大型儲罐連接管道抗震設計中柔性連接方案的選擇

 大型儲罐的基礎由于場(chǎng)地和地基處理的不同，通常會(huì )發(fā)生沉降；同時(shí)，由于地震和風(fēng)的作用，以及管道支架基礎和儲罐基礎的處理不同，在管道和儲罐之間一般會(huì )發(fā)生位移差，且由于管道和儲罐的自振頻率不同，就會(huì )在儲罐的接管處產(chǎn)生較大的應力，同時(shí)，由于位移載荷的作用，在連接的法蘭處會(huì )有較大的力和力矩的作用而使法蘭的密封失效；鑒于上述原因，依據SY/T4073-94(儲罐抗震用金屬軟管和波紋補償器選用標準)，對大型儲罐及連接管道抗震設計中柔性連接方案進(jìn)行了認真詳細的研討和方案比較，選擇了安全性、可靠性、經(jīng)濟型較高的方案。 

1、柔性連接管件形式的選擇 

大型儲罐抗震柔性連接一般有兩種形式：即大拉桿型波紋補償器和金屬軟管，我們經(jīng)過(guò)研究并與制造商交流，并參考了國外先進(jìn)工程公司的設計原則和理念，在研究了以往的設計和發(fā)生過(guò)的事故后認為：大拉桿型波紋補償器的設計制造有嚴格的標準、疲勞壽命的計算科學(xué)、自振頻率的計算準確，在運行過(guò)程中由于內壓產(chǎn)生的盲板力全部由其自身的拉桿承受，不會(huì )對與其相連接的設備（儲罐）產(chǎn)生更大的作用力，因而可以保證儲罐的管口受力在規范允許的范圍內；法蘭的受力在允許的范圍內（法蘭不會(huì )發(fā)生密封失效）；通過(guò)控制波紋管的單層厚度和層數來(lái)控制其自振頻率和剛度及補償量，以滿(mǎn)足相關(guān)規范的要求；而金屬軟管的相關(guān)計算是模糊的，更沒(méi)有自振頻率和疲勞壽命的計算，其使用壽命未知，由于內壓的作用，其管體本身會(huì )伸長(cháng)（15％），因而盲板力必然會(huì )作用到儲罐的管口上，會(huì )引起設備接管處的局部應力超標、法蘭泄漏，尤其是當管徑大于等于DN400的管道，潛在的風(fēng)險更大，基于上述考慮，我們對大口徑管道選擇大拉桿型波紋補償器作為防沉降和抗震柔性連接件。

2、材料選擇和安全性分析 

考慮到原油中硫的含量較高，且罐區設置在海邊，空氣中氯離子的含量也很高，而常規金屬軟管和波紋補償器制造用的奧氏體不銹鋼不能耐受上述兩種物質(zhì)的腐蝕，故我們在設計中考慮使用耐腐蝕的Inconel625和s31254smo材料；

我們對所有的儲罐和輸油管道采用有限元方法進(jìn)行了詳細的應力分析和評定（包括地震載荷分析），提出了滿(mǎn)足各種工況的設計選型參數，經(jīng)對滿(mǎn)足上述參數設計的補償器的設計計算，我們認為：在使用Inconel625和s31254smo材料、且采用大拉桿型波紋補償器作為柔性連接管件的前提下，產(chǎn)品可以安全使用20年； 

3、經(jīng)濟性比較 

除了安全性的考慮之外，經(jīng)濟性是設計方案必須考慮的重要內容，任何只考慮一方面的設計思想均不可取。 

由于金屬軟管全程都是不銹鋼，且其金屬網(wǎng)套亦為不銹鋼編織，因而，即使是采用普通奧氏體不銹鋼材料制造，其成本也很高，而大拉桿型波紋補償器的波紋部分較短（約500mm長(cháng)），相對制造成本較低，經(jīng)過(guò)詢(xún)價(jià)和以往工程經(jīng)驗，即使是采用耐腐蝕的材料，大拉桿型波紋補償器（DN800）單臺價(jià)格也比普通奧氏體不銹鋼金屬軟管單根價(jià)格低20％左右。經(jīng)綜合比選，考慮安全性、可靠性、經(jīng)濟性，在大型儲罐抗震連接用柔性件選用大拉桿型波紋補償器是最優(yōu)方案。

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