大型儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀與方向

劉單明

摘 要：大儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)主要是對(duì)石油產(chǎn)品和液體的化工產(chǎn)品的儲(chǔ)存設(shè)計(jì)的，本文通過分析大型的儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)的特征、現(xiàn)狀和發(fā)展，分析現(xiàn)在大型儲(chǔ)罐在設(shè)計(jì)過程中存在的缺陷，從而能夠設(shè)計(jì)出更好的大型儲(chǔ)罐，有利于我國石油和液體化工原料的儲(chǔ)存。

關(guān)鍵詞：大型儲(chǔ)罐；設(shè)計(jì)；現(xiàn)狀；發(fā)展

現(xiàn)在，儲(chǔ)罐都朝著大型化的方向發(fā)展，而且能夠滿足不同的要求，能夠?qū)Σ煌囊后w原料進(jìn)行儲(chǔ)存，在對(duì)大型儲(chǔ)罐進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，針對(duì)化工原料的品種，也提出了更加完善的方針，大型儲(chǔ)罐是對(duì)石油產(chǎn)品和液體的化工產(chǎn)品進(jìn)行儲(chǔ)存的裝置，通常情況下，大型儲(chǔ)罐的容量很大，其直徑能夠達(dá)到100米以上，在對(duì)石油化工產(chǎn)品進(jìn)行儲(chǔ)存時(shí)，儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)越來越多元化，而且其附屬的裝置也越來越復(fù)雜。在我國甚至是國際上，只對(duì)石油儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)提出了較為明確的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于那么化工液體產(chǎn)品的儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)還沒有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和約束機(jī)制。大型儲(chǔ)罐是在石油產(chǎn)品儲(chǔ)罐的基礎(chǔ)上演變而來的，但是現(xiàn)在石油行業(yè)比較發(fā)達(dá)，各行各業(yè)的原材料也在研發(fā)，所以，石油化的儲(chǔ)罐制作也朝著大型化的方向發(fā)展，在對(duì)液體的化工產(chǎn)品進(jìn)行儲(chǔ)存時(shí)，要通過分析不同液體的介質(zhì)問題，在儲(chǔ)罐制作中，也盡量提高儲(chǔ)罐的容量。所以，液體化工產(chǎn)品所使用的儲(chǔ)罐比石油產(chǎn)品使用的儲(chǔ)罐的要求更高，要分析不同液體化工產(chǎn)品的性質(zhì)，針對(duì)這些化工產(chǎn)品的特性，制作不同類型的儲(chǔ)罐。

1 儲(chǔ)罐的大型化

現(xiàn)在，各個(gè)國家都在增加自身的石油的儲(chǔ)備量，尤其是最近這幾年，大型儲(chǔ)罐在使用中會(huì)收到場地的限制，如果場地的面積比較小，那么，大型的儲(chǔ)罐是不能使用的，在通過對(duì)罐壁的鋼板進(jìn)行焊接后，不能采用熱處理的方法，所以，大型儲(chǔ)罐的厚度不能太大。日本的鋼制的焊接油罐的厚度能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，一般碳素鋼的厚度不能大于38毫米，高強(qiáng)度鋼的厚度不能大于45毫米，而且如果儲(chǔ)罐的容量更大的話，在制造的過程中就會(huì)存在一定的安全隱患，造成的不良影響是不能挽回的，所以，在制造大型儲(chǔ)罐的時(shí)候，要結(jié)合其性能和安全性，綜合考慮。我國的大型儲(chǔ)罐，是在1985年開始制作的，是在引進(jìn)日本制作大型儲(chǔ)罐技術(shù)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，我國的第一個(gè)大型儲(chǔ)罐的容量為1040立方米，隨后，我國制造了很多個(gè)大型的儲(chǔ)罐。但是，在制作大型儲(chǔ)罐的過程中，由于受到了條件的限制，所以，其容量一直是1040立方米，這與一些發(fā)達(dá)國家制作的儲(chǔ)罐還是存在一定的差距的。

2 儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)方法

在一些制作儲(chǔ)罐技術(shù)比較成熟的國家，儲(chǔ)罐在研究的過程中，是借助計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的，這類技術(shù)是運(yùn)用計(jì)算機(jī)編程對(duì)儲(chǔ)罐的容量進(jìn)行分析的，通過建立模型，對(duì)儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)進(jìn)行動(dòng)態(tài)的模擬和分析，然后制作出繪圖的程序?，F(xiàn)在，我國也開始運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)來對(duì)大型的儲(chǔ)罐進(jìn)行編程和設(shè)計(jì)，但是還是存在一些缺陷。

3 灌頂結(jié)構(gòu)

灌頂結(jié)構(gòu)是儲(chǔ)罐的一個(gè)重要的構(gòu)成部分，在儲(chǔ)罐內(nèi)部容易形成水蒸氣，這些水蒸氣會(huì)對(duì)液體造成一定的壓力，所以，在對(duì)灌頂制作的時(shí)候，要求灌頂能夠承受在高溫下介質(zhì)產(chǎn)生的壓力，而且灌頂?shù)淖灾夭荒苓^大，提高其活載荷的能力，確保儲(chǔ)罐在使用中可以保持良好的穩(wěn)定性。在大型的儲(chǔ)罐內(nèi)部，由于液體化工材料的介質(zhì)不同，會(huì)出現(xiàn)著火或者爆炸的問題，這些問題都是比較常見的，容易在儲(chǔ)罐內(nèi)部形成較大的壓力，使儲(chǔ)罐的邊緣出現(xiàn)開裂的問題。為了不引起較大的安全事故，所以，在對(duì)儲(chǔ)罐的灌頂結(jié)構(gòu)要進(jìn)行嚴(yán)密的設(shè)計(jì)。

3.1 錐頂結(jié)構(gòu)

按照這類結(jié)構(gòu)的差異又可以將這類結(jié)構(gòu)分成自支撐結(jié)構(gòu)和梁柱式支頂，錐頂結(jié)構(gòu)罐在我國使用的還是比較少的，在國外使用的比較多，尤其是在英國和新加坡地區(qū)使用比較多，其優(yōu)勢在于不會(huì)在液面上形成較大面積的蒸汽空間，而且不會(huì)對(duì)儲(chǔ)罐造成任何的損耗。

3.2 拱頂結(jié)構(gòu)

這類結(jié)構(gòu)可以分成帶筋的結(jié)構(gòu)和不帶筋的結(jié)構(gòu)，拱頂結(jié)構(gòu)在我國使用的還是比較多的，其容量一般是在1000立方米左右，而且一般采用的是不帶筋的結(jié)構(gòu)，如果容量過大，超過了1000立方米，就采用帶筋的結(jié)構(gòu)。

3.3 鋼網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)灌頂

這種結(jié)構(gòu)是在帶筋的結(jié)構(gòu)超過了10000立方米時(shí)才采用的，因?yàn)檫@類結(jié)構(gòu)的成本比較高，而且，使用的鋼量直線式成垂直的方向上升的，所以，應(yīng)該將此結(jié)構(gòu)用在容量比較大的儲(chǔ)罐中。

鋼網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)一般運(yùn)用在大型的體育館中，而且在大型的展覽室中使用比較多，能夠形成一個(gè)大的穹頂。在儲(chǔ)罐上應(yīng)用這種結(jié)構(gòu)，是在儲(chǔ)罐上形成一個(gè)網(wǎng)殼的結(jié)構(gòu)，這個(gè)主體結(jié)構(gòu)能夠與罐壁連接起來，在灌頂受到強(qiáng)大的外界壓力的時(shí)候，網(wǎng)格就能夠起到良好的支撐能力，提高了灌頂?shù)目箟耗芰Γ夜囗斣诔惺芡饨鐗毫Φ臅r(shí)候能夠結(jié)合包邊角鋼的支撐能力，使儲(chǔ)罐更加得堅(jiān)固，而且，在外面的鋼筋板能夠承受罐內(nèi)帶來的壓力，而且也能夠承受外界的拉應(yīng)力，還可以起到對(duì)儲(chǔ)罐密封的效果，其厚度一般是在最小厚度的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，而且還要分析儲(chǔ)罐的腐蝕余量。運(yùn)用這些材料能夠?qū)⒐囗斏系匿摬牡挠昧繙p小，能夠節(jié)省灌頂?shù)牟牧希疫@種結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度非常大，在進(jìn)行儲(chǔ)罐安裝的過程中，可以先安裝灌頂，再安裝其他的部位。鋼網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)具有空間性特點(diǎn)，能夠?qū)⑹艿降耐饨鐗毫鬟f到不同的方向，從而能夠緩解外界帶給儲(chǔ)罐的壓力，而且其內(nèi)力的分布是比較平均的，不會(huì)產(chǎn)生較大的波動(dòng)，能夠?qū)?qiáng)大的內(nèi)力分散。

4 罐底板的設(shè)計(jì)

在對(duì)罐底板進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，要分析其結(jié)構(gòu)的形式，罐底板對(duì)化工液體儲(chǔ)存的質(zhì)量產(chǎn)生很大的作用，而且能夠延長儲(chǔ)罐的使用年限。所以，在對(duì)罐底結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該分析整個(gè)儲(chǔ)罐的規(guī)模，按照儲(chǔ)罐的規(guī)模，建設(shè)不同面積的罐底。在對(duì)罐底板進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，一般是分析化工液體介質(zhì)的特點(diǎn)，然后選擇合適的形狀，通過精確地計(jì)算，從而分析罐底邊緣的長度，有些罐底板不需要安裝邊緣板，這樣根據(jù)罐底板的形狀和儲(chǔ)罐的容量來分析。罐底除了要安裝邊緣板，還要安裝中幅板，中幅板的厚度不能過厚，要根據(jù)儲(chǔ)罐的容量來確定。

5 儲(chǔ)罐底與基礎(chǔ)的配置和儲(chǔ)罐的防腐方法分析

大型儲(chǔ)罐的底部與其基礎(chǔ)部分是一個(gè)緊密的整體，所以，如果儲(chǔ)罐在沒有沖水的情況下就出現(xiàn)了沉降的情況，那么，其結(jié)構(gòu)和形狀就會(huì)對(duì)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生比較重要的影響。在我國使用的大型儲(chǔ)罐中，一般都采用的是錐形的結(jié)構(gòu)，而且結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的中心部位比四周都要高，其坡度為4.5度左右。我國的大型儲(chǔ)罐在設(shè)計(jì)時(shí)也是結(jié)合了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)的，但是，在進(jìn)行基礎(chǔ)沉降的過程中還是存在一定的問題，其錐面的坡度一般是不能大于4.5度的，但是，這種結(jié)構(gòu)在使用的過程中往往是達(dá)不到效果的，而且需要進(jìn)行補(bǔ)充和改善。通過對(duì)上述的原因進(jìn)行分析，大型儲(chǔ)罐在設(shè)計(jì)的過程中要符合實(shí)際的需要，而且要從大型儲(chǔ)罐的實(shí)用性出發(fā)，從而設(shè)計(jì)出最經(jīng)濟(jì)實(shí)用的儲(chǔ)罐，才能夠?yàn)槭筒牧虾透鞣N液體的化工原料提供良好的儲(chǔ)存環(huán)境，促進(jìn)各類材料性能的提高。

6 結(jié)語

現(xiàn)在，大型的儲(chǔ)罐用途越來越廣泛，能夠在不同的領(lǐng)域應(yīng)用，其功能不僅僅是儲(chǔ)存石油，而且能夠?qū)σ恍┗さ囊后w原料進(jìn)行儲(chǔ)存，能夠保證原料在使用時(shí)其性能。在對(duì)大型儲(chǔ)罐進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要符合實(shí)際性原則，而且要考慮的是罐壁的厚度，可以運(yùn)用薄膜應(yīng)力的相關(guān)計(jì)算方法來分析，設(shè)計(jì)一個(gè)固定的點(diǎn)，然后將各個(gè)圈板的厚度計(jì)算出來，然后分析腐蝕的余量以及厚度產(chǎn)生的差別，然后進(jìn)行整合后，選擇那些能夠符合厚度標(biāo)準(zhǔn)的鋼板，提高大型儲(chǔ)罐的使用年限，使大型儲(chǔ)罐在使用中的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]史玉芹，周紅梅.大型儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀與進(jìn)展[J].科技信息，2012，07：41.

[2]劉佳，袁玲，唐悅影，盧向紅.中美大型儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)抗震計(jì)算對(duì)比[J]. 油氣儲(chǔ)運(yùn)，2013，04：421-425.

[3]陳德志，米廣生，張繼軍，瞿帆.中國大型儲(chǔ)罐建設(shè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 石油化工建設(shè)，2011，01：28-32.

[4]蔣國輝，張曉明，閆春暉，楊曉錚，蔡培培，張玉蛟. 國內(nèi)外儲(chǔ)罐事故案例及儲(chǔ)罐標(biāo)準(zhǔn)修改建議[J]. 油氣儲(chǔ)運(yùn)，2013，06：633-637.

[5]卜凡，錢才富.關(guān)于靜載作用下大型儲(chǔ)罐罐壁的合理設(shè)計(jì)[J]. 壓力容器，2013，12：31-37.