و ضرورت مطالعه
مخازن ذخیره سیال از اجزاء بسیار مهم و حیاتی در صنایع به حساب می آیند. از مخازن به صورت گسترده برای ذخیره سازی و نگهداری سیالات در صنایع پتروشیمی و همچنین نگهداری انواع سیالات در صنایع مختلف استفاده می شود و حتی این مخازن از تجهیزات اصلی تأمین آب شرب شهرها می باشند، لذا باید به این نکته توجه نمود که آسیب هایی که به مخازن ذخیره سیال وارد می شوند می توانند زیان هایی به مراتب وسیع تر از هزینه های مالی در بر داشته باشند. مانند آسیب های وارد شده به مخازن تأمین آب شرب در زلزله 1933Long beach و زلزله 1971San Fernando که آبرسانی عمومی شهر را با مشکلات جدی روبرو نمود، و یا خرابی های وارد شده به مخازن ذخیره سیالات قابل احتراق که قادر اند آتشسوزی های غیر قابل مهاری را پیش آورد مانند آنچه در زلزله 1964Niigata و یا در زلزله 1964Alaska رخ داد. لذا شناسایی رفتار مخازن و طراحی و ساخت مخازنی مقاوم تر همواره مد نظر محققان بوده است و تحقیقات گسترده ای چه به صورت تئوری و چه به صورت آزمایشگاهی در این زمینه صورت گرفته است.
عوامل مختلفی می توانند منشاء آسیب دیدگی مخازن ذخیره سیال باشند، در این بین باید به خطرات وارده از طرف زمین لرزه ها توجه ویژه ای نمود زیرا در سال های گذشته مخازن متعددی در کشورهای مختلف تحت تأثیرات زمین لرزه ها دچار آسیب های شدید شده اند. بنابر این بررسی لرزه ای مخازن و طرح مخازن مقاومتر در برابر زمین لرزه ها ضروری است.
مخازن ذخیره سیال در طرح های گوناگونی یافت می شوند که می توان در یک نگاه کلی آنها را به مخازن ذخیره هوایی, مخازن ذخیره روزمینی و مخازن ذخیره زیر زمینی (مدفون یا نیمه مدفون) تقسیم بندی نمود. در این بین مخازن روزمینی به دلیل مزیت هایی (ظرفیت بالاتر , سهولت اجرا ,ایمنی بیشتر و …) که دارند متداولتر می باشند. مخازن هوایی بیشتر برای تأمین فشار مناسب آب و همچنین مخازن مدفون در غالب موارد برای نگهداری سوخت در مناطق شهری مانند پمپ بنزین ها استفاده می شوند. اما مخازن روزمینی در صنایع مختلف و با ابعاد و کارایی های متنوع از مخازنی با قطرهای چند متر تا چند صد متر مورد استفاده قرار می گیرند.
این مخازن را در یک دسته بندی کلی دیگر می توان به مخازن مهار شده و مهار نشده در پی تقسیم نمود در حالت مهار نشده معمولا مخزن بر روی یک پی منعطف قرار می گیرد و اجرای آن نسبت به مخازن مهار شده ساده تر می باشد. اما بررسی های صورت گرفته در زمین لرزه های گذشته نشان داده اند که مخازن مهار نشده نسبت به مخازن مهار شده آسیب پذیر تر بوده اند. در حالت مهار شده مخزن بر روی پی مهار می شود و این موضوع کمک زیادی به جلوگیری از بلند شدگی مخزن می نماید اما مخاطرات و مشکلاتی را نیز به همراه دارد که می توان
به احتمال پاره شدگی دیواره مخزن و یا بلند شدگی مخزن به همراه پی آن بر اثر شتاب های افقی و عمودی حرکت زمین اشاره نمود. لذا داشتن شناخت بیشتر و کامل تر از رفتار پی مخازن و تأثیر رفتار پی بر رفتار مخازن در دو حالت مهار شده و مهار نشده ضروری است, خصوصا در کشور ما که با توجه به دارا بودن مقادیر بالای ذخایر نفت خام در صنایع نفت و پتروشیمی خود نیازمند به کارگیری مخازن در حجم گسترده ای می باشد.
1-2- آشنایی با مخازن ذخیره سیال
1-2-1- تاریخچه ایجاد مخازن
اولین چاه نفت موفق در آمریکا و در سال 1859 در Titusville حفر گردید و با شروع استخراج نفت بحث چگونگی ذخیره سازی آن در حجم های گسترده به وجود آمد. برای این امر در ابتدا از بشکه های چوبی برای ذخیره نفت استفاده شد اما این روش به هیچ عنوان مناسب نبود، لذا سعی شد مخازن بزرگتری از جنس چوب ساخته شود به نحوی که با حلقه های فلزی مقاوم گردند اما این مورد هم چندان کار آمد نبود و بر اثر تغییر دمای این مخازن چوبی درز های آن ها نمایان شده و نشت زیادی پیش می آمد. سر انجام بشکه های چوبی جای خود را به بشکه های فلزی دادند که تا به امروز هم مورد استفاده قرار می گیرند. اگر چه این بشکه ها از نظر نشت و بهداشت نگه داری چندان رضایت بخش نیستند اما امروزه آمریکا به تنهایی نیم میلیون بشکه فلزی در چرخه دارد.
| شکل1‑1– بشکه های چوبی اولیه(سمت راست) ، بشکه های فلزی (سمت چپ) |
اما موادی که بلافاصله نباید مصرف شوند باید برای مصرف در محل مناسبی ذخیره شوند. به این ترتیب مخازن ذخیره سیال شکل گرفتند، اولین مخزن در سال 1896 در Hull و با قطر 23.7 متر و ارتفاع 9.14 متر ساخته شد. (البته این مخزن اولین مخزن بزرگ به حساب می آید و قبل از آن مخازن کوچک زیادی عمدتا از چوب ساخته شده اند) در سال 1892، Marcus Samuel از شرکت SHELL دستور گرفت 8 مخزن بزرگ ذخیره نفت با حجم هایی بین 5000 تا 14700 تن بسازد به این ترتیب فاز ایجاد و ساخت مخازن آغاز گردید. بعد از این بود که مالکان، تولید کنندگان وشرکت های بیمه کننده اولین گروه را برای نگارش آئین نامه های طراحی مخازن به وجود آوردند که منجر شد به ایجاد انستیتو مخازن فولادی در سال 1916STI)) Steel Tanks Institute، بعدها در سال 1919 American Petroleum Institute ( API ) که هم اکنون نیز از کدهای معتبر در زمینه طرح، ساخت و نگهداری مخازن فولادی ذخیره سیال است شکل گرفت.
در همین زمان گروه دیگری نیز مشغول ایجاد استاندارد آسانی برای مخازن هوایی بودندUnder writers Laboratories (UL) ، این گروه اولین آئین نامه خود را در سال 1922 برای مخازن رو زمینی با نام UL142 و با عنوان مخازن رو زمینی برای مواد اشتعال زا و مایعات قابل احتراق منتشر کردند. بعد ها این گروه اولین استاندارد خود را در مورد مخازن مدفون در سال 1925با نام IL58 منتشر نمودند.
همچنین گروه دیگری با عنوانNational Board of fire Under writers(NFBU) در سال 1904 نشریه NFBU30 را با عنوان قوانین و احتیاجات برای ساخت و نصب سیستم های ذخیره با حجم کمتر از 250 گالن برای مایعات با دمای معمولی منتشر کرد. در طول زمان عنوان این گروه(NFBU) به National Fire Protection Assosiation ( NFPA ) تغییر کرد و با عنوان جدید خود برای اولین بار درسال 1957 کدی را منتشر نمود Flammable and combustible Liquid code (NFPA30).
اما همچنان کد API معتبرترین استاندارد در زمینه طراحی و اجرای مخازن به شمار می رود و کدهای مختلفی را برای مخازن متفاوت ایجاد نمود.
جدول1‑1 – استاندارد های مختلف API برای انواع مخازن
| API-12A | استاندارد مربوط به تانک های ذخیره نفت با پوسته های پرچ شده |
| API-12B | استاندارد مربوط به تانک های پیچ شده |
| API-12C | استاندارد مربوط به مخازن ذخیرا نفت جوش شده |
| API-12D | استاندارد مربوط به مخازن تولید شده با حجم بالای برش کاری(مخازن بزرگ) |
| API-12E | استاندارد مربوط به مخازن چوبی |
| API-12F | استاندارد مربوط به مخازن کوچک جوش شده |
| API-12G | مخازن آلومینیومی جوش شده |
و نهایتا کدهای معروف و معتبر خود را ارائه داد :
API620: Design and API 650: Wellded Steel Tank for Oil storage
Construction of Large welded law pressur storage tank
استاندارد های دیگری نیز در این زمینه موجود است که بیشتر پوشش دهنده این استاندارد های معرفی شده اند، در ادامه این استاندارد ها معرفی می گردند .
فرم در حال بارگذاری ...