DE69806703T2

DE69806703T2 - Schutz grosser, oberirdisch aufgestellter Tankbehälter gegen Korrosion

Info

Publication number: DE69806703T2
Application number: DE69806703T
Authority: DE
Inventors: J. De Jonge; H.J. Moor
Original assignee: TANKCARE BV
Current assignee: TANKCARE BV
Priority date: 1997-09-18
Filing date: 1998-09-16
Publication date: 2003-03-06
Anticipated expiration: 2018-09-17
Also published as: ES2180105T3; DE69806703D1; EP0905055A1; ATE221019T1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Schützen von Über-Boden-Lagertanks gegen äußere Korrosion.
Der Hintergrund und die Erfindung werden mit Hilfe der folgenden Figuren beschrieben:
Fig. 1 stellt das Hauptmerkmal von großen Lagertanks dar;
Fig. 2 stellt die unerwünschte Deformation des Bodens, hervorgerufen durch das Gewicht von Lagertanks und ihrer Inhalte, dar;
Fig. 3 stellt einen wasserdichten Rand gemäß der gegenwärtigen Erfindung dar;
Fig. 4 stellt eine bevorzugte Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung dar;
Fig. 5 stellt eine Ausführungsform eines Fensters, geeignet bei der bevorzugten Ausführungsform von Fig. 4, dar;
Fig. 6 stellt einen wahlfreien Entwässerungsmuldenabtrag um den Fuß des Lagertanks dar, um Wasser zu sammeln.
Fig. 7 stellt ein Inspektionsfenster dar.

Hintergrund

Große Lagertanks können einen Durchmesser von bis zu etwa 88 m haben, und das Gewicht ihres Inhalts kann bis zu 100 000 Tonnen reichen. Unter Bezugnahme auf Fig. 1 umfassen sie als Bodenteil einen horizontalen ringförmigen Metallring (1), der einen Durchschnittsdurchmesser von etwa 88 m, eine Breite von 30 bis 50 cm und eine Dicke von 10 bis 13 mm hat. Auf diesen Ring (1) sind horizontale Metalllagen (2) von einer Dicke geschweißt, die von 6 bis 7 mm reicht. Diese horizontale Struktur (1, 2) wird überschritten durch die vertikalen Metallwände (3) des Tanks, die aus einer Serie von zylindrischen Ummantelungen gemacht sind, aufgeschweißt mit dem oberen Teil aufeinander, jede mit einer Höhe von 1,5 bis 2,5 m und einer Dicke, die sich von etwa 32 mm für die unterste Ummantelung bis zu etwa 6 mm für die oberste Ummantelung verringert; die Gesamthöhe des Tanks beträgt etwa 21 m. Die unterste zylindrische vertikale Wand ist an den horizontalen Ring (1) durch eine Schweißfuge (26) geschweißt.
Die Tanks sind mit einem inneren Schwimmdach (4) ausgerüstet, das hergestellt ist aus einer Metallage, etwa 5 mm dick, etwa 350 Tonnen wiegt und ausgerüstet ist mit bis zu 200 Beinen (5), die unter Betriebsbedingungen mit einer Höhe unter dem Dach von 1,5 gesetzt sind, unter
Aufrechterhaltungsbedingungen, mit einer Höhe unter dem Dach von 2 m. Dieses Dach (4) dient verschiedenen Zwecken; es wird verwendet, Dämpfe und Gase davon abzuhalten, aus dem Tank zu entkommen, das gelagerte Fluidum vor äußerer Kontamination zu schützen und den Fluidumspiegel in dem Tank zu bestimmen. Es ist ausgerüstet mit Sicherheitsvorrichtungen, schnelle Intervention im Falle von Feuergefahr zu ermöglichen. Es enthält auch ein System (6) zum Sammeln und Evakuieren von Regenwasser, welches sich ansonsten auf dem oberen Teil des Daches (4) anhäufen würde und es dazu bewegen würde, zu sinken; das Wasser wird durch eine Leitung evakuiert, die aus drei oder mehreren Segmenten (7) gebildet ist, gelenkig angebracht im Hinblick zu einander (8), um sich an die sich ändernde Dachhöhe anzupassen.
Die Tanks werden durch eine Leitung (9) gefüllt und geleert, die einen Durchmesser von etwa 90 cm hat und eine Fließgeschwindigkeit von etwa 16000 m³ pro Stunde ermöglicht. Der Eingabefluß kann automatisch unterbrochen werden, wenn das Dach beinahe zu dem oberen Teil des Tanks angestiegen ist. Wegen ihres enormen Gewichts, wenn gefüllt, sind diese großen Tanks auf einem Fundament (10) gebaut, gebildet aus Sand und Kies. Ein derartiges Fundament (10) hat typischerweise einen Durchmesser, der etwa 3 Meter größer als der Durchmesser des Lagertanks ist, und eine Höhe von etwa 1 Meter über dem Grund. Es ist mit einer wasserdichten Bitumenschicht bedeckt, die eine Dicke von etwa 10 cm hat.
Wenn das Gewicht des gelagerten Öls von 0 variiert, wenn leer, bis zu etwa 100 000 Tonnen, wenn voll, unterliegt die Plattform Deformationen, wenn der Fluidumspiegel in dem Tank modifiziert wird. Er glättet sich, wenn der Tank gefüllt wird, und er prallt zurück, wenn der Tank geleert wird; diese Deformation kann bis zu 3 cm erreichen. Der Tank selbst unterliegt einer horizontalen Deformation von bis zu etwa 8 cm für einen vollen Tank von 88 m Durchmesser. Diese Änderungen können als im wesentlichen reversibel angesehen werden.
Unter Bezugnahme auf Fig. 2 wird jedoch beobachtet, daß zusätzlich zu dem vorhergesagten Glätten der Plattform und Expansion des Tanks eine unerwünschte lokale Deformation auch an der Ecke (11) des ringförmigen Metallringes (1) des Lagertanks auftritt. Ein Buckel (12) wird gebildet, und er vergrößert sich mit jeder aufeinaderfolgenden Deformation beim Beladen und Entladen des Tanks. Dieser Buckel ermöglicht, daß Wasser zwischen die Bitumen bedeckte Plattform (10) und den Metallboden (1, 2) des Tanks einsickert und eindringt, wodurch somit Korrosion der Metalllagen (2) ermöglicht wird, die den Boden (1, 2) des Lagertanks bilden. Wenn man Luft auch gleichzeitig wie Wasser eindringen läßt, wird mindestens unter dem äußeren Teil des Tanks Korrosion in dem äußeren Teil des Tankbodens über einen Abstand von etwa 3 m beobachtet. Weil Korrosion des Tankbodens zu Lecken und deshalb Verunreinigung des Unterbodens führen kann, müssen die Schweißfugen und Metallagen, die den Boden der großen Lagertanks bilden, in regelmäßigen Intervallen (beispielsweise alle 10 Jahre) untersucht werden. Auf den Tankboden kann nur durch das Tankinnere Zugriff genommen werden; dieses erfordert deshalb, daß der Tank vollständig geleert wird und für Inspektion gasfrei ist.
Das Korrosionsproblem ist in dem Dokument des Standes der Technik JP-58099380 angesprochen worden, das die Verwendung einer angepaßten wasserdichten Membran zum Schützen der Tankbasis offenbart.
Es ist eine Aufgabe der gegenwärtigen Erfindung, das Korrosionsproblem des Metallbodens von großen Über-Boden Lagertanks zu lösen.
Es ist eine andere Aufgabe der gegenwärtigen Erfindung, die Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Inspektionen der Schweißfugen und Boden der Tanks zu vergrößern.

Zusammenfassung der Erfindung

Die gegenwärtige Erfindung offenbart ein Verfahren zum Schützen gegen äußere Korrosion den unteren Teils von Lagertanks, die einen Durchmesser größer als 20 Meter und vorzugsweise größer als 40 m haben.
Es ist jetzt festgestellt worden, daß Korrosion davon abgehalten werden kann, unter den Boden von großen Lagertanks einzusickern, durch Plazieren eines sich nach unten erstreckenden wasserdichten Randes um den Bodenteil des Tanks, wobei der Rand entworfen ist, einen belüfteten Raum, begrenzt durch die vertikale Tankwand, der horizontalen Bodenplattform und dem Rand, zu erzeugen.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Die Erfindung wird am besten mittels spezifischer Ausführungsformen beschrieben, ohne jedoch ihren Umfang auf diese Ausführungsformen allein zu begrenzen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung ist der wasserdichte Rand (14), angepaßt um das äußere Bodenteil des Tanks, eine flexible Membran, hergestellt aus Polypropylenlagen. Unter Bezugnahme auf Fig. 4 ist das obere Ende des Randes (14) an die vertikale Tankwand bei einer Höhe von etwa 60 cm (15) geleimt, und das untere Ende des Randes ist an das Bitumen des Tankfundaments (10) in einem horizontalen Abstand von etwa 60 cm von dem Boden des Tanks (20) geleimt. Dem Rand (14) wird eine geringe Menge von Krümmung zwischen diesen zwei festgelegten Punkten (15, 20) erlaubt, um die seitlichen Bewegungen der Tankwand und die vertikale Bewegung des Tankfundaments anzupassen, wenn der Tank gefüllt oder geleert wird.
Belüftung wird durch "Fenster" oder Öffnungen (21) erhalten. Unter Bezugnahme auf Fig. 5 werden diese Öffnungen richtig durch ein feines flexibles Sieb (22) abgeschirmt, um den unerwünschten Eintritt von Ungeziefer (Nagetiere oder Insekten) oder Abfall zu vermeiden, und mit einer Plane bedeckt, um Wassereindringung zu vermeiden (23). Derartige Fenster sind typischerweise mit Abstand zwischen 10 und 15 m angeordnet.
Unter Bezugnahme auf Fig. 6 wurde eine Ausführungsform des Standes der Technik entworfen, das Korrosionsproblem zu lösen durch Graben einer Entwässerungsmulde (24) um die Ecke des Metallringes (1), der den Boden des Tanks (2) unterstützt, um Regenwasser zu sammeln. Es wurde jedoch beobachtet, daß die nach oben und nach unten gerichtete Bewegung des Tanks beim Entladen oder Beladen einen kleinen zusätzlichen Buckel (25) erzeugte, wodurch somit das Korrosionsproblem reduziert aber nicht unterdrückt wurde. Ein wasserdichter Rand (nicht dargestellt) muß deshalb auch um den Boden des Lagertanks angepaßt werden, aber zusätzlich zu der zuvor beschriebenen Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung ist es notwendig, enge Evakuierungsmulden (nicht dargestellt) zu graben, etwa senkrecht zu der Entwässerungsmulde in regelmäßigen Intervallen (beispielsweise alle 25 m), um irgendwelches in der Entwässerungsmulde gesammelte Wasser zu entwässern. Diese Evakuierungsmulden sind jeweils durch ein Sieb aus rostfreiem Stahl abgeschirmt, das eng an den Boden der Mulde an dem unteren Ende angepaßt ist und an den Boden des wasserdichten Randes an dem oberen Ende geleimt ist.
Es ist vorzugsweise erwünscht, daß auf die wichtige Schweißfuge (26) zwischen den vertikalen Wänden (3) des Tanks und dem horizontalen Metallring (1) leicht für Inspektion Zugriff genommen wird. Zu diesem Zweck können wieder befestigbare Öffnungen in den Rand (14), wo notwendig, eingraviert werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung ist die Plane (23) beweglich und kann mit wieder befestigbaren Verschlußmitteln geöffnet und befestigt werden; sie wird geöffnet, wenn Inspektion gewünscht ist (siehe Fig. 7), und unter Betriebsbedingungen verbleibt sie in einer halboffenen Position, wodurch Feuchtigkeit heraus und kein Wasser herein ermöglicht wird.
Unter Bezugnahme auf Fig. 3 wird in noch einer anderen Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung der Rand (14) an die vertikale Wand des Metalltanks durch eine wasserdichte Abdichtung (15) in einer Höhe angepaßt, die von 30 bis 100 cm von dem Boden reicht, sich nach unten erstreckt, ohne den Boden zu berühren, zu einem seitlichen Abstand, der über die Ecke (17) der Plattform (10) hinausgeht, hier definiert als der Punkt, wo der Plattformboden beginnt, sich nach unten zu neigen und einen Winkel (16) mit der vertikalen Tankwand bildet, definiert als tan-¹ (L/H), wobei L der horizontale Abstand ist zwischen der vertikalen Tankwand und der Ecke der Plattform, erhöht um höchstens 15 cm, und H ist die Höhe über dem Tankboden, an den der Rand an die vertikale Tankwand angefügt ist. Der zuvor beschriebene Aufbau erzeugt einen trockenen und belüfteten Raum (18), begrenzt durch die vertikale Wand (3) des Tanks, den horizontalen Boden (27) der Plattform und dem Rand (14); dieser Raum ist abgeschirmt (19), zum Vermeiden von Eintritt von Ungeziefer oder Abfall. Der Rand wird hergestellt entweder durch Verwenden eines starren Materials oder durch Verwenden eines semi-flexiblen Materials, gehalten in einer offenen Position durch starre Elemente, angeordnet in regelmäßigen Intervallen.
Für große Lagertanks, ausgerüstet mit dem wasserdichten Rand dieser Erfindung, ist die Zeitspanne zwischen zwei aufeinanderfolgenden Inspektionen der Schweißfugen und Boden jetzt auf bis zu 20 Jahre gebracht.

Beispiel

Der wasserdichte Rand, angepaßt um das äußere Bodenteil des Tanks, war eine flexible Membran, hergestellt aus Polypropylenlagen. Das obere Ende des Randes ist an die vertikale Wand des Tanks in einer Höhe von etwa 60 cm geleimt worden, und das untere Ende des Randes ist an den horizontalen Boden der Plattform mit einem horizontalen Abstand von etwa 60 cm von dem Boden des Tanks geleimt worden. Die Propylenlagen, die eine Oberfläche von 1 m mal 3 m und eine Dicke von 2 mm haben, wurden zusammen versiegelt. Sie waren aus thermoplastischem Kautschuk, extrudiert von einer auf Polypropylen basierenden Verbindung, hergestellt; sie boten eine verbesserte Beständigkeit gegenüber Bioabbau, chemischen Reaktionen und UV Licht an. Ihre Eigenschaften wurden mengenmäßig wie folgt festgelegt.
Temperaturbereich -40ºC (DIN 53361) bis + 80ºC (DIN 53377)
Dichte 0,9 g/cm³
Modul 100 N/mm² bei 23ºC
maximale Elongation, multiaxial > 150%
linearer
Expansionskoeffizient 0,07 mm pro m/ºC
Dicke 0,5 bis 2 mm
Flammenbeständigkeit DIN 4102 B2
Nach periodischen Aussetzen Regenwasser und UV Licht gemäß ASTM G26 für eine Gesamtdauer von 4000 Stunden bei einer Temperatur von 80ºC sind die Stärke und die Dehnung zum Bruchpunkt gemäß ASTM D638 bewertet worden
In einem anderen Verfahren gemäß ASTM G90 wird die Änderung des Materials in bezug auf Langleys gemessen. In den Niederlanden entsprechen 100 000 Langleys der Korrosion, beobachtet nach einem Jahr Aussetzung äußeren Bedingungen, wohingegen in tropischer Situation 150 000 bis 180 000 Langleys der Korrosion, beobachtet nach der gleichen Zeitlänge, entsprechen. In dem gegenwärtigen Beispiel, durchgeführt in den Niederlanden, sind nur geringe Änderungen in den mechanischen und physikalischen Eigenschaften des Propylens nach 2 Millionen Langleys beobachtet worden. Dieses ist in der folgenden Tabelle zusammengefaßt.
Die Beständigkeit gegenüber Rissig werden des Propylens, verwendet in der gegenwärtigen Erfindung, ist gemäß ASTM 1693 getestet worden.
Für die Membran der gegenwärtigen Erfindung ist nicht beobachtet worden, daß Rißbilden beginnt und sich ausbreitet nach 3000 Stunden Aussetzung einer Seifenlösung von Igepal Konzentrat, wenn in dem Temperaturbereich von 20 bis 100ºC gemessen.
Belüftung wurde durch Schneiden rechtwinkeliger Öffnungen etwa 30 cm hoch und 20 cm breit in dem Rand erhalten; diese Öffnungen wurden durch ein feines flexibles Sieb abgeschirmt und mit einer Zeltplane bedeckt, die an die obere Ecke der Öffnung angefügt wurde und erneut mit Velcro® zu einer halb geschlossenen Position unter Betriebsbedingungen befestigt wurde. Die Öffnungen wurden alle 10 m angeordnet.

Claims

1. Verfahren zum Schützen gegen äußere Korrosion den Bodenteil von Lagertanks (1, 2), die einen Durchmesser größer als 20 m haben, durch Anordnen eines wasserdichten Randes (14) um das Bodenteil des Tanks,

dadurch gekennzeichnet, daß der wasserdichte Rand ein sich nach unten erstreckender Rand ist, entworfen, einen belüfteten Raum (18), begrenzt durch die vertikale Tankwand (3), den horizontalen Boden des Fundaments (10) und den Rand, zu erzeugen.

2. Verfahren nach Anspruch 1 zum Schützen gegen äußere Korrosion das Bodenteil von Lagertanks, die einen Durchmesser größer als 40 Meter haben.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der Rand hergestellt wird aus einer wasserdichten flexiblen Membran, die angepaßt wird an die vertikale Tankwand und an den horizontalen Boden der Plattform durch wasserdichte Abdichtungen (15 und 20) und abgeschirmte Belüftungsöffnungen (21) zeigt, die vor Wassereindringung durch semi-offene (22) Zeltstoffplanen (23) geschützt sind, und die in regelmäßigen Intervallen angeordnet sind.

4. Verfahren nach Anspruch 3, welches gleichzeitig Prüfung der Abdichtung (26) erlaubt, die die vertikalen Metallwände des Lagertanks an seinen horizontalen Metallboden verbindet, durch die Belüftungsöffnungen.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, wobei der wasserdichte Rand aus Propylenlagen, aneindergesiegelt, gebildet ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der Rand an die vertikale Wand des Metalltanks durch eine wasserdichte Abdichtung (15) in einer Höhe angepaßt wird, die von 30 bis 100 cm von dem Boden reicht, sich nach unten zu einem seitlichen Abstand erstreckt, der über die Ecke der Plattform geht, ohne den Boden zu berühren, einen trockenen und belüfteten Raum (18) erzeugend, begrenzt durch die vertikale Tankwand, den horizontalen Boden der Plattform und den Rand, und welcher abgeschirmt (19) ist zum Vermeiden von Eintritt von Ungeziefer oder Abfall.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Rand aus starrem Material gebildet ist.

8. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Rand aus semi- flexiblem Material gebildet ist, gehalten in offener Position durch starre Elemente, angeordnet in regelmäßigen Intervallen.

9. Verfahren nach einem von Ansprüchen 3 bis 5, wobei das Wasser, gesammelt in der wahlfreien Entwässerungsmulde, die das Bodenteil des großen Lagertanks umgibt, außerhalb des Bereichs, der abgeschirmt ist durch den wasserdichten Rand, durch Entwässerungsmulden etwa senkrecht zu der Hauptentwässerungsmulde evakuiert wird.

10. Verwendung des Verfahrens nach einem von Ansprüchen 1 bis 9 zum Erhöhen der Zeit, trennend zwei aufeinanderfolgende Inspektionen der Abdichtungen und des Bodens großer Lagertanks.