馬靜(廣西工聯(lián)工業(yè)工程咨詢?cè)O(shè)計(jì)有限公司,廣西 南寧 530003)

十萬(wàn)方原油罐的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析

馬靜(廣西工聯(lián)工業(yè)工程咨詢?cè)O(shè)計(jì)有限公司,廣西 南寧 530003)

改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)進(jìn)入了飛速發(fā)展的時(shí)代，在全球化的不斷影響下，全球能源的需求不斷增長(zhǎng)，我國(guó)的能源儲(chǔ)備工作上也做了嚴(yán)密部署，但我國(guó)現(xiàn)階段成品油儲(chǔ)備能力不足，抵抗風(fēng)險(xiǎn)與應(yīng)急能力較弱，僅僅靠我國(guó)現(xiàn)階段開(kāi)展的十萬(wàn)方儲(chǔ)罐工程是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能解決這一問(wèn)題的，因此對(duì)十萬(wàn)方原油罐的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)非常重要。本文就十萬(wàn)方原油罐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的分析。

原油罐；十萬(wàn)方；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

隨著我國(guó)能源戰(zhàn)略的不斷調(diào)整，國(guó)內(nèi)原油產(chǎn)量也趨于固定。但是長(zhǎng)期以來(lái)我國(guó)原油開(kāi)采技術(shù)水平程度不高，原油開(kāi)采利用不能滿足現(xiàn)階段我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求，因而需要從國(guó)外進(jìn)口原油供我國(guó)使用。但國(guó)家如果對(duì)進(jìn)口原油依賴性較大，極易造成供應(yīng)鏈中斷，影響我們國(guó)家的各項(xiàng)建設(shè)。且現(xiàn)階段世界局勢(shì)不穩(wěn)定，地區(qū)沖突等會(huì)造成輸油管道中斷，為國(guó)家的使用安全帶來(lái)了極其惡劣的影響。為了我國(guó)經(jīng)濟(jì)的長(zhǎng)期發(fā)展以及長(zhǎng)治久安，現(xiàn)階段必須認(rèn)真貫徹我國(guó)原油儲(chǔ)備戰(zhàn)略方針，改進(jìn)我國(guó)十萬(wàn)方原油罐的設(shè)計(jì)與研究。

1 十萬(wàn)方原油罐概述

1.1 十萬(wàn)方原油罐在現(xiàn)階段的發(fā)展?fàn)顩r

國(guó)內(nèi)大型原油罐起步于上個(gè)世紀(jì)七十年代，五萬(wàn)方浮頂油罐也被運(yùn)用到石化、港口、油田等系統(tǒng)中，并同時(shí)從國(guó)外引進(jìn)十萬(wàn)方浮頂油罐，在根據(jù)外方所提供的有關(guān)資料進(jìn)行建造安裝后投入使用以后，我國(guó)對(duì)十萬(wàn)方油罐也進(jìn)行了相關(guān)的探索，從八十年代開(kāi)始，我國(guó)在多個(gè)原油產(chǎn)地安裝建造了十萬(wàn)方原油浮頂儲(chǔ)罐。隨著我國(guó)對(duì)資源的開(kāi)發(fā)程度日益增強(qiáng)，對(duì)我國(guó)的能源儲(chǔ)備要求也越來(lái)越高。近些年，我國(guó)的石油儲(chǔ)備能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上我國(guó)能源開(kāi)采情況，基于此，我國(guó)的儲(chǔ)罐也越來(lái)越大，儲(chǔ)罐的形式也越來(lái)越多，但儲(chǔ)罐的安全系數(shù)較低，對(duì)實(shí)現(xiàn)我國(guó)石油儲(chǔ)備戰(zhàn)略還存在一定的差距，只有不斷改進(jìn)儲(chǔ)罐關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)技術(shù)，才可以使儲(chǔ)罐的安全系數(shù)不斷提高，為我國(guó)的原油儲(chǔ)備能力的提升提供相應(yīng)的保障。

1.2 大型儲(chǔ)罐發(fā)展現(xiàn)狀

大型儲(chǔ)罐的發(fā)展，在帶給我國(guó)大規(guī)模的存儲(chǔ)油氣資源的同時(shí)，也有一定的弊端存在，儲(chǔ)罐相對(duì)來(lái)說(shuō)占地面積較大，維護(hù)管理成本較高?，F(xiàn)階段給我國(guó)大型儲(chǔ)罐的發(fā)展帶來(lái)了一系列的問(wèn)題。第一，儲(chǔ)罐在建設(shè)初期沒(méi)有規(guī)范化建設(shè)，導(dǎo)致儲(chǔ)罐在使用過(guò)程中極易出現(xiàn)安全事故，給人民的生產(chǎn)生活都帶來(lái)特別大的不良影響，并極易污染儲(chǔ)罐周?chē)纳鷳B(tài)環(huán)境；第二，儲(chǔ)罐相關(guān)技術(shù)手段不能與時(shí)俱進(jìn)，沒(méi)有根據(jù)儲(chǔ)罐容量的大型化及時(shí)更新相應(yīng)技術(shù)，出現(xiàn)技術(shù)老化，導(dǎo)致故障時(shí)有發(fā)生，引起卡盤(pán)、沉盤(pán)等事故發(fā)生，嚴(yán)重威脅原油儲(chǔ)備安全；隨著儲(chǔ)罐內(nèi)部的壓力不斷增加，壁板厚度也不斷加厚，材料的使用量也隨之增大，對(duì)罐體材料的物理性能也提出了更高的要求，諸多原因都會(huì)導(dǎo)致材料強(qiáng)度降低，焊口故障發(fā)生率也隨之增加；局部應(yīng)力過(guò)大，也非常容易使儲(chǔ)罐遭到破壞；油罐占地面積較大，一旦出現(xiàn)沉降問(wèn)題，必然會(huì)引起管道破裂。

1.3 儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

在現(xiàn)階段儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)規(guī)范中，為了防止出現(xiàn)儲(chǔ)罐底圈厚度過(guò)大的現(xiàn)象，在完成焊接工作后，需要對(duì)儲(chǔ)罐焊接部位進(jìn)行熱處理工作，以此來(lái)減少局部應(yīng)力。這樣一來(lái)，不僅可以能夠減少焊接工序，還節(jié)省了焊接時(shí)間。在進(jìn)行十萬(wàn)方浮頂罐設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)優(yōu)先進(jìn)行邊緣板的焊接工作，盡量使用高強(qiáng)度的鋼板作為主要的焊接材料，并將焊接強(qiáng)度控制在580MPa范圍內(nèi)。

2 儲(chǔ)罐關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

2.1 常見(jiàn)的儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)

十萬(wàn)方原油儲(chǔ)罐的應(yīng)用是我國(guó)現(xiàn)階段最為普遍的一種大型儲(chǔ)罐，浮頂式儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)有其自身特點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)主要包括：罐底板、罐壁板、邊角焊接、浮頂結(jié)構(gòu)、加強(qiáng)圈、排水系統(tǒng)及消防擋板、內(nèi)壁封裝裝置等?，F(xiàn)階段常用的浮頂結(jié)構(gòu)類型以單盤(pán)式和雙盤(pán)式為主。雙盤(pán)式就是浮頂上層由兩個(gè)蓋板，邊緣位置有環(huán)板，隔熱效果較好，但加工費(fèi)用較高，而單盤(pán)式是在周邊設(shè)置浮船，將內(nèi)部劃分為不滲漏的艙室，鋼角連接緊密。

2.2儲(chǔ)罐焊接

首先是編訂焊接工藝卡，我國(guó)現(xiàn)階段油罐焊接一般使用強(qiáng)度較高的11MnNiVR鋼板，這種鋼板盡管強(qiáng)度比較高，但是其焊接穩(wěn)定性隨著罐體的厚度增加而逐漸降低。為了保證焊接質(zhì)量，在正式焊接之前，首先要對(duì)11MnNiVR鋼板進(jìn)行焊接工藝的編訂，并對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)和焊接試驗(yàn)。并對(duì)鋼板焊接工藝進(jìn)行評(píng)價(jià)，確定焊接的缺陷敏感性，為焊接工藝的改造提供參考。焊接工藝的評(píng)定試驗(yàn)主要是拉伸性能和工藝性能（也就是常說(shuō)的冷彎），除此之外，還要再一次進(jìn)行沖擊試驗(yàn)；電立焊工藝驗(yàn)證：觀察厚度30mm、23mm、15mm的鋼板焊接區(qū)的金相與性能，并將三組焊接后的鋼板進(jìn)行對(duì)比；其次是焊接工藝的評(píng)定，儲(chǔ)罐的焊接工藝應(yīng)滿足JB4708-2000中對(duì)鋼制壓力容器的標(biāo)準(zhǔn)要求，并以此為依據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)罐的相關(guān)焊接工作，在完成相關(guān)焊接并檢測(cè)無(wú)誤的情況下，才可以進(jìn)行大面積的儲(chǔ)罐焊接工作，保證儲(chǔ)罐的焊接質(zhì)量；最后是現(xiàn)場(chǎng)焊接的施工方法，在進(jìn)行焊接工作之前，要配備專業(yè)的焊接人員，在進(jìn)行焊接時(shí)首先要對(duì)其進(jìn)行熱處理，溫度為100℃±10，焊接兩側(cè)距離應(yīng)保持在90mm左右，在焊接過(guò)程中，焊道應(yīng)保持濕潤(rùn)，因此在加熱過(guò)程中需要控制好加熱的速度與時(shí)間。在焊接工作完成后，對(duì)焊接的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行控制，保證焊接工藝的整體質(zhì)量。

2.3 排水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為了防止出現(xiàn)罐壁震蕩，在進(jìn)行儲(chǔ)罐的排水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮原油的特點(diǎn)，排水結(jié)構(gòu)的軟管的重量應(yīng)為原油浮力的2.5倍，如果軟管質(zhì)量或者重量達(dá)不到浮力的2.5倍，一方面增加軟管的重量，另一方面需要重新設(shè)計(jì)配重塊，配重塊均勻且按照標(biāo)準(zhǔn)要求的間隔來(lái)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。在罐底位置的配重塊布置要更加緊密，在距離罐壁12m處，將重量控制在浮力的1.3倍左右，使用拌合器對(duì)液體進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，達(dá)到均勻狀態(tài)。

2.4 油罐密封設(shè)計(jì)

十萬(wàn)方浮頂罐密封裝置一般都具有可以自由調(diào)整的浮動(dòng)盤(pán)，根據(jù)油氣的多少對(duì)其進(jìn)行密封，將其與外界隔絕，減少油氣揮發(fā)。作為浮頂油氣灌密封工作的重要設(shè)計(jì)內(nèi)容，二次密封與一次密封結(jié)構(gòu)將在較大程度上減少油氣揮發(fā)，減少資源浪費(fèi)。一般在設(shè)計(jì)過(guò)程中會(huì)將其安置在浮頂與外界交叉的位置。在實(shí)際應(yīng)用上，現(xiàn)階段大多十萬(wàn)方浮頂罐都密封采用機(jī)械密封。

3 結(jié)語(yǔ)

改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)的資源開(kāi)采程度及使用程度越來(lái)越高，對(duì)我國(guó)原油儲(chǔ)備裝置的要求也越來(lái)越高，十萬(wàn)方原油儲(chǔ)罐作為我國(guó)現(xiàn)階段最廣泛應(yīng)用的大型儲(chǔ)罐，其關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)直接關(guān)乎儲(chǔ)罐的安全應(yīng)用，也直接關(guān)系到我國(guó)能源儲(chǔ)備戰(zhàn)略的實(shí)施。在十萬(wàn)方原油罐的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)結(jié)合其結(jié)構(gòu)，對(duì)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)與分析，改進(jìn)其焊接結(jié)構(gòu)、排水結(jié)構(gòu)、密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，使我國(guó)的儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)水平不斷提高，原油儲(chǔ)存安全水平不斷提升，為我國(guó)的長(zhǎng)效發(fā)展提供能源保障。

[1]李娟花,李健.十萬(wàn)方原油儲(chǔ)罐的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析[J].化學(xué)工程與裝備,2016,01:34-36.

[2]伍開(kāi)松,蔡燦,吳霽薇,張瑜,廖飛龍.20萬(wàn)方原油儲(chǔ)罐的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)與優(yōu)化分析[J].機(jī)械科學(xué)與技術(shù),2013,11:1604-1609.