基于实测的缺陷储罐模型的构建及有限元分析

在对原油储罐进行周期性检测时,传统的判定方法是将测量得到的储罐的几何形貌,与最佳圆柱的几何缺陷及标准允许值进行对照,以判断储罐能否继续使用,或要采取限制油液高度等操作,以确保储罐在运行期间的安全性。但传统的判定方法没有客观地考虑几何缺陷对罐体结构的力学性能的影响,判断结果缺乏客观性和真实性。建立含几何缺陷的储罐结构的力学模型,通过力学分析,得到含几何缺陷的储罐结构的应力状态、屈曲方式和危险点,可以更准确地评价罐体的服役状态,从而确保使用的安全性。本文采用全站仪对原油储罐的罐体进行扫描和数据采集,得到罐体的点云数据并进行降噪处理后,得到实际罐体结构的点云数据。利用点云数据重建了含几何缺陷的罐体结构的有限元模型,对含几何缺陷的实际罐体结构进行了有限元分析,并将计算结果与理想模型进行了对比。对比结果表明,几何缺陷对罐体结构的力学性能的影响不容忽视。     

立式圆筒形储罐自振频率的计算

采用有限元和边界积分相结合的新方法计算立式圆筒形储罐自振频率,对罐体采用有限环单元离散,对储液采用边界积分,并利用罐-液耦连条件,计算出自振频率。这种方法与将罐体和储液都离散为有限元的方法相比,系统自由度大大降低,减小了计算的规模。编制了有关的计算程序,对国外文献报道的典型算例进行了计算比较,结果比较一致,还用国内有关储罐系列的标准,专业书籍和设计单位内部资料的数据进行了回归计算,得到了可用于工程的计算立式圆筒形储罐罐-液耦连和空罐基本自振频率的拟合公式,这些公式在中国石化集团公司标准SHJ26-90(常压立式储罐抗震鉴定标准》的修订中得到了应用。     

基于ANSYS的立式储罐应力分析

应用ANSYS软件分析了立式储罐工作时罐体与封头的应力分布.结果表明：储罐罐体受载荷作用时等效应力较大,最大等效应力处于罐体的内壁区域;罐体与封头连接区内壁处的等效应力值最大,随着由内壁向外壁的推移,等效应力呈近乎线性下降;人孔内壁处附近的等效应力值最高.     

某终端处理厂原油储罐检测评估

采用系列检测方法与储罐结构有限元评估相结合的方式对原油储罐的腐蚀情况和整体现状进行评估。评估结果表明:罐体外观、结构及几何尺寸满足安全使用的要求,罐体涂层、阴极保护系统对罐体保护作用良好,罐体内外结构无损探伤、硬度、厚度符合安全要求,总体认为原油储罐状况良好。     

立式硝酸铵溶液储罐设计

立式硝酸铵溶液储罐设计分罐顶、罐体、罐底、保温、搅拌及消防管设置等几部分。罐体壁厚可按内压薄壁圆筒的强度设计方法进行设计,罐内压力按硝铵溶液的最大液柱静压力计算,如计算厚度小于6mm,仍按6mm选取,罐顶厚度取罐壁厚度即可;罐底强度与硝酸铵溶液的计量方式有关,液位计计量方式,罐底厚度取壁厚即可。称重模块系统计量方式,罐底设置加强筋,加强筋结构为辐射状;采用双层保温型式对储罐进行保温宜,内层为岩棉保温层,外层为聚氨酯发泡保温材料层。推存采用阿基米德螺旋盘管换热器对储罐中的硝酸铵溶液加热,储罐搅拌宜采用射流搅拌器,储罐消防管推存采用DN80以上钢管制作。     

大型立式低温LNG储罐的结构设计和强度研究

大型立式低温液化天然气LNG储罐是储存、运输LNG的关键设施,其占地面积较小、成本较低,便于管理。基于此,有必要对大型立式低温LNG储罐的结构设计和强度进行研究,旨在提高大型立式低温LNG储罐的性能,提高LNG的运输效率。主要对大型立式低温LNG储罐结构、设计要求、强度分析进行了研究。     

大型立式圆筒型储罐的设计

大型立式圆筒型储罐需在现场施工，其设计上也与一般压力容器有较大区别。参照压力容器及气柜的标准，结合设计经验，着重阐述了大型立式圆筒形储罐的设计要点。     

LPG罐式汽车罐体的应力分析与评估

对某大型LPG罐车的罐体进行了整体应力分析,通过建立计算机分析模型,用有限元方法对罐体进行了应力计算,得到了考虑罐体主要结构构件影响的关键部位的应力分布,通过分析和评价局部结构对罐车整体性能的影响,提出了若干结构设计准则和建议。     

超高压厚壁圆筒自增强处理有限元仿真与残余应力分析

为了研究超高压厚壁圆筒不同端部结构形式对其自增强处理残余应力的影响,用大型有限元软件ANSYS仿真了不同端部结构处理方式下厚壁圆筒自增强处理过程,并分析了残余应力的分布状态。     

大型立式圆筒形储罐设计中几个问题的探讨

针对大型立式圆筒形储罐的特点,结合其发展状况,论述了在设计及计算中罐壁厚度的确定,风载荷、地震载荷对罐体设计的影响,并对储罐罐顶、罐底的结构设计及相关标准的使用作了介绍。     

大型立式圆筒形储罐拱架应力强度计算

介绍目前大型立式圆筒形储罐的罐顶主要结构,比较其优缺点,采用三铰拱原理对拱架梁结构建立力学模型,推导出详细的计算公式,并将推导结果用于储罐的设计计算。通过比较,该计算方法符合工程实际,能可靠地用于大型储罐的拱架应力强度计算,为拱架强度计算提供理论依据。     

15×10~4m~3超大型浮顶储罐应力计算方法探讨与实验测试分析

以15×10~4m~3超大型浮顶储罐为研究对象,分别采用组合圆柱壳法与弹性-刚性地基梁耦合法对储罐壁板与底板的应力进行计算。通过与有限元计算结果的对比分析可知,两种方法计算结果与有限元计算结果的最大误差分别为7.15%和39.15%,说明解析法计算具有一定的局限性。最后,通过对两台储罐试水期间的应力进行测试,进一步验证了有限元计算方法的准确性。现场实测表明,可通过改变储罐第1、2层壁板的高度比例改善储罐壁板最大应力所在位置,使储罐壁板应力分布更加合理,有利于保证超大型浮顶储罐安全工作。     

桩对LNG储罐沉降及沉降后上部结构的影响研究

大型LNG储罐使用过程中通常会产较大的蝶形沉降,这种沉降会导致储罐上部结构产生变形以及应力,甚至可能导致储罐发生泄漏.为研究改变内部桩桩长以及桩径对储罐蝶形沉降以及沉降后储罐上部结构的影响,采用有限元软件建立了3组不同内部桩桩长及桩径的LNG储罐有限元模型,对其产生的沉降分布情况、整体沉降量以及由沉降导致的上部结构应力及变形进行了分析.结果表明:增加内部桩的桩长以及桩径均能大幅度减小模型的整体沉降量,且也都能大幅改善由荷载分布不均匀导致的蝶形沉降.采用增加内部桩桩长的办法比采用增加内部桩桩径的办法能更加有效地减小储罐的蝶形沉降.蝶形沉降发生后外罐及底板产生的应力较大,对内罐产生的应力较小.     

10×10^4m^3浮顶储油罐的模态分析

随着储罐大型化发展的趋势,大型储罐的抗震研究工作变得越来越重要。为了给大型储罐的地震力响应分析提供可靠的数据,应用ANSYS大型有限元软件,对10×104 m3浮顶储油罐简化建模,从而进行模态分析。得出了其自振特性,并提取了其前30阶固有模态。从图象分析出大型储罐罐的主要振型为环向多波振型,且罐体上沿在振动时最易发生破坏,应在罐体顶部位置设置加强圈。     

在役立式液氨储罐腐蚀剩余强度的安全评定

对在役立式液氨储罐腐蚀减薄后的强度进行了安全评定。通过对在役立式液氨储罐实际腐蚀情况的监测和测量的数据进行分析,得出储罐上封头和筒体的腐蚀速率为0.10mm/a,下封头的腐蚀速率为0.14mm/a。运用ANSYS Workbench建立有限元分析模型,对液氨储罐腐蚀前后进行了应力数值模拟对比,给出了立式液氨储罐不同时限腐蚀后的应力状态、最大应力值位置和危险截面,并依据JB 4732-1995(2005)对危险截面进行等效线性化分析和准确的应力分类,最后依据标准进行强度评定。结果表明:在设计使用寿命年限内,即使腐蚀情况严重超出预期,液氨储罐的整体强度仍满足使用要求,用常规设计确定的储罐壁厚偏于保守。     

双层罐底立式圆筒形储罐设计施工要点

双层罐底立式圆筒形储罐的双层罐底由上下两层罐底板及中间格栅网组成,其双层罐底结构可参照API650中的附录I中的结构但不完全相同。分析了双层罐底立式圆筒储罐的优势和双层罐底的设计要点,介绍了双层罐底储罐施工时控制项目及措施。     

立式镁还原罐还原过程中结构传热特性分析

为解决镁还原罐耗损大、寿命短的问题,本文根据国内外金属镁的还原工艺现状,综合考虑了温度、固定端数、罐长和罐厚对立式镁还原罐承载能力的影响,采用ANSYS有限元软件对立式镁还原竖罐的结构特性进行热力耦合模拟,得到还原系统应力场以及罐体温度场等,并对还原罐屈曲应力极限进行了研究,优化了还原罐的结构特征。同时考虑装料量对罐体强度的影响,研究装料量与还原罐温度场、还原罐屈曲应力极限之间的规律,对还原罐结构进一步优化。结果表明：物料层的导热和还原反应吸热使得物料中心与物料边缘处的升温速度有较大差距;增加中心管可适当减少镁罐的还原周期,且对镁还原反应的影响不大;高温载荷可导致还原罐屈曲应力大幅度降低（20%以上）,对变形量影响较小,因此应尽量降低还原罐的工作温度。     

基于有限元分析的储罐凹坑缺陷风险评估

以某石化企业因碰撞产生凹坑缺陷的储罐为研究对象,应用有限元分析方法建立其有限元模型。基于第三强度理论,参考JB4732—1995(2005年确认)《钢制压力容器——分析设计标准》中应力分类方法对罐体不同部位进行强度校核,并对该储罐进行风险评估,判断该凹坑的存在是否影响储罐的正常使用。     

量化设计方法在天然气特大储罐结构安全中的应用

为提高特大储罐结构的本质安全性，以地震环境为例，研究了量化设计方法在特大储罐结构本质安全中的应用。从设置储罐尺寸、选择保冷材料并计算漏热量和计算外罐体临界失稳压力值三方面，进行了特大储罐结构本质安全的量化设计。以用钢量最少为实验指标，采用ansys软件建立了量化设计方法、API设计方法和GB设计方法的特大储罐有限元模型，比较了工作工况和试水工况下的应力强度。结果表明，采用量化设计方法，较其他两种方法节省钢材用量在50 t以上，得到的应力强度与设定值更接近，量化效果好；在地震载荷施加作用下，其结构的环向应变和径向位移均在安全范围内，危害程度低，满足本质安全性要求。     

大直径重型薄壁圆筒体立式吊装工艺简述

分析了用于大直径重型薄壁圆筒体吊装的三种立式吊装工艺的吊耳设计及对筒体稳定性的影响。并通过工程实例,借助有限元分析软件ANSYS对其进行受力数值模拟分析,计算了三种立式吊装工艺下,圆筒体和吊耳的变形及吊装应力情况。