液化天然气卧式储罐设计探讨.pdf

石油化工设计
Petrochemical Design
2015,32(2)25~27
液化天然气卧式储罐设计探讨
练金池
中海石油潓州新能源有限公司,广东患州516000
摘要;近年来绿色能源ING(液化天然气)加气行业发展迅猛。在ING加气站的建设中,真空绝热深
冷储罐是其中最关鍵的设备之一。从介质组成、容器的结构、材料选择、应变强化设计以及容器的建造等
方面,对容器的设计和制造进行了论述,并重点对⊥NG低温储罐设计中的应变强化理论应用进行了探讨,
该理论的应用使容器制造的材料成本大幅下降,节约了传统理论设计值的50%左右,同时其运输成本和
安装成本的显著降低。该项技术已经成功应用于近百个加气站项目。
关键词:真空绝热低温储罐材料应变强化
低碳交通是保护环境、应对全球气候变化的个,200mmx30mm)
需要。天然气是一种清洁能源,推广使用液化天
容器的设计参数:工作压力1.20MPa;工作温
然气(INC)车辆,采用液化天然气替代燃油,不但度-162℃,ING密度:0.45g/em3;LNG组分(以
可以降低车辆运行燃料成本,延长发动机寿命,运大鹏接收站LNG为例)详见表1。
行安全可靠,而且可以大幅度减少汽车有害尾气
表1LNG组分
%(mol)
排放,减少温室气体CO2排放。天然气在液化前组分
检测方法
结果(均值)
必须经过严格的预净化,因而ING中的朵质含量
甲烷
ASTMD1945
89.55
乙烷
ASTMIDI945
远远低于CNG,为汽车尾气或作为燃料使用时排
丙烷
ASTMD1945
放满足更加严格的标准(如“欧Ⅳ”甚至“欧V”)
异丁烷
ASTMD1945
正丁烷
ASTMID1945
创造了条件。
异戍烷
ASTMID945
随着新能源汽车的发展,液化天然气(LNG)
正戍煷
ASTMD1945
0.0
汽车加气站正迅速在国内兴起,ING加气产业正
ASTMD1945
ASTMD1945
处于蓬勃发展阶段。作为LNG加气站的关键设
氮氧
ASTMD1945
备一一LNG真空绝热深冷容器,近年来在设计、制
二氧化碳
ASTMD1945
0.00
硫化氢
ISO19379:2004
造等方面的技术不断发展进步。本文以LNG加气
总硫
ISO19379:2004
站最为常见60m3卧式ING储罐为例,对⊥NG真
空绝热深冷容器的设计进行探讨。
2容器材料选择
由表1看出:LNG的硫化氢含量较低,比较
1容器结构
清洁,介质成分对钢板的腐蚀性很低。考虑工作
由于LNG加气站的储罐为低温、低中压容器
温度以及工作压力等因素,内容器材料可以选择
所以它的结构形式通常采取如下设计:容器的形S30408或者X5CrNi18-10。
式为卧式双鞍座低温储罐,由外容器与内容器以
及中间的抽真空夹层组成。夹层采用真空粉末绝
收稿日期:2014-07-15。
热。夹层封结真空度:≤5Pa。内容器d2500mm
作者简介:练金池,男,1989年毕业于中国石油大学
×7mm采用椭圆形封头(EHA),外容器的直径
华东)油品储运专业,学士,现任总经理,高级工程
3000mm×10mm采用碟形封头(THA)。内与
师,现主要从事液化天然气储运工作。联系电话:
外容器之间的支承件为环氧玻璃钢管(左右各4
0752
E-mail:[lich@126.com
石油化工设计
2015年第2期(第32卷
S30408是GB24511-2009《承压设备用不锈牌号。
钢钢板及钢带》山的不锈钢牌号,X5CrNi18-10是
2种牌号材料在化学成分和力学性能等方面
EN10028-72中的材料牌号。2种材料属于相近的对比详见表2和表3。
表2材料化学成分对比
钢材牌号或代号
化学成分(质量分数),%
Mn
Cu
S30408
0.752.000.03510.02018.00~10.50118.00~20.00
X5 Crni18-10
≤0.07」≤1.002.000.0450.0158.0~10.517.5~19.5
≤0.10
表3材料力学性能对比
规定非比例规定非比例
抗拉强度
最小冲击能量/(kV?J-)耐晶问腐蚀
钢材牌类型延伸强度
或代号
延伸强度
延长率A,%20℃
20℃
R,0.2/MPa「R,0.I/MPa
1960
Tr
S30408
按合同
X5CN18-10H
210
250
520-7204510060
由表2和表3比较可知:这两种相近牌号的力容器安全技术监察规程》“、GB/T1844.4~
奥氏体不锈钢,在P的含量方面,CB24511中的规18442.6《問定式真空绝热深冷压力容器》S1,以及
定优于欧洲标准EN10028.7,但是S30408在机械经过容标委技术评审的奧氏体不锈钢应变强化深
性能指标上,与X5 Crnil8-10还有一定差距。冷固定容器的企业标准。
为本容器运用了应变强化理论设计,采用了较常
规范CB150.1~150.4-2011中不考虑低温
规设计高的许用应力,对材料的机械性能等要求对哭氏体不锈钢的强度影响,在GB150.2的表5
较高,因此内容器的材料选用X5 Crnil8-10更为高合金钢板许用应力中,奥氏体不锈钢的许用应力
合理一些。
在≤20℃的温度条件下,均为20℃时的许用应力。
容器的材料可以采用境内材料制造单位制造比如S30408在≤20℃时,许用应力均为137MPa。
的境外牌号钢板。按容规规定,在材料要求中应
随着温度降低,奥氏体不锈钢的强度会提高。
增加技术要求,使X5CrNi18-10的技术指标不低奥氏体不锈钢的屈强比相对较低,按照传统压力
于GB2451-200中S30408的要求。用于该容器容器许用应力确定方法,不能充分发挥奥氏体钢
的材料X5CrNi18-10实测P含量为0.028
的优良综合性能。可采用应变强化技术来提高其
0.034,亦满足CB24511中对P含量的较高要求。屈服强度。。本容器采用室温应变强化技术,
X5CrNi8-10的许用应力取值为273MPa,比
3低温容器强度设计遵循的规范和标准
S30408在≤20℃的许用应力要提高较多、按应变
容器的设计规范、标准有:GB150.1~150.4一强化许用应力设计的容器壁厚下降,质量减轻。
2011《压力容器》3、TSGR004-2009《固定式压具体数值比较如表4。
表4不同设计方法得到的许用应力、壁厚、重量及其比较
项目容器材料
许用应力/MPa
圓筒壁厚/mmn
内容器总重量/kg
常规设计
137
11366
应变强化设计
X5CRNI18-10
变化率
提高99.3%
下降