液化石油氣埋地臥式儲罐的設(shè)計與要求

1、<p>　　液化石油氣埋地臥式儲罐的設(shè)計與要求</p><p>　　[摘 要]液化石油氣埋地臥式儲罐安全性更好，由于外部覆蓋層的作用，設(shè)計比常規(guī)容器復(fù)雜，特別要考慮容器與覆蓋層之間的相互作用和埋地的腐蝕問題。 </p><p>　　[關(guān)鍵詞]液化石油氣 埋地罐 加強圈 表面防腐 </p><p>　　中圖分類號：F239.63 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1

2、009-914X（2015）13-0027-01 </p><p>　　1 液化石油氣埋地儲罐的特點 </p><p>　　液化石油氣埋地臥式儲罐在國外比較流行，單罐容積最大達(dá)3500m3，埋地罐是指設(shè)備被安裝在地面上或下挖坑中，外部被填埋覆蓋層的容器，埋地罐設(shè)計安裝時需考慮當(dāng)?shù)噩F(xiàn)場條件、地下水的情況和操作要求，設(shè)備應(yīng)安裝在已知地下水水平之上。設(shè)備的外部覆蓋層應(yīng)不小于0.5m。 </

3、p><p>　　由于外部覆蓋層的存在，埋地罐具有以下優(yōu)勢： </p><p>　　1）具有更好的安全性，可以有效的保護設(shè)備：a）避免周圍火的輻射或周圍爆炸產(chǎn)生的壓力波；b）避免外來物的撞擊；c）也可以減少人為破壞。 </p><p>　　2）節(jié)約項目用地面積： a）由于安全性好，設(shè)備到邊界的安全距離可以減小。b）埋地罐因設(shè)備結(jié)構(gòu)相對簡單，制造容易，當(dāng)多個臥式儲罐設(shè)計放在

4、一起時作為埋地罐時，根據(jù)組裝、焊接、涂層施工的要求，以及填埋材料及特性，設(shè)備之間的距離最小可以到1m，可以有效的節(jié)約項目用地。 </p><p>　　3）可以滿足環(huán)境安全和現(xiàn)場美化的要求。 </p><p><b>　　埋地罐的設(shè)計 </b></p><p>　　埋地罐由于外部覆蓋層的原因，設(shè)計總體比地面上的球罐和地面臥式圓筒罐要復(fù)雜，特別要考

5、慮容器與覆蓋層之間的相互作用和埋地的腐蝕問題。 </p><p>　　目前還有沒有專門的關(guān)于埋地罐的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計計算仍然是采用常規(guī)壓力容器設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)如GB150，ASME等，與常規(guī)壓力容器設(shè)計計算不同是，埋地罐由于增加了外部覆蓋層的作用力和基礎(chǔ)支撐方法的不同，會在容器筒體上產(chǎn)生附加的彎距，外部作用力和剪力，需對這些應(yīng)力進(jìn)行校核。 </p><p>　　埋地罐的基礎(chǔ)有三種：整體沙層基礎(chǔ)，水泥

6、排支撐的沙床基礎(chǔ)或鞍座基礎(chǔ)。整體沙層基礎(chǔ)，水泥排支撐的沙床基礎(chǔ)對設(shè)備提供了連續(xù)的支撐，設(shè)備筒體直接放在沙層基礎(chǔ)上，這是埋地罐常用的支撐方法。較少情況下，埋地罐也會采用鞍式支座支撐的結(jié)構(gòu)（如圖1、2、3所示）。 </p><p>　　1.1 埋地罐設(shè)計載荷 </p><p>　　埋地罐需考慮的設(shè)計載荷包括： </p><p>　　1）設(shè)備重量，需考慮設(shè)備自重，設(shè)備內(nèi)充

7、裝液體的重量以及壓力試驗時設(shè)備的重量。 </p><p>　　2）設(shè)備內(nèi)操作壓力，按相關(guān)數(shù)據(jù)，丙烷，丙烯（C3）的操作壓力一般為13.8bar， 丁烷，丁烯（C4）的操作壓力一般為4.5（bar）， 設(shè)備的設(shè)計壓力在此基礎(chǔ)上設(shè)定。 </p><p>　　3）設(shè)備內(nèi)設(shè)計外壓，除客戶特別注明外，按-0.5（bar）考慮。 </p><p>　　4）設(shè)備外部覆蓋層的作用力

8、，此作用力與設(shè)備設(shè)計外壓共同組合作為設(shè)計外壓，需校核設(shè)備筒體在此外壓作用下的穩(wěn)定性。 </p><p>　　5）基礎(chǔ)產(chǎn)生的支撐力，整體沙層基礎(chǔ)，水泥排支撐的沙床基礎(chǔ)對設(shè)備提供了連續(xù)的支撐，沙層對設(shè)備的支撐力應(yīng)與內(nèi)部外壓一起組合用于校核容器的穩(wěn)定性，決定容器的設(shè)計壁厚，還需將設(shè)備簡化為彈性基礎(chǔ)上梁校核設(shè)備上彎距與剪力，對于雙鞍座支撐的容器，按常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計計算，但要考慮到設(shè)備外部填埋層對設(shè)備的作用力。 </

9、p><p>　　6）由于壓力和溫度變化在設(shè)備上增加的附加外力，當(dāng)壓力或溫度變化時，設(shè)備可能會有延伸或收縮，這會在容器上產(chǎn)生附加的軸向摩擦力，延伸時產(chǎn)生的軸向力會增加兩端封頭的外部壓應(yīng)力，需校核設(shè)備的穩(wěn)定性。 </p><p>　　7）地震載荷，按相關(guān)壓力容器設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計算； </p><p>　　8）可能的爆炸載荷，如有，一般轉(zhuǎn)化為增加的外部覆蓋層重量考慮；按外壓進(jìn)行

10、設(shè)計計算。 </p><p><b>　　1.2 設(shè)計溫度 </b></p><p>　　埋地罐采用常溫壓力儲存的方法，設(shè)計溫度取常溫，最高為35℃ </p><p><b>　　1.3 材料選擇 </b></p><p>　　一般為碳鋼材料，按液化石油氣介質(zhì)的特點進(jìn)行選材。GB一般選用Q345R，

11、 ASME一般選用SA516Gr.70. </p><p>　　1.4 埋地罐的管口 </p><p>　　設(shè)備上開孔數(shù)量應(yīng)盡量少，對于小接管，常設(shè)計焊接在人孔蓋或一些大的接管的法蘭蓋上，減少筒體上的開孔數(shù)。從安全的角度和維護快捷的要求，接管應(yīng)定位在設(shè)備的頂部，要伸出外部覆蓋層。 </p><p>　　1.6 埋地罐的結(jié)構(gòu)要求 </p><p&g

12、t;　　目前埋地罐設(shè)備直徑一般不超過8000mm，最大容積一般不超過3500m3。這是綜合考慮設(shè)計壓力，制造的可能性，熱處理的要求、運輸、設(shè)備的基礎(chǔ)和經(jīng)濟性的結(jié)果。 </p><p>　　從容器設(shè)計原理上來講，軸對稱的載荷應(yīng)由設(shè)備筒體承受，非對稱的載荷應(yīng)由加強圈來承擔(dān)，所以最合理的設(shè)計，設(shè)備的厚度應(yīng)該是由設(shè)計內(nèi)壓或由外部覆蓋層結(jié)合設(shè)備內(nèi)設(shè)計外壓的最大外壓決定，設(shè)備重量，設(shè)備內(nèi)充裝液體以及外部覆蓋層產(chǎn)生的周向彎距，

13、應(yīng)由加強圈來承擔(dān)，加強圈的合理設(shè)計是埋地罐的設(shè)計重點所在。埋地罐的加強圈一般設(shè)置在設(shè)備內(nèi)部。 </p><p>　　容器內(nèi)直徑大于3500mm時，一般就要考慮設(shè)置加強圈，加強圈的距離決定于設(shè)備兩加強圈之間筒體的環(huán)向應(yīng)力，兩加強圈之間的距離與設(shè)備內(nèi)直徑的比值一般控制在1：2到1：1 的水平，這主要是基于設(shè)計比較經(jīng)濟合理考慮的。 </p><p>　　加強圈的大小基于容器的受力大小和兩個加圈之

14、間的距離，加強圈的筋板和肋板的厚度一般不大于設(shè)備筒體的厚度，從經(jīng)濟的角度，加強圈的材料一般與設(shè)備本體相同。 </p><p><b>　　埋地罐制造的要求 </b></p><p><b>　　1）制造公差要求 </b></p><p>　　由于埋地罐具有相對較高的設(shè)計外部壓力，筒體對口錯邊量及截面橢圓度的要求要相對提高，

15、建議：環(huán)縫錯邊量：小于10%薄板厚度，或3mm，取兩者的小值；筒體截面橢圓度：不大于筒體厚度50% 。 </p><p><b>　　2）熱處理 </b></p><p>　　除由于液化石油氣介質(zhì)中含有如濕H2S等，設(shè)備必須進(jìn)行熱處理外，應(yīng)盡量考慮減少設(shè)備的設(shè)計厚度，避免設(shè)備筒體設(shè)計厚度不大于標(biāo)準(zhǔn)中要求熱處理的厚度，這樣可以避免現(xiàn)場熱處理，減少制造的難度。 </

16、p><p><b>　　3）焊縫布置 </b></p><p>　　對于現(xiàn)場制造的容器，考慮到檢查的可能性，縱焊縫應(yīng)不布置在底部120℃的范圍內(nèi)。 </p><p>　　埋地罐表面防腐的要求 </p><p>　　埋地罐的腐蝕有兩個方面，一方面是內(nèi)部介質(zhì)對罐內(nèi)表面的腐蝕，另一方面為貯罐外表填埋層介質(zhì)產(chǎn)生的腐蝕，由于設(shè)備置于外

17、部覆蓋層中，腐蝕過程不易檢查，所以埋地罐的防腐設(shè)計尤為重要。目前的防腐設(shè)計主要是采用防腐涂層和陰極防護相結(jié)合的方法。埋地罐的設(shè)計壽命至少25年，為延長貯罐的使用壽命，要求貯罐表面防腐涂層必須具有較高耐電壓性能、與金屬表面有良好的結(jié)合性，同時應(yīng)根據(jù)涂層的質(zhì)量、有效保護年限及外界設(shè)計條件等因素合理選擇陰極保護法中的陽極材料和保護電流。 </p><p><b>　　總結(jié) </b></p&g

18、t;<p>　　1）埋地液化石油氣貯罐安全性好，將來的應(yīng)用國內(nèi)的應(yīng)用將會越來越廣泛。 </p><p>　　2）埋地液化石油氣貯罐的設(shè)計要綜合考慮外部覆蓋層與設(shè)備間的相互作用。 </p><p>　　3）設(shè)備內(nèi)部加強圈的合理設(shè)計是埋地液化石油氣貯罐的設(shè)計重點。 </p><p>　　4）埋地液化石油氣貯罐的防腐設(shè)計對設(shè)備的安全使用非常關(guān)鍵。 </