马静(广西工联工业工程咨询设计有限公司,广西 南宁 530003)

十万方原油罐的关键结构设计与分析

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改革开放以来，我国经济进入了飞速发展的时代，在全球化的不断影响下，全球能源的需求不断增长，我国的能源储备工作上也做了严密部署，但我国现阶段成品油储备能力不足，抵抗风险与应急能力较弱，仅仅靠我国现阶段开展的十万方储罐工程是远远不能解决这一问题的，因此对十万方原油罐的结构进行优化设计非常重要。本文就十万方原油罐结构设计进行了详细的分析。

原油罐；十万方；结构设计

随着我国能源战略的不断调整，国内原油产量也趋于固定。但是长期以来我国原油开采技术水平程度不高，原油开采利用不能满足现阶段我国经济发展的要求，因而需要从国外进口原油供我国使用。但国家如果对进口原油依赖性较大，极易造成供应链中断，影响我们国家的各项建设。且现阶段世界局势不稳定，地区冲突等会造成输油管道中断，为国家的使用安全带来了极其恶劣的影响。为了我国经济的长期发展以及长治久安，现阶段必须认真贯彻我国原油储备战略方针，改进我国十万方原油罐的设计与研究。

1 十万方原油罐概述

1.1 十万方原油罐在现阶段的发展状况

国内大型原油罐起步于上个世纪七十年代，五万方浮顶油罐也被运用到石化、港口、油田等系统中，并同时从国外引进十万方浮顶油罐，在根据外方所提供的有关资料进行建造安装后投入使用以后，我国对十万方油罐也进行了相关的探索，从八十年代开始，我国在多个原油产地安装建造了十万方原油浮顶储罐。随着我国对资源的开发程度日益增强，对我国的能源储备要求也越来越高。近些年，我国的石油储备能力远远跟不上我国能源开采情况，基于此，我国的储罐也越来越大，储罐的形式也越来越多，但储罐的安全系数较低，对实现我国石油储备战略还存在一定的差距，只有不断改进储罐关键结构的设计技术，才可以使储罐的安全系数不断提高，为我国的原油储备能力的提升提供相应的保障。

1.2 大型储罐发展现状

大型储罐的发展，在带给我国大规模的存储油气资源的同时，也有一定的弊端存在，储罐相对来说占地面积较大，维护管理成本较高。现阶段给我国大型储罐的发展带来了一系列的问题。第一，储罐在建设初期没有规范化建设，导致储罐在使用过程中极易出现安全事故，给人民的生产生活都带来特别大的不良影响，并极易污染储罐周围的生态环境；第二，储罐相关技术手段不能与时俱进，没有根据储罐容量的大型化及时更新相应技术，出现技术老化，导致故障时有发生，引起卡盘、沉盘等事故发生，严重威胁原油储备安全；随着储罐内部的压力不断增加，壁板厚度也不断加厚，材料的使用量也随之增大，对罐体材料的物理性能也提出了更高的要求，诸多原因都会导致材料强度降低，焊口故障发生率也随之增加；局部应力过大，也非常容易使储罐遭到破坏；油罐占地面积较大，一旦出现沉降问题，必然会引起管道破裂。

1.3 储罐设计标准

在现阶段储罐设计规范中，为了防止出现储罐底圈厚度过大的现象，在完成焊接工作后，需要对储罐焊接部位进行热处理工作，以此来减少局部应力。这样一来，不仅可以能够减少焊接工序，还节省了焊接时间。在进行十万方浮顶罐设计时，应优先进行边缘板的焊接工作，尽量使用高强度的钢板作为主要的焊接材料，并将焊接强度控制在580MPa范围内。

2 储罐关键结构的优化

2.1 常见的储罐结构

十万方原油储罐的应用是我国现阶段最为普遍的一种大型储罐，浮顶式储罐结构有其自身特点，其结构主要包括：罐底板、罐壁板、边角焊接、浮顶结构、加强圈、排水系统及消防挡板、内壁封装装置等。现阶段常用的浮顶结构类型以单盘式和双盘式为主。双盘式就是浮顶上层由两个盖板，边缘位置有环板，隔热效果较好，但加工费用较高，而单盘式是在周边设置浮船，将内部划分为不渗漏的舱室，钢角连接紧密。

2.2储罐焊接

首先是编订焊接工艺卡，我国现阶段油罐焊接一般使用强度较高的11MnNiVR钢板，这种钢板尽管强度比较高，但是其焊接稳定性随着罐体的厚度增加而逐渐降低。为了保证焊接质量，在正式焊接之前，首先要对11MnNiVR钢板进行焊接工艺的编订，并对其进行检测和焊接试验。并对钢板焊接工艺进行评价，确定焊接的缺陷敏感性，为焊接工艺的改造提供参考。焊接工艺的评定试验主要是拉伸性能和工艺性能（也就是常说的冷弯），除此之外，还要再一次进行冲击试验；电立焊工艺验证：观察厚度30mm、23mm、15mm的钢板焊接区的金相与性能，并将三组焊接后的钢板进行对比；其次是焊接工艺的评定，储罐的焊接工艺应满足JB4708-2000中对钢制压力容器的标准要求，并以此为依据进行储罐的相关焊接工作，在完成相关焊接并检测无误的情况下，才可以进行大面积的储罐焊接工作，保证储罐的焊接质量；最后是现场焊接的施工方法，在进行焊接工作之前，要配备专业的焊接人员，在进行焊接时首先要对其进行热处理，温度为100℃±10，焊接两侧距离应保持在90mm左右，在焊接过程中，焊道应保持湿润，因此在加热过程中需要控制好加热的速度与时间。在焊接工作完成后，对焊接的相关参数进行控制，保证焊接工艺的整体质量。

2.3 排水结构设计

为了防止出现罐壁震荡，在进行储罐的排水结构设计时应考虑原油的特点，排水结构的软管的重量应为原油浮力的2.5倍，如果软管质量或者重量达不到浮力的2.5倍，一方面增加软管的重量，另一方面需要重新设计配重块，配重块均匀且按照标准要求的间隔来进行重新设计。在罐底位置的配重块布置要更加紧密，在距离罐壁12m处，将重量控制在浮力的1.3倍左右，使用拌合器对液体进行充分搅拌，达到均匀状态。

2.4 油罐密封设计

十万方浮顶罐密封装置一般都具有可以自由调整的浮动盘，根据油气的多少对其进行密封，将其与外界隔绝，减少油气挥发。作为浮顶油气灌密封工作的重要设计内容，二次密封与一次密封结构将在较大程度上减少油气挥发，减少资源浪费。一般在设计过程中会将其安置在浮顶与外界交叉的位置。在实际应用上，现阶段大多十万方浮顶罐都密封采用机械密封。

3 结语

改革开放以来，我国的资源开采程度及使用程度越来越高，对我国原油储备装置的要求也越来越高，十万方原油储罐作为我国现阶段最广泛应用的大型储罐，其关键结构的设计直接关乎储罐的安全应用，也直接关系到我国能源储备战略的实施。在十万方原油罐的设计时，应结合其结构，对关键结构进行设计与分析，改进其焊接结构、排水结构、密封结构的设计方法，使我国的储罐设计水平不断提高，原油储存安全水平不断提升，为我国的长效发展提供能源保障。

[1]李娟花,李健.十万方原油储罐的关键结构设计与分析[J].化学工程与装备,2016,01:34-36.

[2]伍开松,蔡灿,吴霁薇,张瑜,廖飞龙.20万方原油储罐的关键结构参数设计与优化分析[J].机械科学与技术,2013,11:1604-1609.