液化石油氣埋地臥式儲罐的設計與要求

1、<p>　　液化石油氣埋地臥式儲罐的設計與要求</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，設計比常規(guī)容器復雜，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 文獻標識碼：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3500m3，埋地罐是指設備被安裝在地面上或下挖坑中，外部被填埋覆蓋層的容器，埋地罐設計安裝時需考慮當?shù)噩F(xiàn)場條件、地下水的情況和操作要求，設備應安裝在已知地下水水平之上。設備的外部覆蓋層應不小于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，可以有效的保護設備：a）避免周圍火的輻射或周圍爆炸產生的壓力波；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，設備到邊界的安全距離可以減小。b）埋地罐因設備結構相對簡單，制造容易，當多個臥式儲罐設計放在

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>　　埋地罐的設計 </b></p><p>　　埋地罐由于外部覆蓋層的原因，設計總體比地面上的球罐和地面臥式圓筒罐要復雜，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于埋地罐的設計標準，設計計算仍然是采用常規(guī)壓力容器設計標準如GB150，ASME等，與常規(guī)壓力容器設計計算不同是，埋地罐由于增加了外部覆蓋層的作用力和基礎支撐方法的不同，會在容器筒體上產生附加的彎距，外部作用力和剪力，需對這些應力進行校核。 </p><p>　　埋地罐的基礎有三種：整體沙層基礎，水泥

6、排支撐的沙床基礎或鞍座基礎。整體沙層基礎，水泥排支撐的沙床基礎對設備提供了連續(xù)的支撐，設備筒體直接放在沙層基礎上，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構（如圖1、2、3所示）。 </p><p>　　1.1 埋地罐設計載荷 </p><p>　　埋地罐需考慮的設計載荷包括： </p><p>　　1）設備重量，需考慮設備自重，設備內充

7、裝液體的重量以及壓力試驗時設備的重量。 </p><p>　　2）設備內操作壓力，按相關數(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）， 設備的設計壓力在此基礎上設定。 </p><p>　　3）設備內設計外壓，除客戶特別注明外，按-0.5（bar）考慮。 </p><p>　　4）設備外部覆蓋層的作用力

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

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

10、設計計算。 </p><p><b>　　1.2 設計溫度 </b></p><p>　　埋地罐采用常溫壓力儲存的方法，設計溫度取常溫，最高為35℃ </p><p><b>　　1.3 材料選擇 </b></p><p>　　一般為碳鋼材料，按液化石油氣介質的特點進行選材。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>　　設備上開孔數(shù)量應盡量少，對于小接管，常設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，接管應定位在設備的頂部，要伸出外部覆蓋層。 </p><p>　　1.6 埋地罐的結構要求 </p><p&g

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

13、應由加強圈來承擔，加強圈的合理設計是埋地罐的設計重點所在。埋地罐的加強圈一般設置在設備內部。 </p><p>　　容器內直徑大于3500mm時，一般就要考慮設置加強圈，加強圈的距離決定于設備兩加強圈之間筒體的環(huán)向應力，兩加強圈之間的距離與設備內直徑的比值一般控制在1：2到1：1 的水平，這主要是基于設計比較經濟合理考慮的。 </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備筒體的厚度，從經濟的角度，加強圈的材料一般與設備本體相同。 </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中含有如濕H2S等，設備必須進行熱處理外，應盡量考慮減少設備的設計厚度，避免設備筒體設計厚度不大于標準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，縱焊縫應不布置在底部120℃的范圍內。 </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，一方面是內部介質對罐內表面的腐蝕，另一方面為貯罐外表填埋層介質產生的腐蝕，由于設備置于外

17、部覆蓋層中，腐蝕過程不易檢查，所以埋地罐的防腐設計尤為重要。目前的防腐設計主要是采用防腐涂層和陰極防護相結合的方法。埋地罐的設計壽命至少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合性，同時應根據(jù)涂層的質量、有效保護年限及外界設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 </b></p&g

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