بازرسی مخازن ذخیره

مخازن ذخیره یا اتمسفریک به سازه‌هایی اشاره می‌کند که برای نگهداری انواع مایعات در فشار اتمسفر بکار می رود. مخازن ذخیره  اغلب به شکل استوانه، عمودی یا افقی با کف تخت، مخروطی، شیب‌دار و سقف ثابت یا شناور طراحی می‌شود. این مخازن به دو دسته زیرزمینی و روزمینی تقسیم می‌شود.مخزن اتمسفریک از مخازن ذخیره سازی پیچیده و مهم است که در صنایع پتروشیمی به منظور ذخیره سازی محصولات گازی و مایع است. در این نوع از مخازن، ماده ذخیره شده تحت فشار اتمسفریک ذخیره می‌شود.مخازن ذخیره اتمسفریک رو زمینی اغلب برای ذخیره سیالاتی مانند بنزین، آب، مواد شیمیایی، سیالات خطرناک و خورنده کاربرد دارد که بر اساس استانداردهای سختگیرانه صنعتی طراحی می‌شود. مخازن اتمسفریک معمولاً با اتمسفر اطراف تهویه می‌شوند و برای عملکرد در فشارهای مختلف یعنی از فشار جو تا  ۰/۵ طراحی شده‌اند.

مخازن اتمسفریک برای صنایع دیگر نیز کاربرد دارد از جمله :

• محصولات لبنی، محصولات گیاهی
• ذخیره‌سازی مواد مایع، شربت‌ها، طعم‌دهنده‌ها و غیره
• هر ماده‌ای که برای رفع نوسانات دما نیاز به تهویه دارد

انواع مخازن اتمسفریک را می توان در چهار گروه مختلف دسته بندی کرد که در ادامه آن ها را معرفی می کنیم.

مخازن ذخیره بدون سقف نوعی مخزن هستند که برخلاف نامشان، لزوماً کاملاً باز نیستند. این مخازن معمولاً برای ذخیره موادی استفاده می‌شوند که:

• فشار بخار پایینی دارند و خطر تبخیر زیاد وجود ندارد.
• خطر آتش‌سوزی یا سمیت آن‌ها پایین است.
• خلوص ماده ذخیره شده اهمیت چندانی ندارد

کاربردهای مخازن بدون سقف

• ذخیره آب و ترکیبات سنگین: بسیاری از مخازن ذخیره آب، به ویژه در سیستم‌های تصفیه آب، فاقد سقف هستند. همچنین، مواد سنگین مانند آکریل آمید و دی اتیل پیروکربنات نیز گاهی در این نوع مخازن نگهداری می‌شوند.
• ذخیره مواد در صنایع خاص: در برخی صنایع خاص مانند کشاورزی و صنایع غذایی، از مخازن بدون سقف برای ذخیره مواد اولیه یا محصولات جانبی استفاده می‌شود.

زمانی که نیاز به نگهداری سیالات با فشار بخار بالا وجود دارد، باید از مخازن سقف شناور استفاده کرد.سقف این مخازن به گونه ای طراحی می شود که ضمن جلوگیری از تبخیر سیال، احتمال بروز انفجار را نیز تا حد زیادی کاهش می دهد.در عین حال باید یک سری ملاحظات فنی رعایت شوند تا فشار بخار در این مخازن به ۱ اتمسفر نرسد.برای به حداقل رساندن میزان تبخیر سیالات در مخازن و جلوگیری از ورود آب باران و برف به درون آن ها، باید آب بندی به خوبی اجرا شود.معمولا برای نگهداری نفت خام، نفتا، بنزین و نفت سفید در مناطق گرم سیری از این مخازن استفاده می شود.

از مخازن سقف ثابت برای نگهداری سیالاتی استفاده می شود که فشار بخار آن ها پایین است.چرا که به دلیل برخورداری از سقف ثابت، احتمال انفجار در اثر تجمع گاز و بالا رفتن فشار درون مخازن وجود دارد.در صنعت نفت و گاز از این مخزن برای نگهداری نفت کوره و نفت سفید در مناطق سردسیر استفاده می شود.یکی از مزایای جانبی مخازن سقف ثابت، کمک به ته نشین شدن ذرات موجود درون سیالات است؛بنابراین با نگهداری سیال درون این مخازن و بدون نیاز به فرآیند تصفیه، می توان بخشی از رسوبات آن را جدا کرد.

در موارد معدودی نیاز به نگهداری سیالاتی وجود دارد که فشار بخار آن ها از فشار اتمسفر بالاتر است.اما میزان فشار بخار به حدی زیاد نیست که استفاده از مخازن تحت فشار توجیه اقتصادی داشته باشد.در چنین شرایطی می توان از یک نوع خاصی از مخازن اتمسفریک استفاده کرد کهبه نام مخازن سقف گنبدی شناخته می شوند.این دسته از مخازن شرایط را برای نگهداری سیال با فشار ۱۰۳ کیلو پاسکال فراهم می کند.در عین حال هزینه ای که برای ساخت این مخازن باید پرداخت شود، به مراتب بیشتر از سه دسته قبلی است.بخش قابل توجهی از این هزینه نیز مربوط به ساخت فونداسیون و طراحی سقف گنبدی شکل مخزن است.

موسسه نفت آمریکا (American Petroleum Institute) یا API دو استاندارد معتبر برای طراحی مخازن اتمسفریک ارائه کرده است که عبارت اند از:

• استاندارد API 620: برای مخازن با فشار زیر ۶۹ کیلو پاسکال و با دمای کم استفاده می شود.
• استاندارد API 650: برای مخازن با فشار بین ۶۹ تا ۱۰۳ کیلوپاسکال که دمای بالاتری را تجربه می کنند، کاربرد دارد.

هر دو استاندارد در زمینه طراحی، ساخت، نصب، بهره برداری، تعمیر و نگهداری این دسته از مخازن مورد استفاده قرار می گیرند.برای طراحی مخازن اتمسفریک در کشور ما نیز از این دو استاندارد استفاده می شود.تمام ملزومات فنی مورد نیاز برای این دسته از مخازن را در دو استاندارد فوق می توان یافت.

ساخت مخازن اتمسفریک بر اساس استاندارد API 650 شامل پیروی از دستورالعمل ها و الزامات مشخص شده توسط موسسه نفت آمریکا (API) است. API 650 استانداردهای دقیقی را برای طراحی، ساخت، نصب و بازرسی مخازن  ارائه می کند. مراحل کلیدی فرآیند ساخت مخازن عبارتست از :

1. ملاحظات طراحی: فرآیند طراحی با تعیین ابعاد مخزن شامل قطر، ارتفاع و ظرفیت بر اساس نیازهای ذخیره سازی مورد نظر آغاز می شود. این طرح عواملی مانند ویژگی های محصول، بارهای باد و لرزه ای و شرایط محیطی را در نظر می گیرد.
2. انتخاب مواد: API 650 الزامات انتخاب مواد مناسب برای ساخت مخزن را مشخص می کند. انتخاب مواد به عواملی مانند محصول ذخیره شده، دمای عملیاتی، مقاومت در برابر خوردگی و یکپارچگی ساختار بستگی دارد. به طور معمول، فولاد کربنی معمولا برای پوسته مخازن استفاده می شود، با گزینه هایی برای فولاد کربنی با دمای پایین، فولاد ضد زنگ یا سایر مواد تخصصی برای کاربردهای خاص.
3. روش های جوشکاری: این استاندارد دستورالعمل هایی را برای روش های جوشکاری و صلاحیت جوشکاران برای اطمینان از یکپارچگی اتصالات مخزن ارائه می دهد. مشخصات جوشکاری جزئیاتی مانند آماده سازی اتصالات، تکنیک های جوشکاری و الزامات بازرسی را پوشش می دهد. روش های جوشکاری باید با کدها و استانداردهای قابل اجرا، مانندانجمن جوشکاری آمریکا (AWS) مطابقت داشته باشد.
4. ساخت: فرآیند ساخت شامل برش، نورد و تشکیل صفحات فولادی برای ساخت اجزای مخزن از جمله پوسته، سقف و پایین است. برای اطمینان از مونتاژ دقیق و یکپارچگی ساختار، تلورانس‌های ابعادی دقیق و اقدامات کنترل کیفیت در طول ساخت دنبال می‌شوند.
5. مونتاژ و نصب: اجزای مخزن بر اساس جزئیات مشخص شده ساخت و رویه های جوشکاری مونتاژ و نصب می شوند. برای اطمینان از تراز، تناسب و جوشکاری مناسب پوسته، سقف و اجزای زیرین دقت می شود. شیوه‌های نصب در میدان باید به الزامات API 650 پایبند باشد و ممکن است شامل استفاده از جرثقیل، تجهیزات دکل‌کاری و روش‌های تخصصی برای اطمینان از ساخت و ساز ایمن و کارآمد باشد.
6. بازرسی و آزمایش: API 650 مراحل مختلف بازرسی و آزمایش را برای تأیید کیفیت و یکپارچگی ساخت مخزن الزامی می کند. اینها شامل بازرسی های بصری، روش های تست غیر مخرب (NDT) مانند تست اولتراسونیک، رادیوگرافی و تست هیدرواستاتیک برای ارزیابی کیفیت جوش، ضخامت مواد و سلامت کلی سازه است.
7. پوشش  محافظت در برابر خوردگی: این استاندارد دستورالعمل هایی را برای استفاده از پوشش های محافظ برای کاهش خوردگی ارائه می دهد. روش‌های آماده‌سازی سطح، مواد پوشش‌دهی و روش‌های اعمال باید الزامات مشخصی را برای اطمینان از مقاومت درازمدت خوردگی برآورده کنند.
8. اسناد و کنترل کیفیت: در طول فرآیند ساخت و ساز، مستندات دقیق از جمله گزارش های آزمایش مواد، سوابق جوشکاری، گزارش های بازرسی و اسناد کنترل کیفیت نگهداری می شود. این سوابق به نشان دادن انطباق با API 650 کمک می کند و فعالیت های نگهداری و بازرسی مداوم را تسهیل می کند.

توجه به این نکته ضروری است که ساخت مخازن جوی بر اساس API 650 شامل الزامات و ملاحظات دقیق متعددی است. درگیر کردن متخصصان با تجربه و آشنا با استانداردهای API 650 برای اطمینان از انطباق و ساخت ایمن و کارآمد مخزن بسیار مهم است.

فیلم زیر مراحل طراحی و ساخت و کاربرد مخازن ذخیره در صنایع مختلف را نشان می دهد.

فیلم زیر چکیده ای از انواع بازرسی قسمت های گوناگون مخازن اتمسفریک را نشان می دهد.

آتش‌سوزی مهم‌ترین خطر را برای مخازن ذخیره‌سازی ایجاد می‌کند. مطالعات اخیر نشان داد که عوامل محیطی (۳۸ درصد)، تجهیزات (۲۰ درصد)، عوامل عملیاتی (۱۵ درصد) و نگهداری (۱۰ درصد)، آغازگر اصلی حوادث آتش‌سوزی در مخازن اتمسفریک بودند، در حالی که اثر دومینو تنها موجب ۱۳ درصد آتش‌سوزی‌ها باشد.بارهای الکترواستاتیک می‌توانند باعث احتراق شوند. حفاظت از مخزن شامل اتصال بدنه و اتصال مخزن به زمین، لوله‌کشی و تجهیزات جانبی و استفاده از لوله‌های غوطه‌ای یا بارگذاری زیرین برای به حداقل رساندن پاشش مواد است.

تبخیر محصول علاوه بر گران بودن، فرّار و خطرناک بودن، می‌تواند برای محیط‌زیست نیز مضر باشد، بنابراین باید تبخیر را به حداقل رساند.

تغییرات دما یا حرکت موادی که فرّارتر از حد معمول هستند، می‌تواند باعث تولید بیش‌ازحد بخار شود. برای مخازنی که دارای دستگاه گرم کننده داخلی هستند، فاصله کافی را بالاتر از سطح دستگاه گرم کننده نگه دارید تا از تولید بخار به دلیل گرم شدن بیش‌ازحد محتویات مخزن جلوگیری شود.

نشتی در مخازن ممکن است به دلایل مختلفی اتفاق بیفتد. دلایل رایج عبارت‌اند از پر شدن تصادفی بیش‌ازحد مخزن، خرابی زنگ هشدار در پر شدن بیش‌ازحد، ریزش سقف به دلیل خرابی مکانیکی، خروج آب از کف مخزن، و تجمع حجم زیادی از برف، یخ یا آب است که منجر به ریزش سقف می‌شود. در مخازن سقف شناور، ریزش سقف به دلیل خوردگی (گُوِه زدن) یا دلایل دیگر می‌تواند منجر به نشت مخازن شود.

اگر دمای مخزن افزایش یابد و باعث جوشیدن آب شود، می‌تواند کفی از بخار و مواد آلی را ایجاد کند. عواقب تشکیل کف زیاد می‌تواند شامل کف کردن مواد آلی قابل اشتعال و آتش‌سوزی‌های بزرگ باشد.

مواردی مانند فشار بیش‌ازحد، پر شدن بیش‌ازحد، از بین رفتن یکپارچگی دیواره‌های مخزن یا جوش دیوار، و قرار گرفتن در معرض حرارت ثابت می‌تواند منجر به شکستگی مخزن و هدررفت انبوه محتویات شود.

انجمن ملی ایمنی آتش (NFPA) مشخصات مخازن را برای مخازن ذخیره‌سازی بالای سطح زمین و دیگر انواع مخازن تعیین کرده است که کارکنان باید در جریان این مقررات باشند.

نصب تجهیزات اطفاء حریق مانند دستگاه‌های فوم مخزن جداگانه، شیرهای آتش‌نشانی، حلقه‌های آتش‌نشانی و مانیتورها در محل ذخیره‌سازی و دستگاه‌های اسپری آب برای خنک کردن سطوح مخازنِ در معرض خطر می‌تواند به مهار وضعیت در صورت وقوع آتش‌سوزی در مخزن مجاور کمک کند.

علاوه بر این، اقدامات زیر می‌تواند به محافظت در برابر آتش کمک کند:

• فاصله کافی بین مخازن را حفظ کنید.
• از استفاده از هوا برای ترکیب کردن مواد قابل اشتعال خودداری کنید.
• از عایق‌های مقاوم در برابر آتش برای لوله‌کشی، مخازن خطرناک، دستگاه محرک سوپاپ، دریچه‌های خروجی روی مخازن، تأسیسات الکتریکی ضروری و سیم‌های دستگاه استفاده کنید.
• دستگیره‌های ضد احتراق و انفجار را روی دریچه‌های مخازن اتمسفریک نصب کنید. آن‌ها می‌توانند از خارج شدن از بیرون مخزن به فضای بخار داخل مخزن جلوگیری کنند.
• از دریچه‌های خودکار، کنترل از راه دور، ضدزنگ و ضد آتش برای جلوگیری از هدررفت محتوای مخازن در مواقع اضطراری استفاده کنید.

همچنین راه‌حل‌های زیر را در نظر بگیرید که می‌تواند به غلبه بر چالش‌های ایمنی مرتبط با مخازن اتمسفریک کمک کند.

رعایت اصولی ایمنی در بهره برداری از مخازن اتمسفریک اهمیت بسیار زیادی دارد.هر چند که حساسیت نگهداری از آن ها در مقایسه با مخازن تحت فشار کمتر است.اما باز هم باید برای جلوگیری از بروز خسارت های مالی، دستورالعمل های استاندارد به دقت رعایت شوند.دو نکته مهم در طول بهره برداری از این مخازن وجود دارند که در ادامه بیان می کنیم.

طراحی این مخازن به گونه ای صورت می گیرد که توانایی تحمل تنش های وارده تا حد مشخصی را دارند.وارد شدن سیالات در حجم زیاد به مخازن یا بالا رفتن بیش از حد دما درون آن ها باعث می شود که فشار سیال به محدوده بالاتر از سطح مجاز برسد.این اتفاق باعث وارد شدن فشار بیش از حد به دیواره مخزن شده و در نتیجه ممکن است باعث ترکیدن آن گردد.در حالت عادی برای جلوگیری از بالا رفتن فشار درون مخزن از یک شیر اطمینان استفاده می شود.اما گاهی اوقات فشار به صورت ناگهانی افزایش می یابد.برای جلوگیری از بالا رفتن شدید فشار درون مخزن، درب تخلیه فشار اضطراری در نظر گرفته می شود.به کمک این درب ها، بخشی از بخار درون مخزن به فضای آزاد تخلیه می شود تا فشار در سطح مناسب باقی بماند.

یکی دیگر از مشکلاتی که در مخازن اتمسفریک روی می دهد، کاهش بیش از حد فشار درون این مخازن است.معمولا پایین ترین سطح فشار عملیاتی این مخازن در حدود ۳۵۰۰ پاسکال است.خالی شدن بیش از حد سیالات درون مخزن و افت شدید دمای سیال دو عامل اصلی هستند که باعث کاهش فشار می شوند.اگر فشار به سطحی پایین تر از محدوده عملیاتی برسد، در آن صورت شاهد مچاله شدن مخزن خواهیم بود.برای جلوگیری از بروز این اتفاق معمولا مجددا سیال به مخزن اضافه می کنند.راه دیگر تزریق گاز به درون مخزن است که البته باید با ملاحظاتی همراه باشد.به عنوان مثال به دلیل قابلیت اشتعال سیال درون برخی مخازن، نمی توان هوای آزاد را به درون آن وارد کرد.چرا که اکسیژن زمینه ساز وقوع آتش سوزی است.در این گونه مواقع باید حتما به سراغ گازهای بی خطر رفت.معمولا یک شیر تنفسی در بدنه مخزن تعبیه می شود که تزریق گاز از طریق آن صورت می گیرد.

برای مطالعه بیشتر درباره مخازن تحت فشار کلیک کنید.