Đặt vấn đề Nền công nghiệp nước ta hiện nay đang trong giai đoạn phát triển mạnh mẽ nên nhu cầu về năng lượng, đặc biệt là xăng dầu, ngày càng lớn nên nhu cầu về kho chứa, bồn chứa ngày càng bức thiết. Để đáp ứng nhu cầu này, các công ty trong và ngoài nước đang đầu tư mạnh vào công trình xây dựng các kho chứa, bồn chứa xăng dầu. Chỉ riêng trong 10 năm gần đây hàng loạt dự án đầu tư như khu bồn chứa dầu thô có tổng dung tích 390.000 m3 tại nhà máy lọc dầu Dung Quất, mở rộng tổng kho xăng dầu Nhà Bè với sức chứa đến 170.000 m3, công trình mở rộng kho cảng xăng dầu Chân Mây - Thừa Thiên - Huế với tổng dung tích 15.000 m3,… Bên cạnh việc đầu tư xây dựng các bồn chứa, bồn chứa mới thì việc đảm bảo an toàn hoạt động của chúng có vai trò quan trọng nên việc kiểm tra chất lượng bồn đang là mối quan tâm hàng đầu. Hầu hết các bồn chứa hiện nay được thi công ở Việt Nam được chế tạo từ việc hàn liên kết những tấm thép lớn.
Cả khi vừa chế tạo xong và sau một thời gian vận hành nhất định các bồn này đề phải được kiểm định/kiểm định lại hay nói khác đi là kiểm tra đánh giá chất lượng các mối hàn và đặc biệt là kiểm tra mòn. Trong thực tế, kỹ thuật kiểm tra đánh giá chất lượng mối hàn và độ mòn của bồn được thực hiện bằng kỹ thuật NDT, trong đó kỹ thuật siêu âm (đặc biệt siêu âm 3D) ngày càng được sử dụng rộng rãi. Với ưu điểm nhanh, kết quả chính xác và an toàn khi triển khai thực hiện nên kỹ thuật siêu âm đang là một chuẩn và rõ ràng khi triển khai trên các bồn cao nhiều chục mét thì kỹ thuật siêu âm là sự lựa chọn duy nhất. Hiện nay, phương pháp siêu âm được sử dụng phổ biến trong đánh giá kiểm tra chất lượng bồn chứa là siêu âm thông thường và siêu âm 3D (Phased Array) tuỳ theo yêu cầu kỹ thuật đặt ra.
Thực tế hiện nay việc kiểm tra đánh giá chất lượng bồn chứa xăng dầu bằng kỹ thuật siêu âm đều được các công ty nước ngoài thực hiện với các giải pháp độc quyền với chi phí cao. Các doanh nghiệp trong nước hoạt động trong lĩnh vực này 1 Luan van mặc dù có trang bị thiết bị đo kiểm siêu âm đắt tiền nhưng không có được các giải pháp đã được nghiên cứu và kiểm chứng nên không thể tham gia cạnh tranh. Do vậy, việc nghiên cứu các giải pháp đo kiểm đánh giá chất lượng bồn chứa bằng kỹ thuật siêu âm có tính khả thi sẽ giúp chủ động trong việc thi công chế tạo bồn chứa cũng như cung cấp các giải pháp cạnh tranh cho các doanh nghiệp đo kiểm trong nước. Tính cấp thiết của đề tài Trong ngành công nghiệp dầu khí bồn chứa có vai trò quan trọng và có ý nghĩa chiến lược trong việc trữ và cung ứng nguồn nhiên liệu xăng dầu.
Trong quá trình vận hành do những yếu tố về vật lý, hóa học sẽ làm cho bồn chứa xăng dầu bị ăn mòn và gây hư hỏng nên yêu cầu việc triển khai kiểm tra đánh giá chất lượng bồn chứa định kỳ. Việc lựa chọn phương pháp cũng như giải pháp kiểm tra và đánh giá ảnh hưởng lớn đến thời gian dừng vận hành bồn chưa, thời gian kiểm tra đánh giá và chi phí. Trong thực tế hiện nay, bồn chứa xăng dầu thường được kiểm tra đánh giá chất lượng bằng phương pháp siêu âm thủ công. Tuy nhiên phương pháp này vẫn còn nhiều hạn chế sau: - Khi kiểm tra bồn ở vị trí cao có thể gây nguy hiểm cho nhân viên kiểm tra; - Khó ứng dụng các chiến lược đo kiểm, không tự động hoá được công việc đo kiểm; - Đòi hỏi phải có chuyên viên NDT siêu âm bậc cao, nhiều năm kinh nghiệm; - Tốn nhiều thời gian, chi phí cao; - Việc kiểm tra thủ công này không thể cạnh tranh được với các công ty nước ngoài vì thời gian dài, kết quả cần phải xử lý qua nhiều bước,… Vì những lý do trên và thực tế là các doanh nghiệp đo kiểm trong nước đều không thể cạnh tranh và phải thuê mướn hoàn toàn các công ty đo kiểm nước ngoài để kiểm tra đánh giá chất lượng bồn chứa của các dự án đang được triển khai.
Để góp phần chủ động và tránh phụ thuộc vào các doanh nghiệp nước ngoài, việc đầy mạnh nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật siêu âm vào kiểm tra đánh giá bồn chứa xăng dầu là cần thiết. Đề tài: "Nghiên cứu đề xuất giải pháp kiểm tra độ mòn bồn chứa 2 Luan van xăng dầu bằng kỹ thuật siêu âm" đã được triển khai thực hiện góp phần vào định hướng này cũng như mong muốn đề xuất được các giải pháp đo kiểm có tính khả thi giúp các doanh nghiệp trong nước tăng khả năng cạnh tranh. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 1. Ý nghĩa khoa học Đề tài nghiên cứu, tìm hiểu về bồn chứa xăng dầu, độ ăn mòn và kỹ thuật siêu âm trong việc nghiên cứu đề xuất, giải pháp đo kiểm đánh giá chất lượng bồn chứa xăng dầu bằng kỹ thuật siêu âm và có một số ý nghĩa khoa học sau: - Đề xuất được các phương án siêu âm trong kiểm tra đánh giá độ ăn mòn của bồn chứa xăng dầu.
- Đề xuất giải pháp đo và kiểm tra chất lượng bồn chứa xăng dầu. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài - Xác định chính xác chất lượng bồn chứa xăng dầu để có kế hoạch sửa chữa và bảo dưỡng phù hợp. - Tiết kiệm thời gian và giảm chi phí kiểm tra đánh giá chất lượng bồn. - Giảm rủi ro và đảm bảo an toàn lao động người lao động.
- Các doanh nghiệp trong nước có khả năng cạnh tranh với các công ty nước ngoài với các giải pháp đo kiểm có tính khả thi, chi phí phù hợp. Mục tiêu nghiên cứu đề tài - Đề xuất được phương án siêu âm (chiến lược đo kiểm) trong kiểm tra đánh giá độ ăn mòn của bồn chứa xăng dầu. - Đề xuất giải pháp đo kiểm hiệu quả, cho kết quả tin cậy, có thể tự động hoá quá trình đo kiểm. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1.
Đối tượng nghiên cứu Với các mục tiêu trên, các đối tượng nghiên cứu của đề tài có thể được xác định, bao gồm: - Bồn chứa xăng dầu dung tích lớn. - Các dạng khuyết tật ăn mòn. 3 Luan van - Thiết bị siêu âm kiểm tra độ ăn mòn. Phạm vi nghiên cứu của đề tài Do phạm vi nghiên cứu của đề tài khá rộng nên trong khuôn khổ một luận văn cao học, nội dung nghiên cứu được giới hạn như sau: - Mô hình bồn chứa xăng dầu dung tích lớn nghiên cứu có đường kính 30 m, dung tích khoảng 10.
- Giải pháp và kỹ thuật kiểm tra đánh giá sử dụng kỹ thuật siêu âm. - Chỉ kiểm tra độ mòn ở phần thân trụ của bồn. Phương pháp nghiên cứu 1. Phương pháp kế thừa Nghiên cứu tài liệu để tìm hiểu các công trình đã công bố liên quan đến đề tài trong và ngoài nước, từ đó xác định những nội dung cần thiết mà đề tài cần giải quyết.
Phương pháp thu thập thông tin Nghiên cứu nguyên lý các phương pháp siêu âm hiện nay, các thiết bị dùng trong siêu âm. Các phương án cụ thể, cách đánh giá và kết luận của phương pháp siêu âm. Thu thập tài liệu từ các bài báo khoa học, tạp chí, sách, giáo trình, nguồn từ internet trong và ngoài nước có liên quan đến nội dung nghiên cứu. Tìm hiểu và phân tích nguyên lý hoạt động của thiết bị kiểm tra siêu âm.
Kết cấu của luận văn Kêt cấu luận văn "Nghiên cứu đề xuất giải pháp kiểm tra độ mòn bồn chứa xăng dầu bằng kỹ thuật siêu âm" gồm các chương sau: - Chương 1: Mở đầu - Chương 2: Tổng quan - Chương 3: Nội dung và phương pháp nghiên cứu - Chương 4: Cơ sở lý thuyết - Chương 5: Kết quả nghiên cứu - Chương 6: Kết luận và kiến nghị 4 Luan van Chương 2 TỔNG QUAN 2. Bồn chứa xăng dầu Nền kinh tế nước ta hiện nay, ngành dầu khí đang gánh vác một sứ mệnh vô cùng to lớn với nhiệm vụ khai thác, chế biến và xuất khẩu dầu để mang lại nguồn ngoại tệ và cung ứng xăng dầu cho sự phát triển của nền kinh tế nước nhà. Bồn chứa có vai trò rất quan trọng trong hoạt động kinh doanh, sản xuất của ngành dầu khí với nhiệm vụ: bảo quản, tồn trữ nhiên liệu, chế phẩm từ dầu,… Bồn chứa được chế tạo chủ yếu từ kỹ thuật hàn từ các tấm thép có dung tích lớn để phục vụ cho các nhu cầu tồn trữ nguyên nhiên liệu khác nhau. Bồn chứa khá đa dạng về chủng loại nhưng chủ yếu được phân loại theo các tiêu chí như: theo hình dáng của bồn, theo chiều cao xây dựng.
Phân loại bồn chứa 2. Theo hình dáng của bồn - Bồn chứa trụ đứng: thường có chiều cao lớn đường kính, bố trí cố định, chứa xăng dầu từ 100 – 20.1: Bồn trụ đứng - Bồn chứa trụ ngang: có chiều dài hơn đường kính, việc chế tạo và lắp ghép đơn giản hơn bồn chứa trụ đứng nên có thể chế tạo tại nhà máy rồi vận chuyển đến công trình. Bồn chứa trụ ngang có khả năng chịu áp lực cao, nhưng thể tích nhỏ (50 – 500 m3) thường dùng để chứa khí, xăng, hơi hóa lỏng. 5 Luan van Hình 2.2: Bồn trụ ngang - Bồn chứa cầu: là bồn chứa trụ đứng nhưng có kích thước hai phương bằng nhau được sử dụng để chứa hơi hóa lỏng với áp suất dư Pd = 0,25 - 1,8 MPa.
Chúng có ưu điểm là chịu được áp suất cao, giảm tổn thất mất mát do bay hơi, tuy nhiên việc chế tạo khá phức tạp.3: Bồn chứa cầu chứa xăng dầu tại nhà máy lọc dầu Dung Quất 2. Theo chiều cao xây dựng - Bồn ngầm: được đặt bên dưới mặt đất, thường dùng cho các cửa hàng bán lẻ. - Bồn nổi: được xây dựng trên mặt đất, thường bố trí ở các kho lớn. - Bồn nửa ngầm: loại bồn có 1/2 chiều cao bồn nhô lên mặt đất.
- Bồn ngoài khơi: được thiết kế nổi trên mặt nước, có thể di chuyển từ nơi này đến nơi khác một cách dễ dàng. Tình hình chế tạo, xây dựng bồn chứa ở nước ta Ở nước ta, bồn chứa xuất hiện từ cuối thế kỉ XIX và đầu thế kỉ XX, chủ yếu 6 Luan van phục vụ cho công cuộc khai thác thuộc địa của Pháp.