התרחבות תרמית בנפט וגז אחסון טנקים: A Structural ו-Actal Priority

מיכלי אחסון גדולים מעל פני השטח משמשים את החילוף העיקרי בין ייצור וצריכה על פני שרשרת אספקת הנפט והגז. ענקיות פלדה אלה, שנועדו להחזיק מכמה אלפים עד יותר ממיליון חביות, לפעול תחת תערובת מורכבת של עומסים: ראש נוזלי, לחץ פנימי, רוח, וכוחות סיסמיים. בין אלה, התרחבות תרמית מתפשטת ולעתים קרובות מזלזלת.

יסודות התרחבות תרמית בחומרי אחסון

כל חומר המשמש בבניית טנקים מגיב לשינוי טמפרטורה על ידי שינוי הממדים שלה. Steel, החומר העיקרי עבור פגזים, תחתיתות, גגות, מרחיב וחוזים באופן צפוי אך משמעותי.הבנת המקדם של התרחבות תרמית (CTE) וכיצד זה חל על שני מוצקים ונוזלים חיוני עבור כל מי אחראי על תכנון טנקים, תפעול או ניהול יושרה.

קואר והתרחבות כרך: מה חשוב עבור טנקים

המקדם ליניארי של התרחבות תרמי עבור פלדה פחמן הוא בערך 11.7 × 10igFLT:0-60303uaFLT 1 לדרגה Celsius. עבור מיכל 20 מטר בקוטר ו 15 מטר, עלייה של טמפרטורת 50 מעלות צלזיוס גורמת לקוטר לגדול על ידי 11.7 מ"מ בערך על ידי 8.8 מ"מ, המספרים האלה עשויים להיראות קטנים, אבל כאשר הם מוגבלים על ידי קורת גג קבוע, 000 גרם לנומטרים או דחוסים רבים, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 דחוסים, 000, 000, 000 דחוסים, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 דחוסים, 000 דחוסים, 000, 000, 000, 000, 000, 000 דחוסים, 000, 000 דחוסים, 000 או דחוסים, 000, 000 דחוסים, 000 דחוסים, 000, 000, 000, 000 000 000 000, 000 000 000, 000, 000, 000, 000 000 000 000 000 000 000 000 דחוסים, 000 000 000

הרחבה קומפקטית של נוזל מאוחסן חשובה באותה מידה. הידרוקרבנים בדרך כלל יש חסכוניים הרחבה נפח בטווח של 0.0007 ל 0.001 per ° C. אם מיכל 100 000-barrel מלא קיבולת ב 15 ° C (59 °F) ולאחר מכן חם עד 50 מעלות צלזיוס (122 ° F), נפח הנוזל עולה על ידי כמה מאות חביות.

תגובות על חום

  • (FLT:0) פלדת קרבון: 1FLT חומר ברירת המחדל עבור רוב הטנקים המצופים בשטח.מדנן CTE וכוח תשואה גבוה להפוך אותו אמין, אבל הקשיות שלו יורדת כמו הטמפרטורה נופלת, מה שהופך את השליטה השבירה לעדיפות במהלך מחזורי תרמיים.
  • (FLT:0) פלדה ללא ספק: 1FLT משמש עבור טנקים המחזיקים מוצרים קורוזיביים או אולטרה סגול.ה CTE שלה הוא בערך 50% גבוה יותר מפלדה פחמן, כלומר פערי התרחבות וחיבורים גמישים הופכים קריטיים יותר.
  • (ב) [13] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0)Concrete: FLT:1 נמצא בקרנות קיר טבעת ו dikes משניים. CTE שלה קרוב לזה של פלדה, אשר מפחית תנועה שונה, אבל סדק תרמי בטון עדיין יכול להתרחש כאשר ⁇ טמפרטורה להתפתח דרך עובי הקיר.

מקורות של מטען תרמי על אחסון טנקים

שינויים בטמפרטורות הפועלים על טנק מגיעים ממספר מקורות נפרדים שלעתים קרובות חופפים את ההבנה של כל אחד מהם הכרחיים לפיתוח מקרים של עומס מציאותי בעיצוב ותפעול.

קרינה סולארית וטמפרטורה שאפתנית

חימום סולארי הוא הנהג התרמית האוניברסלי ביותר.פגז פלדה המצויר בצבע כהה סטנדרטי יכול להגיע לטמפרטורות משטח של 75 עד 85 מעלות צלזיוס (167-185 °F) תחת השמש בהירה, גם כאשר אוויר מגושם הוא רק 35 מעלות צלזיוס (95 °F) הצד העומד בפני השמש מתרחב בעוד צד הגוון אינו, יצירת חתך צלבי שיכול להפריע לתנועת גג צף בלילה, קריורטיבית יותר מ- 10 שנים לאחר מכן, אין יותר מטמפרטורה אחת, 000 שנים.

אירועים בטמפרטורות של תהליכים

מיכלי אחסון לעתים קרובות מקבלים מוצר ישירות מיחידות תהליך Upstream בטמפרטורות גבוהות. טנק שמן גולמי עשוי לקחת להאכיל ב 60-70 ° C (140-158 °F), ולאחר מכן קריר במשך ימים כמו המוצר יושב באחסון.S-out תפעול, סלילי חימום, וחום ספאם חשמלי להוסיף עומסים תרמיים מקומיים שיכולים ליצור ⁇ s תלולים דרך עובי.

רצף של התרחבות ה-Rrmal

הכוחות שנוצרו על ידי תנועה תרמית אינטראקציה עם הגיאומטריה של הטנק ועומסים אחרים כדי לייצר מגוון של מצבי כשלון. בעוד התמוטטות מיידית של אירוע תרמי יחיד היא נזק נדיר, מתקדם על פני מחזורים רבים הוא נפוץ ומתועד היטב.

Shell Distortion and Buckling

כאשר טנק קבוע מתחמם, הקליפה מנסה להרחיב את הרדיקאלי החוצה ולמעלה. הגג ולוחות תחתית לעמוד בתנועות אלה, לייצר מתחים דחוסים בפגז.אם הלחצים האלה משלבים עם לחץ הידרוסטי ולחץ פנימי ריקן פנימי, קורס הקליפה התחתון יכול לטבול פנימה, מצב המכונה מצב של רגל פילים מתפתל.זה בדרך כלל קרוב לתחתית התחתונה, אנחנו יכולים לקלקל את השבר עמוק מספיק, אפילו מתקן חום, כמו גם כן, כמו התמוטטות מהירה, או התמוטטות, כמו גם התמוטטות פתאומית, כמו התמוטטות מהירה יותר, או חץ, כמו התמוטטות של כדור רגל.

Fatigue in Welded Joints

מחזורי ה-Rirmal מתרכזים ב- Weld toes, צומת קשיח-to-shell, ופתיחת נוזל. האזור המושפע החום ב- Weld שונה באופן מתכתי מהמתכת הבסיסית ולעיתים קרובות רך יותר, כלומר הוא מצטבר זנים מפלסטיק מהר יותר על פני ההתרחבות החוזרת ונשנות.

אינטראקציה עם קרנות ופיפינג

הצלחת הטנק התחתונה מתרחבת וחוזים עם מחזורים תרמיים, אשר יכול להרים את הצלחת משכבת הכרית אם הקרן נוקשה ומחוברת היטב.זה יוצר ערוצים אדפור אשר מאיצים את הנורה התחתונה מהצד הקרקע. מיכלים גדולים-דמטר על יסודות קיר טבעת יכול לחוות סדק אם קיר הטבעת הבטון מתרחב בקצב שונה מאשר את החלק התחתון.

ניהול התרחבות נוזלית ולחץ Vapor

הנוזל בתוך הטנק אינו עומס פסיבי, התנהגות תרמית שלו יכולה לאתגר את המעטפה הטנק ואת מערכת ניהול הלחץ.

הגדלת נפח נוזלי

ההתרחבות הנפחית של נוזלי הנפט תלויה בצפיפות ובקומפוזיציה. מוצרי אור כמו בנזין ו-Holhtha להרחיב יותר מ גסים כבדים או bitumen. מפעיל ממלא מיכל ל-95% קיבולת בשעות הבוקר קרירות חייב לקחת בחשבון את האפשרות כי הנוזל יהיה חם עד 20-30 מעלות צלזיוס בשעות אחר הצהריים ודחוף את הרמה נגד הגג.

דרישות נשימה ולחצים

כחום טנק קבוע, הנוזל מתרחב, שטח פנוי דחוס מתכווץ, ו הלחץ Vapor עולה.הפגז מתרחב גם, אשר מגביר את נפח ה vapor מעט, אבל ההשפעה נטו היא עלייה בלחץ.המערכת המאווררת חייבת להתמודד עם זרם חיצוני זה (מעכב) במהלך מחזורים וזרימה (inbreathing) במהלך קירור סטנדרטי של 2000, מתארת עבור נפח אחסון נוזלי או נוזל מוגבל של חום, אם הוא מוגבל של נפח אחסון.

סטרטב ורוטובר ב- Crude Tanks

התחממות גס נכנס טנק המכיל שמן קריר יכול ליצור שכבה מלוכדת, עם שבריריים חמים, בהיר יותר על שמן העליון וקור, צפופה למטה. אם ההבדל הטמפרטורה גדול מספיק והטנקים לא מעורב, הממשק היציב יכול להימשך שעות או ימים. כאשר הדבקה בסופו של דבר שוברת את המחסום, השכבות במהירות, שחרור נפח גדול של vapor כי יכול לעלות על יכולת האוורור, הידוע, כגון מיכל, במיוחד, כגון, או ממולקולות, יש צורך, או ממולקולות, יש צורך, יש צורך, במיוחד, או ממולקולות שונות, יש צורך, או ירידה של מקררים, יש צורך, יש צורך, במיוחד, כי יש צורך, כי הוא מסוגלות, כמו גם את הטמפרטורות מיכלים שונים, או ירידה של מקררים שונים, יש צורך, או ירידה של מקררים, במיוחד, יש צורך, במיוחד, יש צורך, כי הוא.

תקני עיצוב ותקנות התפטרות

כמה סטנדרטים בינלאומיים לטפל אפקטים תרמיים בטנקים אחסון, חלקם באמצעות כללים מפורשים ואחרים באמצעות דרישות המבוססות על ביצועים.

יצרן: The Foundation for Steel Tank Design

(FLT:0)API Standard 650FLT:1, הידוע באופן רשמי כ"כלי פלדה משומרים לאחסון שמן", הוא הקוד העיצובי הנפוץ ביותר עבור מיכלי אחסון אטמוספריים.הוא אינו מכיל פרק נפרד על הרחבה תרמית, אבל אפקטים תרמיים מוטבעים לאורך כל המסמך. Shellנוסחאות כוללות מתח מקסימלי המאפשר ירידה כמו עלייה של גג חייב לשקול לחץ פנימי וריק של כל זכרי מתכת מינימלית (אך) לא דורשות סטנדרטיות סטנדרטיות טמפרטורה נמוכה יותר מאשר טמפרטורה סטנדרטית).

סטנדרטים בינלאומיים אחרים

  • (FLT:0) 14015:001: תקן אירופי עבור טנקים מצופים שדה, אנכי, צילינדרים, שטוחים, מכיל הוראות מפורשות עבור עומסי הרחבה תרמיים, אפקטים קרינה סולארית, וגורם לטמפרטורות ⁇ דרך הקליפה.
  • (ב) [ה]ב]: [ה] [ה] [ה] [ה]] [ה]] [ה]]][ה]]][ה]]][ה]]]][ה]]]], [התמ"ל], [ה'[ה'], [ה'[ה'], ה'[ה'], ה'[ה'[ה']']']']']'[ה']'[ה'[ה']'[ה'[ה'[ה'[ה'[ה'[ה']']']'[ה']']'[ה'[ה']']']'[ה']']'[ה'[ה'[ה'[ה']'[ה']']'[ה'[ה']']'[ה'[ה'[ה']']']'[ה'[ה']'[ה'[ה'[ה'[ה']']'[ה']']'[ה'[ה']'[ה'[ה
  • (FLT:0)ASME B31.3 ו- B31.4:03:03:03:03: ⁇ 1) קודים אלה שולטים בעיצוב של מערכות פישוט המחוברות לטנקים.הם דורשים לולאות הרחבה, פעמונים, או מפרקים גמישים לספוג תנועה תרמית בממשק הטבולי.

פתרונות הנדסה להתרחבות

בקרת התרחבות תרמית דורש גישה שכבתית שמתחילה בעיצוב מכני, משתרעת באמצעות בחירה חומרית, וממשיך עם שיטות תפעוליות.

חיבורים גמישים ו-Extras

הדרך היעילה ביותר להגן על נופי טנק מפני עומסים גבוהים היא להתקין אלמנט גמיש בדלפק המקשר. פעמוני פלדה ללא סטינים, מפרקי הרחבה גומי, או מפרקי נפוח יכולים לספוג ציר, מאוחר יותר, ותנועות זוויתיות שנוצרו על ידי הרחבה. על הטנק עצמו, קבוע-of יכול לשלב גג קדחתני-ל-לכת כי לעתים קרובות לחץ משותף, לעתים קרובות לא מתאים למקרר, בעוד המקרר, כאשר הם פחות מצמצם את הטנקים.

בידוד ואוויר-Reflective Coating

הפחתת טווח הטמפרטורה כי חוויות הטנק הן הדרך הישירה ביותר להפחית מתח תרמי. Spray-applied Polyurethane בידוד, בדרך כלל 50-100 מ"מ עבה, יכול לחתוך את רווח חום השמש על ידי 70% או יותר תוך להאט אובדן חום בלילה. ציפוי רפלקטיבי עם מדד רפלקציה גבוהה (SRI) ערך כגון לבן או צבע אור צבע אור צבע אור צבע אור צבע אור אדום צבע צבע צבע צבע חום, יכול להשוות בין ציפוי חום כהה על ידי טמפרטורת חום על ידי טמפרטורת חום גבוהה על ידי טמפרטורת חום גבוהה יותר.

איכות חומרית ואיכות רטובה

מאחר ש- CTE של פלדה לא ניתן לשנות בקלות, את השינויים להתמקד כדי להבטיח את החומר יכול לסבול את הזנים כי מחזורי תרמי לייצר.זה אומר בחירת צלחות פלדה עם אנרגיה נאותה צ'רפי V-notch ב MDMT, המציין נוגדנים דל-hydrogen לקבל קונדומים, והתאמה של נהלים ננולד כי ממזער מתח חיווריבי כמו צלחת נל-to-to-ד, אנו עשויים להיות יקר כדי להוסיף טיפול חם כל כך זה לא יכול להיות לחץ חם או לחץ כי הוא לחץ זה יהיה לחץ חם או לחץ זה יהיה לחץ חם.

Foundation and Anchoring פרטים

לאפשר לטנקים להרחיב את הרדיואקטיבי ללא יצירת עומסי חיכוך גבוהים היא יעד עיצוב מפתח. a חול או שכבת גרפיט מבוזרת שמן בין תחתית הטנק לבין הבסיס מספק משטח מחוספס המפחית את איפוק האופקי. אנק ברגים מסודרים עם מפתחות טנגנטיים מאפשרים צמיחה קורנת תוך מניעת רצף והתעלות.

מעקב אחר התנהגות תרמית בשירות

אפילו טנק מעוצב היטב צריך ניטור כדי לאשר כי ביצועים תרמיים נמצאים בתוך גבולות צפויים לזהות שינויים המעידים על הצטברות נזק.

המונחים: Strain Measurement

מצלמות אינפרא אדום יכול לסרוק במהירות מעטפת טנק עבור כתמים חמים, בידוד ריק, או אזורים שבהם חימום סולארי יוצר ⁇ s תלולים. כאשר מותקן לצמיתות לאורך ים מולד, חיישני זנים אופטיים לספק נתונים רציף על איך מחזורים תרמיים משפיעים על הקליפה. נתונים אלה ניזונים לתוך הערכה של שירות כושר עבור API 579, המאפשרים מהנדסים לעקוב אחר צריכת עייפות ותיקון או תיקונים או תיקונים לפני שפורקים חזקים של תפקוד הדם.

פיתוח בסיס אלקטרוניקה ו- Digital Twins

בניית מודל אלמנט סופי של טנק מאפשר למהנדסים לדמות את הלחץ והעקירה מכל שילוב של עומס תרמי, לחץ ונוזל.מודלים אלה הם בעלי ערך במיוחד להערכת טנק שינסה שירות תרמי יוצא דופן, כגון רכיבה על אופניים בין מוצר חם לאחסון מגושם. תאום דיגיטלי הולך רחוק יותר על ידי סינכרון מודל FEA עם נתונים תפעוליים, כולל טמפרטורות מחיישנים אלחוטיים, רמת נוזלית ותנאי מדף זה הופך להפחתה קריטית עבור פגיעה מתמשכת.

תגית: Lessons from thermal Fails

כישלונות בעולם האמיתי מדגישים את החשיבות של טיפול בהתרחבות תרמית בכבוד.בטרמינל גדול במזרח התיכון, מיכל שמן גולמי פיתח bulge משמעותי בפגז לאחר סופת חול פתאומית הביא לירידה של טמפרטורה 30 מעלות צלזיוס בפחות משעה. התכווצות המהירה עיוותה את חותמת הגג, ויצר פער ששחרר 15 ק"ג /h של פליטות לפני שהטקט נלקח משירות לאימון של מטאורולוגי, כי לא היה בשימוש בטמפרטורות סטנדרטיות הקרסולריות, כי לא היו בשימוש זה היה הצטננות.

במקרה אחר בחווה של טנק צפון אמריקה, טנק פלדה קבוע המכיל תנומה כבדה פיתח דיכאון בסיפון הגג במהלך תנאי ערפל חורף ממושך.הערפל שמר על הקרטון, וכאשר חזית מזג אוויר חם יותר הגיעה, הנוזל התרחב, דחיסה של החלל אדפור.ה PV נפתח רק חלקית בשל קורוזיה, וכתוצאה מכך נחלשו הקרפטים, אשר דחוסים על ידי כמה סנטימטרים, אבל דחוסים, עם סנטימטרים, אבל הוא יכול היה לתקן את התחזוקה חדשה.

אוסף ה-FLT:0 (Engineering Toolbox) של הרחבת הליניארית coefficients coefficients FLT:1 מאשר כי התכונות החומריות עצמן מובנות היטב.מה שלא בפועל הוא יישום של תכונות אלה לתרחישים תפעוליים אמיתיים, במיוחד כאשר מזג אוויר קיצוני, תהליכים הרגיזים או פערי תחזוקה מעורבים.

שיטות מתפתחות וכיוונים עתידיים

התעשייה מקדמת בהתמדה את גישתה לניהול התרחבות תרמי באמצעות מדידה טובה יותר, ניתוח חכם יותר, ושליטה הסתגלותית.

מערכות סיבים חישה אופטיות הופכות מעשיות עבור ניטור פגז טנק, עם עלות ירידה ואמינות שיפור.מערכות אלה יכולות למפות את הטמפרטורה והלחץ על פני כל הקליפה בזמן אמת, זיהוי עיוותים מתפתחים לפני שהם הופכים גלויים.אפקטים של בקרת תהליכים אוטומטיים קשורים לנתונים קליפת פגז: אם טנק נע מעבר למנה תרמית הצפויה שלה, סלילים לחתוך בחזרה או למלא את שיעורי המוצר כדי להחזיר לטמפרטורות מאובטחות על פני מחסנים.

עמידות אקלים היא נהיגה בדרישות ספציפיות חדשות.טרמינלים במקומות שבהם הטמפרטורה בשעות היום מגיעה כיום 55 מעלות צלזיוס (131 °F) או שבו מתרחשים כתמים קרים קיצוניים קוראים לקריטריונים ביצועים תרמיים העולה על ערכי ברירת המחדל ב- API 650 או EN 14015.מערכות מניעת השמש המופעלות על גבי פגזים, באמצעות משאבות קטנות ונופשים כדי להפחית את פני השטח על ידי קירור evapative, מוערכות כמו מערכת אנרגיה נמוכה להורדת תהליכים גמישים.

התרחבות תרמית כשיקול דעת ראשוני

הרחבה תרמית אינה השפעה משנית שניתן לכסות על ידי הוספת גורם בטיחות.זהו מקרה עומס הזמנה ראשונה המשפיע על עובי פגז, בחירת כיתה פלדה, vent sizing, עיצוב בסיס, ופריסת פירעון. כאשר משולב מוקדם בתהליך העיצוב, אפקטים תרמיים ניתן להשיג עם פתרונות כלכלה יעילים יותר: בידוד, ציפויים רפלקטיביים, מחברים גמישים, וחומרים תואמים שירות, מעקב כי הם מספקים מוקדם יותר בעיות תחזוקה, כלומר, כלומר, כדי לספק טיפוליות לטווח הארוך, כדי לספק את הנתונים הדרושים כדי לספק, כדי לבצע טיפול מוקדם יותר, כדי לספק יותר, כדי לספק יותר, כדי לספק יותר, כדי לספק את זה מספיק זמן קצר יותר, כדי לספק את זה, כדי לספק את זה, כדי לספק את זה, כדי למנוע בעיות תחזוקה, כדי לספק יותר, כדי לספק יותר, כדי לספק יותר, כדי למנוע בעיות תחזוקה, כדי לספק יותר, כדי למנוע בעיות תחזוקה, כדי למנוע טיפול יעיל יותר, כדי למנוע בעיות תחזוקה, כדי למנוע טיפוליות, כדי לספק יותר, כדי למנוע טיפוליות, כדי למנוע טיפול מוקדם יותר, כדי למנוע טיפול מוקדם יותר זמן קצר יותר, כדי למנוע טיפול מוקדם יותר, כדי למנוע טיפול יעיל יותר, כדי למנוע טיפול פסיכולוגי, כדי למנוע טיפול יעיל יותר, כדי למנוע את זה, כדי למנוע את זה, כדי למנוע