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液化石油气埋地卧式储罐的设计与要求

[摘 要]液化石油气埋地卧式储罐安全性更好，由于外部覆盖层的作用，设计比常规容器复杂，特别要考虑容器与覆盖层之间的相互作用和埋地的腐蚀问题。
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[关键词]液化石油气 埋地罐 加强圈 表面防腐
　　中图分类号：F239.63 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）13-0027-01
1 液化石油气埋地储罐的特点
　　液化石油气埋地卧式储罐在国外比较流行，单罐容积最大达3500m3，埋地罐是指设备被安装在地面上或下挖坑中，外部被填埋覆盖层的容器，埋地罐设计安装时需考虑当地现场条件、地下水的情况和操作要求，设备应安装在已知地下水水平之上。设备的外部覆盖层应不小于0.5m。
　　由于外部覆盖层的存在，埋地罐具有以下优势：
1）具有更好的安全性，可以有效的保护设备：a）避免周围火的辐射或周围爆炸产生的压力波；b）避免外来物的撞击；c）也可以减少人为破坏。
2）节约项目用地面积： a）由于安全性好，设备到边界的安全距离可以减小。b）埋地罐因设备结构相对简单，制造容易，当多个卧式储罐设计放在一起时作为埋地罐时，根据组装、焊接、涂层施工的要求，以及填埋材料及特性，设备之间的距离最小可以到1m，可以有效的节约项目用地。
3）可以满足环境安全和现场美化的要求。
　　埋地罐的设计
　　埋地罐由于外部覆盖层的原因，设计总体比地面上的球罐和地面卧式圆筒罐要复杂，特别要考虑容器与覆盖层之间的相互作用和埋地的腐蚀问题。
　　目前还有没有专门的关于埋地罐的设计标准，设计计算仍然是采用常规压力容器设计标准如GB150，ASME等，与常规压力容器设计计算不同是，埋地罐由于增加了外部覆盖层的作用力和基础支撑方法的不同，会在容器筒体上产生附加的弯距，外部作用力和剪力，需对这些应力进行校核。
　　埋地罐的基础有三种：整体沙层基础，水泥排支撑的沙床基础或鞍座基础。整体沙层基础，水泥排支撑的沙床基础对设备提供了连续的支撑，设备筒体直接放在沙层基础上，这是埋地罐常用的支撑方法。较少情况下，埋地罐也会采用鞍式支座支撑的结构（如图1、2、3所示）。
1.1 埋地罐设计载荷
　　埋地罐需考虑的设计载荷包括：
1）设备重量，需考虑设备自重，设备内充装液体的重量以及压力试验时设备的重量。
2）设备内操作压力，按相关数据，丙烷，丙烯（C3）的操作压力一般为13.8bar， 丁烷，丁烯（C4）的操作压力一般为4.5（bar）， 设备的设计压力在此基础上设定。
3）设备内设计外压，除客户特别注明外，按-0.5（bar）考虑。
4）设备外部覆盖层的作用力，此作用力与设备设计外压共同组合作为设计外压，需校核设备筒体在此外压作用下的稳定性。
5）基础产生的支撑力，整体沙层基础，水泥排支撑的沙床基础对设备提供了连续的支撑，沙层对设备的支撑力应与内部外压一起组合用于校核容器的稳定性，决定容器的设计壁厚，还需将设备简化为弹性基础上梁校核设备上弯距与剪力，对于双鞍座支撑的容器，按常规标准进行设计计算，但要考虑到设备外部填埋层对设备的作用力。
6）由于压力和温度变化在设备上增加的附加外力，当压力或温度变化时，设备可能会有延伸或收缩，这会在容器上产生附加的轴向摩擦力，延伸时产生的轴向力会增加两端封头的外部压应力，需校核设备的稳定性。
7）地震载荷，按相关压力容器设计标准进行计算；
8）可能的爆炸载荷，如有，一般转化为增加的外部覆盖层重量考虑；按外压进行设计计算。
1.2 设计温度
　　埋地罐采用常温压力储存的方法，设计温度取常温，最高为35℃
1.3 材料选择
　　一般为碳钢材料，按液化石油气介质的特点进行选材。GB一般选用Q345R， ASME一般选用SA516Gr.70.
1.4 埋地罐的管口
　　设备上开孔数量应尽量少，对于小接管，常设计焊接在人孔盖或一些大的接管的法兰盖上，减少筒体上的开孔数。从安全的角度和维护快捷的要求，接管应定位在设备的顶部，要伸出外部覆盖层。
1.6 埋地罐的结构要求
　　目前埋地罐设备直径一般不超过8000mm，最大容积一般不超过3500m3。这是综合考虑设计压力，制造的可能性，热处理的要求、运输、设备的基础和经济性的结果。
　　从容器设计原理上来讲，轴对称的载荷应由设备筒体承受，非对称的载荷应由加强圈来承担，所以最合理的设计，设备的厚度应该是由设计内压或由外部覆盖层结合设备内设计外压的最大外压决定，设备重量，设备内充装液体以及外部覆盖层产生的周向弯距，应由加强圈来承担，加强圈的合理设计是埋地罐的设计重点所在。埋地罐的加强圈一般设置在设备内部。
　　容器内直径大于3500mm时，一般就要考虑设置加强圈，加强圈的距离决定于设备两加强圈之间筒体的环向应力，两加强圈之间的距离与设备内直径的比值一般控制在1：2到1：1 的水平，这主要是基于设计比较经济合理考虑的。