储罐建设范文（精选7篇）
储罐建设 第1篇
1 火灾风险防范技术
(1) 火灾风险防范技术的预见性、安全性不足一体化、集约化是目前我国石油储备库的发展方向, 这增大了石油储罐设备的火灾固有风险, 传统油气储罐区标准规范主要是针对一般性火灾事故, 特别是小面积火灾如环形密封火圈等火灾的防范, 对石油储罐的极端火灾情况如全液面火等设定的防火安全标准则相对较低。人工巡检、视频监控是这两种系统下进行油罐区消防预警的主要方式, 采用的火灾风险探测技术也多作用于火焰、可燃气体等, 探测的侧重点主要针对储罐区内已经发生的火灾、泄露等事故, 不能实现更早的对事故征兆的预警, 局限性较大, 不利于储罐区内火灾风险与事故的防范。
(2) 火灾风险防范技术的创新为了提高石油存储的安全技术水平, 把隐患和危险降低到最小危害度, 我国近年来颁布了一系列新标准, 如《危险化学品重大危险源罐区现场安全控制装置设置规范》 (2010) 等。这些新规范对储罐区的安全性提出了新要求, 规定一些危险源场所必须安装独立的监控系统进行安全监控和预警设置。
监控预警系统在石油储罐区的应用的主要出发点是对大型火灾事故的预防和控制, 通过对储罐内液体温度、压力等参数值的参考, 结合罐区环境、储罐材料结构等对预警参数值进行设定, 从而通过预警的方式实现对储罐区火灾征兆掌握和控制。这种火灾风险防范技术的应用有利于我们更早的发现火灾隐患, 从而把事故风险消灭在萌芽状态, 推进了储罐区生产安全化的发展。
2 石油储罐防腐技术
(1) 石油储罐防腐技术存在不足第一, 储罐顶部的防腐技术规范不健全。目前防腐技术在储罐顶部的主要应用是外防护, 即在储罐外部涂刷防护层, 而储罐顶端内部的防护技术操作随意性强, 这主要是由于没有明确规范对罐顶内防护技术进行要求, 这导致有的储罐在顶内设置覆盖层, 有的甚至不采取防护措施, 影响防腐安全性。
第二, 金属腐蚀控制不全面。这主要是由于储罐内部的液位变化不定所早成的, 因为液位的变化使严重腐蚀的部位不好掌握, 使储罐防腐工作在一定程度上限制着对严重腐蚀部位的控制。
第三, 储罐底板保护工作有待完善。这一点主要体现在保护技术实施困难, 实际的保护效果也得不到很好的判断。一方面阴极保护监测对储罐保护情况的效果反应不够真实。另一方面, 阴极保护会受到周边建筑物的干扰、屏蔽。浅阳极地床的安装容易受其它建筑物屏蔽, 而深井阳极地床常会有电流漏失现象, 使得电位保护预期效果不足。
(2) 完善储罐防腐技术的若干建议第一, 研发新型的可以真实的反应储罐底板保护水平的设计, 目前经过开发研究已经有预埋阳极技术在罐底保护中得到应用, 参比电极技术也是适应罐底保护需要的一种新型技术。
第二, 进一步在区域范围内推广阴极保护技术, 同时加强对罐底板和罐周电位间相互联系的内在研究, 以解决阴极监测效果不足的问题。
第三, 完善防腐技术规范, 保证防腐工作涉及全面, 同时对进一步加深防腐涂料的研制, 努力生产出无污染的、可以适用不同介质的防腐覆盖产品。
3 石油储罐焊接技术
(1) 储罐焊接工作存在的问题石油储罐是一种管壁相对较薄的容器, 这种容器的焊接方法较多, 但是在实际操作中也会遇到较多问题, 其中焊接变形是最常见的技术问题之一。特别是在罐底部位, 底板薄、焊缝多, 是容易造成波浪变形最多的区域。储罐焊接过程中出现变形问题的原因有以下几点: (1) 径向收缩使中幅板应力发生变化或导致底边板角变形。 (2) 接缝在焊接以后沿着横方向收缩这会直接对储罐壁产生应力导致变形。 (3) 接缝焊接以后沿着纵向方向收缩产生应力造成变形。 (4) 上述三种应力共同出现造成波浪变形, 变形效果严重。
(2) 解决储罐焊接变形的策略第一, 排板方式的优化能有效减少焊接变形。为保证焊接质量, 应在确证储罐制造标准的基础之上选择板幅较大的储罐建材, 同时对分散、对称的布置焊缝以减少变形。第二, 提高焊接工人职业素质及操作技能, 增强其质量意识。第三, 优化焊接设备。高性能的焊接设备能在一定程度上降低焊接变形几率, 设备的使用也最好做到专机专用。第四, 木材和焊材的选择。为确保材料的可焊性好, 专业的技术人员需要经过专门的计算、试验来进行确定。第五, 焊接环境和焊接工艺对储罐的焊接质量也有着重要影响, 一些特殊的焊接材料需要在特定的环境下保存以营造良好焊接环境。焊接工艺的选择也需要综合考虑相关参数等信息。
4 结语
综上所述, 火灾风险防范等常见技术在储罐建设中的应用是储罐项目顺利完工的重要保证, 对储罐整体性能的安全性也有着重要影响, 因此在实际应用过程中要不断创新和发展这些常见的储罐建设技术, 进一步提高储罐建设质量, 降低事故风险。
摘要：技术应用是影响石油储罐建设质量的关键因素之一, 本篇文章主要介绍了石油储罐建设中常应用的储罐火灾风险防范技术、防腐技术及焊接技术, 分析了这些技术在实际应用中存在的不足并进行研究, 在此基础之上提出解决这些问题的策略, 为日后石油储罐的安全建设提供参考。
关键词：石油储罐,常见技术,存在问题,策略分析
参考文献
[1]李静波.浅谈使用ETANK软件对钢制焊接石油储罐进行计算[J].中国新技术新产品, 2011, (15) .
硫酸储罐设计 第2篇
硫酸是化学工业中的重要产品之一, 硫酸工业在国民经济中占有重要地位, 它被广泛应用于国民经济的各个部门。硫酸产量的50%以上用于化肥生产;石油精炼、染料、人造纤维、食品、电池、搪瓷、医药、机械加工等许多工业部门, 都要用到硫酸。随着工农业生产的发展, 对硫酸的需求量在逐年增长。
硫酸是活泼的无机强酸之一, 对有机物具有很强的脱水性, 对人和植被危害巨大;由于硫酸的强酸性, 渗入土壤后会破坏土壤和地下水, 并且难以清除。因此在硫酸的储存环节中, 安全性是最为重要的。为了使硫酸储罐能够安全的存储硫酸, 需要采取一系列的措施, 来保证硫酸储罐的安全。从选材、设计和后期维护等几个方面的问题进行探讨。
2 硫酸储罐设计
硫酸与铁会发生氧化反应, 腐蚀储罐罐体。公式为:Fe+H2SO4=Fe SO4+H2。随着温度的升高, 分子运动会愈加剧烈, 会加速罐体的腐蚀。
2.1 硫酸储罐设计标准
大型硫酸储罐设计会遵循以下规范:
《立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范》GB50341-2003
《Welded Tanks for Oil Storage》API 650-2007
其中GB50341是我国国家标准, 其中对储罐的设计有着详细的要求和解释, API650是由美国石油协会编纂的指导性标准。
2.2 硫酸储罐基本形式及选材
由于不存在较高的蒸气压力, 硫酸储罐一般选用固定顶结构。为防止硫酸腐蚀罐顶加强筋导致顶板无法承受外载荷, 罐顶加强筋和罐顶包边角钢应外置。硫酸气体与空气接触后会稀释硫酸浓度, 加速腐蚀, 建议采用氮封, 并安装呼吸阀。
由于硫酸腐蚀情况较为复杂, 根据以往经验, 结合实际使用情况, 给出如下建议:75%~100%浓度硫酸, 在常温下建议选用碳钢;当温度较高时 (≤80℃) 时可选用20号合金钢。
2.3 硫酸储罐设计原则
为保障操作人员安全及环境安全, 硫酸储罐设计时, 最底圈壁板腐蚀裕量要达到7mm以上, 随着高度的增高腐蚀裕量逐步递减, 最上圈壁板腐蚀裕量不得小于3mm。由于采用了格珊基础, 摩擦系数低, 底板与基础接触面积小, 还应考虑地震、大风、内压情况同时出现是硫酸储罐是否会出现倾覆和滑移, 必要时应设置锚固螺栓。
在设计时应设定最高允许工作液位即计算液位并在图中标出, 在满足晃动波高要求的前提下最高允许工作液位应留有一定余量。
当设置呼吸阀时应核算储罐是否满足微内压储罐要求。
2.4 硫酸储罐结构设计
75%浓度以上硫酸, 在室温下与碳钢接触时会形成一层氧化膜, 氧化膜可以防止硫酸继续腐蚀罐体。当接管流速过快时, 会冲刷掉保护膜, 使硫酸继续腐蚀储罐。硫酸储罐入口流动液体较多, 对腐蚀情况最严重, 因此采用如图1结构, 入口接管腐蚀严重后可以随时更换。
由于硫酸储罐进出口液体流动频繁, 腐蚀最严重, 建议内衬聚四氟乙烯或玻璃钢, 衬里结构如图2所示。
因为硫酸罐腐蚀速率快, 当采用常用接管与罐体连接方式 (即接管不内伸) 时, 硫酸会腐蚀接管与罐体焊接处, 导致接管与罐体 (罐顶) 的连接强度下降。因此罐体 (罐顶) 接管应内伸30mm, 以保护罐壁和加强接管强度, 如图所示。
由于硫酸属于中毒危害介质, 故储罐土建结构建议采用如图四的格栅式结构, 在日常维护、检查时便于观察罐底板是否存在泄露。其中, 应满足相邻格栅中心距
式中:
b———邻近或径向格栅之间的最大允许间距 (中心距离) 。
tg———罐底板厚度, 单位mm。
Fy———底板材料规定的最小屈服强度, MPa。
p———作用在底部上的均匀压力 (包括底板的重量) , 等于产品重量加上内压, 或水压测试水重量, MPa。
CA———增加给底板的腐蚀裕量, mm。买方应规定腐蚀裕量。
当底板厚度无法满足b时可增加底板厚度, 或在土建基础上设置一层H型钢格栅来代替土建基础, 间隔方向与土建基础间隔方向垂直, H型钢中心间距b仍需满足公式。土建施工中要设置防腐层及防腐瓷砖, 因此两土建基础格栅之间的距离至少为600mm, 方能满足施工要求, 如图所示。
为防止雨水在罐顶堆积, 由罐顶加固肋形成的网格每个网格均开排水孔, 排水孔由顶向下逐渐加大如图5所示。
2.4 硫酸储罐焊接及检测
为保证储罐具有良好的耐腐蚀性, 包边角钢自身的对接焊缝必须全焊透全熔合。全部对接焊缝必须焊透, 并进行射线检测。底板边缘板每条对接焊缝的外端300mm, 应进行射线探伤, 所有底板焊缝进行磁粉检测。最底部两圈壁板纵向焊缝进行100%RT检测, ?级合格。其他焊缝需验收合格后方可进行安装。壁板对接焊缝进行局部射线检测, 检测长度不得少于各条焊接接头长度的10%, 所有T字焊缝都必须进行射线检测, Ⅱ级合格。底圈罐壁 (件1-1) 与罐底边缘板的T形接头罐内角焊缝, 在焊接完后进行100%磁粉 (MT) 检测, 在充水试验后, 应用同样方法进行复验, 合格级别Ⅱ级。罐壁和罐底的角焊缝应进行100%磁粉 (MT) 检测, Ⅱ级合格。
3 硫酸储罐防腐措施
3.1 阳极保护
金属的腐蚀是一个电化学过程, 金属氧化成带正电荷的离子进入溶液, 金属与其离子之间形成一个电位差, 这种电位差称为电极电位。向浸在电解质溶液中的金属施加直流电流, 金属的电极电位会发生变化, 这种现象称为极化。当通过阳极电流时, 阳极 (被保护金属为阳极) 电位向正方向变化, 这种过程叫阳极极化。利用外加电流通过被保护的金属设备上, 使阳极极化来达到保护目的方法称为阳极保护。
据实验测定, 90%~100%浓度硫酸储罐中, 硫酸的腐蚀速率达1.1~3.4mm/a, 同时还存在晶间腐蚀。当使用阳极保护后, 硫酸储罐的腐蚀速率能下降至0.05~0.2mm/a, 同时能避免晶间腐蚀。
3.2 其他措施
当入口液体流速过快时, 会加快硫酸的腐蚀。要保证硫酸的腐蚀速度<1mm/a, 硫酸储罐进口流速不应高于90mm/s, 而杜邦化学公司推荐硫酸的流速为25~75mm/s。
硫酸的腐蚀速率会随着温度的升高而升高, , 因此硫酸储罐要严格控制温度;硫酸的熔点随着浓度的上升而下降, 98%浓度硫酸熔点在10.5℃左右, 在较冷地区时应尽量采用电伴热或者循环水法, 防止硫酸凝固。
4 安全保护措施
为保证储罐安全, 应至少每两年检测一次储罐的厚度, 至少每3年进行一次内部检测。在使用过程中应密切注意腐蚀及泄露问题, 一旦泄露应及时处理。
工人检修时, 应先将罐内储液防空, 后进入作业。罐顶作业前应先检查罐顶厚度, 防止人员踩空跌入罐内。
5 总结
硫酸危害性大、污染性大, 在设计时应着重于安全问题, 应采用合理的设计有效防止储罐泄露, 选用正确的耐腐蚀材料, 腐蚀裕量的选取上应增加安全系数。在日常的使用和维护过程中要加强管理, 时时检查, 建立健全的管理制度, 防止出现安全事故。
参考文献
[1]左景伊.腐蚀数据手册[M].北京:化学工业出版社, 1993.
[2]GB50128-200.立式圆筒形钢制焊接储罐施工及验收规范[M].北京:中国计划出版社, 2006.
[3]GB50341-2003.立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范[M].北京:中国计划出版社, 2003.
[4]API650-1998.钢制焊接石油储罐[M].北京:兵器工业出版社, 2003.
[5]徐英, 杨一凡, 朱萍.球罐和大型储罐[M].北京:化学工业出版社, 2004.
[6]孙鸿, 张子峰, 黄健.化工工艺学[M].北京, 化学工业出版社, 2012.
[7]元少昀.硫酸储罐的设计及防腐措施钢制焊接石油储罐[J].硫酸工业, 2004, (4) :22~25.
储罐安全 第3篇
近年来, 国内外储罐均向大型化发展, 石油及其产品多属易燃易爆物质, 罐区一旦发生泄漏、着火将有可能引发爆炸或群罐火灾, 带来巨大的经济损失, 甚至人员伤亡。为此, 本刊特策划“储罐安全”专题, 力求从多方面解读储罐安全问题。
由于每年的6—8月是雷电高发期, 也是储罐防雷最重要的时期。为此, 我们邀请了中国石化安全工程研究院副院长牟善军教授介绍如何做好储罐的防雷、防火以及事故应急救援等工作, 并请其就储罐雷电防护、“一罐一堤”、救火策略等问题发表观点。
另外, 在本期专题中, 我们还回顾了两起典型的储罐火灾事故, 提出了罐区消防的对策建议;介绍了储罐的“主动安全防护系统”及罐区泄漏的检测技术;请两家石化企业分别就罐区运行管理及储罐防腐分享其实践经验。
常压储罐的运行管理 第4篇
日常管理工作
储罐在使用时, 要严格执行操作规程及巡回检查制度。对发现的问题, 要登记到缺陷台账并及时安排整改处理。对暂不具备处理条件的问题, 要纳入储罐滚动检修计划, 择机安排检修处理。检查内容有:
1.各密封点、焊缝及罐体有无渗漏。
2.储罐基础及外形有无异常变形。
3.焊缝情况:罐体纵向、横向焊缝;进出油结合管、人孔等附件与罐体的结合焊缝;顶板和包边角钢的结合焊缝;下层围板的纵、横焊缝及与底板结合的角焊缝有无渗漏及腐蚀裂纹等。
4.罐壁及管壁是否存在凹陷、折皱、鼓包。
5.呼吸阀、阻火器、量油孔、泡沫发生器、转动扶梯、自动脱水器、高低液位报警器、人孔、透光孔、排污阀、通气管、浮顶罐密封装置、罐壁通气孔、液面计等储罐附件是否完好。
6.罐前进出口阀门、阀体及连接部位是否完好。
7.每年都要对罐顶 (或外浮顶) 、罐壁圈板进行定点测厚检查。
8.在雷雨季节前, 检查储罐防雷、防静电设施以及检测接地电阻;在冰冻季节前, 检查罐顶呼吸阀等附件。
防腐工作
防腐策略
针对储罐不同区域的腐蚀特点, 制定与之相对应的防腐策略 (见表1) 。
防腐施工质量控制
防腐质量的好坏, 不仅取决于防腐措施的选择, 关键还在于钢板的除锈工艺和涂料的施工工艺。在喷涂前, 对要做防腐的表面必须进行全方位喷砂除锈处理;其次, 选择适宜的气候和时间进行防腐涂料的刷涂很重要, 涂装环境最好选择温度在5℃~35℃, 空气相对湿度不大于80%的时候;最后, 在时效上, 表面处理后6 h内必须涂装底漆, 涂好后, 要采取适当遮蔽措施, 防止灰尘及雨水落在未干漆面上。无论采用何种施涂方法, 每一道漆膜都要达到一定的厚度, 每一道油漆都必须遵循规定的施工间隔, 万一超出最长覆涂间隔, 必须将表面进行打毛处理后再涂漆, 这样才能保证应有的效果。涂最后一道油漆后要等涂料完全固化后, 油罐才能投入使用。刷好后, 必须对涂层进行细致的检查。可采用目测、涂层测厚仪测、涂料电阻率测定仪测等方法。每一种检测, 测点的选择都要注意分布的均匀性和代表性, 发现有不符合要求的项目, 立即按照要求进行整改, 以达到技术要求。
防腐层使用寿命要求
作为牺牲阳极的金属块的设计寿命为15年, 但实际寿命一般会比设计寿命短。所以, 连有牺牲阳极的储罐, 可根据阳极金属块消耗情况决定是否更换阳极材料。而内防腐涂层和外防腐涂层一般的使用年限都是6年, 可以涂层测厚和完整性检查得出的数据为依据, 决定是否重新喷涂涂层。
寿命管理及预知性检修工作
采用“一罐一策”方式, 合理制定检修计划
由于储罐数量众多, 且新旧程度不一、腐蚀状况各异, 为避免储罐的失修或过修, 检修模式应由定期检修转变为预知检修模式。其根本目标是提高储罐可靠性、经济性, 降低检修成本, 提高储罐的利用率。制定检修计划时, 以储罐当前的实际状况为依据, 通过包括RBI (Risk Based Inspection, 基于风险的检验) 在内的完整性评价技术、可靠性评价手段以及寿命预测手段, 判断储罐的状态, 采用“一罐一策”方式, 确定储罐检修周期和检修内容。
1.对于使用年限较短 (一般少于10年) 且介质为渣油、沥青、柴油、蜡油等腐蚀性小、风险性低的油罐, 结合定点测厚数据, 使检修周期尽可能延长至9年;
2.对于已使用一定年限的储罐 (一般大于15年) , 在确定检修周期时, 除了根据日常检查、定点测厚情况外, 还应根据RBI评估结果, 确定是否延长检修周期;
3.对于使用年限较长 (大于30年) 、中风险的油罐, 检修时要对罐底板进行漏磁检查, 根据检查情况确定是否更换底板, 更换底板时, 原则上要进行整体更换;
4.对于存储石脑油、中间产品汽油等腐蚀性较强、中高风险的油罐, 根据油罐腐蚀状况, 可缩短检修周期。
提升检修质量, 确保储罐安全运行
列入检修计划的油罐, 在交付检修之前3个月, 要对油罐的缺陷再次进行认真检查, 结合滚动计划, 编制出详细的检修计划。油罐清罐交付检修后, 要对内部缺陷进行认真查找, 防止失修。检修过程中, 要严把质量验收关, 确保每个检修过的油罐下一周期的安全运行。
1.储罐检修应严格执行GB50128—2005《立式圆筒形钢制焊接储罐施工及验收规范》、SHS01012—2004《常压立式圆筒形钢制焊接储罐维护检修规程》和SHS01033—2004《设备及管道保温、保冷维护检修规程》的规定。
2.油罐附件检修, 首先要把好采购质量关, 扩大诸如采样器、呼吸阀和浮动发油设施等附件的供应商资源市场, 不纯粹采用低价中标策略, 而是大力引进技术含量高、产品质量好的供应商。其次, 要采用“产品+保运”的承包模式, 使供应商对油罐附件质量全寿命负责。
3.努力优化施工组织设计, 对于腐蚀严重的储罐, 必须首先安排罐体除锈, 尽早暴露问题, 以便有足够的时间调整检修方案、准备工程材料。
4.加强边缘板防水管理, 对于常温储罐, 采用SBS改性沥青材料覆盖方法;对于高温储罐, 罐壁底部靠近边缘板处空出200 mm (不覆盖保温棉) , 并将外部的保护层延长至储罐基础上不少于100 mm, 以防储罐底部大角焊缝处积水腐蚀。
RBI风险评估及寿命管理
作为RBI技术在中国石化试点的14家试点单位之一, 镇海炼化在多年前便已引进了RBI技术, 该技术是一种以追求特种设备系统安全性与经济性统一为理念的优化检验方案的方法。它在对特种设备系统中固有的或潜在的危险进行科学分析的基础上, 给出风险排序, 找出薄弱环节, 以确保特种设备本质安全和减少运行费用。RBI技术包括了失效可能性和失效后果两部分。失效可能性指的是设备每年可能发生泄漏的次数;失效后果的量化是按照失效后造成影响区域面积的最大值来确定的。
RBI技术最早用于指导制定压力容器、压力管道等特种设备检验的方法。它作为一种风险评估的方法, 很快被用来指导设备 (包括储罐等非特种设备) 管理:将有限的检修费的80%用于约占设备总数20%的高风险设备上。美国石油学会 (API) 在2008年修订与RBI技术有关的标准:API RP581-2008 Risk-Based Inspection Technology (基于风险的检验技术) 时专门增设了常压储罐的风险评估方法。我国也于2014年5月发布了GB/T 30578—2014《常压储罐基于风险的检验及评价》。
镇海炼化结合储罐运行时间和介质腐蚀性强弱等因素, 选择了数十台储罐开展RBI风险评估试点, 实行风险评估与现场检测相结合, 主要内容有:
首先, 对储罐全部实施定量风险评估, 通过技术资料整理、分析, 确定每台储罐的底板、壁板当前面临的风险, 从中排出高、中高、中、中低和低风险等级。
其次, 针对被评估储罐实施在线降险措施, 内容包括:宏观检查、壁板 (顶板) 超声波测厚 (或自动爬壁超声波C扫检测) 、底板腐蚀状况声发射在线检测。
最后, 对其中的几台储罐结合清罐检修实施全面检验。内容包括:宏观检查、壁板 (顶板) 超声波测厚 (或自动爬壁超声波C扫检测) 、焊缝表面探伤 (包括罐底板与壁板连接的大角焊缝, 第一、二层壁板的纵焊缝, 第一、二层壁板间环焊缝, 丁字焊缝, 进出口接管与壁板连接的角焊缝, 边缘底板对接焊缝。) 及底板漏磁检测, 以此验证RBI评估结果的准确性。
储罐底板焊接变形控制 第5篇
1 焊接变形产生的机理
焊接变形的产生, 从根本上说是因为焊接工程中温度在构件上得分布不均匀, 造成高温区域冷却后产生的收缩量大, 低温区域收缩量小, 这种不等量的收缩导致构件形状改变。对于具体结构而言, 其最终的变形与焊缝的位置、数量、大小及焊缝收缩量有关。此外, 构件内部由于焊接过程产生的内因力, 也会影响构件焊后变形。
罐底板的变形主要有波浪变形和角变形两种, 角变形发生在堆焊、对焊、搭接焊时, 由于接头处收缩变形在厚度方向上不均匀分布造成的, 焊缝正面变形大, 背面变形小造成构件平面的偏转形成角变形。波浪变形产生原因有两种, 一种是钢板焊接时产生的上下相间的角变形而形成, 一种是由于焊缝附近的拉应力及较远区域的压应力共同作用造成钢板失稳产生的。
因此, 为了控制焊接变形, 一方面要增加构件的刚度或外界对构件的约束力, 另一方面需要降低焊接时温度场的分布不均匀, 减少焊接变形。
2 控制焊接变形的基本措施原则
(1) 合理的焊接顺序合理的焊接顺序可以保证罐底板焊接时处于相对自由状态, 对控制焊接变形量与焊接残余应力意义重大, 罐底板焊接顺序应为:边缘板外300mm对接焊缝焊接→中幅板短焊缝焊接→中幅板长焊缝焊接→边缘板与罐壁板大角缝焊接→边缘板其余对接焊缝焊接→边缘板与中幅板伸缩焊缝焊接。
(2) 减少焊缝数量编制材料计划时, 根据罐底板直径及中幅板、边缘板的布置形式, 尽量选择大规格的钢板, 力求焊缝数量最少, 罐底板拼接焊缝减少了, 必然有效减少焊缝收缩量, 从而减少焊接变形量。
(3) 合理布置焊缝位置焊缝应尽量对称布置, 使焊接变形能够相互抵消, 减少累计变形。如中幅板布置时, 以十字中心线为基准, 对称排列;弓形边缘板布置时以圆心为基准, 环绕布置。
(4) 合理的焊接方法采用较小的焊接线能量可以减少焊接变形, 底板施焊时, 尽量减少焊接电流, 增大焊接层数, 多采用退焊和跳焊的方法, 限制和缩小温度场, 使焊缝总长范围内应力平均值降低, 减少焊接变形。
(5) 机械矫正法焊接变形是伴随焊接出现, 不可避免的, 实际应用中, 为了把焊接变形控制在一定范围内, 可以采用适当的矫正方法, 如焊接前采用反变形法, 使焊件产生大小相等、方向相反的变形, 抵消或补偿焊后发生的变形, 保证构件最终精度。焊接过程中, 还可以采用锤击法, 一方面使金属受力产生塑性变形, 释放内应力;另一方面, 大力锤击, 使金属产生反方向变形, 以变形抵消变形。
3 工程实例
(1) 工程概况2012年, 我公司承建中石化金陵分公司油品质量升级改造工程系统配套项目, 该项目中的催化原料罐区改造包含一台5000m3拱顶油罐制作及安装, 该储罐直径23.84m, 总容积5000m3, 罐底由边缘板和中幅板构成, 边缘板材质为Q345R, 厚度δ12, 中幅板材质为Q235B, 厚度δ8。边缘板由多块板组成环形结构, 中幅板由多块板拼成多边形平板结构, 边缘板与中幅板之间通过龟甲缝焊接成整体, 而底板与壁板通过环形大角缝相连, 各焊缝焊接工艺见下表:
(2) 罐底边缘板的组对焊接考虑到罐底边缘板焊接收缩, 排版时将外径放大0.15%, 同时采用图1所示的夹具固定并调节坡口间隙及错边量。根据相关规范要求, 边缘板的组对应采用不等间隙, 外侧控制在6~7mm, 内侧控制在8~12mm, 以便焊缝热收缩间隙归于一致, 保证边缘板的平整度。焊接前, 采用6mm垫板垫在焊缝下, 这样不仅能保证焊透底板根部, 而且在底板下部增加加强筋, 使罐底板结构刚性增强, 降低大范围出现失稳变形的可能性, 同时利用反变形法减小焊接变形。焊接时, 先焊自边缘板自外向内300mm的对接缝, 隔一条焊缝焊接一条, 焊工均布在边缘板外侧圆周上同时对称施焊, 保持速度一致, 剩余焊缝需待罐底板与罐壁板大角缝焊接完成后进行, 仍由焊工均布, 采用退焊法由焊缝接头向内侧焊接。
(3) 罐底中幅板的焊接中幅板焊接时, 由于焊缝多为长焊缝、多层焊缝, 焊接过程中会造成多种焊接应力的存在, 焊后不能及时释放, 会形成残余变形, 不仅影响罐底的尺寸精度和外观, 还将降低罐底的承载能力, 因此控制中幅板的焊接变形, 是保证罐底质量的关键。中幅板焊接可在罐底边缘板300mm焊接完成后进行, 总体原则是先焊短焊缝、再焊长焊缝, 由中心向四周发散的形式焊接。焊接时由单块板焊接成两块一组, 再由两块一组焊接成四块一组, 以此类推, 相邻焊缝不得同时施焊, 应隔一道焊一道, 初层焊道采用分段退焊或跳焊焊接, 分段焊接长度为300mm左右, 接头错开80mm左右为宜。对于三层钢板重叠部分的搭接焊缝, 变形较大, 焊接过程中, 可一边焊接, 一边趁热进行锤击, 产生塑性变形, 释放应力集中。根部焊道焊接完成后, 沿三个方向200mm范围内进行渗透检测, 全部完成后再次进行渗透检测, 保证焊接质量。
(4) 罐底与罐壁大角缝焊接罐底与罐壁连接的大角焊缝为双面焊缝, 尺寸较大, 必须在底圈壁板纵缝焊完后、边缘板与中幅板焊接前施焊, 该T型角焊缝为双面坡口的全焊透焊缝, 焊接填充量大, 如不加以控制, 会产生较大的焊后变形, 为避免焊接产生角变形对罐壁垂直度的影响, 焊接前, 在罐壁内侧均匀布置若干个斜撑加固, 斜撑布距不大于1200mm, 并不得妨碍焊接。施焊时, 由数名焊工由罐内、外沿同一方向、同一工艺参数、采用分段跳焊焊接, 焊100mm空400mm, 然后焊所空的400mm焊缝, 内、外侧角焊缝焊完后, 拆除斜撑, 对罐内角焊缝进行磁粉检测。
(5) 龟甲缝焊接龟甲缝焊接是罐底板焊接的最后一道工序, 焊接量大, 焊后收缩严重, 直接影响罐底板的平整度。组对前不得电焊固定, 保证能够自由收缩, 焊接时焊工均匀分布, 沿同一方向, 同一参数, 采用分段跳焊或退焊同步施焊。
4 结语
实践证明, 我公司施工中采取的合理焊接方法、焊接顺序及行之有效的防变形措施, 使罐底板质量得到有效的控制, 效果非常好, 经过检查验收, 罐底板局部凹凸变形深度均未超过30mm, 低于“罐底焊后局部凹凸变形深度不应超过长度小于2%, 且不大于50mm”的规范要求, 达到预期的效果, 获得业主的一致好评。
参考文献
[1]SH/T3530-2011, 石油化工立式圆筒形钢制储罐施工技术规程[M].
[2]GB50128-2005, 立式圆筒形钢制焊接储罐施工及验收规范[M].
[3]邱葭菲主编.《焊接方法》[M].机械工业出版社, 2009.
液氨立式储罐保冷设计 第6篇
关键词：液氨,立式储罐,保冷设计
氨在常温常压下是无色有刺激性臭味的气体, 密度比空气小。氨很容易液化, 可以在常压下降温或在常温下加压使气态的氨变成液氨。从冷冻工序出来的-33.3℃低温液氨, 导入罐内储存, 为防止周围大气将热量传入罐内而导致液氨蒸发量增加, 所以必需采取相应的设备保冷措施, 以确保罐内的温度、压力保持稳定, 保证储液的质量及安全生产。现针对5000立方米液氨储罐进行保冷设计, 根据计算储罐高度为12米, 储罐内径为23.4米。
1 保冷结构材料的选择
保冷结构由内至外, 按功能和层次由防锈层、保冷层、防潮层、保护层、防腐蚀及识别层组成。
1.1 绝热材料
绝热材料是一种轻质的绝热性能优良的材料, 常温下导热系数低于0.2W/ (m·K) 。常用的绝热材料及制品主要有:矿棉制品、玻璃棉制品、泡沫玻璃制品、硬质聚氨酯泡沫塑料、聚苯乙烯泡沫塑料等。
选择保冷材料时, 应满足以下要求:①导热系数不大于0.064W/ (m·K) ;②密度不大于200kg/m3;③抗压强度不小于0.15MPa;④质量含水率不大于1%;⑤化学性能要稳定, 对金属不含有腐蚀作用[1]。
在投资费用最少、施工难度最低的原则下, 采用单壳体外保冷的结构形式, 罐体保冷材料选用泡沫玻璃。泡沫玻璃是一种以磨细玻璃粉为主要原料, 通过添加发泡剂, 经烧熔、发泡、退火冷却、加工处理而成。它具有均匀、独立密闭的气隙结构, 具有绝热、防潮、防火、防腐、抗老化等性能[2]。
1.2 防水材料
为了防止外部水分或水蒸气侵入影响绝热层的工作, 保冷结构需要敷设防潮层。防水材料应选择具有抗蒸汽渗透功能、防水性能和防潮性能, 且吸水率不大于1%的材料。并且化学性能稳定, 无毒、耐腐蚀, 在低温使用时不脆化、不开裂、不脱落。综合考虑选择聚氨酯密封膏作为防潮层材料。聚氨酯密封膏是以聚氨基甲酸酯聚合物为主要成分的单组份或双组分的密封材料, 其收缩率小、耐磨性好, 接缝允许有较大幅度运动。
1.3 保护层材料与辅助材料
保护层材料应选择强度高, 防水防潮、化学稳定性好, 不燃或难燃性材料。金属保护层材料主要包括镀锌薄钢板和铝及铝合金板, 其中镀锌薄钢板在作为保护层材料时得到广泛的应用。复合保护层材料包括铝箔、玻璃纤维布、玻璃钢等, 其中较为常用的是玻璃纤维布。
2 保冷层经济厚度计算
保冷计算的目的是确定绝热层的选定类别品种及其所需要的厚度。通常为了减少冷损失而需要的保冷绝热层厚度, 应按经济厚度的计算方法确定[3]。
所谓经济厚度, 即绝热工程绝热后的冷损失费用和投资的年分摊费用之和为最小值时绝热层的计算厚度。圆筒面保冷层厚度可按下式计算[4]:
式中δ:保冷层厚度, m;fn:冷价, 元/106K J;λ:保冷材料在使用温度下的导热系数, λ=.00.0066W/ (m·K) ;τ:年运行时间, τ=8000 h;ta:环境温度, t a=5℃;t:设备的外表面温度, t=--333.3.3℃;αn:保冷层外表面对周围空气的换热系数, W/ (m2·K) ;iP:保冷结构的单位价格, iP=500元/m3;0D:设备外径, 0D=2233.4.4m;1D:保冷层外径, m;S—投资偿还年分摊率, S=264.0。
2.1 热价计算
式中:
FP:煤价, FP=220元/吨=0.22元/kg;qF:热值, qF=.00186×101066K J/k g;ηB:热效率, ηB=0.0.7575;1C:工况系数, 1C=.14;C2:熵值系数, C2=.10。计算得到热价为22.1元/106KJ。
2.2 冷价计算
式中hP:热价, P h=222.1.1元/106KJ;ηSE:气电转换效率, ηSE=.00 25.2 5;ε:制冷系数, 制冷机效率, ηm=6.0;ηA:辅机综合效率, ηA=9.0;wP:冷却用水价, Pw=5.0元/m3。计算得到冷价为57.15元/106KJ。
2.3 保冷层外表面对周围空气的换热系数
式中Vw:历年平均风速, 黑龙江地区年平均风速为3~4m/s, 取Vw=5.3m/s。计算得到换热系数为13.55W/ (m2·K) 。
2.4 保冷层经济厚度
根据圆筒面保冷层厚度计算公式计算得到 对此式进行试算以求得保冷层厚度δ值, 根据 试算过程所得计算值分别是0.4 0 3、0.363、0.342和0.322。根据以上试算结果以及厚度圆整量的要求, 取保冷层经济厚度为160毫米, 此时保冷层外径为23.72米。
3 结论
液氨的储存方式一般选择低温常压工艺, 因此在设计过程中首先根据储罐的容量确定储罐的高度和内径, 然后选定保冷结构各层的材料, 并计算保冷层的经济厚度。
3.1 保冷层材料
(1) 因为具有绝热、防潮、防火、抗老化等性能, 因此选择泡沫玻璃作为绝热材料。 (2) 化学性能稳定, 无毒、耐腐蚀, 在低温工况下使用时不脆化、不开裂、不脱落, 因此选择聚氨酯密封膏作为防潮层材料。 (3) 镀锌薄钢板强度高, 防水防潮、化学稳定性好、不易燃, 可作为保护层材料。复合保护层材料较为常用的是玻璃纤维布。
3.2 保冷层经济厚度
热价计算结果为22.1元/106KJ, 冷价计算结果为57.15元/106KJ, 保冷层外表面对周围空气的换热系数13.55 W/ (m2·K) , 保冷层经济厚度最后计算结果为160毫米, 储罐外径达到23.72米。进行保冷后的液氨储罐, 能够满足液氨在零下33.3℃的低温环境中常压储存的要求。
参考文献
[1]GB50264.工业设备及管道绝热工程设计规范[S].1997:6-8[1]GB50264.工业设备及管道绝热工程设计规范[S].1997:6-8
[2]秦景娜, 佟富维.低温液氨储罐的保冷设计[J].化工设备及管道, 2001 (4) 19-20[2]秦景娜, 佟富维.低温液氨储罐的保冷设计[J].化工设备及管道, 2001 (4) 19-20
[3]路延魁.保冷绝热层经济厚度的探讨[J].洁净与空调技术, 2001 (1) :12-15[3]路延魁.保冷绝热层经济厚度的探讨[J].洁净与空调技术, 2001 (1) :12-15
液氯储罐设计的相关问题 第7篇
1 设计参数的确定
液氯是高度危害介质, 属于第一组介质, 结合其设计压力1.6MPa, 容积80m3, 根据《固定式压力容器安全技术监察规程》附件A规定, 该液氯储罐为Ⅲ类容器。该设备充装系数0.8, 设计压力1.6MPa, 设计温度-19/50℃, 该设备采用单面对接焊, 100%射线检测, 焊接接头系数取φ=1, 壁厚的附加量取c=4mm, 并且焊后整体消除应力热处理。设备表面采用聚氨酯泡沫塑料保温, 保温层厚度为100mm。设计寿命取10年。
2 材质及焊材的选取
根据液氯的特性, 查GB150-2011选择板材为Q345R, 钢管为10, 锻件为16MnⅢ。Q345R钢材应符合GB713-2008《锅炉和压力容器用钢板》及第1号修改单的要求, 逐张进行超声检测, 符合JB/T4730.3-2005中的Ⅱ级合格, 并进行-20℃冲击试验, 3个标准试样冲击功平均值KV2≥41J, 允许1个试样的冲击功数值低于规定值。但不得低于规定值的70%。10号符合钢管标准GB9948-2006, 16MnⅢ符合标准NB/T47008-2010, 并且进行-20℃冲击试验.3个标准试样冲击功平均值KV2≥34J, 允许1个试样的冲击功数值低于规定值.但不得低于规定值的70%。
该设备筒体厚度为22mm, 且直径较大, 筒节纵环缝及封头拼缝适宜采用自动焊, 焊剂型号为F5A0-H10Mn2, 焊剂牌号及焊丝牌号为HJ431-H10Mn2。人孔筒节纵环缝、, 加强管与筒体, 鞍座垫板与筒体采用手工焊, 焊条为J507, 接管与法兰采用氩弧焊打底手工焊盖面, 氩弧焊焊丝为H10Mn Si, 手工焊焊条为J507。设备焊后整体消除应力热处理, 热处理后A、B类焊接接头进行100%RT检测, 符合JB/T4730.2-2005中的Ⅱ级合格, DN<250的接管B类和D类应进行100%MT或PT检测, 符合JB/T4730-2005中的Ⅰ级合格。
3 结构设计
该设备为椭圆形封头卧式容器, DN3000, 筒体长度L=10240mm, 根据设计参数采用SW6-2011对其进行强度校核, 取筒体厚度δ=22mm, 封头厚度δ=20mm。鞍座结构校核合格。接管采用加强管进行强度补强, 人孔加强管厚度为δ=32mm, 排污口筒体为加强管厚度为δ=30mm。
根据HG/T20583-2011《钢制化工容器结构设计规定》接管高度和安全阀取伸出长度150mm, 根据介质特性及设计参数综合考虑选取法兰型式为带颈对焊法兰, 压力等级PN25, 法兰密封面型式为凹凸面。人孔选取水平吊盖带颈对焊法兰人孔, 人孔型式为MFMⅢt-35CM (W.B-0222) A500-2.5, 人孔标准为HG/T21524-2005。
液氯进口管若采用常规上进式管口, 将导致液氯悬空下落, 可能造成膨胀。下进式插入进料, 阻力大, 可避免上述问题。因而此处设计进口管插入容器底部。容器底部设DN500排污口。抽真空口设置防涡流挡板, 结构和尺寸按照HG/T20583-2011《钢制化工容器结构设计规定》中13.2的规定。
该卧式容器采用双鞍座式支座, 根据工作温度为-40℃, 按JB/T 4712.1-2007规定选取型号BⅠ3000-F/S, 选择鞍座材料为Q235B, 垫板材料为Q345R。根据HG/T20583-2011《钢制化工容器结构设计规定》, 鞍式支座底板中心线至封头切线距离A宜取A≤0.2L, 并尽量使A≤Ra/2, 另外考虑设备接管位置因素取A=1070mm。经强度计算, 该鞍座选取强度校核合格。固定式支座安装在容器接管设置较多的一侧。
4 压力试验
该容器采用水压试验, 试验压力为2.1MPa, 对于介质毒性程度为极度、高度危害或者设计上不允许有微量泄漏的压力容器, 应当进行泄漏试验, 因而该设备水压试验后应进行泄漏试验, 试验压力为设计压力1.6MPa, 根据《固定式压力容器安全检查规程》3.24中的规定, 对于带有安全阀、爆破片等超压泄放装置的压力容器, 如果设计时提出气密性试验要求, 则设计者应当给出该压力容器的最高允许工作压力, 此时我们给出最高允许工作压力为1.68MPa。
以设计压力进行气密性试验时, 就会造成安全阀的开启, 难以完成实验, 此时采用比设计压力更高的压力 (但最大不得超过最高允许工作压力) 作为超压泄放装置的动作压力, 我们取安全阀的整定压力取1.65MPa, 才可以防止在试验中安全阀的开启, 保证试验得以顺利进行。
5 安全附件
液位计采用磁性翻板液位计, 型号为UI2.5FM-3356-1314AFaa。
安全阀型号为A42F-25C, DN80, 密封型式为凹面, 整定压力为1.65MPa (气密性试验时) 、1.43MPa (正常工作时) 。 (注:安全阀有两个整定压力解释见压力试验)
压力表型号为Y-1 5 0, 测量范围0~2.5MPa, 精度等级1.6级。
6 风险性评估报告
根据《固定式压力容器安全检查规程》3.6中的规定, 对第Ⅲ类压力容器, 设计时应当出具包括主要失效模式和风险控制等内容的风险评估报告。
参考文献
[1]国家质量技术监督局.GB150.1～150.4-2011压力容器[R].中国标准出版社, 2011
[2]国家质量技术监督局, TSG R0004-2009固定式压力容器安全技术监察规程[R].新华出版社, 2009