十萬方原油罐的關鍵結構設計與分析

馬靜(廣西工聯工業工程咨詢設計有限公司,廣西 南寧 530003)

十萬方原油罐的關鍵結構設計與分析

馬靜(廣西工聯工業工程咨詢設計有限公司,廣西 南寧 530003)

改革開放以來，我國經濟進入了飛速發展的時代，在全球化的不斷影響下，全球能源的需求不斷增長，我國的能源儲備工作上也做了嚴密部署，但我國現階段成品油儲備能力不足，抵抗風險與應急能力較弱，僅僅靠我國現階段開展的十萬方儲罐工程是遠遠不能解決這一問題的，因此對十萬方原油罐的結構進行優化設計非常重要。本文就十萬方原油罐結構設計進行了詳細的分析。

原油罐；十萬方；結構設計

隨著我國能源戰略的不斷調整，國內原油產量也趨于固定。但是長期以來我國原油開采技術水平程度不高，原油開采利用不能滿足現階段我國經濟發展的要求，因而需要從國外進口原油供我國使用。但國家如果對進口原油依賴性較大，極易造成供應鏈中斷，影響我們國家的各項建設。且現階段世界局勢不穩定，地區沖突等會造成輸油管道中斷，為國家的使用安全帶來了極其惡劣的影響。為了我國經濟的長期發展以及長治久安，現階段必須認真貫徹我國原油儲備戰略方針，改進我國十萬方原油罐的設計與研究。

1 十萬方原油罐概述

1.1 十萬方原油罐在現階段的發展狀況

國內大型原油罐起步于上個世紀七十年代，五萬方浮頂油罐也被運用到石化、港口、油田等系統中，并同時從國外引進十萬方浮頂油罐，在根據外方所提供的有關資料進行建造安裝后投入使用以后，我國對十萬方油罐也進行了相關的探索，從八十年代開始，我國在多個原油產地安裝建造了十萬方原油浮頂儲罐。隨著我國對資源的開發程度日益增強，對我國的能源儲備要求也越來越高。近些年，我國的石油儲備能力遠遠跟不上我國能源開采情況，基于此，我國的儲罐也越來越大，儲罐的形式也越來越多，但儲罐的安全系數較低，對實現我國石油儲備戰略還存在一定的差距，只有不斷改進儲罐關鍵結構的設計技術，才可以使儲罐的安全系數不斷提高，為我國的原油儲備能力的提升提供相應的保障。

1.2 大型儲罐發展現狀

大型儲罐的發展，在帶給我國大規模的存儲油氣資源的同時，也有一定的弊端存在，儲罐相對來說占地面積較大，維護管理成本較高。現階段給我國大型儲罐的發展帶來了一系列的問題。第一，儲罐在建設初期沒有規范化建設，導致儲罐在使用過程中極易出現安全事故，給人民的生產生活都帶來特別大的不良影響，并極易污染儲罐周圍的生態環境；第二，儲罐相關技術手段不能與時俱進，沒有根據儲罐容量的大型化及時更新相應技術，出現技術老化，導致故障時有發生，引起卡盤、沉盤等事故發生，嚴重威脅原油儲備安全；隨著儲罐內部的壓力不斷增加，壁板厚度也不斷加厚，材料的使用量也隨之增大，對罐體材料的物理性能也提出了更高的要求，諸多原因都會導致材料強度降低，焊口故障發生率也隨之增加；局部應力過大，也非常容易使儲罐遭到破壞；油罐占地面積較大，一旦出現沉降問題，必然會引起管道破裂。

1.3 儲罐設計標準

在現階段儲罐設計規范中，為了防止出現儲罐底圈厚度過大的現象，在完成焊接工作后，需要對儲罐焊接部位進行熱處理工作，以此來減少局部應力。這樣一來，不僅可以能夠減少焊接工序，還節省了焊接時間。在進行十萬方浮頂罐設計時，應優先進行邊緣板的焊接工作，盡量使用高強度的鋼板作為主要的焊接材料，并將焊接強度控制在580MPa范圍內。

2 儲罐關鍵結構的優化

2.1 常見的儲罐結構

十萬方原油儲罐的應用是我國現階段最為普遍的一種大型儲罐，浮頂式儲罐結構有其自身特點，其結構主要包括：罐底板、罐壁板、邊角焊接、浮頂結構、加強圈、排水系統及消防擋板、內壁封裝裝置等。現階段常用的浮頂結構類型以單盤式和雙盤式為主。雙盤式就是浮頂上層由兩個蓋板，邊緣位置有環板，隔熱效果較好，但加工費用較高，而單盤式是在周邊設置浮船，將內部劃分為不滲漏的艙室，鋼角連接緊密。

2.2儲罐焊接

首先是編訂焊接工藝卡，我國現階段油罐焊接一般使用強度較高的11MnNiVR鋼板，這種鋼板盡管強度比較高，但是其焊接穩定性隨著罐體的厚度增加而逐漸降低。為了保證焊接質量，在正式焊接之前，首先要對11MnNiVR鋼板進行焊接工藝的編訂，并對其進行檢測和焊接試驗。并對鋼板焊接工藝進行評價，確定焊接的缺陷敏感性，為焊接工藝的改造提供參考。焊接工藝的評定試驗主要是拉伸性能和工藝性能（也就是常說的冷彎），除此之外，還要再一次進行沖擊試驗；電立焊工藝驗證：觀察厚度30mm、23mm、15mm的鋼板焊接區的金相與性能，并將三組焊接后的鋼板進行對比；其次是焊接工藝的評定，儲罐的焊接工藝應滿足JB4708-2000中對鋼制壓力容器的標準要求，并以此為依據進行儲罐的相關焊接工作，在完成相關焊接并檢測無誤的情況下，才可以進行大面積的儲罐焊接工作，保證儲罐的焊接質量；最后是現場焊接的施工方法，在進行焊接工作之前，要配備專業的焊接人員，在進行焊接時首先要對其進行熱處理，溫度為100℃±10，焊接兩側距離應保持在90mm左右，在焊接過程中，焊道應保持濕潤，因此在加熱過程中需要控制好加熱的速度與時間。在焊接工作完成后，對焊接的相關參數進行控制，保證焊接工藝的整體質量。

2.3 排水結構設計

為了防止出現罐壁震蕩，在進行儲罐的排水結構設計時應考慮原油的特點，排水結構的軟管的重量應為原油浮力的2.5倍，如果軟管質量或者重量達不到浮力的2.5倍，一方面增加軟管的重量，另一方面需要重新設計配重塊，配重塊均勻且按照標準要求的間隔來進行重新設計。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，使用拌合器對液體進行充分攪拌，達到均勻狀態。

2.4 油罐密封設計

十萬方浮頂罐密封裝置一般都具有可以自由調整的浮動盤，根據油氣的多少對其進行密封，將其與外界隔絕，減少油氣揮發。作為浮頂油氣灌密封工作的重要設計內容，二次密封與一次密封結構將在較大程度上減少油氣揮發，減少資源浪費。一般在設計過程中會將其安置在浮頂與外界交叉的位置。在實際應用上，現階段大多十萬方浮頂罐都密封采用機械密封。

3 結語

改革開放以來，我國的資源開采程度及使用程度越來越高，對我國原油儲備裝置的要求也越來越高，十萬方原油儲罐作為我國現階段最廣泛應用的大型儲罐，其關鍵結構的設計直接關乎儲罐的安全應用，也直接關系到我國能源儲備戰略的實施。在十萬方原油罐的設計時，應結合其結構，對關鍵結構進行設計與分析，改進其焊接結構、排水結構、密封結構的設計方法，使我國的儲罐設計水平不斷提高，原油儲存安全水平不斷提升，為我國的長效發展提供能源保障。

[1]李娟花,李健.十萬方原油儲罐的關鍵結構設計與分析[J].化學工程與裝備,2016,01:34-36.

[2]伍開松,蔡燦,吳霽薇,張瑜,廖飛龍.20萬方原油儲罐的關鍵結構參數設計與優化分析[J].機械科學與技術,2013,11:1604-1609.