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国内储存容器未来发展的一大趋势—覆土罐,只欠东风了!

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覆土式钢制储存容器(本文简称为覆土罐)单罐容积可达3000m3,是一种可以替代球罐的储存设备,其整个罐体埋藏于沙土之中,具有安全性高、占地面积少、承载能力大等特点。其覆土层可隔绝阳光对罐体的曝晒,缓解了环境因素对罐内储存介质的影响,同时还可以缩短相邻罐体之间的安全距离,减少罐区的占地面积。覆土罐因具有安全节能环保等特性,在欧美等国已有广泛应用,且在国内的外资项目建设中也已开始引进和应用了,如巴斯夫的广东湛江一体化项目中,很多储存容器采用的就是覆土罐,但因国内无标准规范,目前覆土罐的设计只能采用国外标准EEMUA Publication 190设计。

针对这一问题,中国特种设备安全与节能促进会从2021年开始启动覆土式储存容器系列团体标准的制订工作,该系列标准共有以下四项:  

1】覆土式钢制储存容器通用要求    

2】覆土式钢制储存容器检验规范    

3】覆土式钢制储存容器的腐蚀防护要求    

4】覆土式钢制储存容器设计规范  

目前,以上四项标准系列均已发布了征求意见稿。
相信随着这一系列标准的正式发布,覆土罐在国内项目上的推广和应用会越来越广泛。其中,第四项标准为《覆土式钢制储存容器设计规范》,该标准规定了覆土罐的适用范围、总则、结构、材料、载荷、设计计算和制造、检验与验收的要求,将会是覆土罐设计的主要标准依据。本文摘自该征求意见稿,对覆土罐做一个简单的介绍。
(一)覆土罐的基本结构  

典型覆土罐相关元件名称及结构简图如下图所示:

(二)覆土罐设计需考虑的载荷  
覆土罐设计应考虑以下载荷,综合考虑所有相关因素、失效模式和足够的安全裕量,以保证具有足够的强度、刚度、稳定性等:  

a) 容器自重;  

b) 介质自重;  

c) 设计内压及液柱静压力,当液柱静压力小于设计压力的5%时,可忽略不计;  

d) 充水重量;  

e) 试验时压力;  

f) 设计真空度;  

g) 覆土载荷;    

h) 不均匀基础载荷或支座反力;  

i) 作用于覆罐本体的轴向摩擦力;    

j) 地震载荷;  

k) 蒸汽云爆炸载荷;    

i) 覆土上部检修载荷;    

m) 覆土上部的雪载荷;  

需要时,还应考虑下列载荷:  

n) 来自管道的外部载荷,温度和压力急剧波动的冲击载荷、流体冲击引起的反力等;  

o) 在运输或吊装时的作用力。  

上述列举的覆土罐需要考虑的载荷,与常规地上容器对比,可知:覆土罐重点还需要考虑覆土载荷、不均匀基础载荷、作用于罐体本体的轴向摩擦力、蒸汽云爆炸载荷、覆土上部检修载荷和雪载荷

(三)覆土罐设计需考虑的载荷组合工况  

需要考虑的载荷增加了很多,那么需要考虑和计算的载荷组合工况相应的也会很多,如下表共列出了七种设计工况,每种设计工况需要对应的考虑各种载荷的组合:  

如上表中正常操作工况时,需要考虑和计算的载荷有:  

设备自重+操作介质重量+设计内压+液柱静压+覆土载荷+外部活载+轴向载荷+基础反力+地震载荷+雪载荷+爆炸冲击载荷,其计算要比常规容器繁琐和复杂得多。

(四)覆土罐应力分析的要求  
标准征求意见稿中给出了覆土罐常规计算的详细方法和解析,同时也给出了采用应力分析时需要满足的一些要求。  
1. 对于局部应力分析的要求,如下所示:

以上要求,与GB/T150基本相同,采用局部应力分析时,设计应力强度按常规设计部分选值,制造、检验和验收要求按JB4732分析设计标准的相关规定

2. 对于整体应力分析的要求,如下所示:

对于整体应力分析,有以下几点明确要求:  

a) 明确了数值模拟时需要进行网格无关性验证;    
b) 明确了计算筒体弯矩时可采用壳单元建模,但前提需进行两种单元的小模型计算结果的对比,同样网格密度下应力偏差需控制在5%以内;    
c) 明确了特征值屈曲分析仅能作为参考,最终需以非线性屈曲分析计算为准;    
d) 明确了可进行极限分析或弹塑性分析;    

e) 明确了对最大应变的要求应不大于5%    

以上是本文对覆土罐的简单介绍,感兴趣的朋友可详细查看《覆土式钢制储存容器设计规范》标准征求意见稿。


来源:ANSYS分析设计人
非线性通用爆炸材料控制试验ANSYS
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2023-09-11
最近编辑:1年前
ANSYS分析设计人
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