500m3_液化石油氣儲罐設計畢業(yè)論文

四川理工學院畢業(yè)設計（論文）500M3液化石油氣儲罐設計學生學號09011010223專業(yè)過程裝備與控制工程班級20092指導教師林海波四川理工學院機械工程學院二O一三年六月四川理工學院畢業(yè)設計任務書設計題目500M3液化石油氣儲罐設計學院機械工程專業(yè)過程裝備與控制工程班級2009級2班學號09011010223學生指導教師林海波接受任務時間2013年3月1日系主任（簽名）院長（簽名）1畢業(yè)設計（論文）的主要內(nèi)容及基本要求設計題目500M3液化石油氣儲罐設計介質(zhì)液化石油氣容積500M3放置地點四川自貢，進行選型論證和結構設計。完成0總裝配圖一張，零部件圖0圖總量1張，設計說明書一份。2指定查閱的主要參考文獻及說明NB/T470012009鋼制液化石油氣臥式儲罐型式與基本參數(shù)GB1502011鋼制壓力容器臥式儲罐焊接工程技術我是儲罐和大型儲罐3進度安排設計（論文）各階段名稱起止日期1資料收集，閱讀文獻，完成開題報告3月1日至3月24日2完成所有結構設計和設計計算工作3月25日至4月21日3完成所有圖紙的繪制、完成設計說明書的撰寫4月22日至5月22日4完成圖紙和說明書的修改、答辯的準備和畢業(yè)答辯5月23日至6月7日5畢業(yè)設計修改與設計資料整理6月8日至6月14日摘要用于儲存或盛裝氣體、液體、液化氣體等介質(zhì)的儲罐，在化工、石油、能源、輕工、環(huán)保、制藥及食品等行業(yè)得到廣泛應用。本設計運用常規(guī)設計的方法，對臥式液化石油氣儲罐的筒體、封頭進行厚度設計計算，對水壓試驗進行校核，并對所開人孔進行補強設計。按照相關標準選擇密封裝置、人孔、支座、接口管以及部分安全附件。根據(jù)設計時的需要附上一些儲罐零件圖與儲罐裝配簡圖。完成了一個相對比較完整的臥式液化石油氣儲罐的設計。關鍵字儲罐；壓力容器；設計；計算ABSTRACTSTORAGETANKISUSEDTOSTOREORPACKGASES,LIQUIDS,LIQUEFACTIONGASESANDOTHERMEDIAITISWIDELYUSEDINTHECHEMICALINDUSTRY,PETROLEUM,ENERGY,LIGHTINDUSTRY,ENVIRONMENTALPROTECTION,PHARMACYANDFOODINDUSTRIESCONVENTIONALDESIGNMETHODSISUSEDINTHISDESIGNTOCALCULATEANDDESIGNTHETHICKNESSOFTHEHORIZONTALCYLINDEROFLIQUIDAMMONIASTORAGETANKANDTHEHEAD,CHECKTHEWATERPRESSURETEST,ANDREINFORCEDDESIGNOFTHEOPENEDMANHOLESELECTEDHERMETICDEVICES,MANHOLE,SUPPORTS,HICKYTUBEANDSECURITYACCESSORIESACCORDINGTORELATEDSTANDARDITINCLUDESSOMESIMPLIFIEDDRAWINGOFTANKPARTSANDTANKASSEMBLYACCORDINGTOTHENEEDSOFTHISDESIGNARELATIVELYCOMPLETEDDESIGNOFHORIZONTALLIQUIDAMMONIASTORAGETANKISACCOMPLISHEDKEYWORDSSTORAGETANK；PRESSUREVESSEL；DESIGN；CALCULATE目錄摘要IABSTRACTII第一章緒論611LPG的屬性6111LPG危險特性6112LPG儲罐泄漏分析612液化石油氣儲罐事故應急處理9121風險評估容器的失效與破壞10122失效分析及預防措施1013液化石油氣儲罐應力腐蝕原因和處理措施14131應力腐蝕的產(chǎn)生，必須具備以下條件1414液化石油氣儲罐鋼結構防曬雨棚防火保護20141鋼結構防曬雨棚組成及特點21151工藝改造背景24152液化石油氣固定床無堿脫臭組合工藝24156無堿脫硫醇工藝進一步優(yōu)化運行的思路29第二章設計選材及結構3021工藝參數(shù)的設定30211設計壓力30212筒體的選材及結構30213封頭的結構及選材30第三章設計計算3331筒體壁厚計算33第四章附件選擇3541人口的選擇3545安全閥的選擇41471鞍座結構和材料的選取43472100M容器載荷計算43473鞍座選取標準44474鞍座強度校核44475200M容器載荷計算45476鞍座選取標準45477鞍座強度校核46第五章筒體和封頭的校核計算4751100M筒體軸向應力校核47511由彎矩引起的軸向應力47523軸向應力組合與校核50第六章容器焊縫標準5161壓力容器焊接結構設計要求51第七章結論52參考文獻53致謝55第一章緒論11LPG的屬性LPG液化石油氣是民用與工業(yè)燃料應用非常廣闊，其中主要成分有丁烷和丙烷，其中還有少量介質(zhì)是乙烯、丙烯、丁二烯等等，液化石油氣的主要來源是油田開采的伴生氣和石油提煉過程中的煉廠氣。因為液化石油氣是易燃、易爆，所以曾經(jīng)多次發(fā)生火災、爆炸事故，造成了嚴重的財產(chǎn)損失和人員傷亡。了為更好的測事故影響范圍和危害程度、制定事故防范措施和應急救援措施，我們必須去了解和掌握LPG危險特性、LPG儲罐的失效形式、事故類型、事故后果模擬計算，這在液化石油氣儲存應用時非常有意義的。111LPG危險特性1易燃性。LPG主要組分為丁烷和丙烷，都為甲A類火災危險品，閃點低，極易燃燒。2易爆性。丁烷和丙烷的爆炸下限低，爆炸極限范圍寬，著火能量小，體積膨脹系數(shù)大，爆炸危險大。3易積聚性。丙烷、丁烷蒸氣均比空氣重，泄漏后易在各種建筑物、構筑物空間的低處以及地溝、管網(wǎng)縫隙處積聚。4易揮發(fā)性。LPG沸點低，泄漏后立即閃蒸，由液相變?yōu)闅庀?，體積急劇膨脹，氣相是液相的250300倍。5易產(chǎn)生靜電特性。如發(fā)生小孔噴射，因流速快，可產(chǎn)生高電位靜電，液體在管線系統(tǒng)、儲罐等設施內(nèi)流動時易積聚靜電。6易膨脹特性。LPG以常溫壓力儲存居多，體積隨溫度升高而膨脹，且膨脹系數(shù)大。7腐蝕性。LPG常含有少量硫化物，腐蝕儲罐內(nèi)壁，容易引起裂紋，導致強度下降，破壞焊縫而引發(fā)事故。8一定程度的毒性。LPG具有一定毒性，有窒息及麻醉作用。工作場所有害因素職業(yè)接觸限值GBZ22002對工作場所空氣中有毒物質(zhì)容許濃度規(guī)定時間加權平均容許濃度為1000MG/M3，短時間接觸容許濃度為1500MG/M3。112LPG儲罐泄漏分析LPG儲罐泄漏可分大量泄漏和少量泄漏。泄漏將因介質(zhì)狀態(tài)、存儲條件、泄漏口的形狀、面積、位置及外部條件呈多樣性和復雜性。1小量泄漏LPG儲罐的接管有液相進口、氣相進口、液相出口、氣相出口、排污口、放散口以及人孔等。由于集中應力的作用，各種接口、焊縫處較容易出現(xiàn)泄漏。LPG中大多含有硫化氫，對罐內(nèi)壁有腐蝕作用，易造成局部穿孔。儲罐中含有一定量水分，長期貯存時，積聚在儲罐下部，在罐底水層作用下，罐底及罐底閥件的腐蝕較其它部位嚴重，易出現(xiàn)泄漏。2大量泄漏1儲罐受熱破壞。儲罐或其附近有火災時，儲罐處于受熱狀態(tài)，造成壓力升高，壁溫增加，材料強度下降，承壓能力降低，致使儲罐破裂。同時氣液相界面處存在溫差，器壁上產(chǎn)生局部熱應力，器壁在增大的內(nèi)壓作用下受拉伸，容易產(chǎn)生裂縫；裂縫一旦出現(xiàn)，帶壓的介質(zhì)蒸氣將迅速從裂縫噴出，導致器內(nèi)壓力急速下降，造成器內(nèi)介質(zhì)呈過熱狀態(tài)，大量介質(zhì)在瞬間氣化，可發(fā)生沸騰液體蒸氣爆炸BLEVE1。遇到火源還會引起蒸氣云燃燒爆炸VCE。若儲罐發(fā)生較小的局部破裂，則會在破裂處引起介質(zhì)噴射釋放，引起持續(xù)泄漏，遇到火源會引起噴射火焰，產(chǎn)生熱輻射并作用于儲罐，造成儲罐進一步破壞，并可能引起B(yǎng)LEVE和VCE。2罐體焊縫質(zhì)量缺陷。泄漏點發(fā)生在儲罐本體焊縫上。多數(shù)事故的直接原因是焊縫突然開裂，LPG大量泄漏。3充裝過量等操作失誤。操作失誤導致充裝過量，LPG體積急劇膨脹而使罐內(nèi)壓力急劇上升，導致安全閥起跳，甚至導致超壓爆裂。4罐體基礎沉降。因LPG罐體龐大、盛裝量多，基礎負荷大，如設計缺陷或施工質(zhì)量不良，都可能引發(fā)儲罐基礎的不均勻沉降，造成罐體局部應力急劇增大，導致罐體開裂或破壞。5外力、自然因素影響。罐體可能受外界強力、自然災害等侵襲，導致罐體出現(xiàn)裂縫或爆裂。113LPG儲罐事故情景根據(jù)LPG危險特性、儲存特點及失效形式和對以往LPG事故歸類分析，按儲罐事故可能發(fā)生的先后順序，把事故類型分為泄漏、噴射火、擴散、閃火、蒸氣云爆炸、沸騰液體擴展蒸氣爆炸六類，一般情況下沸騰液體擴展蒸氣爆炸危害最大23。1泄漏RELEASE。LPG儲存過程中因各種原因發(fā)生大量泄漏或小量泄漏事故，泄漏是威脅LPG儲罐和罐區(qū)安全的主要禍根。2噴射火JETFIRE。壓力儲存的LPG發(fā)生泄漏，將形成噴射流。若在泄漏口處被點燃，此時形成的火災稱為噴射火。3擴散DISPERSION。LPG發(fā)生泄漏后急速氣化，若不立即點燃，與空氣混合形成云團，屬于重氣云團，向周圍環(huán)境擴散。液化氣體轉變?yōu)闅怏w的體積膨脹系數(shù)很大，一旦形成蒸氣云則影響范圍廣，給云團覆蓋區(qū)域及周圍的區(qū)域帶來潛在的火災爆炸危險。4閃火FLASHFIRE。LPG泄漏到空氣中，形成蒸氣云，遇到點火，在無約束空間產(chǎn)生無爆炸性的燃燒稱為閃火。發(fā)生閃火時，處于云團內(nèi)的人員可能受到嚴重燒傷，蒸氣云之外的人員，不會受到明顯的傷害3。5蒸氣云爆炸VCE。LPG泄漏后與周圍空氣混合，形成蒸氣云。若蒸氣云濃度在爆炸濃度極限范圍內(nèi)并處在受約束例如建筑物、設備等障礙物的空間，遇火源，則發(fā)生蒸氣云爆炸。6沸騰液體擴展蒸氣爆炸BLEVE。BLEVE是指由于裝有液化氣體的容器發(fā)生災難性的失效，壓力平衡被破壞，導致沸騰液體擴展蒸氣爆炸性的泄放。BLEVE雖有爆炸波和爆炸導致的裂片產(chǎn)生，但爆炸火球產(chǎn)生的熱輻射是最主要的傷害4。114儲罐發(fā)生蒸氣云爆炸評價應用實例某LPG項目位于廣州市某區(qū)，其LPG產(chǎn)品是根據(jù)用戶需求由丙烷和丁烷按比例混配而成。丙烷儲罐工作溫度為30，工作壓力為125MPA，容積為3500M3，儲罐的充裝率為85。假設儲存的液化丙烷為飽和液體，此時的儲存壓力為979105PA。該地區(qū)的年平均風速為24M/S，年平均溫度為219，年平均相對濕度為81，年平均氣壓為10124KPA，該庫區(qū)域半徑1公里范圍內(nèi)室內(nèi)人員密度為000003人/M2，室外人員密度為000003人/M2，房屋占有率為05。115多能法評價丙烷蒸氣云爆炸計算過程采用多能法模擬評價丙烷蒸氣云爆炸，其計算過程如下1蒸氣云體積。首先需計算丙烷蒸氣的化學計量濃度面積和高度由泄漏擴散計算求得，求得蒸氣云體積VCM3VCAH其中，A蒸氣云化學計量濃度面積，M2；H蒸氣云化學計量濃度高度，M。2計算爆炸源半徑R0MR03/2VC/1/3爆源總能量E0MJE0VCEC/3其中，EC絕大多數(shù)碳氫化合物在化學計量濃度下的燃燒熱，35MJ/M3。3爆炸波傷害距離。假設云團封閉率為4，對于儲罐庫區(qū)，爆源強度等級為7，通過多能法爆炸波傷害擬合回歸方程計算出死亡半徑、重傷半徑、輕傷半徑、財產(chǎn)損失半徑。116多能法評價丙烷蒸氣云爆炸結論1丙烷儲罐一旦發(fā)生爆炸性蒸氣云事故，在平均風速條件下，丙烷蒸氣云爆炸的死亡半徑為14018M，重傷半徑為33265M，輕傷半徑為62607M。爆炸波對處在傷害范圍內(nèi)的作業(yè)人員及消防人員的安全構成嚴重威脅。2蒸氣云爆炸所產(chǎn)生的沖擊波將對設備設施產(chǎn)生破壞作用在平均風速條件下，丙烷蒸氣云爆炸導致房屋破壞不得居住半徑為71881M，房屋CB級破壞半徑為52277M，直接財產(chǎn)損失858577萬元。事故損失嚴重度處于“特大損失事故”等級。爆源鄰近的儲罐一旦遭到嚴重破壞，可能產(chǎn)生連鎖反應，比如儲罐破裂，導致新的火災爆炸事故等，造成更大的損失。3蒸氣云在未遇明火前，將隨著時間的推移，向下風向擴散，在稀釋到爆炸下限之前，若遇點火源隨時有發(fā)生蒸氣云爆炸的危險，蒸氣云爆炸位置具有不確定性，其下風向位置危險性最大。4鑒于蒸氣云爆炸事故危害嚴重，采取有效技術和管理措施及設置必要安全設施是防止介質(zhì)泄漏造成蒸氣云爆炸事故的重中之重。液化石油氣一旦發(fā)生泄漏事故，應迅速啟動泄漏事故應急救援預案，設法驅散蒸氣云并控制好火源，以防止蒸氣云爆炸。通過對LPG危險特性、儲存特點、儲罐的失效形式及對以往LPG事故的歸類分析，系統(tǒng)地總結了LPG儲罐的事故類型，綜合比對了各類事故類型的特點，推薦了適用于LPG特性、被廣泛應用的、與工程應用吻合性較好、準確度較高的數(shù)學模型。以某LPG項目為應用實例，以丙烷儲罐為蒸氣云爆炸的評價對象，進行VCE事故后果模擬評價，確定LPG儲罐事故后果嚴重度及影響范圍，為制定防范措施、事故應急措施和管理決策提供技術支持。12液化石油氣儲罐事故應急處理液化石油氣的儲存發(fā)生事故主要是壓力容器的受壓元件的失效引起的，所以我們還要考慮和做好壓力容器發(fā)生事故時的應急處置，把損失降到最好。由于壓力容器本身具有的爆炸能量，以及所含介質(zhì)外泄可能導致的次生災害，都會危害容器附近的人員和設施，因此在各行各業(yè)使用的壓力容器本身就具有一定的風險。壓力容器破壞的原因可以從內(nèi)因和外因兩方面分析，外因指介質(zhì)的壓力，溫度和腐蝕特征等。內(nèi)因是指結構材料的內(nèi)在缺陷。為了防止事故的發(fā)生，提高設備的利用率，必須從設計，選材，制造工藝，安裝，使用和檢驗各環(huán)節(jié)加以控制。在固定式壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程中引入設計階段的風險評估要求，對高參數(shù)，高危險性的類壓力容器開始進入基于失效模式的設計和風險控制的嘗試性工作，目的在于在設計階段全面分析壓力容器可能出現(xiàn)的失效模式，更可靠地進行設計，保障壓力容器的的本質(zhì)安全，對于壓力容器安全管理人員和作業(yè)人員進行安全控制具有重要的輔助作用。121風險評估容器的失效與破壞1容器的失效模式壓力容器由于載荷或溫度過高而失去正常工作能力稱為失效。其表現(xiàn)形式一般有三種情況1強度不足。即在確定的壓力或其他載荷下，容器發(fā)生過量塑性變形或破裂。2剛度不足。即容器不是因強度不足而發(fā)生過量塑性變形或破裂，而是由于彈性變形大而導致運輸安裝困難或喪失正常工作能力。3失穩(wěn)。即在壓應力的作用下，容器形狀突然改變而不能工作。2容器在使用中的失效模式除了傳統(tǒng)設計考慮的失效模式外，容器在使用中的失效模式有二類，其一是泄漏，可能由器壁減薄、焊縫角焊縫缺陷、法蘭連接密封結構失效等引起其二是開裂，可能有冷裂紋、再熱裂紋、應力腐蝕開裂等。3容器的破壞型式壓力容器的失效不一定就是破壞，壓力容器的破壞則是各失效類型中為數(shù)較多的一種方式。按壓力容器的破壞型式及機理，通常分為延性破壞、脆性破壞、腐蝕破壞，疲勞破壞和蠕變破壞五種。腐蝕破壞包括均勻腐蝕和斷裂腐蝕。應力腐蝕是斷裂腐蝕中的一種。本容器的主要破壞型式為前三種。4容器破壞產(chǎn)生的危害由于儲罐內(nèi)介質(zhì)為丙烷，是易燃易爆的液化氣體，在空氣中爆炸下限為237，其爆炸上限為95，當容器發(fā)生破裂或介質(zhì)外漏時就會很容易引起爆炸，產(chǎn)生災難性后果。這主要表現(xiàn)其一是沖擊災害，主要指爆炸碎片及爆炸時的沖擊波對建筑物、設備及人員的傷害其二是火災，易燃易爆物料的噴出遇明火或靜電火花作用引起燃燒爆炸，稱二次爆炸。122失效分析及預防措施1常規(guī)設計對失效的控制常規(guī)設計法，以彈性失效為準則，以薄膜應力為基礎，限定最大薄膜應力強度不超過規(guī)定的許用應力值。GB150在總體上采用的是常規(guī)設計法，不區(qū)分應力性質(zhì)及危險程度，采用區(qū)分載荷和結構給出不同的系數(shù)。（1）強度失效的型式1過度變形失效指容器在總體上或局部區(qū)域發(fā)生了不可恢復的明顯的塑性變形，如總體上大范圍鼓脹，或局部鼓脹，不能再保障使用的安全性。2延性斷裂容器發(fā)生了有充分塑性變形的破裂失效。在斷裂前產(chǎn)生顯著的塑性變形，延性斷裂只有在器壁整個截面上材料處于屈服狀態(tài)下才會發(fā)生。（2）過度變形失效產(chǎn)生的原因1容器的壁厚過薄。器壁大面積使壁厚尖薄，在正常的工作壓力下器壁一次薄膜應力超過材料屈服極限，使受壓部件整體屈服而彈性失效。2由于不正常操作容器過量超裝介質(zhì)裝量系數(shù)095，使氣相空間縮小，在環(huán)境溫度升高時，壓力急劇增大，導致殼體膨脹變形過大，彈性失效，引發(fā)破裂爆炸。3過度變形包括剛度失效，如法蘭的剛度不足而引起扭轉位移與轉角過大，或法蘭盤翹曲而導致密封破壞。4不可預見的自然環(huán)境溫度升高，超過設計溫度，如氣候變暖、周圍發(fā)生火災等，使設備內(nèi)壓力增大，導致殼體彈性失效，引發(fā)破裂爆炸。5不可預見的高于地震設防烈度8度本設備所采用的標準鞍座的地震設防烈度為8度的自然災害引起的設備傾覆由地震引起的傾覆力矩使螺栓拉應力過大，螺栓變形、變細最終拉斷失效由地震里引起的地腳螺栓剪應力過大使螺栓斷裂由于地震載荷引起的水平地震力在支座腹板與筋板組合截面內(nèi)產(chǎn)生的壓應力超過鞍座材料的許用應力值導致設備倒塌、變形破裂。（3）過度變形失效預防措施1為防止大氣氧化腐蝕均勻腐蝕，在容器的設計中取足夠的腐蝕裕量，并確定經(jīng)濟的使用壽命，設備表面防腐處理。2在設備在用期間或檢驗時重點進行測厚檢查。3嚴格控制介質(zhì)的充裝量，介質(zhì)裝量系數(shù)09。4在設計中選用壓力和剛性足夠的帶頸對焊管法蘭，選用金屬纏繞墊片和高強度專用級螺栓組合安裝螺栓對稱安裝，使法蘭均勻受力，預緊力不超過允許范圍。5在突發(fā)事件發(fā)生時，應使設備降溫，如用水噴淋等得到國家地震預測報警后，可將罐內(nèi)物料排空轉移，停止使用。2脆性破壞1脆性破壞的特征容器在脆性破壞時沒有明顯的塑性變形，且根據(jù)破壞時的受載情況計算，器壁的薄膜應力低于材料的屈服極限，因而危害更大。其斷口的形貌平直，有金屬光澤。2脆性破壞產(chǎn)生的原因低溫的影響使材料韌性降低和結構件存在缺口等應力集中。對壓力容器脆性破壞來說，裂紋性缺陷影響甚至比溫度影響更大。當結構件內(nèi)部裂紋缺陷的尺寸達到一定值后，即使材料具有較高的沖擊韌性，仍可能發(fā)生脆性斷裂。3脆性破壞的預防提高焊接質(zhì)量是防止脆性破壞的重要措施。無論是容器在水壓試驗中和使用時發(fā)生脆性破壞，其斷裂部位往往是以焊接接頭處開始。這是因為脆性破壞直接與缺口的存在和材料韌性的降低相關，而焊接接頭很容易具備這兩個條件。一方面是焊接接頭內(nèi)部總是存在微裂紋另一方面，在焊接接頭的熱影響區(qū)總存在不同的金相組織，從而使焊接接頭的斷裂韌性比母材差。因此，提高焊接質(zhì)量對于防止容器脆斷尤為重要。3提高焊接質(zhì)量的主要措施有1設計合理的焊接結構不僅要盡量設法減少焊接結構本身的應力集中，還要注意使焊縫盡量遠離其它應力集中的區(qū)域，以避免焊縫本身和其它部位的應力集中相互迭加，造成更為復雜的應力狀態(tài)。2制定合理的焊接工藝如焊前預熱、焊后緩冷、焊后消除應力熱處理等。3對壓力容器進行定期檢驗主要是對焊縫的檢驗，采用表面探傷和超聲檢測，檢驗重點是有否存在裂紋。4應力腐蝕破壞（1）應力腐蝕特征應力腐蝕破裂是金屬在應力拉應力和腐蝕介質(zhì)的共同作用下并有一定的溫度條件引起的破裂。應力腐蝕現(xiàn)象較為復雜，當應力不存在時腐蝕甚微，當有應力后，金屬會在腐蝕并不嚴重的情況下發(fā)生破裂，由于破裂是脆性的，沒有明顯的預兆，容易造成災難性事故。應力腐蝕有腐蝕性介質(zhì)的作用，在應力和介質(zhì)的交替作用下造成材料腐蝕機械性開裂，在裂紋擴展階段，應力腐蝕裂紋擴展速率比相同應力水平下一般的裂紋擴展速率要大的多。應力包括外加載荷的作用，熱應力以及冷熱加工或焊后產(chǎn)生的殘余應力。（2）應力腐蝕機理常溫下盛裝混合液化石油氣的容器含殘液儲罐，由于氣源成分定，如果硫化氫含量偏高，在濕硫化氫環(huán)境中LPG儲罐的液相硫化氫含量不低10MG/KG時稱為濕硫化氫環(huán)境，硫化氫與鋼材反應生成的氫原子滲透到鋼材中后，可產(chǎn)生氫鼓泡，氫致開裂等缺陷，并使鋼的脆性加大，在拉應力下造成硫化物應力腐蝕開裂。常見的是在硫化氫環(huán)境和應力共同作用下產(chǎn)生的應力腐蝕，在操作壓力作用下LPG儲罐會在很多部位產(chǎn)生拉應力，殼體產(chǎn)生的拉應力與介質(zhì)中的硫化物共同作用，有可能在罐內(nèi)壁母材或焊接接頭部分產(chǎn)生應力腐蝕，導致表面出現(xiàn)裂紋。（3）應力腐蝕表象和形態(tài)為1從焊縫表面和射線底片上觀察，裂紋可能呈斷續(xù)存在，近似橫向居多且呈網(wǎng)狀或龜裂狀2從斷面金相看，宏觀腐蝕區(qū)呈樹枝狀裂紋微觀沿晶、穿晶或沿、穿晶混合裂紋。（4）應力腐蝕影響因素1硫化氫應力腐蝕裂紋，當然是受硫化氫濃度的控制，但除此以外，作為助長裂紋產(chǎn)生的因素有母材及焊縫的強度，硬度，化學成分，殘余應力，缺陷等。2在充裝、排料和檢修過程中，容易受空氣污染，而大氣中的氧和二氧化碳能促進液化石油氣應力腐蝕。（5）應力腐蝕預防措施1選用材料的要求及限制條件應按HG20581672條第2款15的規(guī)定2合理的設計結構以避免應力集中，包括焊接接頭型式，如接管內(nèi)伸應倒園3焊接按HG20581，672條第4款15的規(guī)定4采用HB185焊接工藝施焊化石油氣儲罐焊接區(qū)的整體硬度。同時，在液化石油氣儲罐焊接區(qū)殼壁的外部吸附的水蒸汽容易凝聚成水珠，并且與H2S氣體發(fā)生電化學反應，導致大量氫氣的存在，這也是增加此處發(fā)生腐蝕現(xiàn)象的主要因素。3）科學、合理的添加緩蝕劑在液化石油氣儲罐的防腐處理中，在加強涂層保護的基礎上，科學、合理地添加緩蝕劑是至關重要的，也是加強儲罐整體防腐性能的簡單、有效、環(huán)保的先進方法。目前國內(nèi)外應用的緩蝕劑多含有極性基因，可以在儲罐的金屬層表面形成具有保護性質(zhì)的吸附膜，并且利用分子中的疏水基團達到阻礙H2S和水直達金屬表面的作用，從而降低液化石油氣儲罐發(fā)生腐蝕的幾率。在國內(nèi)外現(xiàn)階段使用的液化石油氣儲罐中，由于儲罐中普遍含有一定量的H2S和水，這是引發(fā)儲罐出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象的主要因素，而在儲罐內(nèi)部及表層添加專業(yè)的緩蝕劑則顯得尤為重要。在液化石油氣儲罐中添加緩蝕劑的關鍵在于，能否合理選擇對于H2S和水等液化油氣具有較強吸附性的緩蝕劑。4）合理選擇檢驗周期定期對于液化石油氣儲罐的腐蝕狀況進行檢驗是十分重要的，也是石油化工企業(yè)必須重視的日常性管理工作之一。液化石油氣儲罐檢驗周期的選擇過程中，一定要符合相關設備的安全使用期限，而且要全面分析檢驗成本、安全風險，以及缺陷修理成本等主客觀因素，保證檢驗工作的全面開展和進行。在對液化石油氣儲罐進行全面檢驗時，檢驗的項目主要包括罐體內(nèi)部及表面的焊接區(qū)域與接頭、表面損傷、以及其他應力相對集中的部位，對于罐體焊縫必須定期進行徹底的無損檢測。在液化石油氣儲罐的長期使用過程中，設備管理人員和安檢人員應特別關注濕H2S工況下儲罐出現(xiàn)的不同程度開裂現(xiàn)象，在全面探析形成此類缺陷原因的基礎上，應嚴格檢查是否存在較為細微的裂縫存在。14液化石油氣儲罐鋼結構防曬雨棚防火保護我國地域廣闊,東西南北氣候差異較大,南方降雨量大,氣候潮濕,北方降雨量少,氣候干燥,年日照時間長,某些地方夏季地表溫度甚至可達70多。因此,在液化石油氣儲罐設計制造工程中,為防止儲罐長期處于日曬雨淋狀態(tài),便采取設置防曬雨棚的辦法來解決這一問題。防曬雨棚的材料組合基本上是全鋼結構。眾所周知,鋼結構耐火時間短,火災實驗及實例證明,在全負荷的情況下鋼結構失去靜態(tài)平衡穩(wěn)定性的臨界溫度約為540,在600時,約15MIN左右,裸露的鋼結構就基本失去應有的支承能力,造成建筑結構倒塌,形成二次災害事故。為此,國家有關建筑消防規(guī)范做出了相應的防火保護規(guī)定,但是,針對液化石油氣儲罐鋼結構防曬雨棚是否需要進行防火保護,國家消防規(guī)范沒有明確而具體的規(guī)定,下面就此問題談一點自己膚淺的見解,供大家參考。141鋼結構防曬雨棚組成及特點1構件組成。目前國內(nèi)設計制作的液化石油氣儲罐鋼結構防曬雨棚的柱、梁、檁條、拉筋、屋面板等,基本上是由普通碳素結構鋼包括工字鋼、H鋼、角鋼、方鋼、圓鋼等、壓型板包括瓦楞板、彩鋼板等及螺栓經(jīng)鉚焊而成。2特點。鋼結構防曬雨棚除跨度大、承載力大、所用的材料單一等特點外,還有占地面積大、構件單體重量大、總用鋼量大等特點。例如某石油企業(yè)一座液化石油氣站,儲罐區(qū)建設有4具150M3液化石油氣臥形儲罐,平面布置呈長方形,設置的鋼結構防曬雨棚,占地面積660M2,最大高度10M。主結構梁采用30I工字鋼,最長的梁32M,重量約154T柱采用的也是30I工字鋼,高8M,重量約039T,共15根,合計重量約585T,其中,屋頂總重量約20T。142鋼結構防曬雨棚防火保護現(xiàn)狀1無法可依。關于建筑鋼結構防火保護設計方面涉及到的現(xiàn)行消防規(guī)范主要有GB5000162006建筑設計防火規(guī)范以下簡稱建規(guī)、GB501832004石油天然氣工程設計防火規(guī)范以下簡稱天然氣規(guī)范、GB501601992石油化工企業(yè)設計防火規(guī)范以下簡稱石化規(guī)范、CECS2002006建筑鋼結構防火技術規(guī)范以下簡稱鋼結構規(guī)范。建規(guī)只是對建筑室內(nèi)裸露的鋼結構部分及鋼結構工業(yè)廠庫房的防火保護做了相應規(guī)定天然氣規(guī)范和石化規(guī)范也僅對容器、主管架等承重的鋼結構部分的防火保護做了相應的規(guī)定。至于液化石油氣儲罐鋼結構防曬雨棚是否需要進行防火保護,這幾本規(guī)范均沒有明確規(guī)定。因此,多年來,在液化石油氣儲罐鋼結構防曬雨棚防火保護設計或消防監(jiān)督工作中,始終存在無法可依、觀點不同等問題。2形式多樣。由于沒有統(tǒng)一的國家規(guī)定,認識上的不一致性,在液化石油氣儲罐鋼結構防曬雨棚防火保護工作中,存在三種情形無防火保護。有防火保護,但是其設計、施工和材料選型等,是由設計或施工或使用單位根據(jù)自己對鋼結構防曬雨棚防火保護的片面認識而確定的,這樣就出現(xiàn)不同的設計或施工或使用單位,其防火保護的標準也不相同,比較雜亂。如耐火等級、耐火極限等。有防火保護,基本符合要求。這類鋼結構防曬雨棚防火保護在其方案設計、材料選用、現(xiàn)場施工等,能結合現(xiàn)場實際,參照執(zhí)行國家有關現(xiàn)行的鋼結構防火保護標準,其質(zhì)量基本達到要求。但是,此種情形所占比例不多。143鋼結構防曬雨棚防火保護必要性分析1鋼結構防曬雨棚在火災作用下的不穩(wěn)定性。23石油氣儲罐火災不同于普通的建筑火災,它具有燃燒迅速、熱輻射強、溫度高、易復燃、沖擊波強、破壞力大等特點。燃燒呈正壓噴射式,火焰溫度高達1800,周圍燃燒區(qū)溫度約1000左右,形狀有圓柱形、扇形、火炬形和不規(guī)則分散形,焰長或高數(shù)米至幾十米不等。而鋼結構防曬雨棚的梁、柱、檁條、拉筋距離儲罐24M,火災情況下基本上都處于熱輻射或火焰高溫的直接燒烤之中。所以,根據(jù)普通碳素結構鋼的耐火性能和火災實例表明,在液化石油氣儲罐火災的作用下,鋼結構防曬雨棚會完全失去應有的支承能力和穩(wěn)定性,造成整體結構倒塌,并且時間很短,理論上講應該在15MIN以內(nèi)。2鋼結構防曬雨棚在火災作用下倒塌的危害性。破壞液化石油氣儲罐的結構,造成儲罐泄漏源增加,導致火災蔓延擴大。液化石油氣儲罐結構主要有球殼、支柱、拉桿、人孔、扶梯、進出料管及安全附件等組成。其中,溫度計、液位計、安全閥、壓力表這四大安全附件及進出料管,均屬于抵抗撞擊的“脆弱點”。當鋼結構防曬雨棚在液化石油氣儲罐火災作用下,數(shù)噸重的大型鋼柱、梁、檁條、拉筋及屋頂?shù)顾?完全有可能直接撞擊在這些儲罐結構的“脆弱點”上,造成儲罐附件及管線斷裂和液化石油氣外泄,產(chǎn)生新的燃燒點,導致火災蔓延擴大。破壞安裝在液化石油氣儲罐上的固定消防設施,使消防設施不能發(fā)揮應有的作用。按照國家有關消防規(guī)定,單罐容積大于20M3的液化石油氣儲罐均安裝有固定消防冷卻噴水裝置,裝置的環(huán)管直徑一般在DN40DN80MM之間。當鋼結構防曬雨棚倒塌后,可直接破壞安裝在儲罐上的固定消防設施,造成冷卻噴水裝置扭曲、變形、斷裂,使之不能正常工作。給撲救工作帶來嚴重影響。鋼結構防曬雨棚發(fā)生倒塌后,大量而笨重的鋼柱、梁、檁條、拉筋等塌落物件,給冷卻降溫、噴霧稀釋、清除障礙、暴露火點、關閥斷氣、堵漏控制等搶險撲救工作帶來很大障礙,嚴重影響滅火工作的順利展開。按照特種設備安全監(jiān)察條例、壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程及SH31362003液化烴球形儲罐安全設計規(guī)范等規(guī)定,液化石油氣儲罐屬于壓力容器的范疇,其設計、安裝及日常安全管理均有嚴格的防擊打、防腐等規(guī)定。因此,通過上述對液化石油氣儲罐火災特點和鋼結構防曬雨棚的抗火性能分析,筆者認為有必要對液化石油氣儲罐鋼結構防曬雨棚進行防火保護。144鋼結構防曬雨棚防火保護方案1火災危險性分類。天然氣規(guī)范、石化規(guī)范規(guī)定,液化石油氣儲罐火災危險性分類為甲A類,建規(guī)規(guī)定,液化石油氣儲罐火災危險性分類為甲類,所以,液化石油氣儲罐鋼結構防曬雨棚按生產(chǎn)使用性質(zhì),其火災危險性分類應是甲A類或甲類。2防火保護范圍。根據(jù)鋼結構防曬雨棚的結構組成、特點及在火災作用下的危害性等因素,防火保護的范圍是柱、梁、檁條、拉筋的全部裸露部分。3耐火極限。根據(jù)液化石油氣儲罐的火災危險性分類,參照天然氣規(guī)范第698條中耐火保護層耐火極限2H和建規(guī)第335條、第336條耐火等級的規(guī)定,考慮到專業(yè)消防隊伍30MIN內(nèi)趕到火災現(xiàn)場的情況和防曬雨棚的實際功能,液化石油氣儲罐鋼結構防曬雨棚的主結構柱和梁耐火極限不應低于15H,次結構檁條和拉筋不應低于10H。4防火保護方法。鋼結構防火保護的方法,目前國內(nèi)主要有外包混凝土法、砌筑耐火磚法、包覆防火板法、包覆氈狀柔性隔熱材料法、涂敷防火涂料法等,在這些保護方法中,比較適合液化石油氣儲罐鋼結構防曬雨棚保護的是涂敷防火涂料法。因為,涂敷防火涂料法盡管施工技術要求高,但是,質(zhì)量輕,可以降低整體鋼材的用量,外觀比較協(xié)調(diào)一致并且,通過近年來的實際應用,耐火性能可靠,技術成熟,是通過國家耐火性能質(zhì)量檢測認定的,便于監(jiān)督。防火涂料的選型,鋼結構規(guī)范第913條規(guī)定對室外鋼結構工程不宜選用膨脹型防火涂料,石化規(guī)范第453條規(guī)定應采用厚型無機并能適用于烴類火災的防火涂料,依據(jù)這兩條規(guī)定,針對鋼結構防曬雨棚的實際功能,從防火性和施工條件方面考慮,柱、梁宜選用室外厚型無機防火涂料,檁條和拉筋因橫截面積小,厚型防火涂料無法施工,所以,宜選用室外薄型鋼結構防火涂料。15液化石油氣無堿脫硫醇工藝改造分析煉油廠的液化石油氣中一般含有一定量的硫化物，除外，還有各種形態(tài)的有SH2機化合物，如，CZHSSH，COS等。目前采用醇胺類脫硫劑有一乙醇胺二乙醇SHC3胺、N甲基二乙醇胺和異丙醇胺等，脫除液化石油氣中大部分的HZS，再采用預堿洗脫除剩余的HS和部分小分子硫醇，再用催化氧化法脫除硫醇。催化氧化法脫硫醇是把催化劑磺化欽著鉆或聚欽著鉆分散到堿液中，液化石油氣中的硫醇與堿液接觸，與堿反應生成硫醇鈉鹽，溶解在堿液中，在再生塔中，通風氧化生成烷基二硫化物。從理論上講，二硫化物應形成油相漂浮在堿液上面，分離出油相的二硫化物后，堿液得到徹底凈化，再送至脫硫醇塔重復使用。但實際上，到目前為止，國內(nèi)幾十家煉油廠脫硫醇再生系統(tǒng)均無法依靠密度之差分離二硫化物?；煸趬A液中的二硫化物脫硫醇時，又返回到液化石油氣中，造成其所含的硫化物大部分為二硫化物。雖然有個別裝置對含二硫化物的堿液用輕質(zhì)油萃取，但效果不理想。由于醇胺類溶劑易發(fā)泡帶液，醇胺類溶劑被帶到預堿洗系統(tǒng)，會使堿液稀釋失效，必須頻繁換堿。由于催化劑堿液大量攜帶二硫化物，必須定期更換催化劑堿液。另外，預堿洗的堿渣中含有大量的RSNA和NAS，隨堿液一起2進入堿渣罐。在酸化中和堿渣過程中，HS和RSH被置換出來，造成空氣的嚴重污染，2成為煉油廠惡臭的主要污染源151工藝改造背景原油加工能力5SM口A的大慶煉化分公司是集煉油與化工于一體的大型企業(yè)，年產(chǎn)液化石油氣097MT。公司有兩套液化石油氣脫硫裝置I套034M“A，11套0S5M口A，原設計液化石油氣脫硫都采用“濕法胺液脫硫MEROX法堿液脫硫醇”組合工藝因為MEROX法堿液脫硫醇工藝運行能耗高，產(chǎn)生大量堿渣且不易處理，帶來環(huán)保問題。為此，2002年對11套液化石油氣精制系統(tǒng)進行技術改造，引進了北京三聚環(huán)保新材料有限公司以下簡稱三聚環(huán)保自主開發(fā)的無堿脫硫醇組合工藝技術和系列脫硫劑，之后進行擴第三章設計計算31筒體壁厚計算查壓力容器材料使用手冊碳鋼及合金鋼得16MNR的密度為785T/M3，熔點為縫金屬、補強元件）（42）321AE筒體上多余金屬面積（43）RETEFDB1有效補強寬度B2D筒體的有效厚度27820E所以273516381693167461A人孔接管上多余的面積（44）RETRTETFCHFH2212外側有效高度43761DHNT內(nèi)側有效高度即實際內(nèi)伸高度02H接管計算厚度焊縫金屬截面積2142A3則2640593760521E比較的A滿足以下條件的可選用補強圈補強剛材的標準常溫抗拉強度MPA；補強B圈厚度應小于或等于殼體壁厚的15倍；殼體名義厚度；設計壓力；38NMPA4設計溫度。可知本設計滿足要求，則采用補強圈補強。350所需補強圈的面積為28654EA補強圈的結構及尺寸為檢驗焊縫的緊密型，補強圈上鉆M10的螺孔一個，以通入壓縮空氣檢驗焊縫質(zhì)量。按照根據(jù)焊接接頭分類，接管、人孔等與殼體連接的接頭，補強圈與殼體連接的接頭取D類焊縫。根據(jù)補強圈焊縫要求，并查得結構圖為帶補強圈焊縫T型接頭，補強圈坡口取B型（查化工容器及設備簡明設計手冊）。查標準HG2150692得補強圈外徑,內(nèi)徑則取485。760530DI計算補強圈厚度（412）219482154ICDBA查標準補強圈厚度取20，計算的補強圈厚度也滿足補強圈補強的條件。查得對應補強圈質(zhì)量為4233,543進出料接管的選擇材料容器接管一般應采用無縫鋼管，所以液體進料口接管材料選擇無縫鋼管，采用無縫鋼管標準GB816387。材料為16MNR。結構接管伸進設備內(nèi)切成45度，可避免物料沿設備內(nèi)壁流動，減少物料對壁的磨損與腐蝕。接管的壁厚要求接管的壁厚除要考慮上述要求外，還需考慮焊接方法、焊接參數(shù)、加工條件、施焊位置等制造上的因素及運輸、安裝中的剛性要求。一般情況下，管壁厚不宜小于殼體壁厚的一半，否則，應采用厚壁管或整體鍛件，以保證接管與殼體相焊部分厚度的匹配。不需另行補強的條件當殼體上的開孔滿足下述全部要求時，可不另行補強。設計壓力小于或等于25MPA。兩相鄰開孔中心的距離應不小于兩孔直徑之和的2倍。接管公稱外徑小于或等于89。接管最小壁厚滿足以下要求。表42接管最小壁厚要求接管公稱直徑/MM57657689最小壁厚/MM5060因此熱軋無縫鋼管的尺寸為8912。鋼管理論重量為2279/M。取接管伸出長度為150。管法蘭的選擇根據(jù)平焊法蘭適用的壓力范圍較低（PN25528498KN,為使封頭對鞍座處的圓筒起加強作用，可取，則選A700MM。左鞍座標記為JB/T47121992鞍座A3000F右M5R0A鞍座標記為JB/T47121992鞍座A3000S具體尺寸如下表表43鞍座標準尺寸表公稱直徑DN允許載荷Q/KN鞍座高度H螺栓間距L2包角肋板數(shù)個3800412825025001206477鞍座強度校核鞍座腹板的水平分力FK9S查得鞍座包角120對應系數(shù)2049支座反力KNMG9176F鞍座腹板有效界面內(nèi)的水平方向平拉應力REB0S9H式中F鞍座反力，N；橢圓封頭長軸外半徑，MM；MRL兩封頭切線之間的距離，MM；A鞍座與筒體一端的距離，MM；HI封頭短軸內(nèi)半徑，MM。MDNRNM1520302MNM62110231075413075443052支座處截面上的彎矩52LHARFAMIIM34122所以MNM4221036130754170451由化工機械工程手冊（上卷，P1199）得K1K210。因為M1M2，且ARM/2755MM，故最大軸向應力出現(xiàn)在跨中面，校核跨中面應力。筒體中間截面上最高點處53EMRM211432178021CNE所以MPA326109543最低點處最大軸向拉應力出現(xiàn)在筒體中間截面最低處所以AP36801328022許用軸向拉壓應力T163MPA，而2T合格。最大軸向壓應力出現(xiàn)在充滿水時，在筒體中間截面最高處MPA01681軸向許用應力MPARAIE051920490根據(jù)A值查外壓容器設計的材料溫度線圖得B145MPA，取許用壓縮應力AC150MPA，1AC，合格。第六章容器焊縫標準61壓力容器焊接結構設計要求焊縫分散原則；避免焊縫多條相交原則；對稱質(zhì)心布置原則；避開應力復雜區(qū)或應力峰值去原則；對接鋼板的等厚連接原則；接頭設計的開敞性原則；焊接坡口的設計原則（焊縫填充金屬盡量少；避免產(chǎn)生缺陷；焊縫坡口對稱；有利于焊接防護；焊工操作方便；復合鋼板的坡口應有利于減少過渡層焊縫金屬的稀釋率）。62筒體與橢圓封頭的焊接接頭壓力容器受壓部分的焊接接頭分為A、B、C、D四類，查得封頭與圓筒連接的環(huán)向接頭采用A類焊縫。焊接方法采用手工電弧焊，其原理是利用電弧熱量融化焊條和母材，由融化的金屬結晶凝固而形成接縫，焊接材料為碳鋼、低合金鋼、不銹鋼，應用范圍廣，適用短小焊縫及全位置施焊，可適用在靜止、沖擊和振動載荷下工作的堅固密實的焊縫焊接，這種方法靈活方便，適應性強，設備簡單，維修方便，生產(chǎn)率低，勞動強度高。封頭與圓筒等厚采用對接焊接。平行長度任取。坡口形式為I型坡口。根據(jù)16MNR的抗拉強度490MPA和屈服點325MPA選擇E50系列（強度要BS求490MPA；400MPA）的焊條，型號為E5014該型號的焊條是鐵粉鈦型藥BS皮（藥皮成分氧化鈦30，加鐵粉），適用于全位置焊接，熔敷效率較高，脫渣性較好，焊縫表面光滑，焊波整齊，角焊縫略凸，能焊接一般的碳鋼結構。250毫米的鞍座。200M的液化石油氣的儲罐參數(shù)筒體長166米，直徑為3800毫米，厚度為24毫米，封頭選用的黑絲公稱直徑DN為3800毫米，曲面高度H1為950毫米，直邊高度為50毫米，內(nèi)表面積為162平方米，容積為775立方米。封頭厚度為24毫米。人口選擇為凸面密封面，直徑48012的孔。液面計選擇為液面計CR401450V。安全閥的選著根據(jù)本設計的溫度、壓力、介質(zhì)等基本參數(shù)可以