элемента, мм;

Ѕ бр - отбраковочная толщина элемента, мм;

С - скорость коррозии (или эрозионного износа), мм/год.

Для цилиндрического внутреннего корпуса ИР Ѕ бр вычисляют по формуле

где Р р и Р н - расчетное давление и давление при испытаниях соответственно, МПа;

D - диаметр внутреннего корпуса ИР, м;

• σ и σ н - допускаемые напряжения в рабочих условиях и при испытаниях соответственно, МПа;
• φ - коэффициент прочности сварного шва (для автоматической дуговой электросварки φ = 1,0).

За скорость коррозии С , мм/год, принимают максимальное из двух значений: по паспорту ИР для данного продукта хранения либо исходя из разности начальной толщины элемента и последних данных толщинометрии (полученных по результатам полного технического диагностирования), деленной на срок эксплуатации.

⧉❝10.3.4

Оценку прогнозируемого остаточного ресурса безопасной эксплуатации проводят для каждого нагруженного элемента внутреннего корпуса ИР. За ресурс ИР принимают минимальное из полученных значений для отдельных элементов, но не более восьми лет.

⧉❝10.3.5

Для ИР, эксплуатирующихся в условиях малоциклового нагружения, основным повреждающим фактором является малоцикловая усталость металла. В этом случае рекомендуется прогноз остаточного ресурса осуществлять в соответствии с положениями ГОСТ 25859.

⧉❝10.3.6

Для ИР, эксплуатирующихся при воздействии других основных повреждающих факторов, схема расчета ресурса определяется при выполнении полного технического диагностирования.

АПриложение А. Образец программы полного технического освидетельствования и определения ресурса дальнейшей безопасной эксплуатации изотермического резервуара

СОГЛАСОВАНО

(лицо, ответственное за эксплуатацию)

«___» _______________20__ г.

УТВЕРЖДАЮ

(уполномоченное лицо организации, выполняющей полное техническое диагностирование)

«__›› ____________________20__ г.

ПРОГРАММА

полного технического диагностирования и определения ресурса дальнейшей безопасной эксплуатации ИР

1. Общие положения 2. Состав работ: 3. 2.1. Подбор и анализ проектной, исполнительной, эксплуатационнотехнической документации, предписаний надзорных органов. 4. 2.2. Наружный осмотр и тепловизионное обследование ИР в режиме эксплуатации. 5. 2.3. Подготовка ИР к внутреннему обследованию: освобождение от продукта, расхолаживание, продувка азотом и воздухом, установка заглушек, удаление остатков продукта, зачистка внутренней поверхности ИР, монтаж освещения, подготовка сварных швов и основного металла для проведения неразрушающего контроля и металлографических исследований. 6. 2.4. Визуально-измерительный контроль основного металла и сварных швов внутреннего корпуса ИР с выявлением мест эксплуатационных и монтажных повреждений, и мест отбора проб металла. Составление дефектных ведомостей. 7. 2.5. Акустико-эмиссионный контроль внутреннего корпуса ИР для выявления зон пластической деформации, дефектов, склонных к развитию при рабочих нагрузках, и их локализация. 8. 2.6. Дефектоскопия сварных швов и основного металла внутреннего корпуса ИР методами неразрушающего контроля [цветная и ультразвуковая дефектоскопия, магнитопорошковый метод, ультразвуковая толщинометрия, радиографический метод, метод магнитной памяти металла, вакуумный

(пузырьковый) метод, вихретоковый метод, метод керосиновой пробы].

• 2.7. Ультразвуковая толщинометрия элементов внутреннего корпуса ИР для определения величин коррозионного износа и зон расслоения металла.
• 2.8. Геодезические измерения горизонтальности днища, неравномерности осадки фундаментов и величины хлопунов.
• 2.9. Определение механических свойств основного металла и материала сварных швов внутреннего корпуса ИР дюрометрическим методом. Отбор проб, определение химического состава материала внутреннего корпуса ИР, металлографическое и электронно-фрактографическое исследования основного металла и материала сварных швов внутреннего корпуса ИР в целях выявления структурных изменений и установления степени охрупчивания.
• 2.10. Обследование тепловой изоляции ИР, отбор проб теплоизоляционных материалов из конструкций, определение физикомеханических свойств.
• 2.11. Обследование грунтов основания и фундамента ИР. Изучение инженерно-геологических условий, отбор образцов грунта основания в откопанных шурфах и определение его физико-механических характеристик, химический анализ водной вытяжки грунта из откопанных шурфов. Визуальное и инструментальное обследование железобетонных конструкций фундамента.
• 2.12. Обследование анкерных креплений ИР, визуальный и измерительный контроль сварных швов.
• 2.13. Испытания ИР на прочность и герметичность.
• 2.14. Расчетная оценка прогнозируемого остаточного ресурса. 3. Составление общего заключения о техническом состоянии ИР, определение условий безопасной эксплуатации, срока следующего полного технического диагностирования.

(руководитель работ по проведению полного технического диагностирования)

( технический руководитель предприятия - владельца ИР )

БПриложение Б. Основные технические требования и характеристики комплексной системы мониторинга изотермического резервуара

• Б.1 Конструкция системы мониторинга ИР должна обеспечивать:
• степень защиты от внешних воздействий для оборудования системы, предназначенного для установки на открытом воздухе, не ниже IP66;
• уровень взрывозащиты оборудования системы согласно классификации взрывоопасных зон ИР в соответствии с [4].
• Б.2 Требования к техническим характеристикам комплекса акустикоэмиссионного (АЭ) мониторинга:
• преобразователи АЭ должны иметь чувствительность более 200·10 6 В/м (IV класс по коэффициенту преобразования) и рабочий частотный диапазон не менее 50-200 кГц (стандартные промышленные);
• эффективное значение напряжения собственных шумов усилительного тракта аппаратуры (в режиме короткого замыкания его входа, в рабочем диапазоне частот 30-500 кГц), приведенное к входу усилительного тракта, не должно превышать 5 мкВ;
• динамический диапазон измерения амплитуды сигнала АЭ должен быть не менее 66 дБ (в рабочем диапазоне частот 30-500 кГц);
• погрешность измерения амплитуды сигнала АЭ не должна превышать ±1 дБ при измерении на среднегеометрической частоте рабочего диапазона частот;
• неравномерность амплитудно-частотной характериатики аппаратуры в рабочем диапазоне частот не более ±3 дБ;
• устанавливаемые временны ́ е параметры аппаратуры (интервал контроля максимального значения импульса АЭ, длительности импульса, окончания импульса) не менее 50 мкс - 65 мс;
• погрешность времени регистрации и длительности импульса АЭ не более 1 мкс.
• Б.3 Программное обеспечение комплексной системы мониторинга ИР непрерывно в режиме «online» должно обеспечивать:
• вычисление координат и определение степени опасности выявленных источников АЭ согласно действующим нормативным документам;
• выдачу тревожных и информационных звуковых сообщений в случае выявления источников АЭ III и IV класса опасности, а равно и иных ситуаций, отнесенных к критически важным;
• осуществлять автоматическую самодиагностику аппаратной части комплекса и его чувствительных элементов (датчиков и преобразователей);
• осуществлять автоматическое протоколирование происходящих событий и действий операторов системы.

Библиография

1. [1] СО 153-34.21.322-2003 Методические указания по организации и проведению наблюдений за осадкой фундаментов и деформациями зданий и сооружений строящихся и эксплуатируемых тепловых электростанций
2. [2] РД 03-299-99 Требования к акустико-эмиссионной аппаратуре, используемой для контроля опасных производственных объектов
3. [3] РД 03-300-99 Требования к преобразователям акустической эмиссии, применяемым для контроля опасных производственных объектов
4. [4] ТР ТС 012/2011 Технический регламент Таможенного союза «О безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах»