大型立式儲(chǔ)油罐雙層鋼制罐底結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討

姚金龍（中材建設(shè)有限公司，北京 100176）

大型立式儲(chǔ)油罐雙層鋼制罐底結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討

姚金龍（中材建設(shè)有限公司，北京 100176）

本文首先探討了常見雙層罐底結(jié)構(gòu)的型式和特點(diǎn)，并對(duì)罐壁與罐底連接處的設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，最后總結(jié)了泄露檢測(cè)技術(shù)在大型立體儲(chǔ)油罐雙層鋼制罐底結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用，為大型立體式儲(chǔ)油罐雙層鋼制罐底結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供資料參考。

大型立體式；儲(chǔ)油罐；雙層鋼制罐底；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

大型立體儲(chǔ)油罐是石油儲(chǔ)備基地的關(guān)鍵設(shè)備，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)直接影響了儲(chǔ)油罐的儲(chǔ)油安全和油罐的使用壽命。我國(guó)大型立體儲(chǔ)油罐大多數(shù)為單層設(shè)計(jì)，單層的大型立體儲(chǔ)油罐罐底上下表面容易受到環(huán)境和油品的腐蝕，容易產(chǎn)生泄露的風(fēng)險(xiǎn)。雙層大型立體儲(chǔ)油罐的設(shè)計(jì)和研究，對(duì)我國(guó)儲(chǔ)油技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步有重要意義。為了進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)儲(chǔ)油技術(shù)的發(fā)展，對(duì)大型立式儲(chǔ)油罐雙層鋼制罐底結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究和探討，對(duì)我國(guó)儲(chǔ)油技術(shù)的發(fā)展有重要意義。如何做好大型立體儲(chǔ)油罐雙層鋼制罐底結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，更是受到科研單位和儲(chǔ)油基地重點(diǎn)研究和實(shí)踐的課題。

1 常見雙層罐底結(jié)構(gòu)型式及特點(diǎn)

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(jié)構(gòu)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(duì)雙層罐底結(jié)構(gòu)常見型式進(jìn)行分析，當(dāng)前雙層罐底結(jié)構(gòu)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(yīng)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(yōu)秀的抗性變能力。該結(jié)構(gòu)應(yīng)用于大型立體式儲(chǔ)油罐，能夠有效的提高雙層鋼制罐底的抗腐蝕性能。但在應(yīng)用這種儲(chǔ)油罐設(shè)計(jì)時(shí)，一定要保證密封性，這不僅是相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)定的具體要求，也是保證罐底抗腐蝕性能和荷載能力的關(guān)鍵。但由于焊接空間有限，在焊接時(shí)很難保證密封，因而在焊接完成后要進(jìn)行細(xì)致的無損檢驗(yàn)。

1.2 鋼筋格網(wǎng)支撐的雙層鋼制罐底

鋼筋格網(wǎng)雙層鋼制罐底在內(nèi)外罐底中間采用鋼筋格網(wǎng)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(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和荷載能力。但這種雙層鋼制罐底在設(shè)計(jì)時(shí)同樣要注意罐底的密封性，除此之外還要保證鋼筋格網(wǎng)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)構(gòu)件支撐，這種結(jié)構(gòu)受管內(nèi)介質(zhì)撓度影響，容易導(dǎo)致罐底受力不均勻，產(chǎn)生個(gè)別部位撓度過大疲勞腐蝕，因而這種設(shè)計(jì)常用于中小型儲(chǔ)油罐的設(shè)計(jì)中，在大型和超大型立式儲(chǔ)油罐中應(yīng)用并不廣泛。

1.4 高分子材料二次罐底結(jié)構(gòu)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，一種由砂墊層和柔性防滲膜組成的高分子復(fù)合材料在大型立式儲(chǔ)油罐設(shè)計(jì)中也有所應(yīng)用。高分子材料應(yīng)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(hù)要求較高，加之成本和造價(jià)較高，這種填充料在罐底結(jié)構(gòu)中應(yīng)用的并不廣泛。

2 罐壁與罐底連接處的設(shè)計(jì)

大型立體儲(chǔ)油罐雙層罐底結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，尤其要注意罐壁與罐底連接處的設(shè)計(jì)。常用的罐壁與罐底連接處結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案包括上層罐底板與內(nèi)壁焊接連接、上層罐底板與罐壁開槽連接、過度角鋼環(huán)連接和連續(xù)環(huán)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(jié)構(gòu)會(huì)使罐底板與罐壁連接處產(chǎn)生較大應(yīng)力，加大角焊接縫開裂的風(fēng)險(xiǎn)，因此在大儲(chǔ)量要求的儲(chǔ)油罐設(shè)計(jì)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(tài)，是當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)連接方式。過度角鋼環(huán)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(qū)應(yīng)用廣泛。在下層地板采用連續(xù)環(huán)梁的連接方式，由于連續(xù)環(huán)梁承受了罐壁重量，因而在鋼筋格網(wǎng)、格柵和鋼構(gòu)支撐的立式雙層儲(chǔ)油罐中應(yīng)用比較常見。

3 泄露檢測(cè)技術(shù)

在立式儲(chǔ)油罐中，應(yīng)根據(jù)儲(chǔ)存介質(zhì)的性質(zhì)和雙層罐底的結(jié)構(gòu)形式合理選擇泄漏檢測(cè)方法，常用雙層罐底泄漏檢測(cè)方法可分為主動(dòng)檢測(cè)和被動(dòng)檢測(cè)。被動(dòng)檢測(cè)技術(shù)即在發(fā)生泄漏時(shí)，通過設(shè)在雙層罐底內(nèi)部上側(cè)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(jié)構(gòu)中，混凝土上部設(shè)置導(dǎo)流管。在該種方法中，主要依靠液體自身流動(dòng)排出罐外而發(fā)現(xiàn)泄漏，因此泄漏不易及時(shí)發(fā)現(xiàn)。雙層罐底結(jié)構(gòu)底板泄漏的主動(dòng)檢測(cè)可采用真空泄漏檢測(cè)系統(tǒng)，即通過在兩底板間形成負(fù)壓并保壓，不間斷地監(jiān)測(cè)兩底板之間的壓力變化，快速發(fā)現(xiàn)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(cè)方法。近年來，隨著我國(guó)泄露檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)也研發(fā)出具有雙層罐底板結(jié)構(gòu)的立式儲(chǔ)油罐泄漏在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，此種泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括通過裝有循環(huán)泵且連通空腔的循環(huán)管路、接通循環(huán)管路的稀有氣體源以及數(shù)據(jù)線分別接通安裝在循環(huán)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(huán)泵的PLC控制中心，可實(shí)現(xiàn)對(duì)立式儲(chǔ)油罐罐底板泄漏狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。其它常見的檢測(cè)方法還包括安裝泄漏探測(cè)探頭、氮?dú)獬瑝罕O(jiān)測(cè)、氮?dú)獯祾?、聲發(fā)射檢測(cè)和電子傳感器監(jiān)測(cè)等。

綜上所述，大型立體儲(chǔ)油罐中采用雙層罐底結(jié)構(gòu)，對(duì)我國(guó)儲(chǔ)油技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步影響深遠(yuǎn)。為了進(jìn)一步完善大型立體儲(chǔ)油罐雙層鋼制罐底結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量，在立體儲(chǔ)油罐雙層罐底結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，一定要把握好雙層罐底結(jié)構(gòu)型式的特點(diǎn)，最后還要做好罐壁與罐底的連接處設(shè)計(jì)，并應(yīng)用好泄露檢測(cè)技術(shù)，以保證立體儲(chǔ)油罐雙層鋼制罐底結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量。

［1］柳偉.帶有環(huán)形隔板的圓柱形罐體中流體晃動(dòng)響應(yīng)的概率密度演化分析及動(dòng)力響應(yīng)試驗(yàn)［D］.南京工業(yè)大學(xué)，2014.

［2］羅麗華，趙樹炳，齊建波.大型立式儲(chǔ)油罐雙層鋼制罐底結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討［J］.石油化工設(shè)備，2015，44（S1）：49-53.