РД 03-420-01 Инструкция по техническому обследованию железобетонных резервуаров для нефти и нефтепродуктов

ИНСТРУКЦИЯ
ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ ОБСЛЕДОВАНИЮ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ РЕЗЕРВУАРОВ ДЛЯ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ

РД 03-420-01

Дата введения 2002-01-01


РАЗРАБОТЧИКИ: НПК Изотермик. Авт. колл.: Н.Д.Богатов, В.Т.Гладких, Х.М.Ханухов, А.Е.Воронецкий, Е.А. Гузеев, Е.Ю.Дорофеев.

УТВЕРЖДЕНА постановлением Госгортехнадзора России от 10.09.01 N 40


Инструкция вводится в целях установления для всех экспертных и эксплуатирующих организаций единых требований по проведению экспертизы промышленной безопасности железобетонных резервуаров для нефти и нефтепродуктов.


1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящая Инструкция разработана на основе последних исследований в области обеспечения эксплуатационных качеств железобетонных конструкций с учетом особенности работы резервуаров для хранения нефти, темных и светлых нефтепродуктов.
1.2. Настоящая Инструкция регламентирует порядок обследования прямоугольных и цилиндрических, подземных, обвалованных, частично обвалованных, наземных, сборных, монолитных, сборно-монолитных железобетонных резервуаров объемом от 500 до 40000 м3 (приложение 3), а также ограждающих железобетонных конструкций казематных резервуаров.
1.3. Настоящая Инструкция не распространяется на обследование технологического резервуарного оборудования (газоуравнительная система, дыхательные, предохранительные клапаны, задвижки, арматура трубопроводов, система заземления и молниезащиты, электрооборудование, насосно-компрессорное оборудование и др.).
1.4. Настоящая Инструкция предназначена для проведения экспертизы промышленной безопасности железобетонных резервуаров в целях оценки технического состояния и разработки рекомендаций по условиям их дальнейшей безопасной эксплуатации, по срокам и степени полноты последующих обследований, в целях установления необходимости ремонта или исключения из эксплуатации.
1.5. Оценка технического состояния железобетонных резервуаров проводится в два этапа:
частичное наружное обследование резервуара в режиме эксплуатации;
полное техническое обследование резервуара в режиме временного или длительного выведения его из эксплуатации.
1.6. Оценка состояния резервуаров при полном техническом обследовании производится по результатам выборочного (частичного) или поэлементного (полного) обследования железобетонных конструкций и анализа испытаний физико-механических и физико-химических свойств материалов (бетона, арматуры, oблицовок), определения несущей способности сечений и замеров деформаций и трещин в конструкциях и их стыках (а также в защитных облицовках), подвергавшихся механическим, температурным и коррозионным воздействиям технологической среды и климата, в соответствии с требованиями нормативной технической документации.

2. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ РЕЗЕРВУАРОВ

2.1. Нормативный срок службы железобетонных резервуаров устанавливается настоящей Инструкцией и принимается равным 30 годам с момента ввода в эксплуатацию.
2.2. Железобетонные резервуары в процессе эксплуатации в соответствии с настоящей Инструкцией должны регулярно подвергаться частичному наружному и полному техническому обследованию в целях:
своевременного обнаружения и устранения дефектов и повреждений конструкций резервуара для обеспечения его безопасной эксплуатации;
определения остаточного ресурса безопасной эксплуатации в случае обнаружения дефектов, повреждений, снижения несущей способности железобетонных конструкций или после окончания нормативного срока службы, а также после аварии.
2.3. Очередность и полнота обследования резервуаров определяются настоящей Инструкцией с учетом их технического состояния, длительности эксплуатации, вида хранимого продукта.
Первоочередному обследованию должны подвергаться резервуары:
имеющие серьезные дефекты и повреждения (п.5.9) или в coстоянии ремонта после аварии;
находящиеся в эксплуатации 30 лет и более без проводимых ранее полных технических обследований;
находящиеся в эксплуатации более 20 лет, в которых хранятся наиболее агрессивные к железобетонным конструкциям продукты (приложение 4), без проводимых ранее полных технических обследований.
2.4. Частичное наружное обследование железобетонных резервуаров проводится инженерно-техническим персоналом предприятия - владельца резервуаров два раза в год с привлечением в случае необходимости экспертных организаций (п.5.9).
2.5. Первое полное техническое обследование проводится экспертной организацией через 10 лет с момента ввода в эксплуатацию железобетонного резервуара. Последующее полное техническое обследование проводится по результатам предыдущего в соответствии с табл.1 (разд.7) в зависимости от технического состояния резервуара или в экстренном порядке после обнаружения серьезных дефектов и повреждений, выявленных при частичном наружном обследовании (п.5.9).
2.6. Текущий осмотр состояния резервуарного оборудования и контроль технологических параметров производится эксплуатационным персоналом в соответствии с Правилами технической эксплуатации железобетонных резервуаров для нефти [15].

3. ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ СОКРАЩЕНИЯ СРОКОВ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ РЕЗЕРВУАРОВ

3.1. Воздействие внешних факторов
3.1.1. Железобетонные конструкции резервуаров в зависимости от их размещения на земле подвергаются воздействию внешних природных климатических факторов (температура, осадки, грунтовые воды).
3.1.2. Воздействию температуры и осадков подвергаются наружные поверхности железобетонных конструкций резервуаров. Воздействию грунтовых, в том числе агрессивных вод подвергаются железобетонные конструкции днищ всех видов резервуаров, а также наружные поверхности стен заглубленных и обвалованных резервуаров. Воздействию осадков через утеплитель - грунт могут подвергаться конструкции плит покрытия в случае недостаточной их гидроизоляции.
Интенсивность воздействия по градиентам температур, виду и содержанию коррозионно-активных к железобетону веществ определяется климатическим районом и нормируется по СНиП 2.03.01-84* [10] и СНиП 2.03.11-85 [11].
3.1.3. В бетоне и на арматуре железобетонных конструкций, не имеющих специальной (первичной и вторичной) защиты от коррозии при контакте с агрессивной средой промплощадки резервуаpa, развиваются процессы коррозии, снижающие долговечность материалов и сроки эксплуатации хранилищ.
3.1.4. В бетоне возможны три вида коррозии:
выщелачивание;
химическое растворение кислотами, солями кислот;
кристаллизационное разрушение.
3.1.5. Коррозия первого вида наблюдается в бетоне при обмывании и фильтрации талых вод с малой временной жесткостью, в результате чего происходит растворение и вынос из цементного камня гидроксида кальция Са(ОН)2, пассивирующего сталь и предотвращающего коррозию арматуры. Скорость коррозии бетона определяется скоростью обмена, фильтрации воды и количеством Са(ОН)2 в цементном камне (в расчете на СаО).
3.1.6. Прочность бетона Rв(t) в условиях коррозии выщелачивания можно определить по формуле: Rв(t) = Ro I, где Ro - исходная прочность, МПа; I = 1-1,5K-exp(33K)·10-5, K = 0,1 при QCaO = 60% и K = 0,33 при QCaO = 30% общего количества СаО в цементе.
3.1.7. Коррозии первого вида подвержены в основном железобетонные конструкции резервуаров, подтапливаемые талыми водами. Повышение стойкости обеспечивается методами первичной защиты (используют бетоны со структурой высокой плотности, изготовленные на клинкерных, безусадочных цементах с уплотняющими и расширяющимися добавками) или вторичной защиты (пропитка полимеризующими составами, гидроизоляция мастичными полимерными покрытиями) по СНиП 2.03.11-85 [11].
3.1.8. При коррозии второго вида в бетоне протекают обменные реакции между составляющими цементного камня и химически агрессивными веществами - кислотами, солями кислот. В результате таких реакций образуются легкорастворимые соли или аморфные малорастворимые соединения. Ни те, ни другие не обладают вяжущими и защитными свойствами для стальной арматуры.
3.1.9. Прогноз полного разрушения слоя бетона Rв(t) = 0 на глубину hloc в условиях второго вида коррозии вычисляется по зависимости , где tэкс - время эксплуатации; Ki зависит от концентрации кислот и принимается: при рН = 6 K1 = 1,25·10-3 cм/cyт; пpи pH = 4 K2=4,5·10-3; пpи pH = 1 K3 = 8,5·10-2.
3.1.10. Второму виду коррозии подвержены железобетонные конструкции резервуаров в условиях болотных вод (рН=6), заболоченных грунтов. К этому виду коррозии относятся и процессы карбонизации бетона под действием углекислоты, образующейся при взаимодействии углекислого газа воздуха в поровой жидкости цементного камня. На начальной стадии карбонизации поверхностный слой бетона уплотняется вследствие выпадения в осадок карбоната кальция СаСО3 в порах бетона. При увеличении количества углекислоты образуется легкорастворимый бикарбонат кальция Са(НСО3)2, который легко вымывается водой, образует натеки на поверхности, при этом возрастает пористость цементного камня. При карбонизации бетона защитного слоя создаются условия для коррозии арматуры. Наибольшая скорость карбонизации происходит при относительной влажности воздуха 50-60%. Замедление карбонизации вызывается уменьшением относительной влажности воздуха менее 50% и повышением ее свыше 85%.
3.1.11. В железобетонных резервуарах процессы карбонизации развиваются в бетоне защитного слоя из торкретбетона на наружной поверхности стенки и внутренних поверхностях конструкций покрытия (особенно в условиях повышенного давления и вакуума).
Глубину карбонизации защитного слоя (hloc) можно оценивать в зависимости от В/Ц - водоцементного отношения в бетоне (растворе) по формуле hloc = 5,0В/Ц-1,3Ki, где Ki зависит от времени эксплуатации tэкс. При tэкс = 5 лет K1 = 0,3; при tэкс =10 лет K2 =0,1; при tэкс = 20 лет K3=0,01.
3.1.12. Защита бетона от развития процессов коррозии второго вида:
первичная защита - применение бетонов с низким В/Ц; использование цементов с наименьшим содержанием свободного Са(ОН)2 и минеральными добавками кремнезема, связывающими гидроксид кальция;
вторичная защита - изоляция поверхности бетона пропиточными, лакокрасочными полимерными материалами, облицовками (СНиП 2.03.11-85 [11]).
3.1.13. Коррозия бетона третьего вида наблюдается, когда в результате капиллярного подсоса солевые растворы проникают в поры бетона, затем при испарении грунтовых вод их концентрация увеличивается и происходит кристаллизация с увеличением объема в 1,5-3 раза, что приводит сначала к уплотнению бетона, потом к появлению трещин и, наконец, к разрушению. К этому виду коррозии могут быть отнесены процессы, происходящие при действии грунтовых вод с повышенным содержанием сульфат-ионов (более 400 мг/л). В результате взаимодействия происходит связывание алюминатов цементного камня, образование и рост кристаллов гидросульфоалюмината кальция (эттрингита, который увеличивается в объеме в 4,76 раза) и гипса. Скорость коррозии зависит от концентрации в воде и от количества алюминатов в цементном камне, а также от суммарной концентрации солей в грунтах.

3.1.14. Прочность бетона Rв(t) в условиях развития коррозии бетона третьего вида можно определить по формуле Rв(t) = Rв III, где III зависит от содержания в бетоне связанных сульфат-ионов (в пересчете на SO3) во времени. При QSO3 = 5% III = 0,9; при QSO3=10% III = 0,5 и при QSO3 15% III = 0,1.
3.1.15. В резервуарах такой вид коррозии может иметь место в железобетонных конструкциях днищ, а также стен резервуаров, заглубленных и обвалованных грунтом, содержащим ионы сульфатов и хлоридов, или в условиях грунтовых вод.
3.1.16. Защита бетона от развития процессов
...