大型储罐罐底及边缘板应力分析方法的对比

储罐的大型化为石油储备建设节约了投资,但对储罐设计提出了更高要求,其中储罐罐底大脚缝处的应力最大,是整个储罐的薄弱环节.研究大型储罐罐底及边缘板应力分布规律,对确保储罐的设计安全有重要意义.对比分析了3种大型储罐罐底及边缘板应力的理论计算方法,认为弹性-刚性地基梁耦合法的计算结果更合理.将理论计算结果和ANSYS有限元数值模拟结果与实际测量结果进行比较,结果表明:两种方法的计算结果均合理可靠,而有限元数值模拟结果可为设计人员全面了解储罐的结构安全性提供参考.     

大型储罐底圈弧形板国产化技术

储油罐大型化是储罐建设的必然趋势。随着我国石油工业的迅速发展，大型储罐也在中国大地不断兴建，在大型储罐设计，建造的技术上，应采取引进国外先进技术在国内消化吸收的方法。     

大型储罐抗风圈与加强圈设计计算

储罐的大型化给抗风圈、加强圈设计提出了新的要求.在比较目前国内外大型储罐抗风圈、加强圈设计标准的基础上,以某20×104 m3浮顶储罐抗风圈、加强圈的设计为例,分别根据中国标准GB 50341和美国标准API 650设计了其截面模量.运用ANSYS软件建立了其在不同荷载工况下的有限元数值计算模型,对抗风圈、加强圈分别进行了强度和稳定性计算,给出了罐壁的变形特点及极限风压值.对比分析根据GB 50341和API 650设计的抗风圈、加强圈的计算结果,给出了抗风圈、加强圈的设计计算建议,可为大型储罐的设计提供参考依据.     

大型储罐罐底阴极保护检测数据及其分析

探讨了大型储罐罐底MMO网状阳极的击穿电压和氧气去极化问题。为了探寻罐底板外壁阴极保护的真实阴极保护效果,《钢制石油储罐防腐蚀工程技术规范》编写组对镇海、茂名及上海等地的大型储罐罐底网状阳极和柔性阳极的保护数据进行了实测分析,结果表明,采用MMO网状阳极,其断电电位与通电电位相差很大,MMO网状阳极很难达到-0.85V(CSE)的极化准则;柔性阳极的断电电位与通电电位相差较小,这些都与其阳极反应产物有关。     

大型LNG储罐罐壁隔热层保冷性能及其优化

为了提高大型LNG储罐罐壁隔热层的保冷性能,对其隔热层厚度进行优化。采用理论分析与数值计算相结合的方法,在不同隔热层厚度下,从储罐的保冷损失、蒸发率、外罐壁受力及变形情况3个方面来评价隔热层保冷性能,并对隔热层的厚度进行优选。结果表明:太阳辐射对储罐温度场影响较大,在进行LNG储罐保冷分析及相关设计时不可忽略;LNG储罐罐壁隔热层(主要指膨胀珍珠岩)厚度与保冷损失率呈反比,当膨胀珍珠岩达到一定厚度后,随厚度增加,保冷损失减小缓慢;随着隔热层厚度的变化,外罐壁的受力和变形较大,因此应该关注不同隔热层厚度对罐壁结构的影响。     

罐项对罐壁应力的影响

在大型油罐设计中采用线性理论的方法，分析论述了罐顶对罐壁是否产生影响这一问题。通过对拱顶油罐，浮顶油罐的罐壁边界条件，罐顶边界条件的分析计算，求出各层壁板挠度方程中的待定系数，便可得出其应力。从线性方程，可看出影响罐壁应力的主要因素是挠度方程中的系数。待定除受储罐尺寸，液高度的影响外，还受罐顶重量，罐顶剪力和弯矩的影响。以１０万ｍ＾３浮顶油罐和拱顶油罐为例，进一步证明，液位是罐壁应力的控制因素，而     

罐顶对罐壁应力的影响

在大型油罐设计中采用线性理论的方法,分析论述了罐顶对罐壁是否产生影响这一问题。通过对拱顶油罐、浮顶油罐的罐壁边界条件、罐顶边界条件的分析计算,求出各层壁板挠度方程中的待定系数,便可得出其应力。从线性方程中,可看出影响罐壁应力的主要因素是挠度方程中的待定系数。待定系数除受储罐尺寸、液位高度的影响外,还受罐顶重量、罐顶剪力和弯矩的影响。以10万m~3浮顶油罐和拱顶油罐为例,进一步证明,液位是罐壁应力的控制因素,而罐顶重量、罐顶剪力和弯矩对罐壁应力的影响可以忽略不计。     

罐底提离时的下节点应力计算

当安装于罐顶上的呼吸阀失灵，或罐内液体的汽化速度增大而又不能及时排放时，罐内的压力增高，部分罐底可能会离开基础而发生罐底提离现象。此时，在下节点处存在着较大的应力，甚至会造成油罐在下节蹼处的破坏。     

大型非锚固变壁厚外浮顶原油储罐的应力测试

大型原油储罐多为非锚固变壁厚结构,在液压作用下,地基沉降会引起底板边缘板翘曲及壁厚变化处的应力波动等复杂现象。为了研究大型储罐受载后各圈壁板、底板的应力大小及其分布规律,采用电阻应变测量技术对水压试验中10×10~4 m~3的外浮顶原油储罐(直径80 m、罐高21.8 m)进行现场应力测试,得到储罐底板及壁板的应力数据,分析储罐关键部位的应力水平、分布特征及其原因。结果表明:在最高液位下,储罐底板主要表现为径向弯曲应力;储罐壁板根部主要为轴向弯曲应力,随测点高度升高,罐壁在水压作用下发生膨胀变形,主要表现为环向薄膜应力。该研究结果为储罐运行的安全评定提供了参考依据。     

原油储罐罐底原油重质组分处理方法

原油储罐罐底重质组分主要为凝油和蜡,溶于温度高于50℃的热油,与原油按一定比例掺混后可外输。采用热油溶解冲洗自循环法处理罐底凝油,热冲洗过程在密闭系统内进行,油品损耗小,减少了环境污染。通过定期检测、清洗,延长了机械或人工清罐周期,降低了运行风险,经济和社会效益显著。     

大型非锚固变壁厚外浮顶原油储罐的应力测试北大核心

大型原油储罐多为非锚固变壁厚结构,在液压作用下,地基沉降会引起底板边缘板翘曲及壁厚变化处的应力波动等复杂现象。为了研究大型储罐受载后各圈壁板、底板的应力大小及其分布规律,采用电阻应变测量技术对水压试验中10×10~4 m^3的外浮顶原油储罐(直径80 m、罐高21.8 m)进行现场应力测试,得到储罐底板及壁板的应力数据,分析储罐关键部位的应力水平、分布特征及其原因。结果表明:在最高液位下,储罐底板主要表现为径向弯曲应力;储罐壁板根部主要为轴向弯曲应力,随测点高度升高,罐壁在水压作用下发生膨胀变形,主要表现为环向薄膜应力。该研究结果为储罐运行的安全评定提供了参考依据。     

大型拱顶储罐的有限元计算

按照设计规范规定，顶板带肋拱顶（内浮顶）储罐的直径不宜大于32m。为解决大跨度拱顶（内浮顶）储罐的计算问题，拱顶储罐大型化的关键是储罐拱顶的大型化，采用有限元技术，给出了储罐有限元计算的主要步骤。对于20000m^3拱顶储罐，建立了满足精度的计算模型，对内压强度，稳定性以及外压稳定性进行了计算，计算结果可为工程设计提供理论依据。     

LNG接收站储罐罐容的计算方法

随着我国进口LNG量的快速增长,LNG储罐已成为接收站的重要储存设施,其容量大小不仅直接影响接收站LNG的接收和天然气的外输,而且直接影响接收站的投资和运行的经济性。由于LNG接收站的存储特点,其存储能力会受到许多因素的影响,包括LNG运输船的运输方案、天然气外输方案、接收站的作业特点等。通过分析,确定了影响LNG储罐罐容的因素和罐容的计算方法,并对不同计算方法进行了讨论。     

大型固定顶储罐罐顶的检修方法

大型固定顶储罐罐顶检修的常用方法存在难度大、危险系数高、检修成本高、不利于罐顶内部的防腐等弊端。为此金陵石化炼油厂油品分厂在尝试了浮箱法施工的基础上,通过改进和完善检修工艺,开发了简便易行的自由组装浮筒法。介绍了该浮筒法所需的施工材料及施工程序,给出了浮筒浮力、浮筒数量的计算方法。指出这种方法具有施工难度低、工期短,安全性能高、成本低、避免了恶劣气候对施工的影响等优点,并可用于新建大型固定顶储罐的正装法施工等。     

大直径立式锥底罐变壁厚锥底结构设计

针对目前没有立式锥底罐变壁厚锥底板设计公式和相关规范的现状,根据回转薄壁壳体的应力计算公式,基于无弯矩理论推导了锥底板在液压作用下的厚度设计公式。有限元数值计算结果表明,锥底罐在锥底与罐壁连接处(大角缝)应力集中程度比较严重。类比球罐设计用弧形母线回转薄壳代替原来的直线母线回转薄壳,并推导了其厚度计算公式。以3 200 m3立式锥底罐的设计为例,采用有限元软件ANSYS分别建立了两种锥底结构计算模型,并对计算结果进行对比分析。研究结果表明,弧形板锥底罐罐体应力值和变形量明显小于直板锥底罐,且大角缝处应力集中程度显著降低。此外,进行了不同长度弧形板锥底罐的数值计算,探寻了弧形板长度与应力和变形的关系。     

大型LNG储罐内罐稳定性设计方案比选

内罐在地震工况下的稳定性设计是大型液化天然气（LNG）储罐设计的核心技术之一。以国内某LNG项目储罐的地震参数和内罐的特征尺寸为例,基于国际相关标准给出的地震工况下基础剪切力计算、水平滑动校核、倾覆力矩计算、内罐稳定性判断等相关公式,在假设不安装锚固带的情况下,对地震工况下内罐的稳定性进行分析,结果表明：若不采取有效措施,内罐将产生竖向抬升现象。对国际上常用的两种保护措施进行比较,指出相对于安装锚固带的方法,采用加大内罐底边缘环形板尺寸的方法在施工便利和节约材料等方面更有优势。     

中美大型储罐设计标准抗震计算对比

基于石油储罐设计日益大型化和浮放式的现状,对比分析了现行中美大型储罐设计标准GB50341--2003和API650—2012关于抗震计算的相关规定,总结了其在抗震设防基准、设计准则、数学模型及其参数和计算方法等方面的差异。依据两国标准规定的方法,对某项目5000m。内浮顶罐的抗震计算不同,尤其是罐壁临界许用应力,两标准的计算结果相差近3倍,是所有计算结果中差别最大的参数,也是两者设防目标不同在数值上的表现。GB50341-2003规定储罐上部自由空间即为晃动波高,而API650—2012规定储罐上部自由空间的确定需要充分考虑储罐地震用途组别等因素,更有针对性地定义了储罐上部自由空间与晃动波高的关系。（表3,参8）     

LNG接收站储罐罐容及数量的设计计算

LNG储罐是LNG接收站投资费用最高的关键核心设施,前期设计阶段通过静态经验公式合理估算罐容及数量至关重要。LNG储罐数量及罐容的计算方法需要因地制宜,不同的设计公司采用的计算方法不尽相同。选取3种国内外LNG接收站设计公司常用的静态计算方法,对具体设计案例分别进行计算,结果表明:对于不承担调峰,外输相对均匀的LNG接收站或大型LNG接收站后期增罐的情况,采用法国某设计公司的计算方法较为合理;对于市场用气波动较大又兼顾调峰的LNG接收站,采用日本某设计公司和库存量法的计算方法更为合理。最后,针对3种公式的不足,给出了优化的计算公式,并针对不同类型接收站推荐适用的计算方法。     

LNG储罐预应力混凝土外罐应力分布与裂缝形态

LNG储罐的外罐主要是由预应力混凝土建造而成,混凝土作为一种复杂的非线性材料,其受力特点为抗压不抗拉。应用ADINA有限元软件,建立钢筋混凝土分离式模型,通过应力云图及裂缝开展图,研究LNG储罐在正常使用状态及内罐完全泄漏状态下预应力混凝土的应力分布、裂缝开展情况及破坏形态。结果表明:在正常使用状态下,外罐上下两固定端第一主应力最大;在内罐泄漏状态下,底部约1/4高度第一主应力最大,此三处为外罐最易产生裂缝的部位,破坏形态均为混凝土受拉破坏。研究结果为国内LNG储罐的自主设计与建造提供了理论依据。     

钢质储罐罐底外壁阴极保护应注意的几个技术问题

阴极保护可以有效地控制储罐罐底的电化学腐蚀，但和常规的管道阴极保护相比有几个技术问题值得探讨：①罐体接地，由于传统的接地电极材质与罐体材质不一致，两者形成了双金属腐蚀原池，加剧了罐体腐蚀，应将接地电极的材质改为锌或镁；②罐底电位分布的测试，对于新建储罐，在设计时就应考虑阴极保护系统，对于旧罐可用一支带孔的硬塑料管，对参比电极插入管中移动测量；③绝缘法兰的高电位防护，采用当前行之有效的三种措施，即锌