LNG储罐混凝土外罐早期温度裂缝分析

目前,LNG储罐建造技术仍属工程项目中的难点,关于LNG储罐混凝土外罐的早期温度裂缝问题的分析文章甚少。文中以实际工程为例,介绍了LNG混凝土外罐早期温度裂缝的有限元分析过程,并提出相关建议,可为同类项目研究和建造提供参考。     

超低温作用下LNG储罐热-结构耦合分析

在内罐泄漏等特殊工况下,预应力混凝土罐壁将直接暴露在-162℃的超低温环境中,由此产生的温度应力和变形可能会对储罐的结构安全带来威胁。因此,对LNG储罐混凝土外罐进行泄漏等低温条件下的力学验算和评估十分重要。本文利用有限元法（FEM）对内罐泄漏工况下的大型LNG预应力混凝土储罐进行热-结构耦合分析,结果表明：混凝土罐壁的降温过程较为缓慢,温度沿壁厚（0．8m）方向达到稳定需要大概一周的时间;热保护角范围以外的预应力钢绞线温度分别降低至-87℃（夏季）和-102℃冬季）;低温作用使混凝土罐壁产生较大的内力和变形,罐壁内外两侧温差越大,内力、变形越大,在设计中可通过设置热保护系统来防止其对储罐结构可能造成的破坏。研究成果对于评估超低温对混凝土外罐结构安全的影响、制定液化天然气储罐结构安全规范具有一定的指导意义。     

大型LNG双金属壁和三金属壁全容罐对比

考虑到大型LNG接收站中采用混凝土次容器的全容罐造价过高、制造安装工艺复杂,针对城市调峰和液化厂项目中公称容积5×10~4m~3以下的LNG储罐,根据GB/T 26978—2011《现场组装立式圆筒平底钢质液化天然气储罐的设计与建造》等标准规范的要求,设计了性价比更高的金属壁全容罐。虽然相关标准对金属壁全容罐有所定义,但是此种储罐国外尚未有先例,国内的实例较少。以某地在建的1台25 000 m~3全容罐作为分析对象,对LNG双金属壁全容罐、三金属壁全容罐的结构形式、绝热性能、施工工艺、施工工期、造价进行对比分析,分析两种结构的优缺点。双金属壁全容罐和三金属壁全容罐各方面指标均能够达到标准规范中金属壁全容罐的要求。双金属壁全容罐和三金属壁全容罐在占地面积、工程造价以及施工工期方面无明显的差异。三金属壁全容罐在绝热性能以及施工工艺方面,比双金属壁全容罐具有一定优势,更加安全可靠和节能。     

LNG储罐绝热层珍珠岩侧压力研究

膨胀珍珠岩和弹性毡作为LNG全容储罐内罐壁与外罐壁间主要保冷材料,对储罐整体结构受力有重要影响,有必要对其受力状况进行研究。通过对LNG储罐绝热层珍珠岩压力理论基础分析,根据储罐建造工艺流程推导出常温工况、低温工况以及特殊工况下珍珠岩侧压力计算公式,并结合实际建造储罐项目细化了公式的具体应用。     

LNG储罐泄漏工况混凝土外罐温度场试验研究

LNG储罐发生泄漏会对混凝土罐壁产生剧烈的超低温冲击,使罐壁产生较大的温度梯度并对整个储罐的变形和受力产生影响。为研究泄漏工况下LNG储罐罐壁的温度场和变形情况并为有限元分析中钢内衬构造的处理方法提供参考,对有无钢内衬构造的混凝土试件(模拟罐壁)进行降温试验(模拟泄漏)研究,通过建立平均温度梯度和平均应变指标分析了温度、应变和位移结果。试验结果表明无钢内衬试件内部的降温速度相对有钢内衬试件更快,温度梯度更大,变形更大,并得到以下主要结论:1.有钢内衬和无钢内衬试件热力学边界条件不同;2.相同条件下热力学第三类边界条件热量传递的速度大于有热阻的热接触边界条件;3.对LNG混凝土储罐进行泄漏工况下温度场瞬态有限元分析时,建议模型中考虑钢内衬构造并设置热接触边界条件。     

泄露时热保护角对LNG外罐温度场的影响

为研究热保护角在泄露工况下对LNG外罐温度场的影响,以16万m3LNG预应力混凝土全容式储罐为研究对象,借助有限元软件ANSYS下的FLUENT建立了储罐的保温层和外罐壁二维平面模型,考虑储罐内液体动态泄露过程中和泄露完成后超低温液体对混凝土外罐的影响,对储罐的温度场进行模拟分析。分析表明,受热保护角作用的混凝土外罐高度越低,温度变化越缓慢。不同工况受热保护角作用的混凝土外罐温度场在前期差异明显,但是随着时间的推移,受影响混凝土外罐温度场趋于相同。     

LNG储罐技术进展及新技术在我国的应用前景

LNG储罐作为液化天然气的核心存储容器,其技术发展日新月异。继传统的单容罐、双容罐和全容罐之后,又涌现了多种建造材料和结构形式不同的新型储罐。论文对不同类型的新型储罐从结构形式和施工建造技术等角度进行了分析研究。通过与传统的LNG储罐建造技术比较可见,新技术可以在罐容增大和降低材料成本等方面取得较大的突破,并且降低对传统储罐中进口材料的依赖。因此,新型储罐技术的开发与应用可以不断推动我国LNG产业技术的发展和进步。     

20万m~3大型LNG储罐罐底保冷设计浅析

储罐大型化发展成为国内LNG行业技术发展的趋势,大型LNG储罐保冷设计为LNG行业核心技术之一。保冷的主要作用在于保持蒸发低于特定的限度和保护储罐的非低温部件/材料(主要是储罐外部),使其处于所要求的环境温度下,限制储罐底部的基础/土壤冷却避免因冻胀而损坏,防止和尽可能减少储罐外部表面的水蒸气冷凝和结冰。相对于罐壁、罐顶的保冷,罐底保冷更为复杂,设计考虑工况也更多,本文以上海某20万m~3大型LNG储罐结构为例,对储罐罐底保冷设计进行了若干探讨。     

基于混凝土低温本构LNG储罐泄漏分析

提出一种LNG储罐泄漏分析的新型方法,针对LNG储罐泄漏条件,利用ANSYS软件建立有限元模型,采用混凝土材料在低温环境下的本构关系,进行温度、预应力、自重、液压作用下结构的变形以及罐壁受压区高的分析,并将基于常温本构的分析结果与基于低温本构的分析结果进行比对。结果表明:整个罐壁的低温区在采用同一种低温本构的情况下,与常温本构下的结果相比,结构的变形减小,截面受压区高度随温度降低而降低;当按照温度梯度的分布,罐壁的低温区采用多种低温本构进行分析时,结构的整体变形增大、截面受压区高度增大。在储罐结构设计时应考虑混凝土在低温环境下的力学特性对结构抗力的影响,尤其是温度梯度对结构抗力及截面延性的不利影响。     

LNG储罐有限元静动力分析方法的探讨

目前,国内自主设计和建造LNG全容罐还存在很大的困难,有限元软件的发展给储罐的研究提供了有效的途径,但是,大型LNG储罐的有限元静动力分析在国内还相对较少,如何建立与实际工程相一致的有限元模型是一个关键问题.本文总结了部分前人对储罐构筑物结构的有限元静动力分析方法,并针对大型LNG全容罐自身的特点,对其有限元静动力分析方法做了探讨,最后提出了在模型建立中需要深入考虑的几个问题,给相关工程设计研究人员提供参考.     

大型LNG储罐风荷载作用下有限元分析

应用有限元软件对国内某工程中的LNG储罐进行有限元分析,对其在重力、预应力、风荷载作用下进行了各向应力随外罐壁高度变化的计算分析.分析表明风荷载不起控制作用,并针对在设计和建造中的受力薄弱部位提出了一些建议,给相关工程设计研究人员提供参考.     

大型液化天然气储罐穹顶的优化设计

分析大型液化天然气LNG全容罐的混凝土穹顶结构受力特性。根据已有工程实例,采用有限元分析软件ANSYS建立大型预应力混凝土LNG全容罐的外罐实体模型。方案设计中考虑多种影响穹顶结构应力及变形的因素,包括外罐直径、穹顶曲率半径以及穹顶厚度。通过计算具有不同几何尺寸的LNG储罐,并对比分析其应力及变形结果,得到各因素对储罐穹顶应力及变形影响的最优状态。研究成果可为大型LNG储罐结构的设计提供一定参考,并为我国今后引进和自主设计大型LNG储罐提供一些优化设计建议。     

山东LNG储罐底板方案简析

山东LNG是国家"十一五"LNG规划的重点项目,一期计划建设3台LNG储罐。储罐底板作为混凝外罐的重要组成部分,对保障储罐安全至关重要。在总结其他LNG储罐底板方案经验教训的基础上,山东LNG对底板设计和施工方案均进行了改进,减小了底板厚度,选用C40混凝土,取消了底板环向预应力和底板上方凸台,设置了底板暗梁及施工缝企口。文章主要将山东LNG储罐底板与国内其他项目做对比,并分析其优劣。     

LNG全容罐混凝土外墙后张法有粘结预应力施工

预应力的施工将是整个LNG低温储罐外罐施工的关键,对储罐的安全使用将起到最直接的作用,并影响到外罐的外观质量。现浇后张法有粘结预应力混凝土结构是目前国内LNG低温储罐的主要结构型式。预应力施工的关键工序有:预埋管道、穿筋、张拉、灌浆等。本工文过杭州市东部LNG应急气源站工程实践总结而成。     

大型LNG储罐顶部环梁的优化设计

顶部环梁作为LNG储罐混凝土外罐罐顶与罐壁的连接部分,位置特殊且受力复杂。合理的顶部环梁设计,既能为储罐的安全使用提供保障,又能节约成本,实现安全和经济双赢。利用有限元法（FEM）分析了大型预应力混凝土全容式LNG储罐在使用荷载作用下顶部环梁的应力分布,研究了顶部环梁的截面形式及尺寸对其应力的影响。研究结果表明：可通过增加顶部环梁的突出部分来缓解其应力过大现象,而突出部分的厚度需要通过计算确定,过大或过小都会加剧应力集中;突出部分也不宜过高,过高不经济且增加自重;顶部环梁与罐顶连接折角处以及环梁与罐壁交接的折角处局部有较大的拉应力,是应力集中区域,需要配置适量的斜向构造钢筋。顶部环梁的优化设计可为大型LNG储罐结构设计提供一定参考,并为实现我国大型LNG储罐自主设计打下了一定的基础。     

大型LNG储罐的可靠度分析

以储液容积为16万m~3的大型LNG储罐为工程背景,采用ANSYS有限元分析软件建立分析模型,通过其可靠度分析模块(PDS)中的响应面法对储罐的单元失效概率进行分析,提出了失效单元相应的可靠指标;通过等效线性求交法逐步找出储罐的失效路径,提出了一种搜寻结构体系失效路径的新方法,根据结构体系的界限估计法求得储罐在地震作用下的体系可靠指标范围。同时指出,储罐体系的破坏是由罐壁顶部的强度破坏与罐壁底部的强度破坏两种主要失效模式所组成的串联系统的破坏。本文的研究可为完善大型LNG储罐可靠度分析理论和国产化设计提供参考。     

液化天然气储罐不同预应力施工方案分析研究

液化天然气(LNG)作为一种清洁能源,目前在我国能源结构中的比例越来越大。作为LNG接收站的核心部分,LNG储罐的建造技术一直是一个难题。施工中发现不同的预应力施工方案对外罐墙体混凝土拉应力的大小有较大影响。本文借助于ANSYS有限元软件,对LNG预应力混凝土外罐墙体不同预应力施工方案的内力分布进行了研究计算,发现是否施加预应力及不同预应力施工方案均对预应力储罐结构的应力分布有很大的影响。然后,优化提出了一种最合理的预应力施工方案,解决了预应力混凝土外罐墙体预应力施工中应力过大的问题,有效地控制了外罐墙体混凝土裂缝的产生。     

液化天然气储罐倒罐技术研究

针对液化天然气(LNG)储罐在使用过程中,若发生内胆泄漏、真空完全或部分丧失、根部阀门泄漏等情况时,会导致储罐绝热效果降低,使得LNG大量气化从而引起储罐超压,最终导致事故发生。通过分析LNG储罐三种倒罐流程的原理,对比三种倒罐方法的优缺点,研究了LNG储罐的应急倒罐(罐车、罐箱)技术,并提出了具体措施。     

受氯盐侵蚀的LNG储罐混凝土外罐耐久性研究

对于大型LNG储罐,处于沿海地区,其预应力钢筋混凝土外罐容易遭受氯离子侵蚀,导致内部钢筋锈蚀,引发锈胀开裂,严重影响储罐耐久性能。以某大型LNG储罐混凝土外罐为研究对象,采用COMSOL有限元软件建立LNG储罐模型并进行数值计算。通过数值算例,分析了外部环境和荷载引起的储罐外罐混凝土内的氯离子分布特征,确定了储罐外罐耐久性设计和维护的关键部位,并探讨了水灰比、保护层厚度、养护龄期对诱导期长短的影响规律。结果表明:LNG储罐的第一浇筑带处,钢筋更容易发生锈蚀;如不做特殊处理,最先开始去钝化的位置高程约为0.27 m,去钝化时间为19.7年;建议第一浇筑带采用增加保护层厚度的方式提高储罐整体耐久性,保护层厚度最佳为55 mm。     

LNG储罐桩基础设计施工常见问题的解决方案

目前LNG储罐已实现全面自主设计、自主建造,且随着单罐设计容积的逐渐增大,对设计和建造提出更高的技术要求.结合目前已建LNG储罐在桩基础设计、施工阶段发生的常见问题进行总结、分析,为后续大型化储罐桩基础设计施工提供可选择性的解决方案.