應(yīng)變強(qiáng)化技術(shù)在LNG低溫儲(chǔ)罐中的應(yīng)用

馬騰達(dá) 翟東琦 賀玉秀 馮靚靚

摘要：在液化天然氣站，低溫儲(chǔ)罐是儲(chǔ)存液化天然氣的關(guān)鍵設(shè)備。液化天然氣低溫儲(chǔ)罐的使用和安全性能直接影響到臺(tái)站的經(jīng)濟(jì)效益和安全。目前，低溫液化氣體的使用越來(lái)越廣泛，LNG低溫儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)越來(lái)越容易量化。應(yīng)變強(qiáng)化技術(shù)通過(guò)加載應(yīng)力、拉伸奧氏體不銹鋼和相應(yīng)的塑性應(yīng)變以及隨后卸載應(yīng)力來(lái)提高材料的彈性，越來(lái)越多地用于液化天然氣低溫儲(chǔ)罐中。文章分析了應(yīng)變強(qiáng)化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)及其對(duì)材料性能和應(yīng)變強(qiáng)化工藝的影響，并研究了應(yīng)變強(qiáng)化技術(shù)在低溫液化石油氣儲(chǔ)罐中的應(yīng)用，以便為這些儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)制造提供信息。

關(guān)鍵詞：應(yīng)變強(qiáng)化技術(shù);LNG低溫儲(chǔ)罐;制造設(shè)計(jì);應(yīng)用分析

前言

目前，隨著我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，科技進(jìn)一步完善，天然氣被廣泛用于經(jīng)濟(jì)發(fā)展，特別是由于對(duì)低溫儲(chǔ)罐的需求日益增加。低溫液化天然氣液體運(yùn)輸工具得到廣泛使用。然而，液化天然氣是一種無(wú)色無(wú)味的氣體，如果與大氣中的氧氣混合，會(huì)產(chǎn)生爆炸性氣體，并對(duì)用戶安全構(gòu)成威脅。因此，低溫儲(chǔ)罐的使用受到更嚴(yán)格的要求，必須考慮到使用的安全性。

一、LNG低溫儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)

LNG低溫儲(chǔ)罐主要包括內(nèi)容器。用于容納LNG低溫介質(zhì)，必須承受室內(nèi)環(huán)境壓力，并在罐殼部件中占有重要位置。材料的選擇必須符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范。所有連接器在制造過(guò)程中都必須進(jìn)行100%的x光檢查。設(shè)備制造后進(jìn)行壓力和泄漏試驗(yàn)。管理系統(tǒng)通常安裝在膽囊上方，以滿足不同的使用需求。夾層卡。內(nèi)膽道與外殼之間有夾層，為設(shè)備形成單獨(dú)的冷空間，有效保證低溫儲(chǔ)罐的所有使用性能。夾層應(yīng)根據(jù)具體要求并使用適當(dāng)?shù)慕^緣方法。外殼。外部機(jī)柜安裝在內(nèi)部膽道外部，不直接接觸低溫環(huán)境，并與內(nèi)部靜脈形成夾層。盤柜主要用于安裝、傳輸和維護(hù)夾層性能。安全附件。為了有效地確保安全性能，必須配置相應(yīng)的設(shè)備。管道系統(tǒng)。若要滿足相關(guān)的使用需求，必須規(guī)劃適當(dāng)?shù)牟季€。有兩種支撐結(jié)構(gòu)，一種是內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)，另一種是外部支撐結(jié)構(gòu)，由兩部分組成，一部分是支撐腿，另一部分是牽引帶，主要在運(yùn)輸過(guò)程中受力作用，主要是支撐腿。

二、應(yīng)變強(qiáng)化技術(shù)概述

1.應(yīng)變強(qiáng)化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

應(yīng)變強(qiáng)化技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：第一，節(jié)省材料。根據(jù)這一技術(shù)，真空絕熱低溫壓力儲(chǔ)罐可設(shè)計(jì)成大大增加應(yīng)力、減小設(shè)備壁厚和有效減輕設(shè)備重量。二是節(jié)能減排在制造低溫儲(chǔ)罐時(shí)，減小薄壁厚度可減少設(shè)備焊接和成型所需的人力和能量消耗。它還可以減少移動(dòng)低溫儲(chǔ)罐的燃料消耗。第三，可以降低堆疊密度比。采用這種技術(shù)制造低溫容器將增加內(nèi)容器壁的厚度和質(zhì)量，降低體積密度，提高競(jìng)爭(zhēng)力。

2.應(yīng)變強(qiáng)化工藝

注入加筋液，休息15分鐘以上后關(guān)閉設(shè)備，將溶解氣體完全排出加筋液，充入容器并有效密封，保證內(nèi)靜脈表面保持干燥。降低過(guò)壓速度，控制最大過(guò)壓速度，使其保持在0.5 MPa/分鐘范圍內(nèi)。在過(guò)度壓縮符合特定設(shè)計(jì)要求時(shí)檢查曲面。檢查結(jié)束后，應(yīng)繼續(xù)加大壓力，控制壓力上升速度，保持在0.1 MPa/分鐘以下。過(guò)壓時(shí)，目視檢查內(nèi)膽道表面是否有滲漏、異常噪聲或可見(jiàn)應(yīng)變。如果這兩種現(xiàn)象都不存在，就可以定性為測(cè)量剖面中最高位置處容器的周長(zhǎng)，并計(jì)算周長(zhǎng)變化率。同時(shí)，如果壓縮時(shí)間大于1小時(shí)，且最后30分鐘的最大周長(zhǎng)變化率小于0.1%/h，則壓縮完成并開(kāi)始減壓。

三、應(yīng)變強(qiáng)化技術(shù)在低溫儲(chǔ)罐制造中的應(yīng)用

1.應(yīng)用分析

奧氏體不銹鋼被用作強(qiáng)化應(yīng)變的容器材料，應(yīng)力等級(jí)通過(guò)連續(xù)抑制超過(guò)彈性極限，從而在卸載之前產(chǎn)生塑性應(yīng)變，從而提高彈性極限。容器中的所有焊接接頭在強(qiáng)化處理之前都必須接受無(wú)損檢測(cè)，所有焊接接頭都必須符合強(qiáng)化處理的資格。對(duì)于應(yīng)變強(qiáng)化劑，應(yīng)使用溫度為20c、含氯離子不超過(guò)25毫克/升的清水，并應(yīng)在對(duì)強(qiáng)化劑進(jìn)行鑒定后立即進(jìn)行清洗。容器水平放置在木質(zhì)密封件上，容器頂部設(shè)有排氣口（最高點(diǎn)），底部設(shè)有加注口。裝載后容器必須充滿液體，待液體中溶解氣體完全排出后至少15分鐘，然后關(guān)閉容器的所有接口。在對(duì)儲(chǔ)罐施加壓力之前，必須測(cè)量所有可能應(yīng)變的部分，測(cè)量?jī)x器的精度必須符合試驗(yàn)要求。測(cè)量結(jié)果是評(píng)估容器應(yīng)變的基本數(shù)據(jù)。

在增加壓力之前，測(cè)量每個(gè)圓柱體運(yùn)動(dòng)類型中間相同位置的周長(zhǎng)和厚度，并保存值。壓力上升必須是漸進(jìn)和平衡的，在應(yīng)變壓力接近50%時(shí)，最高速率為每分鐘5巴，最高速率為每分鐘1巴。緩慢增加容器內(nèi)的壓力，直至工作壓力，測(cè)量氣缸接合的周長(zhǎng)（或周長(zhǎng)應(yīng)變），檢查容器的密封，并保持壓力一段時(shí)間。緩慢增加壓力至設(shè)計(jì)壓力的1.6倍，重新測(cè)量周邊（或偏差），檢查儲(chǔ)罐的密封;將設(shè)計(jì)壓力保持在1.6倍以上60分鐘，每15分鐘測(cè)量一次周長(zhǎng)（或變化），記錄該值，直到內(nèi)容包應(yīng)變率保持在0.1%以下，然后將強(qiáng)化壓力降低到1.5倍設(shè)計(jì)壓力，并繼續(xù)如果總應(yīng)變時(shí)間不少于1小時(shí)，最大應(yīng)變率為0.1%/h，且圓柱接頭最后半小時(shí)的應(yīng)變率至少為0.05%/30分鐘或0.025%/15分鐘，則應(yīng)變強(qiáng)化完成。強(qiáng)化后，壓力降低至工作壓力100之后，液體必須用干燥干凈的壓縮空氣在容器內(nèi)完全排出和干燥。

結(jié)束語(yǔ)

綜上，當(dāng)前低溫液化天然氣儲(chǔ)罐的發(fā)展趨勢(shì)是輕量化設(shè)計(jì)。在液化天然氣低溫儲(chǔ)罐中更多地使用強(qiáng)度增強(qiáng)技術(shù)，可以促進(jìn)材料潛力的利用，降低成本。還可以優(yōu)化結(jié)構(gòu)，促進(jìn)LNG低溫儲(chǔ)罐的輕量化設(shè)計(jì)，豐富LNG氣站功能。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊小兵.淺談大型LNG低溫儲(chǔ)罐的建造技術(shù)[J].工程建設(shè)（2630-5283），2020，003（002）：151-153.

[2]鄭津洋，郭阿賓，繆存堅(jiān)，馬利，吳琳琳.奧氏體不銹鋼深冷容器室溫應(yīng)變強(qiáng)化技術(shù)[J].壓力容器，2010，27（8）：28—32，56.