液化天然气储罐用9%Ni钢设计许用应力分析.pdf

第 4 1卷第 6期 2 0 l 2年 l 1 月 石油化工设备 P ETRO CHEMI CAL EQUI PMENT VoI 41 No 6 NO V 2 01 2 文 章 编 号 ： 1 0 0 0 7 4 6 6( 2 0 1 2 ) 0 6 0 0 9 9 0 3 液化天然气储罐用 9 Ni 钢设计许用应力分析 扬 帆 ， 张超 ， 王成硕 ， 邓 青 ( 1 中海石油气 电集 团有 限责任公 司，北京 1 0 0 0 2 7 ； 2 中海 浙江宁波液化天然气有限公司 ， 浙 江 宁波 3 1 5 8 0 0 ) 摘要 ：9 Ni 钢板作 为 内罐材 料被 广 泛应 用 于大型液 化天 然 气( L NG) 储 罐 建设 中， 目前 国 内 L NG 项 目中 9 N i 钢基 本依 赖进 口。 国 内在进 行 L NG储罐 设 计 时 ， 许 用应 力取 值 差 异较 大 ， 直接 影 响 内罐壁厚的最终计算取值 。以国内两个已投产 L N G项 目设计时 9 N i 钢设计许用应 力取值为基 础 ， 对材 料许 用应 力取值 上 的差 异进 行 了比较 和分析 。 关键 词 ：储罐；液化天然气；9 Ni 钢；许用应力 中图分 类号 ：T E 9 7 2 ；TQ 0 5 3 2 文 献标 志码 ： A d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 0 - 7 4 6 6 2 0 1 2 0 6 0 2 5 A n a l y s i s o f D e s i g n A l l o wa b l e S t r e s s i n 9 N i S t e e l o f L i q u e f i e d Na t u r a l Ga s S t o r a g e Ta n k YANG F a n 。ZHANG Ch a o 。W ANG C h e n g s h u o ，DENG Qi n ( 1 C NOOC Ga s& Po we r Gr o u p C o L t d ，Be i j i n g 1 0 0 0 2 7 ，Ch i n a ； 2 CNOOC Z h e j i a n g Ni n g b o LNG Co Lt d ，Ni n g b o 3 1 5 8 0 0，Ch i n a ) Ab s t r a c t ：9 Ni s t e e l ，a s t h e i n n e r t a n k ma t e r i a l s ，i s wi d e l y u s e d i n t h e c o n s t r u c t i o n o f l a r g e l i q u e f i e d n a t u r a l g a s( L NG)s t o r a g e t a n k s Bu t i t i s b a s i c a l l y d e p e n d e n t o n i mp o r t i n t h e d o me s t i c LNG p r o j e c t s Wh e n d e s i g n i n g i n t h e d o me s t i c I NG t a n k s ，t h e r e a r e l a r g e d i f f e r e n c e s i n c o n t r a c t o r s s e l e c t i n g at t he a l l owa bl e s t r e s s v a l ue s ，whi c h d i r e c t l y a f f e c t t h e f i na l c a l c u l a t i o n of s he l l t hi c kn e s s of t he i nne r t a n k Two di f f e r e nt de s i g n a l l owa bl e s t r e s s e s a r e i nt r o du c e d ba s e d o n t he t WO d o me s t i c L NG p r o j e c t s t h a t h a v e b e e n p u t i n t o o p e r a t i o n ，t h e n t h e d i f f e r e n c e i n d e s i g n i n g a l l o wa b l e s t r e s s o f t h e 9 Ni s t e e 1 ma t e r i a 1 we r e c o mp a r e d a n d a n a l y z e d Ke y wo r d s ：s t o r a g e t a n k；l i q u e f i e d n a t u r a l g a s ；9 Ni s t e e l ；a l l o wa b l e s t r e s s E 8 2 9 2 周计明 油管钢在含 C O 。 H。 s高温高压水介质 中的腐 蚀行 为及防护技术 的作 用 D 西安 ： 西 北工业 大学 ， 2 0 02 ( ZHOU J i mi n g Co r r o s i o n Be h a v i o r o f Oi l Pi p e l i n e St e e l i n Hi g h Te mpe r a t ur e a n d Pr e s s ur e W a t e r So l ut e d Wi t h CO2 H2 S a n d Ef f e c t i o n o f Pr o t e c t i v e Te e h n o l g y D X i a n ：No r t h we s t e n P o l y t e c h n i c a l Un i v e r s i t y ， 2 0 02 ) 张清 ， 李全安 ， 文九 巴， 等温度与油 管 C O z H s腐 蚀速率的关系F- J 焊管 ， 2 0 0 4 ， 2 7 ( 4 )： 1 6 1 8 ( Z HANG Qi n g， LI Qu a n a n ， W EN J i u b a ，e t a 1 Pr e s s u r e a n d CO2 H2 S S t e e l s J We l d e d P i p e 1 8 ) C o r r o s i o n Ra t e s o f 0 1 Tu b e a n d Tu b e ，2 0 0 4，2 7 ( 4 )：1 6 一 1 o 朱世东 ， 尹志福 ， 白真权 ， 等温 度对 P 1 1 o钢腐蚀行 为 的影 响 J 中国腐 蚀 与 防护学 报 ， 2 0 0 9 ， 2 9 ( 6 ) ： 4 9 3 49 8 ( Z H U S h i d o n g ， YI N Z h i f u，BAI Z h e n - q u a n ， e t a 1 I nf l u e nc e s o f Te mpe r a t u r e on Co r r o s i on Be ha v i o r of P 1 1 0 S t e e l E J 2 J o u r n a l o f C h i n e s e S o c i e t y f o r C o r r o s i o n a nd Pr o t e c t i o n，20 09， 2 9( 6)： 49 3 4 98 ) ( 张编) 收稿 日期 ：2 O 1 2 一 O 6 0 3 作者简介 ：扬 帆 ( 1 9 8 5 一 ) ， 男 ， 湖北宜 昌人 ， 工程 师 ， 硕士 ， 现主要从事 L N G项 目建设和技术研发工作 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石油化工设备 2 0 1 2年第 4 1 卷 随着 国 内能 源结构 的优 化和 环保意识 的不 断加 强 ， 液化 天然气 ( L N G) 将在 我 国的能 源供 应 中 占据 重要 地 位 。到 目前 为 止 ， 广 东 、 福 建 、 上海 、 江苏 、 大 连 、 浙 江 等地 已展 开 了 L NG 工 程 建 设 并 陆续 投 入 运 营_ 】 。L NG 储 罐 是 整个 L NG 装 置 中 的重 要 设 备 ， 其特 点是投 资费 用高 、 建设周 期长 、 涉及专 业多 、 技 术要求 高 。对于 L NG 接 收 站或 调 峰 型天 然气 液化工厂， L NG储罐除了储存功能 以外 ， 还为稳定 供 气起 到缓 冲作用 。 大 型 L NG储 罐结 构示 意见 图 1 。I NG储 罐 的 外 罐 由钢筋混 凝 土承 台、 预 应 力混 凝 土 罐壁 及 钢 筋 混 凝土 罐顶组 成 ， 罐 底承 台与罐壁 、 罐 壁与罐 顶均采 用 刚性 连接 ， 储 罐 基 础 一 般 为 高 架 空 桩 基 础 结 构 ， 内 、 外罐 间环 状空 间 和悬 挂 内 吊顶 上 采 用绝 热 材 料 进 行保 冷 。 1 铝 吊 顶 ( 铺 设 玻 璃 棉 保 冷 层 ) 2 罐 底 保 冷 层 ( 泡 沫玻 璃 砖 ) 3 热角保护系统粉末 4 内罐 ( 9 Ni 钢) 5 罐壁保冷层( 膨胀珍珠岩 ) 6 预应力混凝 土外罐 图 1 大 型 L NG储罐结构简 图 我 国 已建 和在 建 L NG项 目中 的储罐 采 用 的 是 欧洲 、 美 国、 日本 的设 计 建造 技 术 ， 材 料也 基 本 由国 外 进 口l 5 。9 Ni 钢 属 于 低 碳 马 氏 体 型 低 温 用 钢 ， 具 有较 高 的 强 度 和 较 好 的低 温 韧 性 ， 被 广 泛 用 作 L NG储 罐 的 内罐 材料 。但是 在 L NG接 收站储 罐 设计 时 ， 各 承包商 对 内罐 设 计 许 用应 力 的 取值 有 较 大差异 ， 直 接影 响 了 内罐 壁厚 度 的最 终确 定 。笔 者 以国内已建成的两个典型 L NG项 目为例 ， 对 内罐 设计 时 9 Ni 钢设 计许 用应 力取值 差异 进行 比较 和 分 析 。 l 内罐设计许用应力规定 在 内罐壁板 计算 中， 最 小屈 服强度 、 最 小极 限 抗拉强度 的取值直 接影响 内罐壁 厚度 的确定 。 在9 Ni 钢板焊接材料 、 设计取值上 ， 各规范本 身 也存在 较大 弹性 取 值 范 围 ， 因而 直 接 导致 了储 罐 设 计许用 应力 取值 的不 同 。 欧洲 液 化 天 然 气 设 计 建 造 规 范 E N 1 4 6 2 0 2 De s i g n a nd M a nuf a c t ur e o f Si t e Bu i l t ，Ve r t i c a l ， Cy l i nd r i c a l ，Fl a t b o t t o me d St e e l Ta nk s f o r t he St o r a g e o f Re f r i ge r a t e d I i qu e f i e d Ga s e s wi t h Op e r a t i n g Te mpe r a t ur e s b e t we e n 0 C a n d l 6 5 C 中对 内罐 9 Ni 钢 板及 焊接材 料许 用应 力取值 规定 如下 ： 内罐设计 许用应 力 为 0 4 3 0 6 7 中 的较 小者 。 内罐 水 压 试 验 期 间 设 计 许 用 应 力 为 0 6 O 、 0 8 5口 、 3 4 0 N mm 中的较 小 者 。 操作 基准 地震 ( O B E ) 工况 下 的许 用应