(123doc) - Thiet-Ke-Be-Chua-Cac-San-Pham-Dau-Theo-Tieu-Chuan-Api-650 [PDF]

Zitiervorschau

TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ ĐƯỜNG ỐNG, BỒN BỂ CHỨA CÁC SẢN PHẨM DẦU MỎ - API 650

API STANDARD 650

TIÊU CHUẨN API 650 VÀ THIẾT KẾ BỂ CHỨA CÁC SẢN PHẨM DẦU THEO TIÊU CHUẨN API 650

Giới thiệu: Bộ tiêu chuẩn API do Viện Dầu mỏ Hoa Kỳ (API - American Petroleum Institute) xuất bản bắt đầu năm 1924. Ban đầu mang tính chất phục vụ công tác thiết kế và xây dựng, nhằm đi đến khai thác dầu mỏ của Mỹ. Sau thời gian dài kiểm nghiệm cũng như nghiên cứu của các chuyên gia hàng đầu ngành dầu khí của Mỹ đã sửa đổi, bổ sung và tiêu chuẩn hóa với độ chính xác ngày càng cao. Qua thời gian phát triển và chuẩn hóa, tiêu chuẩn API được các cơ quan đăng kiểm quốc tế kiểm nghiệm và chứng nhận với độ tin cậy cao, phù hợp với nhiều điều kiện khác nhau không những ở vùng biển Mỹ mà còn nhiều nơi trên thế giới. Vì vậy, API trở thành tiêu chuẩn thế giới, là tiêu chuẩn hàng đầu về kiểm soát chất lượng thiết kế và thi công. Hiện nay, API là tiêu chuẩn được rất nhiều quốc gia trên thế giới sử dụng vào việc chế tạo, thiết kế thi công các công trình nói chung trong đó có Việt Nam. Tầm quan trọng của tiêu chuẩn API đối với Việt Nam hiện nay: Ngành dầu khí là một ngành công nghiệp mũi nhọn và có nhiều lợi thế của Việt Nam. Trong các năm qua, các công ty trong lĩnh vực dầu khí đã đóng góp cho

ngân sách nhà nước một khoản thu lớn từ việc xuất khẩu dầu và các sản phẩm của dầu khí.

Hiệp định Thương mại Việt - Mỹ được chính phủ hai nước Việt Nam và Mỹ chính thức phê chuẩn đã mở ra nhiều cơ hội cũng như thách thức cho các doanh nghiệp Việt Nam. Thị trường Mỹ là một thị trường rộng lớn nhưng cũng rất khắt khe trong yêu cầu đối với sản phẩm. Để giúp cho các doanh nghiệp hoạt động trong lĩnh vực dầu khí có được các thông tin tiêu chuẩn về dầu khí trong chiến lược xuất khẩu các sản phẩm dầu sang thị trường Mỹ cũng như sang các quốc gia khác, Trung tâm Thông tin Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng hiện đã có bộ đĩa mới nhất năm 2002 của tổ chức API về các tiêu chuẩn dầu khí. API là hiệp hội dầu khí lớn nhất và là đại diện chính yếu cho ngành công nghiệp dầu khí Hoa Kỳ. Với hơn 400 cộng tác viên là các chuyên gia hàng đầu ở các quốc gia trên thế giới trong tất cả các lĩnh vực của ngành công

nghiệp dầu khí bao gồm: khai thác và sản xuất, vận chuyển trên biển, vận chuyển bằng đường ống, lọc hoá dầu và marketing, cung cấp và thực hiện các dịch vụ của ngành công nghiệp dầu khí, API đã soạn thảo và biên soạn ra các tiêu chuẩn về dầu khí với đầy đủ tính chất khoa học, kỹ thuật và kinh tế. Tiêu chuẩn của tổ chức API được chính phủ Mỹ lấy làm cơ sở cho các chính sách của quốc gia và được các nước trên thế giới chấp nhận.

API STANDARD 650 PHẦN 1: PHẠM VI CỦA API 650 1.1. Tổng quát: API 650 cung cấp thông tin về: Vật liệu, thiết kế, chế tạo, lắp đặt bồn chứa, các yêu cầu thử nghiệm cho bồn chứa có tính chất sau: -

Thẳng đứng, hình trụ, nằm trên mặt đất, kín hoặc hở ở đỉnh, được hàn từ

-

thép. Áp suất của bồn gần bằng áp suất khí quyển và không lớn hơn áp suất gây ra do trọng lượng của mái che. Tiêu chuẩn này chỉ áp dụng cho các bồn chứa có đáy bồn được đỡ hoàn

toàn và không sử dụng cho mục đích có nhiệt độ thấp, nhiệt độ tối đa vận hành bồn là 93oC.

1.2.

Các phụ lục quan trọng của API 650:

Phụ lục A B C D E F G H I J K L M N O P S

Nội dung Thiết kế khác cho bồn chứa kích thước nhỏ Khuyến cáo cho thiết kế và lắp đặt nền móng cho cho bồn chứa dầu trên mặt đất Nắp che nổi bên ngoài Các yêu cầu kỹ thuật Thiết kế chống động đất cho bồn chứa Thiết kế bồn chứa có áp suất trong nhỏ Các mái vòm có cấu trúc đỡ bằng nhôm Các nắp che nổi bên trong Phát hiện rò rỉ dưới đáy bồn và bảo vệ đáy Các bồn chứa được lắp đặt trong xưởng Ứng dụng ví dụ cho các phương pháp thiết kế xác định bề dày bồn khác nhau Bảng dữ liệu (data sheet ) của API 650 Các yêu cầu cho vận hành bồn chứa khi nhiệt độ tăng Sử dụng các vật liệu mới chưa được liệt kê trong tiêu chuẩn Khuyến cáo cho các liên kết mối nối dưới đáy bồn chứa Tải trọng ngoài cho phép trên thành lỗ hở của bồn chứa Các loại bồn chứa bằng thép không rỉ hệ austenite

PHẦN 2: THAM KHẢO Các theo tiêu chuẩn, quy chuẩn, thông số kỹ thuật, và các ấn phẩm được trích dẫn trong tiêu chuẩn này. -

API: Std 620, RP 651, RP652, Std 2000, Publ 2026, Spec 5L,… Hướng dẫn sử dụng của Tiêu chuẩn Đo lường xăng dầu (MPMS):

-

chương 19 “Đo tổn thất do bay hơi” AAI: hướng dẫn thiết kế nhôm, tiêu chuẩn về vật liệu nhôm, … ASTM: A 6M/A 6 (Yêu cầu chung cho Tấm thép cán, hình dạng và các thanh cho kết cấu sử dụng), A27M / A 27 (thép Carbon, tổng hợp ứng

-

dụng),… ISO: 630 (Kết cấu thép).

PHẦN 3: ĐỊNH NGHĨA - Lớp phủ: Một vật liệu bảo vệ được áp dụng cho các bề mặt bên ngoài và bên trong của một bể, hoặc các bề mặt không thể tiếp cận (dưới đáy bể) Trong tiêu chuẩn này, thuật ngữ này bao gồm vật liệu thường được mô tả như sơn lót và vật liệu.

-

Nhiệt độ thiết kế kim loại: Nhiệt độ thấp nhất xem xét trong thiết kế, trong đó, trừ trường hợp kinh nghiệm hoặc đặc biệt điều kiện địa phương

chứng minh giả thuyết khác, được giả định là 8 ° C (15 ° F) ở trên mức thấp nhất trong ngày có nghĩa là nhiệt độ môi trường của địa phương nơi bể đang được cài đặt. Đường đẳng nhiệt của thấp nhất trong ngày nhiệt độ trung bình được thể hiện trong hình 4-2. Nhiệt độ không liên quan đến nhiệt độ bể lạnh (xem 1.1.1).

-

….

PHẦN 4: VẬT LIỆU 4.1. Tổng quát: 4.1.1. Các vật liệu được quy định theo tiêu chuẩn này và dựa trên yêu cầu của 4.1.2.

người đặt hàng cũng như nhà sản xuất vật liệu. Nếu có vật liệu hoặc ống không thỏa mãn tiêu chuẩn này thì chỉ được sử dụng chúng nếu chúng thỏa mãn các thử nghiệm vật liệu được quy định

trong phụ lục N. 4.2. Tấm phẳng (plate). 4.2.1. Tổng quát. - Trừ những trường hợp đặc biệt, mọi tấm phẳng dùng trong bồn chứa của tiêu chuẩn này phải tuân theo các tiêu chuẩn kỹ thuật của ASME liệt kê ở -

phần dưới. Tấm phẳng dùng cho thân bồn, mái che, đáy phải được sử dụng trên cơ sở bề dày của gờ tấm phẳng, hoặc trên cơ sở khối lượng/diện tích

-

(kg/m2). Bề dày của gờ tấm phẳng không được nhỏ hơn bề dày tính toán thiết kế. Khối lượng tấm phẳng phải đủ lớn để có bề dày lớn hơn bề dày tính toán

-

thiết kế. Sai số cho phép trong cả hai trường hợp trên là 0.25mm (#0.01inch). Mọi tấm phẳng phải được sản xuất bởi phương pháp nhiệt hở, lò điện, quá trình oxygen. Tấm phẳng được sản xuất theo phương pháp thermomechanical control process (quá trình điều khiển cơ-nhiệt) có thể sử dụng được nếu được người sử dụng chấp nhận. Thép có đồng có thể được sử

-

dụng nếu có sự đồng ý của người sử dụng. Tấm phẳng dùng cho thân bồn bị giới hạn bề dày tối đa là 45mm (1.75inch). Thép dùng cho bộ phận gắn vào bồn hoặc cho bích có thể dầy hơn 45mm. Thép có bề dầy lớn hơn 40mm phải được chuẩn hóa hoặc tôi, ủ, ram sao cho có cấu trúc hạt đủ nhỏ và thỏa mãn được thử nghiệm về va

4.2.2.

đập (impact test). Các tiêu chuẩn kỹ thuật của ASTM.

Các tấm đó phù hợp với các thông số kỹ thuật ASTM sau được chấp nhận miễn là các tấm đang trong những giới hạn nêu rõ:

a)

ASTM A 36M / A 36 cho các tấm với độ dày tối đa 40 mm (1.5 in.). Không có các chi tiết kỹ thuật cho các vật liệu phụ thuộc được liệt kê trong Bảng 1 của ASTM A 36M / A 36 được xem chấp nhận được cho các bể thi công theo tiêu chuẩn này, trừ khi nó được ghi rõ trong tiêu

b)

chuẩn này mà các thông số kỹ thuật được chấp nhận. ASTM A 131M / A 131, hạng A, cho các tấm với độ dày tối đa 12,5 mm (0.5 in.); Lớp B cho các tấm với độ dày tối đa 25 mm (1 in.); Lớp CS cho các tấm với độ dày tối đa 40 mm (tấm Lắp và mặt bích với độ dày tối đa 50 mm [2.]) (1.5 in.); và lớp EH36 cho các tấm với độ dày tối đa 45 mm

c)

(1,75 in.) (tấm Lắp và mặt bích với độ dày tối đa 50 mm). ASTM A 283M / A 283, hạng C, cho các tấm với độ dày tối đa 25 mm (1 in.).

d)

ASTM A 516M lớp 380, 415, 450, 485 / A 516, các lớp 55, 60, 65, và 70, cho các tấm với độ dày tối đa 40 mm (1.5 in.) (Tấm Lắp và mặt bích với

e) 4.2.3. 4.2.4.

độ dày tối đa của 100 mm). ASTM A 537M / A 537, loại 1 và loại 2, cho các tấm với độ dày tối đa 45 mm (1,75 in.) (Tấm chèn vào một độ dày tối đa 100 mm [4 in].). Các tiêu chuẩn kỹ thuật của CSA. Các tiêu chuẩn kỹ thuật của ISO. Thép tấm trang bị tiêu chuẩn ISO 630 trong các lớp E 275 và E 355 là

a)

chấp nhận được trong giới hạn sau: Loại E 275 trong Chất lượng C và D cho các tấm với độ dày tối đa 40 mm

b)

(1.5 in.) Và với hàm lượng mangan tối đa là 1,5% (nhiệt). Loại E 355 trong Chất lượng C và D cho các tấm với độ dày tối đa 45 mm

(1,75 in.) (Tấm chèn vào một độ dày tối đa 50 mm [2 in].) 4.2.5. Các tiêu chuẩn cấp quốc gia. Các tấm được sản xuất và thử nghiệm phù hợp với các yêu cầu của tiêu chuẩn quốc gia được công nhận và trong giới hạn cơ học và hóa học của một trong những lớp được liệt kê trong Bảng 4-2 có thể chấp nhận khi được các chủ căn hộ. Các yêu cầu của nhóm này không áp dụng cho các tiêu chuẩn ASTM, CSA, và thông số kỹ thuật theo tiêu chuẩn ISO được liệt kê trong 4.2.2, 4.2.3 và 4.2.4.

(1) Khi việc sử dụng các hợp kim hoặc sự kết hợp của chúng không nằm trong các đặc điểm kỹ thuật vật liệu, việc sử dụng của họ phải được theo lựa chọn của nhà sản xuất tấm, tùy thuộc vào sự chấp thuận của bên mua. Những yếu tố này phải được báo cáo theo yêu cầu của bên mua. Khi giới hạn hạn chế hơn là nằm trong đặc điểm kỹ thuật vật liệu, với những điều chỉnh. (2) Về phân tích sản phẩm, vật liệu phải phù hợp với các yêu cầu này, tùy thuộc vào dung sai phân tích sản phẩm của các đặc điểm kỹ thuật. (3) Khi columbi được thêm vào hoặc đơn độc hay kết hợp với vanadi, nó sẽ được giới hạn cho các tấm 12,5 mm (0.50 in.) Độ dày tối đa trừ khi kết hợp với 0,15% silicon mức tối thiểu. (4) Khi nitơ (0,015%) là thêm vào như là một bổ sung vanadium, nó phải được báo cáo, và tỷ lệ tối thiểu của vanadi với nitơ là 4: 1. PHẦN 5: THIẾT KẾ 5.1. Mối nối. 5.1.1 Định nghĩa. 5.1.2. Kích thước mối hàn

5.1.3. Những hạn chế của mối hàn. 5.1.4. Những ký hiệu hàn. 5.1.5. Phân loại mối nối.

5.2. Xem xét thiết kế. 5.3. Xem xét đặc biệt. 5.4. Tấm đáy. 5.6. Thiết kế thân bồn chứa. 5.6.1. Tổng quát. Bề dày thực của bồn chứa phải lớn hơn bề dày thiết kế yêu cầu bao gồm bề dày ăn mòn cho phép hoặc bề dày chịu áp suất thuỷ tĩnh, tuy nhiên bề dày bồn không được nhỏ hơn các giá trị sau đây.

5 6 8 10 5.6.1.1. Trừ khi được quyết định khác bởi người sử dụng, bề rộng tối thiểu của tấm thép phẳng là 1800mm. Các tấm phẳng sẽ được hàn giáp mí (butt welded) phải có hình vuông. 5.6.1.2. Tỷ trọng lưu chất dùng trong tính toán bề dày bồn chứa được quy định bởi người sử dụng.

5.6.1.3. Thử

nghiệm áp suất thủy tĩnh đối với bề dày bồn được tính toán trên cơ sở

bồn được chứa chất lỏng là nước. 5.6.1.4. Nếu thân bồn gồm nhiều loại vật liệu, thì ứng suất dùng cho quá trình tính toán phải là ứng suất cho phép nhỏ nhất, do vậy bề dày của mọi vật liệu phải không nhỏ hơn bề dày tính toán từ ứng suất này. 5.6.1.5. Bồn chứa được kiểm tra khả năng ổn định chống lại quá trình bẻ gập bồn chứa do vận tốc gió. Trong trường hợp cần tăng độ ổn định có thể sử dụng gờ trung gian, hoặc tăng chiều dày thân bồn hoặc sử dụng cả hai phương pháp. 5.6.2. Ứng suất cho phép. Ứng suất tối đa cho phép (Sd) dùng trong tính toán bề dày được qui định trong bảng 3-2. Thường giá trị này bằng 2/3 của độ bền uốn (đàn hồi – yield stress) hoặc 2/5 của độ bền kéo, sử dụng thông số nhỏ hơn để tính 5.6.3.

toán. Tính toán bề dày bồn chứa theo phương pháp 1-foot- Phương pháp tính toán bề dày bồn chứa theo 1-foot nghĩa là tính bề dày yêu cầu mỗi 1 foot nằm trên đáy bồn chứa. Điều này có nghĩa là bồn chứa xem như được chia nhỏ làm nhiều phần theo chiều cao, mỗi phần có độ cao 1 foot. Lưu ý: phương pháp này không được sử dụng cho bồn chứa có đường kính lớn hơn 62m. Bề dày tối thiểu yêu cầu cho thành bồn phải lớn hơn bề dày tính theo

5.6.4.

công thức sau (trong hệ đơn vị SI): Tính toán bề dày bồn theo phương pháp điểm thiết kế thay đổi (variable design point method) Lưu ý: Quá trình tính toán này thường làm giảm bề dày của mỗi course (đoạn bồn) cũng như tổng trọng lượng của bồn, tuy nhiên ý nghĩa quan trọng của phương pháp này là cho phép thiết kế bồn chứa có đường kính

lớn trong phạm vi bề dày tối đa cho phép của vật liệu. 5.6.4.1. Thiết kế theo phương pháp này cho ra bề dày bồn tại các điểm thiết kế khi tính toán ứng suất tác động lên bồn gần với ứng suất thực theo chu vi của

bồn. Phương pháp này chỉ có thể được sử dụng khi người mua (chủ đầu từ hoặc nhà thầu) không yêu cầu tính toán bề dày bồn theo phương pháp 1-foot và khi thỏa mãn điều kiện sau đây: L/H £1000/6 5.6.4.2. Bề dày tối thiểu yêu cầu của cả hai điều kiện thiết kế và thử thủy tĩnh được trình bày trong quy trình dưới đây, khi hoàn tất tính toán cần thực hiện các phép tính độc lập cho toàn bộ các đoạn của bồn chứa (course) theo điều kiện thiết kế bỏ qua các bề dày cho phép ăn mòn và bỏ qua điều kiện thử thủy tĩnh. Bề dày yêu cầu cho mỗi đoạn phải lớn hơn bề dày thiết kế công thêm bề dày cho phép ăn mòn hoặc lớn hơn bề dày thử thủy tĩnh, nhưng tổng bề dày bồn không được nhỏ hơn bề dày yêu cầu được tính toán theo các phần 3.6.1.1, 3.6.1.5 và 3.6.1.6 Khi sử dụng bề dày lớn hơn cho một course, course tiếp theo cũng có thể sử dụng bề dày lớn hơn. 5.6.4.3. Để tính toán bề dày của đoạn bồn sát đáy, các giá trị ban đầu của tpd và tpt đối với các điều kiện thiết kế và thử thủy tĩnh phải được tính toán trước theo các công thức trong phần 3.6.3.2 5.6.4.4. Bề dày đoạn bồn phần sát đáy t1d và t1t cho các điều kiện thiết kế và thử thủy tĩnh được tính toán theo các công thức sau: 5.6.4.5. Để tính toán bề dày đoạn thứ hai của bồn cho cả điềi kiện thiết kế và thử thủy tĩnh, giá trị của tỷ số sau đây cần được tính toán cho đoạn đáy của bồn: h1/(rt1)0.5 5.6.4.6. Để tính toán bề dày các phần nằm trên đoạn sát đáy cho cả điều kiện thiết kế và điều kiện thử thủy tĩnh, cần tính toán giá trị ban đầu tu cho bề dày đoạn tiếp theo sử dụng các công thức trong phần 3.6.3.2., sau đó khoảng cách x của điểm thiết kế thay đổi từ đáy của bồn sẽ được tính toán sử dụng giá trị thấp nhất thu được từ các tính toán sau đây: x1 = 0.61(rtu)0.5 + 320 CH x2 = 1000 CH x3 = 1.22(rtu)0.5

với: tu = bề dày của đoạn nằm trên gờ nối với đáy (mm) C = [K 0.5 (K-1)]/(1 + K 1.5) K = tL/tu tL=bề dày phần thấp hơn tại gờ nối (mm) H = mực chất lỏng thiết kế (m) 5.6.4.7. Bề dày tối thiểu tx cho các đoạn bồn nằm trên được tính toán cho cả điều kiện thiết kế (tdx) và điều kiện thử thủy tĩnh (ttx) sử dụng các giá trị x tối thiểu thu được từ tính toán trong phần 3.6.4.6: 5.6.4.8. Các bước tính toán từ phần 3.6.4.6 và 3.6.4.7 được lập lại sử dụng các giá trị tính toán được của tx và tu cho đến khi chỉ còn sai khác nhỏ giữa các giá trị tính toán được của tx trong bước tính tiếp theo ( thông thường chỉ cần 2 lần tính lặp). 5.6.4.9. Lập lại các bước cho phép xác định chính xác hơn vị trí của điểm tiếp theo của đoạn bồn tiếp theo, do vậy có thể thu được bề dày yêu cầu của đoạn bồn chính xác hơn. PHẦN 6: CHẾ TẠO THIẾT BỊ 6.1. Tổng quát: - Tạo các tấm thép - Hoàn chỉnh các cạnh của tấm thép - Định hình các tấm vỏ thép - Đánh dấu - Vận chuyển 6.2. Xưởng kiểm tra

PHẦN 7: LẮP ĐẶT 7.1. Tổng quát: 7.2. Chi tiết hàn. 7.3. Thanh tra, kiểm tra và sửa chữa. 7.4. Sửa chữa các mối hàn. 7.5. Kích thước dung sai. PHẦN 8: CÁC PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA MỐI HÀN - Phương pháp X- quang. - Phương pháp kiểm tra hạt từ tính. - Phương pháp siêu âm.

-

Phương pháp thẩm thấu chất lỏng. Kiểm tra bằng mắt.

-

Phương pháp thử bằng áp suất chân không.

PHẦN 9: QUY TRÌNH HÀN VÀ SỰ HẠN CHẾ CỦA PHƯƠNG PHÁP HÀN -

Các định nghĩa Quy trình hàn Hạn chế của phương pháp hàn Xác định mối hàn

CHƯƠNG 10: ĐƯỜNG RẠCH, ĐÁNH DẤU - Các biển hiệu: Một bể thực hiện theo tiêu chuẩn này sẽ được xác định bằng một bảng tên tương tự như trong hình 10-1. Các bảng tên phải ghi rõ, bằng chữ và số có độ cao không nhỏ hơn 4 mm (5/32 in), thông tin sau đây: a. Tiêu chuẩn API 650. b. Các phụ lục áp dụng đối với tiêu chuẩn API 650. c. Năm bể được hoàn thành. d. Ngày của các ấn bản và số lượng phụ lục của tiêu chuẩn API 650. e. Đường kính thực, chiều cao của bể,… f. Trọng lượng thiết kế, áp suất thiết kế,.. g. Nhiệt độ tối đa thiết kế, trong ° C (° F) (trừ khi các đơn vị khác được quy định bên mua), nhưng không vượt quá 93 ° C (200 ° F) trừ trường hợp Phụ lục M áp dụng. h. Tên của nhà sản xuất chế tạo nếu khác với lắp đặt Nhà sản xuất. Số lượng hoặc hợp đồng với Nhà sản xuất

k. Số đặc điểm kỹ thuật vật liệu cho mỗi lớp vỏ. l. Khi nào giảm ứng suất được áp dụng cho một phần phù hợp với các yêu cầu của 5.7.4

Bảng mẫu và các thông tin cần có

Ví dụ tính toán bề dày bồn chứa theo phương pháp 1-foot: Cho bồn chứa có chiều cao mực chất lỏng 15m, đường kính bồn chứa 55m, ứng suất cho phép thiết kế của vật liệu là 137MPa, ứng suất thử thủy tĩnh cho phép là 154MPa . Bồn chứa được thiết kế theo chất lỏng là nước. Tính toán bề dày bồn chứa theo bề dày thiết kế và bề dày thử áp suất thủy tĩnh Giả sử thép tấm để chế tạo bồn có kích thước WxL=2x4(m) Nếu chọn W=1m=>??? (1) Xác định bề dày theo phương pháp 1-foot (thiết kế và thử thủy tĩnh) (2) Chọn bề dày tấm thép theo kết quả tính toán được ở trên (3) Phương pháp tương đương với pp 1-foot: Chọn độ cao chất lỏng theo bề rộng của từng tấm thép từ đáy bồn đến đỉnh bồn để tính bề dày. Chọn bề rộng tấm thép hợp lý theo: - Tính có sẵn phù hợp với tiến độ chế tạo và lắp đặt. - Chi phí tổng: vật tư và chế tạo - Thời gian

Mục lục