油气集输工艺技术现状和展望-第六章.容器.docVIP

第六章 容器 在油气集输生产过程中，原油、天然气、轻烃等需要暂时停留、存放、缓冲或处理，故拥有大量的各种类型的容器，以立式油罐最多，另外，还有卧式油罐、球罐、分离器等，容积从几立方米到5万立方米，有常压和压力容器。这里主要介绍油罐及其维护技术，另外，还将介绍目前应用较为迫切的压力容器液位监测技术。 1 油罐 油罐是油库及联合站最重要的设备，在油田数量众多，油罐的作用是沉降脱水、缓冲、存放或备用，对原油平稳运销、管道安全运行有着极其重要的作用。油罐是用钢板组装焊接而成，容积一般有1000、5000、乃至5万、10万立方米。按建造类型来分，有固定拱顶罐和浮顶罐等。 1.1 储罐的发展趋势 储罐的发展趋势是容积愈来愈大，钢材性能要求愈来愈高。国外大型原油储罐发展历程从1955年建造50000m3金属油罐到现在已有40多年的时间。1962年美国首先建成100000m3浮顶油罐，直径87m，高21m。日本1965年建成100000m3浮顶油罐，1971年建成160000m3浮顶油罐，直径109m，高17.8m，1992年10月建成305000m3半地下式浮顶油罐，直径97m，高51.5m。油罐发展的总趋势是向大型化发展。 我国油罐建设在60年代末限于当时油罐技术水平和钢铁工业实际，金属油罐的单体容积不大于20000m3，到了70年代中后期，石油管道工业的需要加上钢铁工业的技术进步，在大连鲇鱼弯码头油库，建成我国第一批50000m3浮顶油罐。80年代初，为了适应我国石油工业的发展，迎头赶上世界先进水平，石油天然气总公司决定从国外引进先进技术，建造大型原油储罐。管道局引进了大型原油储罐的设计、建造、管理等一系列先进技术，先后在秦皇岛、大庆、仪征、黄岛等地建造了一批50000m3和100000m3的大型浮顶油罐。 油罐大型化主要有节省钢材、节省投资、占地面积少、操作管理简单等优点，几座大罐比一群小罐在生产运行、维护维修方面要简单，既可以降低运行成本，又易实现自动化管理。 1.2罐用钢材 油罐用钢材主要是碳钢，钢材选择一要遵循安全可靠、经济合理的原则，二要考虑油罐设计温度、压力、材料机械性能、焊接性能、产生裂纹的倾向性等因素。由于油罐的大型化，导致罐壁越来越厚，对脆性破坏十分敏感，其原因是：①罐壁板焊后不能进行整体消除焊接残余应力热处理；②若油罐发生不均匀沉降，油罐所受的应力和力矩远远超过水压试验时的应力；③若油罐使用温度低于钢板的脆性使用温度，材料的韧性急剧下降，引起油罐的脆性破坏。所以油罐罐壁厚度受多因素制约是有限制的。美国石油协会规范API650规定，罐壁最大厚度约38mm，英国油罐规范BS2654规定为40mm，日本油罐规范JIS8501规定低碳钢最大厚度38mm，高强钢为45mm。我国石油化工标准也有要求。 油罐大型化，钢材强度要求高，用于大罐的钢材主要有两种高强钢，一种是细晶粒正火钢，另一种是调质钢。两种钢材的碳当量的含量均不超过0.2％（正火刚的碳当量含量一般较调质钢的高一些）。目前西欧一些国家建造大型油罐多采用正火钢，如ST52Nb,日本建造大型油罐多采用调质钢，如SPV390Q和SPV490Q，这两种钢材的焊接性能与缺口韧性指标都比较好。 我国高强度钢的生产也有突破，武汉钢铁公司等单位共同研制出了07MnCrMoVR高强钢，整体性能优于SPV490Q，只是产量较低，11年来累计产量约为3000吨。07MnCrMoVR高强钢完全可以用于建造100000m3大型油罐要求，2000年燕山石化公司就用此钢材建造了2座100000m3大型油罐。以前的100000m3大型油罐用钢基本上引进日本SPV490Q调质钢。 1.3 储罐结构形式 按照储罐建设的地点分，可以分为地面储罐、低下储罐、海上储罐。地面储罐又可以分为地上和半低下两种，按照储罐建造材料分，又可以分为金属储罐和非金属储罐两大类。地下储罐可以分为地下岩洞储罐、地下钢储罐、地下混凝土储罐。地下岩洞一般利用地下天然岩洞或废弃的矿井，采用地下水封闭岩洞裂缝。岩洞储罐在日本和前苏联有所发展。海上储罐是在海岸附近固定大型油轮作为储存石油的大型油罐，此类油罐在日本和东南亚国家都有过采用。 我国原油储罐基本上属于地面储罐，主要有金属和非金属储罐，在我国石油工业的各个时期起到了重要作用。60年代末，为了适应输油管道建设工期短、速度快的要求，限于当时的设计水平和国产钢材的实际情况，借助自己掌握的经验，建设了一批20000m3以下的小型金属储罐，满足了当时的输油管道需要。70年代，随着我国石油工业的迅速发展，管道输量不断增加，小型金属储罐已经不能满足需要，限于当时钢材缺乏，原油储罐向非金属储罐方向发展，建造了大批容量