RLG储罐常用设计建造标准的介绍及比较_张春华.pdf

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1、收稿日期：。作者简介：张春华，男，年毕业于西南石油大学过程装备与控制工程专业，学士，现从事压力容器的设计与校核工作，工程师。：储罐常用设计建造标准的介绍及比较张春华（中石化宁波工程有限公司，浙江 宁波 ）摘要：简要介绍了美国、欧盟、英国以及中国在低温液化气体储罐的设计、建造方面所采用的标准。对欧洲标准 ，美国标准 、及中国标准 等四项低温液化气体储罐标准，从其应用范围、适用储罐类型、设计准则、泄漏概念、衬里材料的选择、基础的沉降控制等方面进行了分析与比较。关键词：低温液化气体储罐 近二十年来，随着我国油气储运工业的不断发展，低温存储技术的需求也在不断扩大，作为低温存储技术中的核心 设 备低 温

2、 液 化气体 储罐（，以 下 简 称 储罐）的应用越来越广泛。在 储罐的设计与建造方面，欧盟、英国、美国等工业发达国家都先后制定了专门的规范或标准。储罐的设计建造标准简介【】美国 大型焊接低压储罐设计与建造 其中的附录、附录适用于 设计及建造；混凝土结构的包容式低温冷冻液化气体储罐的设计及建造规定及注释 是美国混凝土协会（）于 年发布的用于钢筋混凝土、预应力混凝土结构 的 储 罐 设 计、建 造 标 准；低温液化气体储罐系统是美国石油协会（）于 年发布的 储罐标准，其系统地论述了低温液化气体储罐系统，并将标准 （包括附录、附录）、引入到体系之中，分别作为金属和混凝土部分的设计、建造标准，从而形

3、成了美国的 储罐设计、建造体系；液化天然气（）生产、储存和装运标准 是美国关于 生产、储存及操作的主要标准。英国 平底立式圆筒形低温储罐，其内容包括四个部分：第一部分，储罐设计、建造、安装和操作的一般规定；第二部分，存储液化气温度为 的单包容、双包容及全包容金属储罐的设计和建造规定；第三部分，预应力钢筋混凝土罐基础的设计和建造及罐内衬、罐涂层的设计、安装推荐方法；第四部分，储存液氧、液氮和液氩的单包容储罐的设计、建造规定。欧盟 操作温度为 的现场组装立式圆筒平底钢质低温液化气体储罐的设计与建造 是英国 标准中第一、二、三部分的替代版（即不包括适用于液氧、液氮和液氩的第四部分内容）。总体上来说，

4、标准体现了自 发布以来 储罐在设计、建造技术上的进步，更具有先进性。近年来国内所建造的大型混凝土 储罐很多采用此标准。标准包括五个部分：第一部分，总则；第二部分，金属构件；第三部分，混凝土构件；第四部分，绝热构件；第五部分，检验、干燥、吹扫和预冷。中国我国于 年颁布了 现场组装立式圆筒平底钢质液化天然气储罐的设计与建造，此标准源于 ，其只保留了液化天然气的内容，删除了有关液化石油气、乙烯、乙烷等的内容，这是我国目前在大型 综述石油化工设备技术，（）储罐设计、建造方面唯一国家标准，标志着我国在 储罐的设计、建造方面又向前迈进了一步。液化天然气（）生产、储存和装运 可看作是美国 液化天然气（）生产

5、、储存和装运标准 的译本，主要用于 生产、存储和装运过程的设计、选择、施工、操作、维护以及人员培训，该标准类似于压力容器管理体系中的“容规”。立式圆筒形低温储罐施工技术规程 是中国石化发布的关于 储罐施工方面的技术标准。标准的比较分析【】根据国内 储罐设计、建造所采用标准的实际情况和国内外 储罐标准的最新进展，本文将选取 ，四项标准进行分析和比较。标准所覆盖的范围每个标准所覆盖的范围如表所示。从表可以看出，、标准的设计压力上限都一致：均为 ；在设计温度上，相对其他三个标准要更为宽泛；在容积的限制上，只有 明确了只适用于容积不小于 的 储罐。所适用的储罐类型关于储罐的类型，国际上普遍认可的 储罐

6、类型包括以下几种：单包容式储罐 （）；双包容式储罐 （）；全包容式储罐 （）；薄膜式储罐 （）；半 地 下 式 储 罐 （）；地下式储罐 （）；坑内式储罐 。表列出了每个标准所适用的储罐类型。表标准覆盖的范围标准设计压力（表压）范围 温度范围容积气体类型 常温常压下液化温度低于的气体 常压下沸点低于环境温度的气体 天然气表标准所适用的储罐类型储罐类型 注：“”表示适用；“”表示不适用 设计准则及概念 抗震设计）运行基准地震（）和 安 全停运 地震（）的定义运行基准地震（简称：）：预期的破坏性较低、发生可能性较大的地震载荷条件。该种地震发生期间及发生后，储罐系统及其部件应仍然能够维持正常的运行。

7、、及 均以 年为基准超越概率为 的地震水平作为 ，并以此来进行 储罐的设计。安全停运地震（简称：）：一种对应于极限安全的要求而预想的 储罐系统可能遭遇的最大地震。在该种地震发生期间或之后，储罐系统仍然能够安全停运，并保持储罐的整体安全性及储罐的完整性。、是以 年为准超越概率为的地震水平作为 ，而 、第 卷第期张春华 储罐常用设计建造标准的介绍及比较则采用以 年为基准超越概率为的地震水平作为 。为了让 储罐能够在 之后发生的余震中仍然具有安全性，不造成环境、人员的重大损失，在 中出现了余震级别地震（简称 ）的定义，以及 中 出 现 的 余 震 地 震（简称：）定义。及 均将 的二分之一作为 （）

8、，以此来进行外罐的设计。值得 注 意 的 是 尽 管 出 现 了 、的定义，但在我国的地震体系中并没有这样的定义，在工程实践中，、通常是由工程场地地震安全性评价报告给出。）、下储罐的完整性及可操作性要求在 ，及 （）下每个标准对储罐完整性及可操作性的要求详见表。表 、下对储罐完整性和可操作性要求标准 在 期间及之后，可以继续安全运行在 期间 及 之 后，可以继续安全运行储罐没有损坏，在 期间及之后，可以继续安全运行不对储罐系统造成损坏，不影响系统重新启动，可以继续安全运行 允许储罐有永久性的损伤，但不影响储罐的完整性。对于单包容、双包容及全包容储罐其内罐能够盛装低温液体；对于薄膜罐混凝土外罐应

9、能够盛装低温液体内罐仍然可以独 立 存在并维持储罐运行，不丧失盛装全部低温液体的能力允许有永久性的损伤，但内罐仍然保持完整性，不垮塌，具有盛装全部低温液体的能力允许储罐有永久性的损伤，但不影响储罐的完整性。对于单包容、双包容及全包容储罐其 外 罐 能 够 盛 装 液体；对于薄膜罐混凝土外罐应能够盛装 液体 （）时，外 罐 具 有 盛装所有内罐溢出的低温液体的能力外罐依然完整，能够盛装所有内罐溢出的低温液体 外部投射物飞行物的冲击在一些招标文件中经常会提出要考虑外部投射物、飞行物冲击的影响，但文件中给出的数据却往往不够充分，如缺少飞行物的大小（直径）、质量、速度、质地等参数。在 第一部分的第 条

10、中给出设计参考，即假设阀门的质量为 ，速度为，以此进行分析计算。、均是采取风险评估分析的方法，对设计、建造提出特殊的要求来解决这一问题；而在 的第 条中对混凝土罐壁承受投射物冲击时给出了具体要求，并在其注释中对此要求进行了详细说明。内罐的小量大量泄漏及外部泄漏对于双包容、全包容及薄膜罐来说，当内罐发生泄漏时，外罐直接承受来自内部低温液体的压力及温度的作用。内罐的泄漏除了影响外罐的结构外，同时还对低温液体的气化产生很大的影响，进而影响到储罐的压力释放系统。同样，当罐顶外部管道发生泄漏时，罐顶同样承受低温液体对其造成的冲击。）内罐泄漏上述的四项 储罐标准中都提及了内罐的小量大量泄漏。及 第一部分的

11、 条中提到：当内罐发生小量泄漏时，会导致“冷点”的发生；当内罐大量泄漏时，要求外罐能够盛装所有内罐所储存的液体。附录 中也提及了小量泄漏及大量泄漏，并给出了举例，如：由于内罐局部的瑕疵会造成小量泄漏，由于内罐的整体失效会造成内罐的大量泄漏。在 中提到了小量泄漏及全泄漏。尽管标准中都提及了泄漏，但只有在 及 第一部分第 条中给予了内罐泄漏更为清楚的说明，即：对于全包容储罐，压力释放系统应设计成能够满足内罐泄漏时所产生的气化气体，并以内罐壁第一圈壁板上石油化工设备技术 年存在直径 孔的泄漏，作为设计压力释放系统的依据。）外部泄漏 第一部分第 条提及了外部泄漏，提出应考虑到管道法兰、阀的泄漏及其对储

12、罐顶或罐体产生的影响，设计时应考虑与低温液体接触可能发生泄漏的区域，应设计收集、排出低温液体的设施。在 中的第 条也有类似的说明。）进出口管道的布置方式关于 储罐管道进出口位置的选择，对于双包容罐、全包容罐及薄膜罐，现在普遍流行的做法是采用顶进顶出方式。第一部分中第 条规定，基于将泄漏风险降到最低的原则，所有进、出口管道宜通过罐顶进出，并应采用罐内泵的方式将储存液体排出。的第 条中规定，对于单包容储罐的管道除非法规禁止外，可以采用从罐顶、罐底或罐壁进出，对于双包容及全包容储罐，由于从管壁或罐底进出会破坏储罐的结构，所以不允许管道从罐壁或罐底进出。）外罐衬里材料的选择各种规范对于混凝土外罐密封性

13、的考虑不尽相同，对混凝土外罐衬里作用的理解也有所差异。在 第三部分第 条中规定，为了避免水气通过混凝土渗透到储罐内部，应在混凝土内表面设置金属衬里或涂层，并且在注释中说明金属衬里或涂层可以用来确保混凝土结构的液（气）密性。对于衬里材料的选择，在第 条中规定，储罐的承包商应确定衬里的设计温度，并以此作为选材的依据。在 的第 条中给出了外罐衬里作用的明确说明，即：使外罐结构具有气密性或液密性；阻止水汽渗透到罐内，降低储罐内部保温材料的结冰，并在注释中说明，由于低温的作用，衬里会发生明显的应变，应选用低温级别的材料，除非外罐预应力可以满足所有的设计工况。）混凝土外罐受压区最小厚度及最小压缩应力在内罐

14、发生泄漏时，作为增强外罐密封性的重要措施之一就是规定外罐受压区所具有的最小压缩应力。在 第三部分第 条中规定，对于没有液密性衬里、涂层的混凝土外罐，为保证混凝土的液密性，混凝土受压区厚度不小于 。在 中的第 条规定，在没有密封性薄膜或衬里存在的情况下，混凝土受压区的厚度应取混凝土厚度的 及 两者之间的大值，且受压区的压缩应力平均值应不小于 （）。基础的沉降控制标准中对于基础的沉降控制一般都采用概述性的语言，并没有给出具体处理方法。根据 的第 条要求，基础的设计应满足能够吸收储罐及其联接件的沉降要求。根据 的第 条要求，在设计储罐及与邻近的设备、管道等系统连接时，应考虑短期及长期的基础沉降对储罐

15、强度、使用可靠性造成的影响。的第 条要求，在基础的设计条件中应包括土壤特性和预期沉降的内容，在确定预期沉降（包括长期与短期）的过程中应算上底部绝热系统、内外罐系统、预拉伸系统、储罐附件、桩基或其它的支撑系统的影响。在 的附录中对预期沉降给出了指导性的评估方法。在工程实践中，承包商往往通过与业主协商来确定储罐的预期最大整体及局部沉降量，并以此作为设计的依据。液位、容积在一些招标文件中，会经常看到“操作容积、“储罐净容积”、“储罐总容积”、“最大的操作容积”等名词，但却很少对这些名词进行准确的定义。在“液位”方面，与“容积”一样，也存在同样的问题，如“操作液位、“最低液位”、“设计液位”等。由于“

16、液位”和“容积”有紧密的关联性，当使用这些名词时，很容易造成一些误解。尽管在 第一部分中定义了“最高设计液位”、“最高正常操作液位”的概念，附录中也出现了“储罐净容积”、“储罐总容积”的说法，但对这四者之间的关系，却没有给出明确的说明。在 年颁布的 中对这些概念进行了详细的定义，并用图示的方法表示出“容积”与“液位”之间的关系，见图。第 卷第期张春华 储罐常用设计建造标准的介绍及比较图液位与容积的关系示意结语由于我国在 存储技术方面起步较晚，目前国内所建造的 储罐大部分都是引进国外技术。本文通过对各国 设计、建造标准的介绍，以及对使用较为广泛的欧洲体系及美国体系的 储罐设计建造标准中的一些内容

17、进行分析比较，以加深对两大体系标准的理解。参考文献：王冰，陈学东，王国平大型低温 储罐设计与建造技术的心进展天然气工业，（）：阚红元大型立式圆筒形低温储罐简介石油化工设备技术，（）：现场组装立式圆筒平底钢质液化天然气储罐的设计与建造 ，（），（上接第 页）图改造后的转油线结构示意转油线改造具体要求：减压转油线主管段应设计成水平直通型，呈沿减压塔中心线入口方式。减压转油线主管段（从塔壁到主管段交汇处）长度取 为宜。减压转油线主管段应有的坡度坡向减压塔。管径大于等于 的主管段末端，应设置人孔。保留原平台梯子。平台梯子应考虑主管段的水平膨胀和垂直位移。非对称布置过渡管段时，在主管段内壁介质冲刷处应设

18、防冲挡板。结语针对常减压套装置转油线腐蚀情况，本次检修采取补强办法，较好地解决了近期内转油线可能泄漏问题，并从装置安稳长满优生产角度，对转油线进一步改造提出了可行性建议。根据设计规范要求，低硫、高酸 酸值 介质，宜 选 用 （）或 （）无缝钢管，并应符合 流体输送用不锈钢无缝钢管标准要求。转油线介质酸值为 以上，（）、（）钢管已不符合要求，因 基体组织硬度较 稍差，下次改造整体材质应为 。热偶可以采用 并且厚度可由原来的增加到。主管段及过 渡 段 厚 度 仍 采 用 厚 壁 管，可 选 用 。参考文献：孙家孔石油化工装置设备腐蚀与防护手册北京：中国石化出版社，石油化工设备技术 年 ：；（，）：，：；（，）：，：；（，）：，：；