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摘要：储罐是长输油气管道送介质的储存容器，在石油化工装置中，储罐是储存油品的容器，也是石油化工中的主要设备。在石油化工装置中常见的是大型储罐，其特点是直径较大，在储存量上也有着一定的优势，并且荷载重，因此，在对石油化工装置中储罐结构进行设计时，与一般的工业储罐相比，在地基和基础设计以及施工工艺等方面都有着更加严格的要求。因此，本文将分析大型石油储罐的优点，并探讨石油化工装置中大型储罐结构设计的技术要点。
关键词：石油化工装置；储罐结构；设计技术；大型储罐
近年来，我国的工业经济发展迅速，对于石油额需求量也不断提升。为了保障我国石油能源的安全，建立了很多的大型石油储蓄基地。那么在石油化工中对石油的需求量也相对较大，因此，在很多石油化工场地都具备较多的储油罐。大型储罐可以储存较多的石油原料，具有较高的危险性，如果一旦发生事故，那么就会造成十分严重的损失。在对储罐的结构进行设计时，不但要重视储罐的摆放设计，还要对储罐的型式、容积等都要进行合理的设计，并且对于安全问题也要格外重视。
一、大型石油储罐的优点
在我国石油化工装置中，经常看到储油罐的出现，那么储油罐又分为很多种，按照材质可以分为金属油罐和非金属油罐；按照位置可以分为地下油罐、半地下油罐和地上油罐；按照安装形式又可以分为立式、卧式；按照形状可以分为圆柱形、方箱形和球形。那么就目前石油化工装置中的储罐来说，经常使用的地上大型的储油罐，其优点较多，首先，大型的储油罐有利于钢材的节省，在储油罐中，罐的容量越大，那么表面积越小，其罐体的单位容积用钢量也会相对的减少，这样也就是说储油罐的容积和钢材的耗材量成反比例的关系；其次，在石油化工企业中，大型的储油罐在占地面积上也有一定的减少，罐体大也就说明容积大，那么储存相同量的石油原料等，大型的石油储罐更加节省占地；再次，大型的石油储罐在管理和维护等方面更加便利，罐体大装置多所使用的储罐数量就会少，方便管理和维护人员的工作；最后，大型的储油罐在管道配件仪表等油罐附件的使用量上也相对较少，并且还能达到减少泄漏点的效果。
二、储罐结构设计的技术要点
（一）选择材料
大型储罐的快速发展也加大了对相应材料的要求。通常储罐会出现底层罐壁厚度过大、热处理、焊接等问题，要避免上述问题，在设计时一般都会采用高强度钢的钢板。490MPa：级高强度钢板是大型化储罐常用的钢材，它的优点是强度高、韧性好、焊接性能优等。
（二）计算厚度
大型油罐罐壁的钢材质量大概占整体的35%到50%，依照油罐罐壁的承受压力来计算钢板的壁厚。一般选取定点法来计算油罐的壁厚，认准各个层次的罐壁，依据每节罐壁板下端向上的30厘米处作为标准，精准的计算出每个层次的罐壁壁板厚度。随着技术的不断发展，建造了越来越多超大直径油罐，当直径超过60m时宜选取变设计点法来计算油罐的罐壁厚度。油罐底板厚度可以依照钢材性能的需求来确定，而且一般这种厚度的变化都不是很大。
（三）设计结构形式
1.储罐的罐底结构形式设计
油罐罐底的主要结构类型可以分为倒圆锥形罐底和正圆锥形罐底。正圆锥形罐底就是以正圆锥形和其基础形，它的特点是四周低中间部位高，而且在施工的过程中有百分之15处于基础坡度上，当基础沉降稳定后，锥面的坡度就要控制在百分之8以上，这种类型的油罐罐底四周底，正好与排除污泥杂质和存液的需求相符。
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2.罐底板之间的连接形式
大型油罐的底板连接方式主要是搭接和带垫板的对接。当采用对接接头时，尤其是中幅板和边缘板厚度不同时，需要对边缘板进行削边，以保证它们之间对接接头的焊接质量，同时还需要降低带垫板中幅板的变形生产率，以便于更完善的对接底板。
3.罐底边缘板
在对罐底边缘板进行设计的时候，选择的钢板应该保证和底圈罐壁是同样的材料，比如，对于罐壁壁板采用12MnNiVR高强度钢板时，罐底中幅板可以选择碳钢板Q235B，但与油罐底圈壁板相焊接的边缘板则需要也采用12MnNiVR高强度钢板。罐壁和罐底边缘板连接结构是应力最高的地区，此处焊缝是一个T形角焊缝，它不仅要能够承载拉伸应力和弯曲的应力，还要承载由地震带来的弯矩或者是剪切力等。罐内的液压会不断地发生变化，比如说随着液位上升或者是降低，焊缝附近存在的底板就很容易发生变形。同时这里还需要注意的是在选择焊接结构的时不可以使用全焊透的结构类型，因为液压附近的底板受到液位变化的影响之后就会出现高应力循环疲劳破坏问题，所以为了避免这种问题的出现焊缝就一定要避免选择全焊透的结构。与此同时，节点的刚性是非常小的，所以必须要采取一定的应对措施，比如说焊接的工艺和结构等，尽可能地减少大角焊缝地方的最高应力值，最大程度上保证并提高其柔韧性能。除了这些之外还应该结合相关的实践经验等，在对油罐进行设计的时候，油罐外侧尽量使用等边角的焊接方式，内侧应该使用不等边角焊的方式。
4.浮顶的结构设计
在选择浮顶（对于大型油罐来说浮顶通常是指外浮顶）的结构形式时需要注意其结构的合理性，浮顶结构的设计是石油化工装置油罐结构设计中非常关键的内容之一，只有选择好合理的浮顶结构形式才可以最大程度上保证运行的安全性。一般浮顶结构主要分为双盘式与单盘式浮顶，单双盘各有优缺点，单盘式浮顶抗不均匀外载的能力要优于双盘式浮顶，但单从简单的单盘省料，便于施工，但保温性能差，单盘变形不易控制，容易集水造成腐蚀，而双盘保温隔热性能好，排水方便，但用料多，施工不便等，来选择浮盘的结构型式是远远不够的，应综合考虑建罐地区的地理位置，腐蚀状况、操作工况、业主要求等来选择单双盘。
（四）焊接技术分析
在对储罐进行施工的时候必须要对每一个位置的焊接工艺进行评定，除此之外还需要重视每一项实验，包括拉伸和冲击等，通过实验操作就可以确定焊接接头的力学性质等，而且还可以确定热影响区的力学性质。要想完成罐壁环焊缝的焊接，必须要进行一圈的电加热片，此操作需要沿着环向进行，同时开展加热作业。
在100到150摄氏度之间控制加热温度，焊缝两边100mm以内为加热区域。同时，通过自动焊小车自带火焰加热器对罐壁内侧进行加热，以确保焊道不存在水分，以此对预热温度进行有效控制。焊接工艺参数、层间温度等为焊接控制的主要内容。要求严格控制埋弧自动焊焊接参数，降低对焊缝质量的影响程度。
（五）全柔性软管排水形式设计
软管的质量设计的值数应该在浮力的120%至130%之间最为合适，若是遇到软管质量不足的问题，需要对其进行重新的调整和配重等。在对软管的配重块进行布置时候可以按照区间进行，其密度是越靠底部越大。如果想要应用搅拌器，那么为了保证搅拌器的顺利运行和使用，必须要提高浮盘的高度，而且在这种状况下软管是一种拉直的状态。若是浮盘的降低程度很大，那软管的下部分就有可能触碰到罐底位置，但是下半部分的液流是非常大的，要想推动软管是非常困难的。
三、结束语
结合上文我们的分析和研究，在对石油化工装置中的储罐进行结构设计时，一定要了解储油罐的特性，大多的储油罐所储存的原料都具有易燃易爆的特点，所以无论是焊接技术还是结构形式都要注意后续的使用安全，从而推动石油化工的发展。
参考文献：
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[2]多级限流AICD装置的结构设计及性能测试[J].赵麟,汪志明,曾泉树,毕洁夫.科学技术与工程.2018(02)
论文作者:史金阳
论文发表刊物:《中国住宅设施》2018年2月下
论文发表时间:2018/11/1
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