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立式圆筒储罐基础施工设计探讨

发布时间:2020-10-19 13:24

  摘要:随着我国工业的快速发展,在建筑行业中越来越重视储罐的制作、安装,越来越多的人选择储罐储存,控制立式储罐的安装质量非常重要。大型储罐在油品以及化学工业液体储存设备中被使用广泛,是储运系统和石油化工装置的一个重要组成部分。近几十年来,发展了各种类型的储罐,最被人们常用的是立式圆筒储罐。

  立式圆筒形储罐罐顶的主要形式有:自支撑式拱顶、网壳顶、自支撑式锥顶、梁柱式锥顶、内浮顶、外浮顶。

  一般把立式圆筒形储罐的罐底直接放在基础的砂垫层上,通过底板把储液的重量直接传给基础。而实际上,储罐的储液、自重的静力和基础沉降产生的附加力矩等,让罐底边缘部分的受力变得十分复杂。从应力的分析结果来看,罐底的最大径向应力距离罐底边缘大约500mm,那么,罐底边缘板径向宽度就要大于或等于700mm。根据储罐的控制焊接变形以及储罐的大小等制造工艺艺术来决定罐底的排版形式。直径小于或等于12.5的储罐,罐底受力不大,适宜按照条形排版阻焊。对于那些直径大于或等于12.5m的储罐,罐底外缘受到罐壁的作用,边缘力比较大,底板的中部需要比外围薄,所以外围应该设计成弓形边缘板。

  国内立式圆筒形储罐的标准设计有三个:国家能源部标准《钢制焊接常压容器》NB/T47003.1-2009;中国石油总公司标准《石油化工立式圆筒钢制焊接储罐设计规范》SH3046-1992;国家标准《立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范》GB50341-2003.

  日本工业标准《钢制焊接油罐结构》JISB8501;美国石油学会标准《钢制焊接石油储罐》API650和英国标准《石油工业立式钢制焊接油罐》BS2654。

  罐壁厚度设计要考虑储液的静压力,从上至下应该逐渐增厚,但在实际制造中不可能采用过多板厚规格。其次对于大型储罐来说,抗风载能力是必须要考虑的因素。倘若罐壁不足以抗风,那么对于浮顶储罐应该设置抗风圈,设加强圈在固定顶盖储罐上。

  还要进行抗震的验算工作,参照有关标准要求,采取下列一个或者多个措施来再一次进行抗震验算。

  当底层壁板经过抗震验算所得到的壁板厚度大于设计所选用的有效厚度时,根据比例逐层增加各层壁板的有效厚度,否则,就要逐层抗震验算各层壁板。

  浮顶结构。成本高且结构复杂,易蒸发损失油品的储存较为试用。在大部分场合下选用固定顶结构。锥顶盖与拱顶盖相比而言,拱顶的刚性好,能够承受住较高的剩余应力,还能够节约30%以上的钢材,但是制造上比锥顶盖麻烦些,锥顶的起始角和锥顶的厚度有限制,当D5m的时候都应当选择拱顶结构,锥顶结构不仅耗材较多,而且因其自身稳定性的影响,只能在D5m的场合下试用。并且要求锥顶坡度不小于1/6,但不能大于3/4,内侧不能焊接。

  弱顶设计适用于装有易燃易爆介质的固定罐顶式储罐。当储罐内部超压,可以将盖顶掀起,起到迅速减压的作用,能减少对罐底、罐体的破坏,减少损失。按照标准,应用薄弱链接顶板与包边角钢,外侧用连续焊,焊角高度要小于顶板厚度的3/4,且不大于4mm,内侧不能焊接。

  A)应在罐内插入从上部进入的进料口,防止料液在罐壁内流动,沿罐壁敷设,消除静电效应,在接管上部开小孔,避免液体虹吸。

  B)平衡罐内外压力,根据介质的易挥发程度来安装安全阀、通气管,加装阻火器。

  C)油罐大多采用的是泡沫消防,值得注意的是,应在入口处设置缓冲槽或者挡板,让泡沫沿罐壁在罐内回流即可,不用搅动页面就能扩散开,这样灭火更安全迅速。

  储罐的基础是施工的前提,影响到储罐安装质量的因素是基础质量的好坏,沙、碎石环墙式通常是储罐基础,一般是顶面中心低周边高的内坡结构,在它的基础顶面铺设80-100mm沥青砂垫层,基础对罐底板的腐蚀相对减少,从而延长储罐的寿命。通常把“水撼法”应用在施工过程中,只要施工到位,密实度要求基本上就能够得到保证,回填砂的沉降不能超过设计和规范要求。顶面的沥青砂和碎石的摊铺应该平整,基础环墙内合理设置排水孔以保证排水通畅,按照国家规定执行,基础中心标准高度的允许偏差不超过20mm,每10m弧长内的任意两点高差要小于6mm,并且整个圆周长度里的任意两点的高差不超过12mm,沥青表面没有凸出凹陷及贯穿裂纹的现象,这样罐中没有排尽的水就无法接触到罐底板,罐底板不会被腐蚀的同时也保证了储油安全。

  储罐制作用的附件焊接材料等都必须要相应的质量合格证明书,并且符合国家规定标准,钢板和附件上的产品标识因清晰,表面不得有麻点和坑凹等缺陷。钢板表面局部的减薄量、划痕深度和钢板实际负偏差之和,应小于相应的钢板标准的负偏差值,如果对质量证书和证明书,应复验,直到合格之后才能使用。

  装底板前,应在底板下面喷砂除锈和涂防腐料。板边要按照设计要求开坡口,板间隙不小于6mm,保证对口错边量要小于1.5mm;底板的搭接宽度不能有大于5mm的偏差;底板用板垫时应与对接的两块底板夹紧,固定点焊,缝隙不超过1mm;中幅板用搭接接头时,接头宽度偏差值为5mm,间隙不超过1mm。

  固定顶安装之前,要按照规范对包边角钢半径的偏差进行检查;罐顶支撑柱的铅垂度偏差不大于柱高的0.1%,不大于10mm;顶板画好等分线对称组装,顶板搭接宽度偏差伟5mm;在临时支架上进行浮顶的组装,浮顶板搭接宽度的偏差伟5mm;底圈壁板与外边缘间隙允许的偏差为15mm;浮顶内外边缘对接接头的错边量应小于板厚的0.15倍,且不大于1.5mm。

  储罐最常见的质量问题是储罐变形,储罐变形分为罐底大角峰变形、壁板凹凸变形等,引起它变形的因素有很多,比如受热不均、焊接金属收缩、金相组织的变化和焊件拘束与刚性的影响,引起变形的最根本原因是由于焊接受热不均匀。焊接附件的金属遇热发生膨胀,由此产生了外向的压应力,并受到周边金属的挤压,在它稳定和冷却之后形成了塑性变形,当温度降低,塑性变形的部分就冷却收缩。薄壁储罐焊接变形难以被控制的原因是薄壁在焊接的过程中受热变形比厚壁更大。

  储罐防腐,尤其是碳钢储罐的防腐直接影响到储罐的外观、使用寿命、以及质量和储存介质品质的要点。储罐的外部长期暴露在室外,受到气温、湿度等因素的较大影响,防腐层容易老化,焊缝处的钢材表面电化学性质不均匀,如果防腐层发现剥落现象,钢板与空气接触之后,储罐的外壁就会发生腐蚀,进而出现针孔、金属层剥落等。挥发性的气体充满储罐内部介质与罐顶,其中包括水蒸气、SO2、O2、H2O等在罐顶积聚成水膜,腐蚀的溶液长时间接触罐顶,会造成罐顶被腐蚀,所以要严格按照规范执行储罐防腐施工。可以选择合适的隔热涂料来针对不希望受外界气候影响储罐内部温度来进行防腐工程的施工,比如用丙烯酸树脂的新型隔热涂料作为基料,降低10℃左右的轻质油品温度,从而减少油品的消耗。

  结语:通过立式储罐的主要施工技术和介绍分析,进一步的讨论出选择施工的方法和原则,技术的发展一直在不断进步,这需要我们不断的总结经验和更新现有的认识,有更好的技术进步才会给我们带来更好的成果,从而进一步推动各项建设事业的发展。

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