玻璃钢罐支撑管与罐壁局部分离或脱落问题探讨论文_王燕 王笃房 郭飞

摘要：玻璃钢罐收油槽置于罐体中间上部，由连接罐壁与中心筒的玻璃钢支撑。油田某项目中玻璃钢罐出现支撑管与罐壁局部分离或脱落现象。本文结合力学分析计算以及现场情况，对产生原因进行探讨。

关键词：玻璃钢罐；收油槽支撑管；力学分析；现象分析。

油田某项目中，两座1000m3玻璃钢罐（A、B）对称布置，收油槽放置于罐体中间上部，收油槽底部由8根玻璃钢管支撑连接罐壁与中心筒。A罐罐壁发现渗漏。清罐后，发现A罐罐内2根收油槽支撑管与罐壁局部分离；B罐罐内1根收油槽支撑管从与罐壁连接处脱落。

一、1000 m3玻璃钢混凝沉降罐收油槽的设计

1000m3玻璃钢混凝沉降罐，罐体直径11500mm，高度10000mm。两座玻璃钢罐A、B方位对称布置，罐内结构形式一致。收油槽呈环形结构，放置于罐体中间，收油槽外侧板直径5000mm，收油槽内侧板直径4400mm，距罐底8800mm高，8根均布的支撑管（Φ161x5.5玻璃钢管）支撑在收油槽底部，每根支撑管长5243mm，支撑管两端分别与中心筒和罐壁粘接连接。

二、计算与分析

1、收油槽支撑管的力学模型

收油槽支撑管两端固定在中心筒与罐壁之间，收油槽中心距离中心筒外壁a=1838mm，距离罐内壁b=3405mm，支撑总长l=5243mm。收油槽支撑管的力学模型如下图所示。

2、工况受力分析

收油槽重量为165kg，充水后总重1495kg。支撑管共8根沿圆周均布，单根支撑管重量为28.2kg，单根支撑管充水后总重为122kg。

1)工况1：罐内液位在支撑管以下，收油操作正常，收油槽及支撑管内无介质存留，为设计正常运行工况。

2)工况2：罐内液位降至支撑管以下，收油槽及支撑管充满介质，为最危险工况。单根支撑管受集中力

3)计算结果见下表:

第一危险点在支撑管与中心筒连接处，应力值为σA；

第二危险点在支撑管与收油槽连接处，应力值为σC；

第三危险点在支撑管与罐壁连接处，应力值为σB。

3、结论分析

（1）对于支撑管，所受拉伸应力均小于50MPa（新大企标规定的最小轴向拉伸强度）。

（2）对于支撑管与罐体连接处，按照《纤维增强塑料用液体不饱和聚胺树脂》（GB/T 8237-2005）规定，玻璃钢用液体不饱和聚胺树脂浇铸体（仅由加入引发剂（或再加促进剂）的树脂体系固化所得到的产物）技术要求中弯曲强度最低为80MPa，远远大于计算结果。

（3）按照《耐化学腐蚀现场缠绕玻璃钢大型容器》（HG/T 3983-2007）规定，缠绕玻璃钢制品的轴向拉伸强度为65MPa，大于拉伸应力计算值。玻璃钢缠绕体层间剪切应力标准规范中未规定，但经咨询相关院校，层间剪切应力的实验数据一般在十几兆帕左右，远大于剪切应力计算值。

经过上述计算与分析，最危险工况不会出现支撑管破坏，支撑管与罐壁不会产生局部分离或脱落，罐壁也不会产生破坏。

三、类似工程实例对比

1、2000m3玻璃钢混凝沉降罐

油田另一项目中2000m3玻璃钢混凝沉降罐改造中，设有同样的收油槽及支撑结构，罐体直径15000mm，罐壁高度12460mm，收油槽外侧板直径6300mm，内侧板直径5700mm，8根均布的支撑管（Φ161x5.5玻璃钢管）支撑在收油槽底部，每根支撑管长6990mm，支撑管两端分别与中心筒和罐壁粘接连接。2013年底投产，运行温度65℃。

受力计算结果如下

以上计算应力值大于埕东1000m3罐收油槽支撑管。投产至今运行良好，未发现异常。

2、700m3玻璃钢罐

油田另一项目700m3玻璃钢玻璃钢罐，设有同样的收油槽及支撑结构，罐体直径10000mm，罐壁高度10500mm，收油槽外侧板直径4000mm，内侧板直径3400mm，8根均布的支撑管（Φ161x5.5玻璃钢管）支撑在收油槽底部，每根支撑管长4592mm，支撑管两端分别与中心筒和罐壁粘接连接。2014年6月份投产，设计温度80℃，温度高于1000 m3玻璃钢罐，投产至今未发现异常。

四、现象分析

1、按照设计要求，罐内收油槽8个支撑结构形式一样，受力一致。从现场情况看，罐内仅个别支撑管出现与罐壁局部分离或脱落的情况，而其他支撑管未发现类似现象，因此说明了该问题不属于设计结构原因带来的问题。

2、A、B两个玻璃钢罐，设计图纸中结构型式相同，但根据现场反馈和观察到的情况，支撑管与罐壁分离形式不同：A罐中有2根收油槽支撑管与罐壁局部分离，而B罐只发现1根收油槽支撑管从罐壁脱落。说明两个罐的施工存在差异。

3、A罐体外表面出现几十处渗漏，渗漏点分布广泛，渗漏处主要为水渍。支撑管与罐壁局部分离以外的地方也有多处渗漏，见下图（三角为支撑位置，圆圈为渗漏点位置）。而Ｂ罐渗漏点只有个别几处，其中一处明显的渗漏点位于两收油槽支撑中间上方位置。由此判断罐体渗漏与支撑管和罐壁处分离或脱落无直接关系。

五、结论

通过上述计算和现场情况分析，及相似罐比对结果，收油槽支撑管的设计受力指标满足规范要求，支撑管与罐壁局部分离或脱落不是设计带来的问题，支撑管与罐壁局部分离或脱落与罐体出现渗漏无直接关系，罐体出现渗漏、支撑管与罐壁局部分离或脱落是由于施工差异引起的。

六、关于1000m3玻璃钢混凝沉降罐维修的建议

1、由于玻璃钢罐的结构形式，无法从外壁确定罐内的实际渗漏点位置。建议由专业机构按照标准要求进行渗漏检测，确定罐内壁渗漏点的准确位置。对罐体按标准进行修复。

2、罐体维修完毕后，须按照标准要求进行充水试验。

参考文献

[1] HG/T 3983-2007耐化学腐蚀现场缠绕玻璃钢大型容器.

[2] GB/T 8237-2005纤维增强塑料用液体不饱和聚胺树脂.

论文作者:王燕 王笃房 郭飞

论文发表刊物:《科学与技术》2019年16期

论文发表时间:2020/1/15

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