اجزاء الخزانات النفطية
- أساس الخزان (Tank Foundation)
- أرضية الخزان (Tank Floor)
- الجسم (Shell)
- فوهة الدخول (Inlet Nozzle)
- فوهة الخروج (Discharge Nozzle)
- سقف الخزان (Tank Roof)
- فتحات التهوية (PV Vents)
- وصلات الأجهزة (Instrument Connection)
- فتحات التفتيش (Manhole/Manway)
- وصلات التنظيف (Tank Cleanout Connections)
- الحافة العلوية (Top Curb Angle)
- حديد مقاومة الرياح (Wind Girder)
- السلالم اللولبية (Tank Spiral Stairways)
- التأريض ونظام الحماية الكاثودية (Earthing and Cathodic Protection)
- فتحة نظام القياس (Tank Gauging System Hatch)
- نظام مكافحة الحرائق (Tank Fire Fighting System)
أساس الخزان
الأساس هو احد مكونات الخزانات النفطية ويعتبر العنصر الحامل للخزان من الخارج، ويُفترض أن يرتفع قاع الخزان عن الأرض المحيطة بمقدار لا يقل عن 300 مم.
يوصى أحيانًا بتركيب حاجز لمنع التسرب (Release Prevention Barrier) تحت الأساس، سواء كان مصنوعًا من مواد صناعية، أو بطانات فولاذية، أو طين، أو مزيج منها. تعمل هذه الحواجز على:
- منع تسرب المواد الملوثة إلى التربة.
- حصر أو توجيه المواد المسرّبة لتسهيل اكتشافها.
 |
| شكل (1) تركيب بطانة خزان من بولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE). |
أساس ترابي بدون جدار حلقي
يُستخدم هذا الأساس عادةً للخزانات النفطية الصغيرة، ويعتمد على قدرة التربة على تحمل الحمولة. يشمل استخدام الحصى المضغوط أو الرمل الناعم مباشرة على التربة الأصلية، مع ضغط جيد لتقليل الهبوط.
الأساسات الترابية مع الحصى والأساس المعبأ بالحصى (Gravel Ringwall)
يُعرف هذا النوع من الأساسات أيضًا باسم الأساس المعبأ بالحصى (Gravel Packed Foundation)، لأنه يستخدم الحصى بدلًا من الجدار الخرساني الدائري.
يُعد هذا النوع شائعًا للخزانات متوسطة وكبيرة القطر. يقوم الحصى المعبأ بحمل الأحمال الناتجة عن الصفائح الجانبية (shell plates) والسقف الذاتي التحمل.
يجب ضغط الأساس جيدًا لتقليل الهبوط الناتج عن وزن الخزان ومحتوياته.
يمكن تركيب طبقة أسفلت/بيتومين فوق الأساس المدمج والحصى لتوفير غشاء ضاغط بين الأساس وصفائح قاع الخزان.
بعض مزايا هذا النوع من الأساسات تشمل:
- توزيع أفضل للأحمال المركزة للصفائح الجانبية، مما ينتج عنه تحميل أكثر انتظامًا للتربة تحت الخزان.
- الاحتفاظ بمادة التعبئة تحت قاع الخزان ومنع فقدانها نتيجة التآكل.
- قدرة هذا النوع من الأساسات على التكيف بسلاسة مع الهبوط التفاضلي بفضل مرونته.
 |
| شكل (2) الأساسات الترابية مع الحصى والأساس المعبأ بالحصى. |
أساسات ترابية مع جدار حلقي خرساني
يُعد هذا النوع من الأساسات شائعًا جدًا، ويُستخدم عادةً في الخزانات متوسطة إلى كبيرة القطر. يُستخدم هذا الأساس عند نقل الأحمال الكبيرة الناتجة عن سماكة الصفائح الثقيلة، والهيكل العالي، والأسقف ذاتية الدعم إلى التربة. ينتقل الحمل الناتج إلى أساسات الحلقة أسفل الهيكل.
يُدمج حديد التسليح المناسب في جدار الحلقة لتوفير المتانة المطلوبة.
يبلغ سمك جدار الحلقة عادةً 300 مم كحد أدنى، ويعتمد العمق على حالة التربة.
يجب دمك التربة المحيطة بجدار الحلقة الخرساني بشكل مناسب لتقليل الهبوط. كما يمكن تركيب الأسفلت/البيتومين فوق الأساسات المدكوكة وجدار الحلقة لتوفير غشاء ضاغط بين الأساس وألواح قاع الخزان.
تشمل مزايا هذا النوع من الأساسات ما يلي:
- يوفر توزيعًا جيدًا للحمل المركز لألواح الهيكل، مما يُنتج تحميلًا أكثر اتساقًا للتربة أسفل الخزان.
- يُقلل من الرطوبة أسفل الخزان.
- يحافظ على حشوة التربة أو المواد أسفل قاع الخزان، ويمنع فقدان المواد الناتج عن التآكل.
- عند الحاجة إلى تثبيت الخزان، يُعد هذا النوع من الأساسات مناسبًا، حيث تُثبت مسامير التثبيت على أساس الحلقة.
 |
| شكل (3) أساس حلقة خرسانية للخزان. |
أرضية الخزان
ترتيب أرضية الخزان
- أرضية مخروطية مائلة نحو الأسفل (Cone Down Floor Arrangement): تستخدم غالبًا في الخزانات ذات الأسطح الثابتة مثل المخروطية، حيث يكون مركز الخزان هو أدنى نقطة، وتُثبت عنده حفرة تصريف لجمع المياه المتراكمة.
- أرضية مخروطية مائلة نحو الأعلى (Cone Up Floor Arrangement): تستخدم عادة في الخزانات ذات الأسطح العائمة، حيث تُوضع ثلاثة إلى أربع حفر تصريف قرب الصفيحة الجانبية مجهزة بخطوط لتصريف المياه.
صفائح أرضية الخزان
- صفائح القاع (Bottom Plates): تجلس صفيحة قاع الخزان داخل الصفائح الجانبية (shell plates) وتُلحَم مع صفائح الحلقة المحيطية (annular ring plates). في حالة الخزانات التي لا تحتوي على صفائح حلقة محيطية، يجب أن تمتد الصفائح الجانبية من أسفل الهيكل إلى الخارج لدعم القاع.
وفقًا للفقرة 5.4.1 من API 650، يجب ألا يقل سمك صفيحة القاع عن 6 مم، دون احتساب السماكة المخصصة للتآكل التي يحددها المشتري.
يرجى الرجوع إلى API 650 أو أي مواصفات قياسية أخرى لتحديد أبعاد الصفائح ومتطلبات تداخل الصفائح للقاع.
 |
| شكل (4) صفائح القاع (Bottom Plates). |
- صفائح الحلقة المحيطية (Annular Plates): صفائح الحلقة المحيطية عبارة عن حلقة من الصفائح توضع مباشرة تحت الصفائح الجانبية (shell plates) للخزان. عادةً ما تكون أثخن من صفائح القاع لأنها تتحمل وزن الصفائح الجانبية والسقف الذاتي التحمل.
وفقًا للفقرة 5.5.2 من API 650، يجب أن تمتد الصفائح المحيطية شعاعيًا بحيث توفر مسافة لا تقل عن 600 مم (24 بوصة) بين داخل الصفائح الجانبية وأي لحام تداخل موجود في باقي القاع.
كما ينص القسم 5.4.2 من API 650 على أن الحد الأدنى للبروز الخارجي للصفائح المحيطية يجب أن يكون 50 مم.
 |
| شكل (5) صفائح الحلقة المحيطية (Annular Plates). |
الجسم
الجسم (جدار الخزان) وهو احد اجزاء خزان النفط الرئيسية ويمثل الجزء العمودي من الخزان النفطي الذي يحتوي على المنتج، ويتم لحامه بصفيحات القاع (floor plates). يُصنع الجسم من صفائح فولاذية وفقًا للمواصفات المعمول بها، مثل ASTM أو CSA أو ISO وغيرها.
يتكون الجسم من صفائح فولاذية مدرفلة يتم لحامها معًا لتشكيل الشكل الأسطواني للخزان. يبدأ تشكيل الأسطوانة من أعلى الصفائح السابقة، حتى الوصول إلى ارتفاع الخزان المطلوب. يُطلق على ارتفاع كل صفيحة اسم Course؛ حيث تُسمى الصفيحة الأولى الملحومة إلى القاع الطبقة الأولى (First Course)، يليها الطبقة الثانية (Second Course)، وهكذا.
حددت API 650 الحد الأدنى للعرض الاسمي للصفائح بـ 1800 مم، ما لم يتفق المشتري على خلاف ذلك. يمثل عرض الصفيحة هذا ارتفاع الطبقة (Course Height) بمقدار 1800 مم.
لمزيد من التفاصيل حول تصميم سمك الصفائح وحساباته، يُرجع إلى:
- API 650 Section 5.6.3 (1-Foot Method): للخزانات ذات القطر حتى 60 م.
- API 650 Section 5.6.4 (Variable-Design-Point Method): للخزانات ذات القطر أكبر من 60.
 |
| شكل (6) رسم توضيحي لتركيب قطع لجدار الخزان النفطي. |
 |
| شكل (7) تركيب جسم الخزان على صفائح الحلقة المحيطية. |
فوهة الدخول
تُيتم إدخال المنتج إلى الخزان عبر فوهة الدخول. في الخزانات صغيرة القطر، قد تكون الفوهة موجودة على الطبقة العليا من الجسم (top course)، بينما في الخزانات كبيرة القطر التي تحتوي على أنابيب دخول كبيرة، توضع الفوهة عادةً عند القاع (first course).
عند تحديد ارتفاع فوهة الدخول في خزانات الأسطح العائمة (floating roof tanks)، يجب مراعاة الحد الأدنى لارتفاع السقف لضمان وجود مسافة كافية بين السقف والفوهة. في بعض الخزانات النفطية، تُستخدم فوهة الدخول أيضًا كمخرج للسوائل (discharge nozzle).
فوهة الخروج
يتم استخراج المنتج من الخزان عبر فوهة الخروج. كما ذُكر سابقًا، قد تُستخدم فوهة واحدة لكل من السحب (suction) والتفريغ (discharge).
في خزانات السقف العائم (floating roof tanks)، يجب تحديد ارتفاع الفوهة بحيث لا يتداخل السقف عند أدنى ارتفاع له مع مرور الفوهة، لضمان التشغيل السلس وعدم حدوث أي عائق لتدفق المنتج.
سقف الخزان
جميع الخزانات النفطية لها سقف يحمي المنتج المخزن من البيئة المحيطة وهو من مكوناتها المهمة. كما أن السقف يقلل من انبعاث الأبخرة إلى الجو. يتم اختيار نوع السقف بناءً على عوامل مختلفة مثل قطر الخزان، اللوائح المحلية، الاعتبارات البيئية مثل التحكم بالانبعاثات، الضغط الحقيقي للبخار للمنتج المخزن، نقطة وميض المنتج، ومتطلبات الشركة. فيما يلي وصف مختصر لأنواع الأسقف.
الأسقف الثابتة (Fixed Roofs)
وهي الخزانات ذات الأسقف المغطاة. يمكن أن يكون شكل السقف مسطحًا، مظليًا، مخروطياً أو قُبّياً. يُستخدم السقف الثابت عندما يكون الضغط الحقيقي للبخار للمنتج أقل من أو يساوي 1.5 Psia.
السقف المخروطي (Cone Roof Tanks)
يكون شكل السقف مخروطياً ومصنوعًا من صفائح فولاذية. تُستخدم هذه الخزانات لتخزين السوائل التي لا تتبخر بسرعة. يدعم السقف أعضاء هيكلية مثل العوارض والرفارف موزعة بالتساوي حول الخزان.
السقف القُبّي (Dome Roofs)
يصنع هذا النوع من الأسقف من الألمنيوم. يكون ذاتيًا التحمل على أعضاء هيكلية ألمنيومية مجمعة لتشكيل الشكل القُبّي. يُعرف عادةً باسم Aluminium Geodesic Dome Roof Tanks. أصبحت هذه الخزانات شائعة جدًا لتخزين البنزين عالي الجودة والكيروسين ثنائي الغرض، خصوصًا عندما يُصمم الخزان ليحتوي على سقف عائم داخلي.
السقف العائم (Floating Roof)
تُستخدم هذه الخزانات لتخزين السوائل شديدة التقلب، ويُستخدم عندما يكون الضغط الحقيقي للبخار للمنتج المقاس عند درجة حرارة الغرفة أكبر من 1.5 Psia وأقل من أو يساوي 11.5 Psia. يطفو سقف الخزان على سطح المنتجات المخزنة. يجب أن يأخذ تصميم السقف العائم في الاعتبار طفو السقف بناءً على كثافة السائل المخزن. عادةً ما تحتوي الأسقف على أرجل دعم موزعة بالتساوي. يجب أن تحتوي أرضية الخزان عند مواضع الدعم أثناء الصيانة على ألواح صادمة لضمان ألا تتلف أرجل الدعم صفائح القاع. عادةً، لا يجب أن تلمس أرجل الدعم أرضية الخزان أثناء التشغيل العادي إلا أثناء الصيانة.
السقف العائم بسطح واحد (Single Deck Floating Roof)
يسمى أيضًا بسقف الطوف (Pontoon Roof). يوفر الطوف الطفو المطلوب للسقف. يجب تصميم سطح السقف ليكون على اتصال بالسائل. يجب أن يحتوي السقف على فتحة تفتيش، صمامات تهوية وأجهزة قياس أخرى. تركب مادة عازلة بين جدار الخزان والطوف.
 |
| شكل (8) السقف العائم بسطح واحد (Single Deck Floating Roof). |
السقف العائم ذو السطحين (Double Deck Floating Roof)
يتكون السقف العائم ذو السطحين من طبقتين مفصولتين بحواجز داخلية (Bulkheads). تُقسم الحواجز شعاعيًا لتوفير حماية إضافية بحيث إذا تم ثقب أحد الحواجز، لا ينهار السقف بالكامل. الأسقف ذات السطحين أكثر صلابة مقارنة بالأسقف بسطح واحد. المسافة بين السطح العلوي وسطح القاع تعمل كعزل يقلل وصول الحرارة إلى المنتج المخزن في الطقس الحار. يجب أن يحتوي السقف على فتحة تفتيش، صمامات تهوية وأجهزة قياس، ويُركب ختم بين جدار الخزان والطوف.
 |
| شكل (9) السقف العائم ذو السطحين (Double Deck Floating Roof). |
السقف العائم الداخلي (Internal Floating Roof)
تحتوي هذه الخزانات النفطية على سقف عائم مركب داخل خزان بسقف ثابت. غالبًا ما يكون من نوع السطح الواحد. عادةً ما يكون قطر الخزان أصغر من الأسقف العائمة الخارجية ويُستخدم بشكل رئيسي عندما يكون قطر الخزان أقل من 40 م. يمكن أن يُصنع السقف الداخلي من الألمنيوم أو الفولاذ، مع مراعاة طفو السقف على السائل المخزن.
السقف العائم الخارجي (External Floating Roof)
يُستخدم هذا النوع من الأسقف العائمة بشكل رئيسي في الخزانات متوسطة وكبيرة القطر. يُستخدم على نطاق واسع في خزانات تخزين النفط الخام بسبب أقطارها الكبيرة. عادةً ما يكون مناسبًا للخزانات التي يزيد قطرها عن 40 م.
اقرأ ايضاً انواع الخزانات النفطية
فتحات التهوية
قد تتعرض خزانات التخزين للفشل نتيجة زيادة الضغط الداخلي الناتج عن تراكم الأبخرة أو أثناء تعبئة الخزان. كما يُنشأ فراغ في الخزان أثناء سحب المنتج منه.
يتم تركيب فتحة تهوية على سطح الخزان لمنع الفشل الناتج عن زيادة الضغط أو الفراغ. من هذه الفتحات القياسية فتحة التهوية PV Vent (Pressure/Vacuum Vent أو صمام تخفيف الضغط/الفراغ). يعد هذا الصمام جهاز أمان تلقائي يسمح بدخول الهواء إلى الخزان أثناء سحب المنتج ويفتح عند وجود ضغط زائد داخل الخزان، ومن هنا جاء اسم صمام التنفيس (Breather Valve).
تقلل هذه الصمامات أيضًا من خسائر الانبعاثات، وفي الوقت نفسه تحمي البيئة. يتراوح حجم صمام تخفيف الضغط/الفراغ PV Relief Valve بين 2″ إلى 12″ حسب الضغط المتوقع أو الفراغ الناتج أثناء سحب المنتج. كما يمكن أن يكون عدد صمامات التهوية في الخزان أكثر من واحد.
وصلات الأجهزة
الوصلات الأساسية في الخزان النفطي هي وصلات أجهزة قياس مستوى السائل. قد تكون هذه الأجهزة مرسلات (Transmitters) أو أجهزة عرض ميدانية (Field Display Instruments) مرتبطة بفوهات موصولة بسقف أو جدار الخزان. عادةً ما تعمل المرسلات مع نظام التحكم لعرض مستوى السائل وتنظيم تدفق المنتج داخل وخارج الخزان..
فتحات التفتيش والخدمة
تُستخدم فتحات التفتيش والخدمة للوصول إلى داخل خزان التخزين أثناء عمليات الصيانة. يجب أن تحتوي خزانات التخزين متوسطة إلى كبيرة القطر على أكثر من فتحة تفتيش. كما يجب أن يحتوي سقف الخزان على فتحة تفتيش للوصول إلى داخل الخزان.
وصلات التنظيف
تُستخدم هذه الفتحات لأغراض الصيانة وتنظيف الخزان. لا تُعد شائعة في خزانات تخزين المنتجات البترولية المكررة، لكنها موجودة في الخزانات التي تتراكم فيها الرواسب بسهولة.
الحافة العلوية
تقع الحافة العلوية على الجزء العلوي من جدار الخزان. تعمل كمكان لتركيب السقف وتوفر وظيفة تعزيز وصلابة لجدار الخزان.
 |
| شكل (10) الحافة العلوية للخزان النفطي . |
دعامات مقاومة الرياح
توفر دعامات مقاومة الرياح استقرارًا للخزان، خاصة عند فراغه. إذا لم يتم تعزيز جدار الخزان، فقد يحدث انبعاج للجدار (Shell Buckling). تعمل دعامات مقاومة الرياح، إلى جانب الحافة العلوية، على تعزيز صلابة جدار الخزان.
على الرغم من أن الدعامة الرئيسية أو السقف يوفران استقرارًا كبيرًا للخزان على ارتفاعه الكامل، قد يحدث انبعاج محلي في الخزانات الطويلة الفارغة، ويمكن أن يحدث هذا الانبعاج بين قمة الخزان وقاعدته. لمنع الانبعاج، تُوضع دعامات وسطية على فترات معينة على طول ارتفاع الخزان. قد يكون الشكل الخارجي لدعامة مقاومة الرياح متعدد الأضلاع أو دائريًا. كما يجب تزويدها بفتحات لتصريف مياه الأمطار المحبوسة.
 |
| شكل (11) دعامات مقاومة الرياح. |
السلالم اللولبية
يجب أن تكون الخزانات مزودة بسلالم حلزونية (لولبية) تحتوي على استراحة وسطى. تُجهز السلالم بحواجز أمان (Handrails). تم تصميم السلالم لتحمل أقصى حمولة متوقعة مع تطبيق معامل أمان.
التأريض ونظام الحماية الكاثودية
يجب أن تكون جميع الخزانات مؤرضة ومحمية كهربائيًا ضد التآكل، سواء باستخدام التيار المستحث أو الأقطاب القُضيبية (sacrificial anodes).
فتحة نظام القياس
يتكون نظام القياس من عمود قياس (Gauging Pole) وفتحة قياس (Hatch). توفر فتحة القياس الوصول إلى داخل الخزان عند الحاجة للقياس اليدوي لمستوى السائل أو أخذ العينات. ترتبط فتحة القياس بعمود القياس الذي يُركب من خلال السقف إلى داخل الخزان.
 |
| شكل (12) فتحة نظام القياس (Tank Gauging System Hatch). |
نظام مكافحة الحرائق
يُزوّد الخزان بنظام حماية يشمل خزانات مياه محيطة، مع تركيب صمامات رش لتوزيع مزيج الرغوة والماء عند الحاجة، لضمان السيطرة الفورية على أي حريق وحماية الخزان والبيئة المحيطة.
اختيار مادة الصفائح (Plate Material Selection)
يُحدد اختيار مادة صفائح الخزان بناءً على نوع السائل المخزن، درجة حرارة التشغيل، وعوامل التصميم الأخرى. تُحدد تفاصيل المواد والمتطلبات في القسم 4 من مواصفة API 650. وفقًا لمواصفة API 650، يمكن تصنيع مادة الخزان وفق أي من المواصفات التالية:
- مواصفات ASTM
- مواصفات CSA
- مواصفات ISO
- المواصفات الوطنية
يرجى الرجوع إلى الأقسام 4.2.3 و4.2.4 و4.2.5 من API 650 لمزيد من التفاصيل.
المصادر
- API 650: Welded Steel Tanks for Oil Storage
- EN 140155: Specification for the Design and Manufacture of Site Built, Vertical, Cylindrical, Flat-Bottomed, Above Ground, Welded, Steel Tanks for the Storage of Liquids at Ambient Temperature and Above
- NFPA 30: Flammable and Combustible Liquids Code
