API 650 Depolama Tanklarında Temel Tank Plaka Tipleri

Petrol ve LNG depolama tankları (API 650) dört ana plaka tipinden inşa edilir: Kabuk, Alt (zemin), Halka şeklinde, Ve Çatı plakalar. Her biri farklı bir yapısal rol oynar. Kabuk plakaları silindirik duvarı oluşturur ve çember ve eksenel gerilimlere karşı koyar; alt plakalar tank tabanını oluşturur ve sıvı yükünü destekler; halka plakalar, yükleri kabuğa geçiren kabuk-taban birleşimindeki halka şeklindeki plakalardır; ve çatı plakaları tankı sabit konik/kubbe çatı ile örter. Her plakanın seçimi ve tasarımı yük taleplerini, kaynak yöntemlerini, korozyon toleransını ve malzeme bulunabilirliğini hesaba katmalıdır.

Kabuk Plakaları

Kabuk plakaları tankın dikey duvarlarını oluşturur. Kesilir ve yuvarlanır kurslar – tam yüksekliğe kadar istiflenen yatay bantlar. Kalınlık, sıvı başlığından kaynaklanan çember gerilimi ve korozyon payı ile hesaplanır. API 650 uyarınca, kabuk plakaları maksimum 45mm (1,75 inç) kalınlığında. Tasarım gerilimleri veya malzeme dayanımı 45 mm'den fazlasını gerektiriyorsa, daha yüksek dayanımlı bir malzeme (Grup IV–VI çelik) kullanılmalıdır. Yaygın malzemeler arasında daha düşük yükseklikteki tanklar için ASTM A36 veya EN S235JR (verim ~250 MPa) ve daha uzun veya daha zorlu tanklar için A516 Gr 70, A537 CL2 veya EN S355 (355 MPa) bulunur. Kaynaklanabilirlik için gövde plakaları çelikle öldürülmüş ve ince taneli olmalıdır.

Zorluklar ve Çözümler: Kalın kabuk plakaları ağırdır ve bozulma olmadan yuvarlanması ve kaynaklanması zordur. Üreticiler genellikle plakaları önceden büker ve deformasyonu yönetmek için kontrollü geçiş sıcaklığına sahip sıralı kaynak kullanır. Tüm dikey kaynak dikişleri API 650 Sec. 8.3'e göre radyografiye tabi tutulmalıdır; yatay (çevresel) kaynaklar ve halka levha kaynakları da radyografi gerektirir. A36 sınıfı veya benzeri çelikler düşük sıcaklıklarda darbe tokluğundan yoksundur, bu nedenle soğuk iklimlerde tasarımcılar düşük sıcaklıkta sertleştirilmiş çeliğe (örneğin, ASTM A553) geçer veya darbe testi yaptırır. Son olarak, kabuk, halka levhaya veya kabuk tabanına kaynaklanmış ankraj sandalyeleri aracılığıyla tank temeline sabitlenir.

Alt (Zemin) Plakalar

Alt plakalar tank tabanını oluşturur ve hidrostatik yük ve vakum olaylarını desteklemelidir. Çoklu çelik plakalar (6–12 mm kalınlığında artı korozyon payı) genellikle tüm tank tabanını kaplar. Standart düzenler üst üste binen "taban plakaları" ve daha ağır bir halka levha kenarın etrafında. Plakalar bir beton temel halkası veya kazıklar üzerinde durur. Alt plakalar bir ızgara şeklinde birbirine kaynaklanır; API 650 (Bölüm 5.1.5.5) tarafından gerekli görüldüğü gibi tam penetrasyon için kare veya eğimli oluklu alın kaynakları kullanılır. Kök açıklıklarını korumak için yapışkan kaynaklı destek şeritleri (≥3 mm kalınlığında) kullanılabilir. Alıcı tarafından aksi kararlaştırılmadığı takdirde hem dikdörtgen hem de taslak plakaların nominal genişliği ≥1800 mm olmalıdır. Alt plakaların gerekli kalınlığı, aşınmış kalınlık artı korozyon payıdır.

Tasarım hususları: Alt plakalar, göllenmeyi önlemek için düz ve dengeli olmalıdır. Kabuk veya halka plakaya conta kaynaklarıyla takılırlar. API 650'ye göre, alt plaka uç kaynakları genellikle daha kolay çapa dökümü için kabuğa paralel olarak yerleştirilir. Eğimli "balıksırtı" desenleri veya radyal düzenler de kullanılabilir. Tanklar şunları içerebilir: çukur ortasında drenaj için cep var.

Zorluklar ve Çözümler: Alt kaplama pozitif basınca (hidrostatik basınç) ve negatif basınca (vakum) dayanmalıdır. Arızalı bir vakum çökmeye neden olabilir, bu nedenle tasarımcılar vakum tahliye vanaları ekler ve takviyeyi (örneğin, telafi edici plakalar) dikkate alır. Kaynak bozulması, plakaları sınırlayarak ve simetrik olarak kaynak yaparak hafifletilir. Kalite kontrolü çok önemlidir: Çatı ve alt kaynaklar genellikle radyografiye alınmasa da, tüm kabuk-alt bağlantılar ve taban birleşimleri, sızdırmazlık sağlamak için 100% manyetik parçacık veya boya nüfuz edici muayeneden geçer. Büyük taban plakaları (özellikle kalın halka halkalar) için teslimat süreleri uzun olabilir, bu nedenle erken tedarik önerilir.

Halkalı Plakalar

Halka şeklindeki plakalar, tank kabuğunun hemen içindeki alt sıradaki plaka halkasıdır. Kabuk yüklerini zemine aktararak kabuk taban açıları ve ankraj sandalyeleri için bir bağlantı noktası sağlarlar. API 650 Sec. 5.5.2'ye göre, halka şeklindeki plakalar en az 600 olmalımm (24(in) genişliğinde (radyal olarak ölçülür) tank çapı ≥30 m (100 ft) olduğunda veya alt kabuk kursu Grup IV, IVA, V veya VI'daki malzemeler için izin verilen gerilim kullanılarak tasarlandığında kabuktan herhangi bir bindirme bağlantısınaUygulamada, tasarımcılar yüksek çevresel kuvvetleri karşılamak için genellikle halka plakaları iç döşeme plakalarından önemli ölçüde daha kalın yaparlar (örneğin, 6-8 mm yerine 12-16 mm).

Kaynak ve birleştirmeler: Halkalı levha radyal eklemler tam penetrasyonlu uç kaynakları olmalı. Bu kaynakların altında sürekli bir destek şeridine (min. 3 mm) izin verilir, ancak kaynak kusursuz olmalıdır. Çapı >30 m olan veya yüksek mukavemetli gövde çeliği (Grup IV-VI) kullanan tanklar için API 650, uçtan kaynaklı halka plakaları zorunlu kılar. Daha küçük tanklar veya düşük gerilimli kasalar, üst üste kaynaklanmış "taslak" plakalara izin verebilir, ancak müfettişler genellikle güvenlik için uçtan kaynaklı halkayı tercih eder. Halka halkasının iç kenarı düz veya çokgen kesilebilir; API tanımına göre, iç çevre, plakalar kadar kenarı olan düzenli bir çokgen oluşturabilir.

Zorluklar ve Çözümler: Halka şeklindeki plakalar büyük ve kalın olduğundan ağırdır ve taşınması zordur. Kabukla yerinde hizalama kritik öneme sahiptir. Üreticiler genellikle bunları atölyede veya saha montajının başlarında kabukla uçtan kaynak yaparlar—dikkatli bir şekilde yerleştirme ve kaynaklama (gerekirse ön ısıtma), ısı girişini kontrol edin. Halka şeklindeki halka, yetersiz boyuttaysa veya kötü bir şekilde kaynaklanmışsa sızıntı riski için sıcak bir noktadır, bu nedenle birçok mühendis bu bağlantılara ekstra bir korozyon payı ve kapsamlı NDE (radyografi veya PAUT) ekler.

Çatı Plakaları

Sabit çatılar (koniler veya kubbeler) yer üstü tanklarını örter. Çatı plakaları birbirine kaynaklanmış ve bir çatıya tutturulmuş metal panellerdir. üst bordür açısı kabuk üzerinde. API 650, çatı tasarımını üç yük durumuna ayırır: iç basınç (Ek F gerilim formülü), dış yükler (Ek F burkulma) ve genel yükler (Bölüm 5.10). Uygulamada, çatı levha kalınlığı genellikle iç basınçla değil, çatı ağırlığı veya rüzgar altındaki burkulma ile yönetilir. API 650, nominal bir çatı sac kalınlığı gerektirir ≥ 5mm (3/16içinde) artı korozyon payı. Sığ konik çatılar 6–10 mm çelik kullanabilir; kubbe çatılar genellikle 8–12 mm kullanır.

Yapı: Çatı levhaları "pasta dilimi" deseninde (levha sayısına eşit bir çokgenle) veya eşmerkezli halkalar halinde kesilir. Levhalar, yalnızca üst tarafta sürekli fileto kaynakları ile bindirmeli fileto kaynakları veya eğimli uç kaynakları ile kaynaklanır. Levhalar çevrede tam olarak desteklenmelidir. Destekli koni çatılar için API 650 Sec. 5.10, hafif hareket sağlamak için levhaların kirişlere kaynaklanmamasını (onların bunun yerine kirişlerin üzerinde durmasını) gerektirir. Tüm çatı panelleri, sürekli üst taraf fileto kaynakları ile bordür açısına tutturulur.

Zorluklar ve Çözümler: Çatı levhaları daha incedir ve genellikle kaynakla deforme olur, bu nedenle inşaatçılar çatıyı bölümler halinde zeminde imal eder veya kaldırma çerçeveleri kullanır. Boşlukları önlemek için boyut kontrolü kritik öneme sahiptir. Çatı kaynakları genellikle daha düşük strese sahip olduğundan, API çatı levhası kaynaklarında radyografi gerektirmez, ancak 100% görsel/MPI denetimi standarttır. Çatı çeliği genellikle A36 veya benzeridir; büyük çatı açıklıkları daha yüksek burkulma mukavemeti gerektirmediği sürece yüksek mukavemet nadiren gereklidir.

Plaka Malzemeleri ve Özellikleri

API 650, plaka çeliklerini izin verilen gerilime ve uygulamaya göre gruplandırır. Tank plakaları için genel olarak belirtilen malzemeler şunlardır:

ASTM Standartları

ASTM A36 (26 ksi verim, ~250 MPa) – Orta koşullarda kabuk ve taban için yaygın olarak kullanılır. Ucuzdur ve yaygın olarak bulunur, ancak darbe testi yapılmadığı sürece soğuk ortamlar için uygun değildir.
ASTM A283 Sınıf C (ayrıca ~205–290 MPa) – Bazen alçak tanklar için kullanılan genel bir yapısal çelik.
ASTM A285 Sınıf C (Basınçlı Kaplar için Plaka, 195–260 MPa) – API 650 tarafından onaylanmıştır ancak daha ince kesitlerle sınırlıdır. Daha sünektir, genellikle daha düşük maliyetli bir alternatiftir.
ASTM A516 Sınıf 70 (Orta/Düşük Sıcaklıklı Kaplar için Plaka, 485 MPa çekme) – Daha yüksek mukavemetli gövdeler/tabanlarda yaygındır. A36'dan daha iyi tokluğa sahiptir.
ASTM A537 CL.2 (basınçlı kap plakası, ~450 MPa verim) – Büyük tanklar için daha yüksek mukavemet ve tokluk.
ASTM A553 (Tip 1 ve 2) – Kriyojenik hizmet için düşük sıcaklıklı karbon-manganez levha (nikel alaşımlı). A553 Tip 1 (≈9% Ni), LNG tankları için API 620 Ek Q'da belirtilmiştir.

TR Standardı

EN 10025 S235JR / S355JR – A36 (S235JR) ve daha yüksek dayanımlı A572/A656 (S355JR) ile hemen hemen aynı olan Avrupa yapısal çelikleri. API 650'nin S275/S355 için J0 veya J2 darbe testli sınıflar (0 °C veya -20 °C'de test edilmiştir) gerektirdiğini unutmayın; daha kalın levhalar için sıradan "JR" sınıfına (sadece 20 °C'de test edilmiştir) izin verilmez.

JIS Standard

JIS G3101 SS400 / SS490 – Japon eşdeğer yapısal çelikler (YS 205–245 MPa ve 245–295 MPa). SS400, A36'dan daha zayıftır, bu nedenle bazı tasarımcılar kalınlık artırılmadığı sürece doğrudan ikameden kaçınırlar.

Diğer Ulusal Standartlar

API 650, mekanik özellikler ve kimyasal sınırlar Grup I–VI kriterlerini karşılıyorsa “tanınmış ulusal standartlara” izin verir. Örneğin, CSA G40.21 (Kanada) 300W/350W veya ISO 630 S275/S355 sınıfları sıklıkla kabul edilir.

Tüm plakalar için API 650 Bölüm 4, çeliğin öldürülmesini (tamamen deoksidasyon) ve ince taneli uygulamayı, C, Mn, P, S, vb.'nin dikkatli kontrolüyle gerektirir. Daha yüksek dereceli malzemeler (Grup IV-VI) genellikle, ortam sıcaklığında hizmet için bile, bozulma koşullarında gevrek kırılmayı önlemek için 0 °C veya -20 °C'de özel darbe testine ihtiyaç duyar. Yabancı çelik seçerken, bileşim ve darbe kalitesinin API 650 gerekliliklerini karşıladığını değirmen test sertifikalarıyla doğrulayın. (Örneğin, Çin SS400'ü A36'dan daha düşük darbe enerjisine sahip olabilir.)

LNG ve Ham Petrol Tankları

LNG depolama tankları –162 °C'de çalışır ve çok daha sıkı malzeme talepleri getirir. Geleneksel API 650 plakaları (A36, A516, vb.) kriyojenik sıcaklıklarda kırılgan hale gelir. Bunun yerine, LNG için iç tanklar veya sepetler genellikle 9% Ni çelik (ASTM A553 Tip 1 veya ASTM A553M) mükemmel tokluk için. Son zamanlarda, 7% Ni çelikleri maliyet tasarrufu sağlayan alternatifler olarak geliştirilmiştir. Bu çelikler API 620 Ek Q'ya göre Charpy darbe kriterlerini karşılar (örneğin, A553T1 için -196 °C'de ≥34 J uzunlamasına). Dış depolama tankları (veya çatı ve temeller) ortam sıcaklıklarında normal karbon çeliği kullanabilir.

Tasarım farklılıkları arasında yalıtım ve daha sıkı sızdırmazlık gerekliliklerine sahip çift cidarlı tanklar yer alır. API 620 (650 değil) genellikle yer üstü kriyojenik tanklar için geçerli bir koddur ve malzemeler için Ek Q'yu içerir. Özetle, LNG servisi için, ıslak plakalar için her zaman kriyojenik sınıf çelikler (A553, A553M veya daha yüksek nikel alaşımları) kullanın; API 650 standardı çelikler yalnızca yalıtımlı dış kabuk veya ortam sıcaklığının üstündeki ikincil muhafaza içindir.

API 650 (2020) ile uyumluluk

API 650 uyumluluğunun sağlanması, kodun malzeme, tasarım ve üretim kurallarına uyulmasını gerektirir:
Plaka kalınlığı ve malzeme limitleri: Bölüm 4.2.1.4'e uyun: maksimum 45 mm kabuk kalınlığı. Bölüm 4.2.2'nin sınıf başına kalınlık sınırlarını kullanın (örneğin, A537, A516'dan daha kalın olabilir). Beklenen servis sıcaklığı için gerekli darbe testlerini karşılayan plaka sınıflarını belirtin.
NDE ve kaynak: Kabuk-kabuk ve halkalı bağlantılar için 100% radyografisi gerçekleştirin. Çatı ve zemin kaynakları 100% MPI/boya penetranına ihtiyaç duyar. Kaynakçı yeterliliği (ASME IX), bağlantı hazırlığı ve test için API 650 Sec. 8'i izleyin.
Tasarım kuralları: Kabuklar ve çatılar için kalınlığı hesaplamak için Bölüm 5 ve Ekleri (örneğin, Ek F/V) kullanın. Halka plaka genişliğinin ≥600 mm olduğundan emin olun. Alt plakaları sapma ve burkulma sınırlarını karşılayacak şekilde boyutlandırın. Kaynak bindirme/kenar mesafelerini Bölüm 5.1.5 ve 5.5'e göre boyutlandırın.
Belgeler: Tank isim plakası ve dokümantasyonunda “API 650 – On İkinci Baskı” (2020 baskısı 13. baskıdır) belirtilmelidir. Tüm plakalar (kimyasal, mekanik, darbe) ve kaynak kayıtları için değirmen test raporları tutun. Gerektiğinde, özellikle kritik bağlantılar için üçüncü taraf denetimi alın.
Korozyon payı: Korozyon ve olası freze yüzey kusurlarını hesaba katmak için hesaplamalarda daima plaka kalınlığına uygun CA (genellikle 2–5 mm) ekleyin.

Zorluklar ve En İyi Uygulamalar

Kaynak kalitesi ve bozulma: Kalın plakalar (>10 mm) ön ısıtma ve kontrollü geçiş sıcaklığı gerektirir. Çarpılmayı en aza indirmek için sıralı kaynak veya büzülme kontrolü kullanın. Tam penetrasyonlu alın kaynakları kusursuz bir şekilde elde edilmelidir. Tamamlanmış tüm kaynakları (özellikle kabuk ve halka birleşim yerlerinde) NDT ile inceleyin.
Korozyon koruması: Depolanan ürünle uyumlu kaplama malzemeleri seçin veya kaplamalar uygulayın (epoksi veya çinko açısından zengin astar). Alt plakalar genellikle su veya katılar görür, bu nedenle daha yüksek bir korozyon payı veya aşınmaya dayanıklı astarlar kullanılabilir.
Malzeme bulunabilirliği ve teslim süresi: Büyük çaplı veya ekstra kalın plakalar uzmanlaşmıştır. Tedarikleri aylar öncesinden planlayın. İthal ediyorsanız, kalite standartlarını doğrulayın (örneğin, SS400'ün A36'ya eşit olduğunu varsaymayın). Sertifikaların API gerekliliklerini karşıladığından emin olmak için tedarikçilerle çalışın.
Yapı dizilimi: Halka halkayı erken takın, kabuk hizalamasını tutmak için güçlü bir arkalık veya geçici destekler kullanın. Kabuk dikimi sırasında dairesel şekli korumak için bir rüzgar kirişi (iskele benzeri halka) kullanın. Mümkün olduğunda, çatı panellerini zeminde önceden birleştirin, ardından bunları tamamlanmış kabuğun üzerine kaldırın.
Alan ayarlamaları: Yerinde sapmalar (örneğin, temel çökmesi veya hafif hizalama bozukluğu) plakaları yeniden yuvarlayarak değil, shim plakaları, yivli ankraj cıvataları veya flanş kesimleri ile karşılanmalıdır. Su geçirmezliği sağlamak için son kaynaktan önce alt plakaların düzlüğünü doğrulayın.

Çözüm

Her plaka tipinin rolünü anlayarak ve API 650 kurallarını izleyerek, EPC/EPCM ekipleri güvenli, uyumlu tanklar tasarlayabilir ve inşa edebilir. Uygun malzeme seçimi (A36'dan A553'e), titiz kaynak uygulaması ve kod ayrıntılarına dikkat (plaka genişliği ve kaynak kalitesi) dayanıklı ham petrol ve LNG tankları için olmazsa olmazdır. Deniz tankı projeleriniz için çelik plaka RFQ'larınız varsa bizimle iletişime geçmekten çekinmeyin [email protected] Rekabetçi ve profesyonel bir teklif için!