全容式LNG储罐混凝土外罐的预应力方案计算

为确保全容式LNG储罐混凝土外罐的造价经济、受力合理,有必要对混凝土外罐施加预应力。从工程设计的角度出发,以全容式LNG储罐混凝土外罐的受力特性为基础,对混凝土外罐预应力方案的计算要点进行了较全面的分析和总结,提出了简单易行的计算解决方案,并以16万m3LNG储罐为例,给出了详细的计算过程,实践证明提出的计算方案是正确的。     

全容式LNG储罐混凝土外罐的罐壁罐顶厚度取值研究

全容式LNG储罐的混凝土外罐是由圆形底板、圆柱形预应力罐壁和穹形罐顶组成的超静定结构。在进行混凝土外罐的有限元分析时,必须先确定外罐的几何尺寸,这些几何尺寸的合理与否关系到计算分析的效率。通过对外罐在起控制作用的荷载作用下的受力特性分析,结合不同设计极限状态下的强度和正常使用要求及各自的荷载系数,推导了罐顶厚度、罐顶腋部厚度和罐壁厚度的计算公式。研究结果已应用到江苏LNG、大连LNG的工程设计中,证明是正确的。     

热应力作用下LNG储罐外罐裂缝及失效时间分析

对于大型液化天然气储罐,内罐泄漏时,由于内外表面温差产生的巨大热应力对于外罐裂缝开展及储罐失效有非常重要的影响。为了获得外罐裂缝的开展规律以及储罐失效时间以便指导实际工程的设计与维护,利用传热学与弹塑性力学相关理论,提出了一种应力叠加方法,近似计算在内罐泄漏时外罐出现裂缝的内外温差,并且结合数值模拟结果进行对比分析,验证理论方法的准确性,确定裂缝开展规律,最终求得内罐从最不利泄漏点开始泄漏到外罐内侧混凝土开裂的储罐失效时间。结果表明:①内罐泄漏时,热应力巨大,不可忽略,热应力和其他荷载共同作用导致外罐产生大量裂缝,裂缝首先在外罐顶部内表面产生,并迅速向外表面开展,最终贯穿罐顶,导致储罐失效;②首次求得了储罐从内罐开始泄漏到外罐产生裂缝的最小时间,在此时间内采取有力措施及时处理,对控制事故发展、避免发生严重灾害具有重要意义。     

LNG储罐外罐罐壁液密性有限元分析

介绍了预应力钢筋混凝土液化天然气(LNG)储罐在内罐泄漏工况下外罐承受的内压、LNG液体压力、预应力荷载、结构及附属材料重力荷载和温度作用,阐述了笔者创建的外罐罐壁液密性分析的有限元模型、采用的计算方法和计算结果提取方法。说明了在内罐泄漏工况下,内压、LNG液体压力和罐内侧低温作用为外罐罐壁液密性的主要影响因素。并提出了合理设置预应力钢绞线、内侧低温钢筋以及采用适当线膨胀系数的混凝土可保证外罐罐壁液密性。     

LNG储罐外罐施工期间的温度应力及裂缝分布

大型LNG储罐外罐在混凝土浇筑过程中,水泥水化热会导致外罐产生较大的温度应力,从而引起混凝土开裂,将严重影响储罐的耐久性。为此,以山东某大型LNG储罐混凝土外罐为研究对象,采用ADINA有限元软件建立了精细化的LNG储罐有限元模型,按照实际的施工顺序与时间,模拟了LNG储罐外罐混凝土分层浇筑过程中的早期温度场分布;在考虑混凝土龄期效应的基础上,将外罐的温度场和结构场进行耦合,分析了外罐的温度应力及裂缝分布情况,评估了外罐混凝土开裂的风险。结果表明:1外罐在施工期间将产生较大的内外温差,引起较大的温度应力;2第1浇筑层的温度应力明显大于其他浇筑层,且第一主应力为环向应力,将使此处混凝土产生沿竖向开展的裂缝;3因为约束作用减弱,其他浇筑层混凝土产生温度裂缝的可能性很小。该研究成果为LNG储罐外罐温度裂缝控制提供了参考。     

LNG低温储罐内罐底板与环板排板的探讨

针对福建某LNG低温储罐内罐底板的十字焊缝,对LNG储罐内罐底板与环板在排板时三块板之间的焊缝距离进行了讨论。在LNG储罐的设计规范中明确要求三块底板之间的焊缝距离必须满足不小于300mm的要求（即不出现十字焊缝）。但对两块底板与一块环板组成的三块板是否也应满足上述要求没有明确的规定,从焊缝的疲劳强度、应力的分布等方面考虑,底板与环板都属于内罐底板．环板由于承受壁板的重力更应该重视。在排板过程中应避免十字焊缝的出现。最后对十字焊缝提出了修改方案．     

LNG储罐外墙温度应力分析及预应力筋设计

大型LNG储罐的外墙一般由预应力混凝土建造,其应力分布及变形比较复杂。在介绍预应力混凝土外墙温度应力计算方法的基础上,采用理论分析的方法,推导出了圆筒形外墙温度应力的计算公式、外墙在温差荷载及其他普通荷载作用下预应力筋的计算公式以及最大环向应力所在位置计算公式,进而给出了预应力筋结构调整的方案。研究结果表明,内罐的超低温液体会使预应力混凝土外墙产生很大的温度应力,环向温度应力最大可达混凝土抗拉强度的一半,使外墙在受内压时更加危险,因此在环向预应力筋设计时须考虑温差荷载影响。而后采用ADINA有限元软件建立多个钢筋混凝土分离式模型进行数值模拟,不仅验证了所推导公式的正确性,而且证明了该结构优化方案使外墙的变形及应力分布更加合理。     

基于弹性地基梁法的LNG储罐环向预应力方案设计

随着预应力技术的成熟及市场条件的变化,近年来国内外都出现了全容式LNG储罐工程兴建热.基于弹性地基梁法,建立了LNG储罐罐壁内力及径向位移公式.分别采用弹性地基梁法和有限元法,计算了某实际LNG储罐模型罐壁的径向位移和环向拉力,并给出了LNG储罐罐壁环向预应力筋的配置方法.两种方法计算结果基本一致,验证了采用弹性地基梁...     

16万m^3 LNG储罐罐顶气顶升工艺研究

16万m^3 LNG全容式储罐目前是国内、国际上LNG接收站存储系统常用的储罐结构型式。其中罐顶的气顶升工序是储罐施工的难点之一,安全风险高。文章论述了16万m^3全容式LNG储罐罐顶气顶升的工艺原理、顶升方案的设计方法及操作要点,介绍了罐顶气顶升工艺的关键技术,包括平衡导向系统、密封装置系统、供气系统、配重系统、罐顶固定装置等,并对罐顶气顶升的主要步骤进行了说明。     

泄漏工况下LNG储罐外罐壁温度分析

运用FLUENT有限元软件,对大型LNG预应力混凝土储罐由泄漏引起的外管壁温度变化进行研究,主要分析了温度沿厚度和高度的变化对预应力混凝土储罐结构温度变化的影响。结果表明:泄漏时外罐壁预应力混凝土温度沿高度的变化分为两个阶段,即温度变化剧烈区和温度变化平缓区,每个阶段中温度沿高度均呈线性变化。     

采用动态物流模型计算LNG接收站的有效罐容

科学合理地确定LNG储罐罐容及数量配置是LNG接收站前期研究阶段最重要的任务之一,目前国外概念设计与前端工程设计一般用静态经验公式估算法来确定新建LNG接收站项目的LNG储罐罐容,再采用外部第三方或其内部开发的动态数学模型进行核算,基本未考虑用气市场的波动性和调峰需求,估算结果明显低于LNG接收站达到设计负荷工况下的实际需求。为此,引入成熟的物流概念和技术,把握LNG产业链的物流本质,针对LNG接收站储罐的库存物流和LNG运输船到港、卸货的排队物流特性,建立了用于计算LNG接收站储罐罐容及其数量配置的动态数学模型。通过广东某LNG接收站项目实例计算比较可知,该模型具有以下优点:既可确定经济合理的LNG运输船船容及配置、LNG接收站罐容及配置,又可计算出非均匀船期条件下的LNG储罐罐容及所需配置数量,还可动态地掌握LNG储罐库存曲线的变化情况,为现货采办等经营手段提供可靠的决策依据。     

大型LNG低温储罐内罐安装精度控制技术

以16万m3LNG低温储罐内罐施工为例,从内罐结构、安装工艺、壁板垂直度和底板平整度控制、检验与返修等方面,介绍了9Ni钢内罐安装精度的控制方法。实践表明,精确定位安装壁板、反变形、多层多道双面同时埋弧自动横焊等方法,均可提高内罐安装的壁板垂直度和底板平整度。     

LNG储罐穹顶施工应力监测和数值模拟对比分析

选取16万立方米LNG储罐穹顶为研究对象,应用光纤光栅监测设备对LNG储罐穹顶施工应力进行监测,同时应用ADINA有限元软件模拟混凝土施工过程,与监测结果进行比较分析。结果表明:应力大致呈现先增加再减小的趋势,测点的最大拉或压应力出现在混凝土浇筑后30～50 h之间,浇筑部位混凝土的径向应力较小。     

LNG储罐内罐边缘板单面焊工艺

本文以大连LNG接收站储罐工程为例,介绍了大型LNG储罐内罐边缘板单面焊工艺,该工艺降低了施工难度,减轻了劳动强度,提高了焊接一次合格率,可供LNG储罐内罐边缘板的焊接施工参考。     

热应力作用下液化天然气储罐球形罐顶应力分布及裂缝形态

对于大型液化天然气（LNG）储罐,罐顶因内、外表面温差产生的巨大热应力对罐顶裂缝开展及应力分布有非常重要的影响。传统的计算球壳结构热应力的方法非常复杂,为获得较简单的公式以便指导实际工程的设计及分析,提出了一种应力叠加方法近似计算罐顶热应力分布。通过与数值模拟结果的对比,发现此近似计算方法与数值计算的结果非常接近,可以应用于实际工程。分析结果表明：罐顶与挥发的低温天然气接触,温差热应力过大时,将使罐顶产生沿环向均匀分布的经络向裂缝;裂缝首先在罐顶边缘部位的内表面产生,并迅速向罐顶中心及外表面开展,最终贯穿罐顶。     

混凝土低温罐与双钢低温罐承压环设计比较

文章通过对双钢全容罐和预应力混凝土全容罐两种结构型式低温储罐承压环的设计和计算方法进行分析对比,指出其异同点及目前所用简化计算方法的不足,对低温储罐承压环,特别是预应力混凝土全容罐承压环的设计提出一些建议。     

大型LNG储罐内罐壁高的地震动力响应分析

介绍了大型LNG全容储罐内罐壁高的设计原理;为应对长周期地震动作用激发储液产生的大幅晃动,分析了多个规范中的地震反应谱在内罐壁高设计中的适用性,从而选择了规范EN 1998-1:2004和GB/T 50761-2018中的水平设计反应谱;并以某20×104 m3大型LNG储罐为例,通过理论计算与数值模拟进行了水平设计反...     

LNG储罐水压试验时内罐防腐控制探讨

为了防止LNG储罐在水压试验时内罐的腐蚀,内罐壁板和底板一般采用涂低锌硅酸盐底漆、外加电流保护以及焊缝覆盖等3种防腐方法。文章从操作性、防腐效果、经济性等方面对以上3种常用的防腐方法进行了分析比较．在此基础上提出了内罐板材涂低锌硅酸盐底漆是一种比较实用的防腐方法。     

国产化焊条在LNG储罐内罐焊接中的应用研究

近年来随着国家大力推广清洁能源的应用使得液化天然气（LNG）接收站工程得以快速发展。LNG储罐的内罐是低温LNG专用存储装置,直接与LNG直接接触,所以LNG储罐内罐的安装焊接质量一直是各方关注的焦点。内罐用9%镍钢的焊条一直为国外进口品牌垄断,因此选用一款性能满足要求的国产焊条作为替代国外进口,解决焊条进口“卡脖子”技术是十分必要的。     

LNG接收站间断外输储罐压力控制选择

为对LNG接收站生成的BOG进行外输处理以降低储罐压力确保其安全运行,介绍了LNG接收站BOG产生的原因并计算出各种情况下BOG的产生量,以此为基础探讨了LNG接收站间断外输期间进行BOG外输处理控制储罐压力的不同方式。通过对比BOG高低压外输、再冷凝高低压外输和BOG通过火炬及安全阀放空几种控制方式的能耗,结合现阶段接收站间断外输的实际工况,分析得出使用BOG再冷凝低压外输工艺为目前工况下的最佳控制处理方式。