LNG储罐设计技术研究

基于应变强化的LNG储罐设计技术研究

的设计是一种创新，它具有重要的意义，它减少了LNG储罐内罐的厚度，显著减轻了罐体的重量，节约材料；降低制造、运输和安装过程中的能量消耗；降低了重容比，显著提高了产品的国际竞争力。

第 5 页

福州大学本科生毕业设计(论文)

第2章 设计依据的标准及主要设计参数

本设计依据的标准有：GB150-1998《钢制压力容器》，GB18442-2001《低温绝热压力容器》，Q/CIMC23001-2009《奥氏体不锈钢应变强化深冷容器—固定容器》，欧盟标准EN13458-2：2002以及GB50264-97《工业设备及管道绝热工程设计规范》。

主要设计参数如表2-1所示：

表2-1 主要设计参数 设计参数 设计压力 MPa 工作压力 MPa 设计温度 ℃ 工作温度 ℃ 介质名称 腐蚀裕度 mm 焊接接头系数 主体材质 几何容积 m 充装系数 设备净重 t 充液后总质量 t 安全阀开启压力MPa 地震烈度 场土地分类 日蒸发率 % 基本风压 N/m 容器类别 23内罐 0.93 0.8857 -196 -162.3 LNG 0 1 0Cr18Ni9 100 0.9 外罐 -0.1 -0.1 50 环境温度 普通型膨胀珍珠岩 1 0.85 Q345R 43.382(夹层) 51003.45 89343.45 0.93 7(近震) Ⅱ类第二组 ≤0.25%/d(LNG) 600 三

第 6 页

基于应变强化的LNG储罐设计技术研究

第3章 LNG储罐结构的初步设计

3.1 内罐的应变强化设计

3.1.1 内罐的选材

由于内罐直接与液化天然气接触，承受着内压力和低温，所以在选择材料时应考虑材料在低温深冷条件下的强度和韧性，同时还要考虑材料与液化天然气的相容性。奥氏体不锈钢0Cr18Ni9有较好的低温性能，且与天然气能很好相容，所以内容器的材料就选奥氏体不锈钢0Cr18Ni9。

3.1.2 内罐的结构

内罐结构为圆柱体，封头采用标准椭圆封头。

3.1.3 内罐设计条件

工作介质：液化天然气

设计压力：0.93MPa 设计温度：-196℃ 材料屈服强度:205MPa 焊接接头系数：1.0 腐蚀裕量：0mm

3.1.4 内罐的应变强化设计计算

内罐经应变强化处理，所以其计算按照Q/CIMC23001-2009进行。 内罐的内径取：Di=2800m3

?体积V?Dih?2?3.1198?100m3

4100?2?3.1198 ∴圆柱体的高度h??15.235m

??2.824∵液柱静压力：

错误！未找到引用源。

∴计算压力错误！未找到引用源。 圆柱体的壁厚由下式计算：

第 7 页

福州大学本科生毕业设计(论文)

?1?2

pcDi?k1.5

(3-1-1)

??pc式中：δ1：内筒体计算壁厚，mm； pc：计算压力，MPa

Di：内筒体的内径，mm；

ζk：应变强化后的屈服强度，取405MPa。

φ：焊接接头系数。 ∴圆柱体的壁厚为：?1? ∴ δ1=5.2mm

钢板厚度负偏差取0.4mm，∴圆整后取内筒体的名义厚度为：δn1=6mm 封头厚度计算：

1.0?2800

4052??1.0?1.01.5?2? 经圆整，取δn2=6mm

2?k1.5pcDi?5.19mm (3-1-2)

??0.5pc∴内容器的名义厚度为δn=6mm ∴有效厚度为δe=6mm。

3.2 内罐的常规设计

3.2.1 内罐筒体的常规设计

承受内压的圆筒设计厚度按下式计算：

错误！未找到引用源。

(3-2-1) 式中：[ζ]t：内圆筒材料的许用应力，MPa。取[ζ]t=137MPa； C：材料的腐蚀裕量，mm。

∴错误！未找到引用源。

钢板厚度负偏差取0.52mm，∴圆整取内筒体的名义厚度为：δn1=11mm。

3.2.2 内罐封头的常规设计

承受内压的标准椭圆形封头设计厚度按下式计算：

错误！未找到引用源。 (3-2-2)

第 8 页