基于數值模擬的LNG儲罐內罐應力分析

張博超，黃歡，陳團海，夏夢瑩，計寧寧

（中海石油氣電集團有限責任公司 北京市朝陽區100028）

引言

LNG儲罐是LNG接收站中最重要的設備之一。LNG儲罐內罐的設計，則是LNG儲罐設計的難點之一。內罐需要承擔液體在各種工況下的荷載，而且需要在-165℃的低溫環境下保證正常工作不失效。通常情況下，LNG儲罐內罐采用9%Ni鋼板制成。由于設計難度大，材料造價高，對整個儲罐影響嚴重，因此內罐的設計國內LNG行業各個公司研究中重點內容之一。

目前國內已有多名學者對LNG儲罐內罐進行了分析與研究。黃歡[1]通過分析國產9%Ni鋼板現狀及計算結果，給出了LNG儲罐內罐的優化建議；揚帆等[2]通過分析，給出了LNG儲罐內罐計算的參考計算方法；管有海等[3]通過液固耦合，對LNG儲罐內罐和外罐模態進行分析，研究儲罐震動頻率的影響；曹學文等[4]通過計算和對比，分析模型和現場實際數據的誤差，并建議大型LNG儲罐分三個階段進行預冷；蘇娟等[5]人借助有限元軟件，模擬了內罐泄漏工況下，LNG液體低溫對儲罐的影響，并提出了應對建議。

1 內罐建模

1.1 內罐設計方案

傳統的大型LNG全容儲罐，內罐通常采用9%Ni鋼結構。罐底和罐壁均由鋼板焊接形成，罐壁需在出廠前根據設計方案進行預彎。根據GB/T 26978中的要求，當儲罐罐壁直徑大于60m時，內罐壁板最小厚度為10mm。罐底板最小厚度為5mm，底環板最小厚度為8mm[6]。

目前LNG儲罐工程設計，通常采用理論公式計算，得到每層壁板的厚度。本文基于中國海油某大型LNG儲罐設計方案，通過數值模擬，對LNG內罐在預冷、水壓試驗、調試階段進行分析，研究內罐實際的工作情況，得到不同位置的受力情況，并提出相關建議，為后續儲罐設計提供參考。……