大型立式儲油罐雙層鋼制罐底結構設計探討

姚金龍（中材建設有限公司，北京 100176）

大型立式儲油罐雙層鋼制罐底結構設計探討

姚金龍（中材建設有限公司，北京 100176）

本文首先探討了常見雙層罐底結構的型式和特點，并對罐壁與罐底連接處的設計進行研究，最后總結了泄露檢測技術在大型立體儲油罐雙層鋼制罐底結構設計的應用，為大型立體式儲油罐雙層鋼制罐底結構設計提供資料參考。

大型立體式；儲油罐；雙層鋼制罐底；結構設計

大型立體儲油罐是石油儲備基地的關鍵設備，其結構設計直接影響了儲油罐的儲油安全和油罐的使用壽命。我國大型立體儲油罐大多數為單層設計，單層的大型立體儲油罐罐底上下表面容易受到環境和油品的腐蝕，容易產生泄露的風險。雙層大型立體儲油罐的設計和研究，對我國儲油技術的發展和進步有重要意義。為了進一步推動我國儲油技術的發展，對大型立式儲油罐雙層鋼制罐底結構設計進行研究和探討，對我國儲油技術的發展有重要意義。如何做好大型立體儲油罐雙層鋼制罐底結構進行設計，更是受到科研單位和儲油基地重點研究和實踐的課題。

1 常見雙層罐底結構型式及特點

雙層鋼制罐底由上下兩層金屬板和中間的填充物組成，雙層罐底結構能夠有效避免罐底的雙層腐蝕，降低罐底腐蝕破損的速率，有效的防止油品泄露和油品污染。筆者針對雙層罐底結構常見型式進行分析，當前雙層罐底結構形式主要有以下幾種。

1.1 砂礫或混凝土填充的雙層鋼制罐底

雙層鋼制罐底中應用砂礫或混凝土填充的頻率很高，采用砂礫或混凝土填充，能夠提高罐體的荷載作用，具有更加優秀的抗性變能力。該結構應用于大型立體式儲油罐，能夠有效的提高雙層鋼制罐底的抗腐蝕性能。但在應用這種儲油罐設計時，一定要保證密封性，這不僅是相關設計規定的具體要求，也是保證罐底抗腐蝕性能和荷載能力的關鍵。但由于焊接空間有限，在焊接時很難保證密封，因而在焊接完成后要進行細致的無損檢驗。

1.2 鋼筋格網支撐的雙層鋼制罐底

鋼筋格網雙層鋼制罐底在內外罐底中間采用鋼筋格網作為支撐物，鋼筋作為一種硬度高、韌性好的材料，其能夠有效的保證罐底的結構穩定性和荷載能力。但這種雙層鋼制罐底在設計時同樣要注意罐底的密封性，除此之外還要保證鋼筋格網分布的均勻性，以保證罐底在荷載下各處能夠均勻受力。

1.3 鋼結構支撐的雙層鋼制罐底

型鋼格柵支撐的雙層鋼制罐底上下層由鋼結構構件支撐，這種結構受管內介質撓度影響，容易導致罐底受力不均勻，產生個別部位撓度過大疲勞腐蝕，因而這種設計常用于中小型儲油罐的設計中，在大型和超大型立式儲油罐中應用并不廣泛。

1.4 高分子材料二次罐底結構

隨著科學技術的發展，一種由砂墊層和柔性防滲膜組成的高分子復合材料在大型立式儲油罐設計中也有所應用。高分子材料應用于雙層罐底的填充層，不僅能夠保證罐底的荷載能力，還能夠有效防止油品泄露腐蝕。但防滲膜的安裝保護要求較高，加之成本和造價較高，這種填充料在罐底結構中應用的并不廣泛。

2 罐壁與罐底連接處的設計

大型立體儲油罐雙層罐底結構設計中，尤其要注意罐壁與罐底連接處的設計。常用的罐壁與罐底連接處結構設計方案包括上層罐底板與內壁焊接連接、上層罐底板與罐壁開槽連接、過度角鋼環連接和連續環支撐罐壁等。上層罐底板直接與罐壁焊接方案施工方便，但這種連接結構會使罐底板與罐壁連接處產生較大應力，加大角焊接縫開裂的風險，因此在大儲量要求的儲油罐設計中不建議采用。上層罐底板與開槽罐壁連接有效的改善了罐底受力狀態，是當前應用最廣泛的結構連接方式。過度角鋼環與上層罐底板與罐壁連接，也能夠避免角焊接縫開裂，在歐洲地區應用廣泛。在下層地板采用連續環梁的連接方式，由于連續環梁承受了罐壁重量，因而在鋼筋格網、格柵和鋼構支撐的立式雙層儲油罐中應用比較常見。

3 泄露檢測技術

在立式儲油罐中，應根據儲存介質的性質和雙層罐底的結構形式合理選擇泄漏檢測方法，常用雙層罐底泄漏檢測方法可分為主動檢測和被動檢測。被動檢測技術即在發生泄漏時，通過設在雙層罐底內部上側的排液管將泄漏物排出罐外，如在混凝土填充的雙層罐底板結構中，混凝土上部設置導流管。在該種方法中，主要依靠液體自身流動排出罐外而發現泄漏，因此泄漏不易及時發現。雙層罐底結構底板泄漏的主動檢測可采用真空泄漏檢測系統，即通過在兩底板間形成負壓并保壓，不間斷地監測兩底板之間的壓力變化，快速發現罐底泄漏，該方法為目前歐洲通常采用的雙層罐底泄漏檢測方法。近年來，隨著我國泄露檢測技術的發展，國內也研發出具有雙層罐底板結構的立式儲油罐泄漏在線監測系統，此種泄漏監測系統包括通過裝有循環泵且連通空腔的循環管路、接通循環管路的稀有氣體源以及數據線分別接通安裝在循環管路中的紅外氣體變送器、壓力變送器、溫濕度變送器以及循環泵的PLC控制中心，可實現對立式儲油罐罐底板泄漏狀況的實時監測。其它常見的檢測方法還包括安裝泄漏探測探頭、氮氣超壓監測、氮氣吹掃、聲發射檢測和電子傳感器監測等。

綜上所述，大型立體儲油罐中采用雙層罐底結構，對我國儲油技術的發展和進步影響深遠。為了進一步完善大型立體儲油罐雙層鋼制罐底結構設計質量，在立體儲油罐雙層罐底結構設計時，一定要把握好雙層罐底結構型式的特點，最后還要做好罐壁與罐底的連接處設計，并應用好泄露檢測技術，以保證立體儲油罐雙層鋼制罐底結構設計質量。

［1］柳偉.帶有環形隔板的圓柱形罐體中流體晃動響應的概率密度演化分析及動力響應試驗［D］.南京工業大學，2014.

［2］羅麗華，趙樹炳，齊建波.大型立式儲油罐雙層鋼制罐底結構設計探討［J］.石油化工設備，2015，44（S1）：49-53.