LNG储罐混凝土外罐稳定工况载荷及应力分析

LNG储罐结构复杂,构件种类多,受力复杂,分析极限工况下储罐各部位的应力分布,对于研究全容式混凝土LNG储罐失效具有重要的意义。为此,通过对储罐的罐顶结构简化,在考虑储罐受到的可变载荷的基础上,对罐体受力荷载系统进行了分类计算和等效处理,建立罐体承载能力极限状态下的罐顶结构载荷、预应力载荷及其他各类可变载荷的组合工况,并采用ANSYS软件建立简化后预应力混凝土外罐的1/4部分的有限元模型,通过结构化网格处理和易发生应力集中处网格加密处理,对罐体各类荷载进行了等效处理,分析了储罐在承载能力极限状态下的罐体温度和应力分布。结果表明:(1)空罐工况下罐顶处最大受压受拉应力发生在储罐承压环处,最大应变位于最大拉应力-2.81 MPa处;(2)空罐工况下承台最大压应力、最大拉应力均位于罐底部与承台连接处外缘,应变最大值也位于承台与罐底接触外缘,此部位易开裂;(3)空罐工况条件下只有罐顶部与承压环应力达到混凝土破坏极限,而储罐其余部位应力均在材料安全极限范围内;(4)满罐风载/雪载工况下,罐体混凝土墙在各部位均达到混凝土材料强度极限;(5)满罐风载/雪载工况下承台与罐底连接部位处于混凝土材料受拉应力状态,且拉应力强度远远超过强度极限,该部位小裂纹在一定条件下易发生裂纹扩展;(6)罐体在热角保护部位的压应力达到混凝土抗压强度极限。结论认为,该研究成果为全容式混凝土LNG储罐失效分析提供了理论参考。     

大型储罐基础沉降及罐体变形检验方法及应用

大型石油储罐基础沉降及罐体变形是影响储罐安全服役的重要因素,介绍了储罐基础沉降及罐体变形检验方法,包括基准点设计、观测点布置和观测方法。为了有效监测石油储罐的基础沉降及罐体的椭圆化变形,以某双盘式浮顶油罐为例,采用全站仪巡视监测储罐外表面及环墙相对坐标的方法检验储罐沉降及变形情况。根据观测数据计算储罐基础沉降量,采用最小二乘拟合法计算储罐椭圆化变形情况,可指导储罐的运行管理。     

海上平台大型储罐整体吊装的设计与应用

某海上平台大型储罐需陆地建造后海上整体吊装。针对此种薄壁结构物,为解决整体吊装防变形问题,对储罐的吊耳进行了增大吊耳本体及吊耳垫板的尺寸优化设计;为防止罐体的径向变形,采用吊装框架进行吊装,并对框架强度进行结构计算;为解决大型储罐底板的吊装变形问题,采用在储罐底部增加了与罐体底部焊接的十字交叉T型梁加强罐底板的设计方案,并运用ANSYS Workbench有限元软件对罐体进行整体建模计算,模型包括罐体、吊耳以及加强结构。最终设计出了一种能够有效解决储罐吊装变形,且可实现加强结构免拆除、施工免动火以及免除搭设大量脚手架的方案。最后通过工程实践证明了设计方案的可行性。     

金属储罐安装过程中的变形及其控制

金属储罐罐体成形后过大的不圆度及局部凹凸度，会直接影响储罐的使用性能及使用寿命。本文针对变形发生原因从安装和焊接工艺以及焊接结构方面提出了几种控制油罐变形的方法及措施。     

水平井分段压裂投球滑套承压接触分析

鉴于国内还没有成熟的裸眼完井配套工具,研制了适合苏里格气田的水平井分段压裂投球滑套,并针对投球滑套在压裂施工中到位不明显的问题,利用有限元分析软件ANSYS建立了投球滑套的接触模型,分析了不同压力对低密度球和球座变形与应力分布的影响。分析结果表明,施工压力由10 MPa增至20 MPa时,接触压力近似线性变化,当压力从20 MPa增加到50 MPa时,球和球座之间开始产生塑性变形,接触面积增加,从而使接触压力增加变慢。当压力为50 MPa时,球座最大应力值达到358 MPa,超过了低密度球和球座的屈服强度而发生了塑性变形,但是没有达到材料的屈服极限,满足压裂施工的要求。     

三维建模在大型石油化工储罐变形检测中的应用分析

大型储油罐的基础沉降和罐体变形是影响储罐安全的重要因素.为了有效地监测储罐的基础沉降和罐体的变形,传统检测主要使用手动测量,工作量大,安全风险高,精度低.针对传统方法的缺点,提出了一种基于三维点云数据计算罐体变形的新方法,并通过软件编程来实现所提出的算法.该方法可以精确地计算罐体变形的程度和范围,实现了罐体变形数据的自...     

埋地钢制油罐安装力学特性分析

针对埋地油罐的安装特点,对埋地油罐的罐外覆土压力进行了分析。应用大型通用有限元分析软件ANSYS建立了30m^3埋地钢制油罐的三维有限元模型,并进行求解,得出埋地油罐最大等效应力发生在鞍座尖角处罐体外壁面上。分析了砼鞍座的支撑位置及结构尺寸对油罐强度的影响,结果表明,当支撑位置A≤400mm时,油罐的最大等效应力发生在鞍座外侧边缘最低点的罐体内壁面上;当A〉400mm时,油罐的最大等效应力发生在鞍座尖角处罐体外壁面上。砼鞍座宽度及包角对油罐最大等效应力的影响相互独立,安装埋地油罐时砼鞍座的支撑位置应尽量靠近封头连接处。     

全容式LNG储罐罐体温度场计算及分析

全容式LNG储罐是目前国内LNG接收站普遍采用的罐型,LNG储罐储存低温液体,内外温差大,罐体结构复杂,温度场分布对储罐的结构设计影响大。以国内某LNG接收站的全容式储罐为例,通过对储罐底部、罐壁和顶部结构及传热过程的分析,建立了罐体各部位温度场计算模型,利用ANSYS软件计算得到了LNG储罐罐顶、罐壁、罐底的温度场分布,并分析了计算结果。储罐结构设计时应考虑储罐绝热层与内罐体接触部位热应力影响;同时应优化储罐底部的结构,有效降低罐底漏热量。     

基于API标准的浮式平台塔形井架有限元计算

半潜式钻井平台的塔形井架承载大、高度高、工况恶劣,需重点校核其变形和应力。以某塔形井架结构及海洋环境数据为对象,建立井架有限元模型,采用API Spec 2C—2004规范确定井架的等效计算载荷,通过ANSYS软件模拟计算设计载荷作用下井架的变形位移及应力分布。结果表明,井架可满足正常作业工况下的强度要求;但在设计生存工况下井架的最大变形发生在井架顶端,达到30.28mm,最大应力发生在井架地脚与平台连接处,达到305 MPa,接近材料的屈服极限,需要引起高度关注。研究结果可为半潜式钻井平台井架设计计算与安全评定提供一定的参考。     

大型卧式LPG覆土压力储罐设计技术研究及仿真分析

针对国内大型卧式LPG覆土压力储罐设计技术空白现状,根据ASMEⅧDiv1&2和EEMUA190标准进行国内首例大型卧式LPG覆土压力储罐设计及仿真分析。结果表明:罐体热胀时,封头与罐壁相接处会出现较大应力,在罐体中间沉降时表面较明显;从地震工况和正常操作工况的对比可知,地震对罐体沉降有较大的影响,而对罐体的应力并不大;正常操作工况下和水压试验下,罐体材料均未达到材料屈服点,并有部分余量,可见罐体设计合理,能够适应在各种工况下工作。     

立式钢制储油罐抗浮分析

油罐罐区都设防火堤或隔堤,但在储罐遭到破坏导致储液外泄或在暴雨洪水期间,防火堤或隔堤内可能积聚足以使油罐浮起的液体,使罐体被抬起,从而破坏罐体及其连接的管道,造成油品外泄、污染环境和威胁安全的严重事故.为防止这种情况的发生,文章通过对罐体浸液深度及浮力的分析计算,提出在立式油罐罐区及防火堤设计、施工及运行中应考虑抗浮措施.     

大型浮顶原油储罐的静力有限元分析

针对大型储罐,采用空间有限元模型分析了地基模量对储罐应力的影响,研究了正锥和倒锥底板储罐的应力和变形。得出如下结论:在靠近壁板处,地基的刚度越大,径向应力和环向应力的峰值越大;正锥与倒锥基础,二者底板受力比较相似,但底板变形相差比较大,中幅板的应力都远小于其屈服强度,因此在设计时,中幅板可以减薄。对于150000m3储罐,建议正锥坡度为2%~5%,向下锥度为0.3%~1%。     

海上完井滑套开关工具弹性爪机构性能研究

弹性爪机构是海上完井滑套开关工具中最重要的部件,其力学性能稳定性对于作业成败至关重要。基于受力分析和有限元模拟,建立开关工具弹性爪力学理论模型和三维有限元分析模型,研究弹性爪结构应力分布与作业性能。基于受力理论分析可知,弹性爪机构最大轴向拉力为4 116 N,最大应力为675 MPa;基于有限元模拟计算,弹性爪机构最大轴向拉力为3 924 N,最大应力747 MPa,弹性爪结构强度满足要求。功能试验结果表明,理论计算方法存在一定的误差,有限元模拟结果相对比较精确和可靠,功能试验发现若弹性爪最大应力接近屈服极限,作业过程中结构本身会发生一定的微屈服变形,试验结果偏小,设计弹性爪结构时应特别注意。     

齐40块蒸汽驱井组油层套管应力数值计算

将蒸汽驱汽窜形成的窜流温度场结果引入井筒应力分析模型中,利用有限元分析软件ANSYS进行了井筒在不同约束条件下的应力计算.计算结果表明,最大热应力都发生在套管内壁,且超过了N80套管的热弹性屈服极限,最大热膨胀都发生在温度变化过渡区,当油层上覆盖层为泥页岩时,其热应变达到了2%,远超过材料弹性极限应变0.3%,是诱发热采井套管变形损坏的主要原因.     

石油化工装置中储罐的结构设计技术

为保证大型石油储罐安全性能达到行业标准,本文注重分析大型油罐基础结构,将不同计算方法进行对比,得到不同方案中底板和壁板的实际应力,并将这些应力进行对比。试验数据证明,宽幅钢板结构设计方案应力最低,完全满足行业标准要求。     

10万m~3原油储罐的应力测试及分析

10万m3原油储罐是国内目前最大的油罐 ,为了获得大角焊缝和第一、二圈罐壁等关键部位的应力分布情况 ,并检验设计的合理性和运行的安全性 ,对其中一台进行了应力测试和评定。结合大型油罐及现场的特殊情况 ,测试采用静态电阻应力 应变的方法。理论分析和计算表明 ,被测点油罐外壁的环向应力测试值与理论计算值基本一致 ,环向应力的最大值出现在第一圈罐壁与第二圈罐壁连接处的上侧。按分析设计标准对油罐进行评定的结果证明 ,该油罐设计合理 ,在正常的操作条件下应力水平完全满足强度要求。测试所采用的方法和得到的结果对今后10万m3及 10万m3以上油罐的设计和测试有一定的参考作用     

15000m~3内浮顶常压油罐工况适用性分析

基于有限元软件ANSYS对一发生物理爆炸的15 000m3在用原油储罐进行了应力分析,得到了破坏载荷压力作用下的罐体结构应力分布。在此基础上,借鉴JB 4732—1995《钢制压力容器——分析设计标准》,给出了三类典型应力强度指标评价结果。对维修后的储罐在水压试验仿真工况进行应力强度评价,分析结果表明维修后的储罐结构满足强度要求。     

储罐基础边缘防水材料优选

油罐底板在生产运行过程中 ,由于罐体温度的变化产生热胀冷缩 ,罐底边缘板产生伸缩变形及位移 ,把防水层顶裂 ,达不到防水的目的 ,使雨水渗入储罐底板下表面造成罐底腐蚀。针对这个问题 ,开展了储罐基础边缘防水材料优选实验研究。1 水泥砂浆防水剂性能测试(1 )抗压强度比。按     

“低温低应力工况”在储罐设计中的应用

液化石油气是一种易燃易爆物质。按劳动部颁发的《压力容器安全技术监察规程》规定,易燃的中压储存器属于三类设备。按常规设计要求,液化石油气储罐(以下简称储罐)制造完毕后应进行整体焊后热处理,由于工序的增加,势必增大投资费用。经过对储罐设计条件的详细分析和计算,得知受压元件的设计温度虽然低于-20℃,但其薄膜应力小于钢材标准常温屈服点的1/6,而且不大于50MPa的“低温低应力工况”。将此应用于储罐设计制造中,就无需对罐体做整体热处理。这种新方法的设计参数确定如下:     

油品储罐的防腐蚀涂料配套体系及环保型防腐蚀涂料探讨

对油罐内部腐蚀的部位,防腐蚀原则及挥发性化学物的危害、爆炸极限等进行了分析讨论;介绍了石脑油罐、中间馏分油罐、粗汽油罐、渣油罐、污油罐、喷气燃料储罐和芳烃储罐等罐内防腐蚀措施和涂料配套体系;同时,提出了油品储罐外部防腐蚀的注意事项。依据相关标准分析了油品储罐的静电问题和对涂料的要求。介绍了油罐内外用水性防腐蚀涂料、无溶剂防腐蚀涂料的基本性能及配套情况。对石墨烯涂料等其他新型油罐防腐蚀涂料也进行了介绍。