Потребность в нефтехранилищах возникла сразу же с начала добычи нефти во все более возрастающих объемах. Первые конструктивные типы нефтехранилищ, построенные на нефтепромыслах, имели примитивные формы, незначительную вместимость. В XIX веке – в начальный период развития нефтедобычи для сбора и хранения во всем мире использовались открытые земляные ямы – амбары, деревянные емкости – чаны, прямоугольные собранные на заклепках стальные короба, сложенные из камня на растворе заглубленные и полузаглубленные емкости со сводчатой крышей.
Первый стальной вертикальный цилиндрический резервуар в России был запроектирован и сооружен в 1878 году. Автором проекта и организатором строительных работ был молодой инженер фирмы «Строительная контора Бари» (ныне – АОЗТ «ЦНИИ Проектстальконструкция») В.Г. Шухов, позже – выдающийся исследователь и изобретатель, почетный академик.
Вместимость «шуховского резервуара» равнялась 75000 пудам, т.е. примерно 1250 м3, он предназначался для хранения керосина, получаемого при перегонке нефти.
Высокий спрос и удачная технология сооружения таких резервуаров способствовали тому, что к 1917 году в России было сооружено более 20 тысяч стальных цилиндрических клепаных резервуаров объемами до ~ 5000000 литров (да, в те года использовали и такую меру объема), это, по сути, сегодняшние РВС-5000!
Вот как описывает свое изобретение В.Г. Шухов.
«Обыкновенный тип железного резервуара представляет собой тело цилиндрической формы с плоским днищем, покоящемся на основании и с конической или плоской крышей. Стена резервуара образуется рядом колец (поясов), склепанных из листов железа; нижнее кольцо соединяется с днищем с
помощью угольника. Верхнее кольцо оканчивается также угольником, который служит опорой для стропил крыши… Стропила крыши резервуара состоят из досок, расположенных по образующим конуса; одним концом доски упираются в кронштейны или башмаки, прикрепленные к верхнему угольнику, а другим — в общее чугунное кольцо, помещенное на вершине конуса. Установленные таким образом доски покрываются обрешётиной, на которую ложится железо крыши. В случае значительных размеров резервуара при диаметре больше 10 саженей (1 сажень = 2,134 м) внутри его помещается столб, служащий для укрепления подпорок стропильных досок. В плоских крышах стропильные доски держатся с помощью подпорок, основание которых большей частью укрепляются в нижний угольник, служащий для соединения стенки с днищем».
Рисунок 1 – Схема резервуара вместимостью 75000 пудов для хранения керосина конструкции В.Г. Шухова, 1878 г.
С 1880-х годов резервуары шуховской конструкции начали широко применяться во многих странах. На территории России клепаные резервуары для нефти сооружались вплоть до 1951 года. Первый стандарт на эти резервуары (и единственный) был принят в 1932 году, который включал в себя 16 значений объемов от 11,0 м3 до 10550 м3. Но они существенного распространения не успели получить. Причиной этому, очевидно, стало то, что с 30-х годов прошлого века в СССР началось сооружение для нефти стальных резервуаров на сварке.
Первый период развития отечественного резервуаростроения (1880-1930 гг) характерен тем, что были разработаны основы расчетов и проектирования стальных резервуаров, технологические принципы сооружения клепаных резервуаров, сделаны первые шаги по стандартизации резервуарных емкостей, хотя подавляющее большинство клепаных резервуаров сооружались по индивидуальным проектам.
Второй период российского резервуаростроения охватывает 1940-1990-е годы. Главной чертой развития, в целом, экономики страны в эти годы был всеобщий переход на рельсы индустриализации капитального строительства, одним из направлений которого было и есть резервуаростроение.
В 1944 году в СССР был установлен первый государственный стандарт на сварные РВС (ГОСТ2486-44), в котором был определен т.н. «нормальный ряд объемов РВС»:100, 200, 300, 400, 700, 1000, 2000, 3200, 4600 м3. В дальнейшем объемы 3200 и 4600 м3 были изменены на 3000 и 5000 м3, в нормальный ряд включены еще объемы 10 тыс.м3, 20 тыс.м3, 30 тыс.м3 и 50 тыс.м3.
В начальные годы второго периода сооружение стандартных резервуаров осуществлялось способом поэлементной сборки конструктивных частей, постепенно увеличивая долю механизации монтажных работ. В эти же годы интенсивно велись работы по разработке типовых проектов конструкций стандартных резервуаров, типовых проектов организации и производства сварочно-монтажных работ. И начиная с середины 50-х годов, в СССР РВС сооружались только по типовым проектам серии ТП704/1.
Стандартизация и типизация резервуаров позволили разработать и широко внедрить в производство новый прогрессивный метод сооружения резервуаров из рулонированных полотнищ стенки, днища, днища понтона и укрупненных частей и узлов понтона, вспомогательных конструкций. Этот метод известен в обществе как «рулонный метод» сооружения резервуаров. В 60-80-е годы основная часть РВС в нашей стране сооружались по этому методу. Он имеет ряд существенных преимуществ по сравнению с методом полистовой сборки, хотя и по этому методу конструктивные элементы (листовой и фасонный прокат) сначала подготавливались на заводе для сборки затем на площадках. Сегодня действующие резервуарные парки почти на 95% состоят из РВС серии ТП704/1, сооруженных рулонным методом.
В 50-60-е годы прошлого века отечественное резервуаростроение пережило бурное развитие, интенсивно развивалась индустриализация этой области капитального строительства. Были построены десятки заводов по изготовлению рулонированных металлоконструкций. Велась целенаправленная работа научных и проектных организаций по усовершенствованию конструкций, неуклонному повышению надежности резервуаров; организовывались высокомеханизированные строительно-монтажные тресты и управления. В резервуаростроении был внедрен принцип поточного производства металлоконструкций и сооружений. Этот принцип действовал не только в сооружении резервуаров типа РВС, но и горизонтальных стальных резервуаров (РГС), железобетонных цилиндрических и прямоугольных резервуаров. И все это позволило к 80-м годам прошлого века создать в стране мощный резервуарный парк, имеющий определяющую роль в надежном функционировании единой системы нефтеснабжения.
В 1997 году главный автор типовых проектов серии ТП-704/1 ЦНИИПСК им.Мельникова официально заявил о снятии с себя ответственности за дальнейшее использование проектов серии ТП-704/1 в резервуаростроении, ссылаясь на ряд объективных причин, а в 1998 году Госстрой РФ изъял из федерального фонда типовой документации всю проектную документацию на РВС. Этому способствовало, прежде всего, тот факт, что в эти годы на основе положений федерального закона ФЗ-116 от 21.07.1997г. «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» нефтяные резервуары наряду со многими техническими объектами нефтегазовой отрасли были выделены в отдельную группу опасных производственных объектов, обеспечение промышленной безопасности которых на базе тогда действовавших нормативно-технических и технологических документов было невозможным.
Эти годы можно считать начальными третьего периода развития резервуаростроения в нашей стране. И он начался, прежде всего, с создания нормативно-технической базы для всей области резервуаростроения с учетом новых социальных и технических реалий, жестких требований законадательно-правовых документов к обеспечению надежности и безопасности технических сооружений, резервуарных парков, сложных условий сооружения и их эксплуатации.
Необходимость коренного обновления нормативно-технической базы в резервуаростроении была вызвана рядом факторов. В 90-е годы отечественные резервуаростроители начали участвовать в международных конкурсах (тендерах) на поставку и монтаж (шеф-монтаж) резервуаров рулонным методом. Требования этих тендеров базируются на международный (американский) стандарт API-650, который по ряду принципиальных позиций не признавал положений ТП-704. Критерии оценки надежности резервуаров по API-650 достаточно высокие, они определяются с жестким учетом механических качеств металла, сварочных материалов, необходимости строгого соблюдения технологии производства работ, выполнения внутренних и наружных противокоррозионных покрытий, требований к устройству надежных ограждений резервуарных групп и парков и др.
В течение первых пятнадцати лет 21 века в России были актуализированы большой ряд строительных норм и правил (СНиП) по вопросам проектирования и строительства, действовавших в советский период, в частности, в резервуаростроении. В нулевые годы Госгортехнадзором России были разработаны и введены в действие «Правила устройства вертикальных цилиндрических стальных резервуаров для нефти и нефтепродуктов» (ПР-001, ПБ 03-381-00, ПБ 03-605-03). Они, по сути дела, были «сигнальными» вариантами федерального базового нормативного документа – ГОСТ Р 52910-2008 «Резервуары вертикальные цилиндрические стальные для нефти и нефтепродуктов. Общие технические условия» - введенного в действие с 13.01.2009г. А уже с 01.07.2010г. в России, как и в шести странах ближнего зарубежья начал действовать межгосударственный ГОСТ 31385-2008, разработанный на базе российского национального стандарта.
И, наконец, с 1 марта 2017 года в нашей стране действует межгосударственный стандарт по вертикальным стальным резервуарам – ГОСТ 31385-2016, введенный взамен подобного стандарта 2008г. Ныне действующий ГОСТ используется в Азербайджане, Беларуси, Грузии, Киргизии.
Какие принципиально новые, важные правила и требования включены в действующий ныне ГОСТ?
-
Принцип проектирования и сооружения стандартных резервуаров сохранен, только стандартный ряд удлинен.
-
Стандартные резервуары с учетом номинального объема подразделены на классы по уровню ответственности (читай – «опасности») (см. таблицу 1).
-
Установлен новый порядок проектирования резервуаров. Оно осуществляется на основании технического задания на проектирование, выдаваемого заказчиком.
-
Усилены требования по обеспечению надежности, механической (конструкционной) безопасности и долговечности стальных резервуаров.
-
Рекомендованы перспективные конструктивные варианты устройств, обеспечивающих надежную безопасную эксплуатацию.
-
Определены более строгие и конкретные подходы к проектированию оснований и фундаментов, рекомендованы новые их конструктивные решения.
- Установлены конструктивные и технические требования по обеспечению безопасной эксплуатации резервуаров в течение установленного заказчиком срока службы их.
На основании требований законодательно-правовых документов, государственных стандартов ведущими проектными организациями по заданиям крупных предприятий, использующих резервуарные парки (АК «Транснефть», АК «Роснефть» и др.) для стандартных резервуаров разработаны типовые проектные и технические решения, проекты производства работ. Они являются базовыми для разработки конкретных проектов с учетом технического задания заказчика на проектирование. Сегодня действуют ряд отраслевых руководящих и регламентных документов по изготовлению и сооружению нефтяных резервуаров, осуществлению технического надзора и строительного контроля качества выполнения строительно-монтажных работ.
Продолжается процесс усовершенствования организации проектирования, изготовления резервуарных металлоконструкций и монтажа их, повышения надежности резервуаров в эксплуатации. И это, естественно, т.к. развитие нефтяной отрасли страны все возрастающее. Но условия развития становятся все более и более сложными: районы восточной и западной Сибири, бескрайние просторы Заполярья, прибрежные акватории северных морей со сложными климатическими, экологическими и геокреологическими условиями…
Все более усиливается тенденция проектирования и сооружения резервуаров крупных объемов (10000 м3 и более). В свете этого весьма актуальным становятся задачи по строительству надежных оснований и фундаментов под эти резервуары. Следующей важной задачей является усовершенствование конструкций крыш РВС крупных объемов с учетом строгих экологических и технологических требований к ним, необходимости поддержания требуемого уровня промышленной и пожарной безопасности резервуаров.
Начиная с 80-х годов прошедшего века в области нефтехранения все более насущной стала задача капитального ремонта реконструкции резервуарного парка страны, созданного начиная с 40х годов. Темпы и объемы этой работы и сегодня не снижаются. Большое количество резервуаров выводятся из эксплуатации и заменяется новыми. Ряд резервуарных парков на нефтепромыслах, НПС, НПЗ расширяется.
Отметим следующие всеобщие тенденции развития отечественного резервуаростроения в XXI веке:
-
постепенная интеграция резервуаростроения страны в систему международных норм и стандартов по проектированию, изготовлению, сооружению и эксплуатации резервуаров; гармонизация отечественных стандартов с международными; участие в деятельности межгосударственных советов по стандартизации, метрологии и сертификации;
-
дальнейшее развитие, модернизация технологии сооружения стальных резервуаров из укрупненных конструктивных узлов и частей, рулонированных полотнищ листовых частей, изготовленных в заводских условиях на основании кардинального улучшения качества проектирования, методов сборочно-монтажных операций; активное вхождение в мировой рынок с этой технологией сооружения резервуаров;
-
совершенствование системы лицензирования и допуска юридических и физических лиц на выполнение определенных технологических процессов по сооружению резервуаров, их парков;
- всемерное развитие прогрессивных моделей организации резервуаростроения, в частности, модели «резервуарный парк «под ключ», когда одно юридическое лицо (Генеральный подрядчик) заключает контракт с Заказчиком на проектирование, изготовление и монтаж резервуара, технологического оборудования и систем обеспечения безопасных условий эксплуатации его; на выполнение противокоррозионной и тепловой изоляции, предпусковых испытаний.
Литература:
1. Грефе Р. Шухов В.Г. Искусство конструкции: пер. с нем/ Р.Грефе, М.М. Гаппоева, О. Перчи – Москва, «Мир», 1994.- 195с.
2. Сафарян М.К. Современное состояние резервуаростроения и перспективы его развития: Тематический обзор. Сер. «Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья», - М: ЦНИИТЭнефтехим, 1972. – 83с.
3. Поповский Б.В. Проблемы отечественного резервуаростроения/Ж. «Монтажные и специальные работы в строительстве», №6, 2013 – с.2-5
4. Жданов Р.А. Перспективы и тенденции развития резервуаростроения в России в XXI веке: Сборник статей – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2002 – с.7-11
5. ГОСТ 31385-2016. Межгосударственный стандарт. Резервуары вертикальные цилиндрические стальные для нефти и нефтепродуктов. Общие технические условия.
