亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        韓國(guó)LNG薄膜儲(chǔ)罐技術(shù)的發(fā)展

        2022-06-30 03:03:32常旭寧郭保玲賴建波王佩廣程韋豪
        石油工程建設(shè) 2022年3期
        關(guān)鍵詞:變形設(shè)計(jì)

        常旭寧,郭保玲,賴建波,王佩廣,程韋豪

        北京市燃?xì)饧瘓F(tuán)研究院,北京 100011

        韓國(guó)于1987年起引進(jìn)LNG,首個(gè)接收站為平澤(Pyeongteak)接收站,一期即引進(jìn)了4臺(tái)采用法國(guó)GTT技術(shù)設(shè)計(jì)的地上10 000 m3薄膜罐[1]。在引進(jìn)薄膜罐技術(shù)的過程中,KOGAS(韓國(guó)燃?xì)猓┘撮_始了技術(shù)吸收與轉(zhuǎn)化,開發(fā)出屬于自己的專利薄膜罐技術(shù),并于1997年獲得法國(guó)國(guó)際專利[2]。

        本文通過對(duì)公開技術(shù)資料的搜集整理,對(duì)韓國(guó)關(guān)于LNG薄膜儲(chǔ)罐相關(guān)技術(shù)的引進(jìn)、吸收、本土轉(zhuǎn)化與開發(fā)過程進(jìn)行了梳理,以期為我國(guó)LNG薄膜儲(chǔ)罐技術(shù)的引進(jìn)及轉(zhuǎn)化提供借鑒。

        1 薄膜儲(chǔ)罐技術(shù)的研發(fā)

        1.1 儲(chǔ)罐薄膜材料的拉伸斷裂韌性試驗(yàn)

        對(duì)于薄膜儲(chǔ)罐材料,韓國(guó)浦項(xiàng)鋼鐵有限公司開發(fā)了冷加工STS 304不銹鋼,以作為制作液化天然氣儲(chǔ)罐薄膜的材料[3]。KOGAS在溫度范圍為-162~20℃的條件下,對(duì)2 mm厚的STS 304不銹鋼進(jìn)行了拉伸斷裂韌性試驗(yàn)。試驗(yàn)評(píng)估了低溫對(duì)材料強(qiáng)度、延展性和斷裂韌性的影響。通過斷口形貌觀察,研究了斷裂韌性與臨界拉伸帶寬度之間的關(guān)系。

        試驗(yàn)在一臺(tái)裝有低溫恒溫器的由計(jì)算機(jī)控制的100 kN伺服液壓試驗(yàn)系統(tǒng)上進(jìn)行。試件置于低溫箱內(nèi),箱內(nèi)噴入液氮,溫差控制在±2℃。當(dāng)溫度穩(wěn)定在-162、-120、-80、20℃時(shí),且當(dāng)拉伸儀輸出恒定后,開始進(jìn)行試驗(yàn)。試件長(zhǎng)50 mm、寬12.5 mm,靠近裂紋擴(kuò)展路徑有一個(gè)緊致拉伸(CT)試樣,其厚度為2 mm、寬度為40 mm。

        通過對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),在-162~20℃范圍內(nèi),隨著溫度的降低,抗拉強(qiáng)度顯著提高,0.2%的屈服強(qiáng)度對(duì)溫度相對(duì)不敏感。在20℃時(shí),總伸長(zhǎng)率突然下降為0%;在-80℃時(shí),總伸長(zhǎng)率略有下降,直至-162℃。隨著溫度降低到-80~5℃,引發(fā)斷裂韌性Jc明顯降低,-162~-80℃之間則無明顯變化。此外,撕裂模量Tmat隨溫度的降低呈線性下降。斷口形貌分析表明,室溫下臨界拉伸區(qū)寬度SZWc約為-162℃時(shí)的3倍。這表明,材料完全滿足LNG工作溫度下的強(qiáng)度要求。

        1.2 儲(chǔ)罐薄膜的抗沖擊試驗(yàn)

        驗(yàn)證了儲(chǔ)罐薄膜材料的強(qiáng)度后,需要對(duì)儲(chǔ)罐薄膜的抗沖擊性能進(jìn)行研究,以確認(rèn)是否適應(yīng)在LNG充裝時(shí)液體產(chǎn)生的晃蕩載荷和溫度變化載荷沖擊。由于不銹鋼薄板的剛性較好,在受到?jīng)_擊的瞬間,產(chǎn)生的形變和應(yīng)力無法保持,因此通過比選,采用了非破壞的聲發(fā)射測(cè)試法(AE信號(hào)測(cè)試法)進(jìn)行測(cè)試[4]。

        1.2.1 試驗(yàn)方法

        圖1 AE試驗(yàn)臺(tái)及信號(hào)模擬流程

        圖2 薄膜試件的形狀

        1.2.2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

        試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。通過分析發(fā)現(xiàn),隨著對(duì)儲(chǔ)罐薄膜進(jìn)行沖擊的落體重量的增加,AE系統(tǒng)測(cè)試得到的沖擊能量也線性增加,而環(huán)狀結(jié)節(jié)薄膜所受到的沖擊能量只相當(dāng)于普通平板鋼的一半左右,因此薄膜上的“環(huán)狀結(jié)節(jié)”可吸收儲(chǔ)罐內(nèi)液體晃蕩或初期LNG充裝產(chǎn)生的形變,因而被認(rèn)為是大幅提高儲(chǔ)罐薄膜安全性的設(shè)計(jì)。

        表1 AE試驗(yàn)結(jié)果和參數(shù)對(duì)比

        1.3 儲(chǔ)罐薄膜的開發(fā)[2]

        KOGAS在先后引進(jìn)了法國(guó)GTT以及日本三菱重工(MHI)、石川島播磨重工(IHI)、川崎重工(KHI)的薄膜儲(chǔ)罐技術(shù)后,也開發(fā)出了自己的“環(huán)狀結(jié)節(jié)”波紋薄膜材料。經(jīng)過一系列試驗(yàn)驗(yàn)證,最終改進(jìn)、開發(fā)出屬于KOGAS自己的儲(chǔ)罐薄膜技術(shù),并于1997年取得了法國(guó)國(guó)際專利。圖3為KOGAS薄膜基本形狀示意。

        圖3 KOGAS薄膜基本形狀示意

        薄膜的基本結(jié)構(gòu)是3條直線褶皺成1對(duì),每對(duì)具有正交的形態(tài)。正交垂直褶皺位于水平褶皺中央的上下,這就使水平褶皺能夠靈活變形。因此,整體形變將采用儲(chǔ)罐薄膜對(duì)角線中心的轉(zhuǎn)彎變形形式,這樣相對(duì)變形較小。

        KOGAS開發(fā)的儲(chǔ)罐薄膜僅僅是基本概念,若打算將該專利技術(shù)應(yīng)用于儲(chǔ)罐建設(shè),還要解決諸如最佳的波紋形式、波紋間距、錨固點(diǎn)、應(yīng)力最小化的波紋分布等問題。KOGAS主要采用有限元因素分析方法進(jìn)行研究,有限元素的大小基本是4 mm的四邊形單元(Shell element)。

        1.3.1 儲(chǔ)罐薄膜的有限元分析

        首先以應(yīng)力-變形率為先導(dǎo)輸入,分析出儲(chǔ)罐薄膜的形變分布、應(yīng)力分布。各方面均賦予對(duì)稱性條件,并考慮了熱變形特性,最終確定波紋形狀、間距和錨固點(diǎn)位置等,由此確定了儲(chǔ)罐薄膜的基本形狀。

        1.3.2 基本形狀試驗(yàn)[5]

        LNG儲(chǔ)罐具有比較特殊的結(jié)構(gòu)形式,尚沒有相應(yīng)的明確的災(zāi)害處理標(biāo)準(zhǔn)及安全性評(píng)估法。因此,KOGAS按照日本天然氣協(xié)會(huì)制定的《LNG地下儲(chǔ)存罐指南(RPIS)》對(duì)儲(chǔ)罐薄膜的安全性進(jìn)行了試驗(yàn)分析。按照儲(chǔ)罐薄膜的設(shè)計(jì)形狀,KOGAS開發(fā)出專用模具,制作出儲(chǔ)罐薄膜試件,并進(jìn)行了安全性測(cè)試。

        (1)靜載荷安全性測(cè)試。為了掌握靜態(tài)載荷的安全性,設(shè)定在實(shí)際發(fā)生溫度變化為最大(Δt=190℃),其相應(yīng)機(jī)械變形為4.8 mm時(shí),測(cè)試薄膜波紋部分的形變特點(diǎn)。即使用預(yù)測(cè)的變量,在薄膜各部位施加三軸壓力,測(cè)出各部位形變。測(cè)試結(jié)果顯示,在波紋上部發(fā)生了壓縮形變,在波紋下部發(fā)生了拉伸形變,分析由這些形變量增加所導(dǎo)致的形變率變化,結(jié)果顯示,薄膜的所有波紋部位均有穩(wěn)定的形變特性。

        (2)模擬工作負(fù)荷測(cè)試。為了確認(rèn)儲(chǔ)罐在承受實(shí)際LNG儲(chǔ)罐工況最嚴(yán)苛的負(fù)荷條件之一時(shí),即由溫度引起的變形和由壓力引起的變形同時(shí)達(dá)到最大時(shí)的安全性,在進(jìn)行壓力負(fù)荷試驗(yàn)前,先對(duì)薄膜進(jìn)行了4.8 mm的拉伸變形,而后在薄膜熱負(fù)荷達(dá)到最大時(shí)施加最大壓力,以模擬最嚴(yán)苛的工作負(fù)荷。壓力負(fù)荷的安全性確認(rèn)試驗(yàn)是以對(duì)應(yīng)140 000 m3容積的儲(chǔ)罐預(yù)計(jì)壓力值進(jìn)行試驗(yàn)的,試驗(yàn)結(jié)果見圖4。從結(jié)果中可以看出,隨著壓力的增加,波紋各部位形變也呈現(xiàn)出穩(wěn)定增加的趨勢(shì),由此可見,由壓力產(chǎn)生的形變非常穩(wěn)定。

        圖4 壓力荷載作用下的薄膜波紋應(yīng)變測(cè)量值

        (3)薄膜漸進(jìn)形變?cè)囼?yàn)。薄膜儲(chǔ)罐運(yùn)行時(shí),LNG的排放和充裝將導(dǎo)致溫度、壓力發(fā)生變化,這將對(duì)儲(chǔ)罐薄膜產(chǎn)生循環(huán)沖擊。因此在該工況下,要求儲(chǔ)罐薄膜的波紋部分隨著液位的增加,其產(chǎn)生的變形量不能連續(xù)上升。保證滿足這一要求的方法是,其壓力變化應(yīng)低于設(shè)計(jì)理論分析建議的不超過3倍許用強(qiáng)度(137 MPa×3=411 MPa)變化的要求,如果不滿足,則要進(jìn)行10次溫度/壓力變化下的連續(xù)負(fù)荷循環(huán)試驗(yàn),以確認(rèn)不發(fā)生連續(xù)變形。經(jīng)過測(cè)試,得到了如圖5所示的結(jié)果。圖5表明,罐壁及罐底部薄膜的變形都很穩(wěn)定,均未發(fā)生漸進(jìn)性變形。

        圖5 薄膜漸進(jìn)形變?cè)囼?yàn)

        1.4 儲(chǔ)罐薄膜的疲勞壽命分析

        儲(chǔ)罐薄膜應(yīng)滿足的疲勞壽命是根據(jù)LNG儲(chǔ)罐的操作情況確定的。儲(chǔ)罐內(nèi)部液位、溫度的變化將導(dǎo)致薄膜產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)力、應(yīng)變變化,這對(duì)薄膜的疲勞壽命將產(chǎn)生影響。在薄膜儲(chǔ)罐運(yùn)行期間,典型負(fù)荷包括:液位變化,其在薄膜上產(chǎn)生的最大應(yīng)變?cè)O(shè)定為ε1;溫差變化Δt=90℃(預(yù)冷),其在薄膜上產(chǎn)生的最大應(yīng)變?cè)O(shè)定為ε2;溫差變化Δt=190℃(充裝),其在薄膜上產(chǎn)生的最大應(yīng)變?cè)O(shè)定為ε3。將模擬計(jì)算得到的應(yīng)力數(shù)據(jù)代入公式進(jìn)行計(jì)算,得到等效應(yīng)變值:

        疲勞壽命評(píng)價(jià)是根據(jù)設(shè)計(jì)疲勞曲線,由變形率組合而成的常年應(yīng)力進(jìn)行評(píng)價(jià)的。在求得MINER疲勞損傷累積系數(shù)M后,再據(jù)之進(jìn)行安全性評(píng)價(jià)。當(dāng)M=1時(shí)失效,當(dāng)M<1時(shí)不失效。根據(jù)表2所示的分析結(jié)果,儲(chǔ)罐薄膜的疲勞壽命完全滿足儲(chǔ)罐的正常操作循環(huán)要求。

        表2 罐壁薄膜的MINER疲勞損傷累積系數(shù)

        2 薄膜儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)改進(jìn)[6]

        開發(fā)出薄膜技術(shù)后,KOGAS在全容罐設(shè)計(jì)理念基礎(chǔ)上,又進(jìn)行了薄膜罐整體技術(shù)設(shè)計(jì)。韓國(guó)早期引進(jìn)的薄膜罐中,因薄膜內(nèi)罐幾乎沒有強(qiáng)度,因此罐內(nèi)循環(huán)泵的脫落會(huì)損傷罐底薄膜,從而產(chǎn)生泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。為應(yīng)對(duì)泵的跌落,KOGAS對(duì)薄膜罐進(jìn)行了4次理論上的設(shè)計(jì)改進(jìn)。

        薄膜罐的設(shè)計(jì)改進(jìn)型1:內(nèi)罐底板上安裝了鋼板吸收結(jié)構(gòu)(absorber structure),用于應(yīng)對(duì)罐內(nèi)泵的跌落碰撞,防止損傷薄膜。

        薄膜罐的設(shè)計(jì)改進(jìn)型2:在接收沖擊的構(gòu)造中,在儲(chǔ)罐底部的絕熱材料內(nèi)設(shè)置0.5 mm厚鋁制二次阻隔膜(second barrier),用于在內(nèi)膜受損泄漏的情況下,次屏膜能阻止泄漏的擴(kuò)散。

        薄膜罐的設(shè)計(jì)改進(jìn)型3:為了進(jìn)一步避免儲(chǔ)罐受罐內(nèi)泵跌落的影響,在吸收構(gòu)造中安裝了泵捕獲器(pump catcher),用于固定跌落的泵體,避免泵體被液流帶到其他地方而損傷罐底設(shè)備和內(nèi)膜。

        薄膜罐的設(shè)計(jì)改進(jìn)型4:在吸收結(jié)構(gòu)和泵捕獲器處,在儲(chǔ)罐底部的絕熱材料內(nèi)增設(shè)0.5 mm厚的鋁制第二次阻隔膜,以提高安全系數(shù)。

        KOGAS產(chǎn)品研究室利用故障樹分析法完成了標(biāo)準(zhǔn)全容罐與薄膜罐的定量危險(xiǎn)性比較評(píng)價(jià)??偣矊?duì)6種設(shè)計(jì)模型(1種全容罐和5種薄膜罐)進(jìn)行了評(píng)價(jià),薄膜罐為KOGAS的早期設(shè)計(jì)模型和4種設(shè)計(jì)改進(jìn)模型。評(píng)價(jià)結(jié)果表明,除了還沒有被改進(jìn)的薄膜儲(chǔ)罐(初期模型)之外,對(duì)于4種改進(jìn)型薄膜罐模型和全容罐模型,其預(yù)測(cè)的危險(xiǎn)程度水平非常相似,每個(gè)儲(chǔ)罐都顯示為同一危險(xiǎn)級(jí)別。

        3 試驗(yàn)儲(chǔ)罐的建設(shè)

        在完成了對(duì)薄膜罐的設(shè)計(jì)和安全性評(píng)估后,KOGAS研發(fā)部門開始進(jìn)行薄膜罐的設(shè)計(jì)建設(shè)工作,于2000年9月開始在仁川LNG接收站建造容積為1 000 m3的地上薄膜式試驗(yàn)儲(chǔ)罐(見圖6),并于2001年12月完成試運(yùn)行[7]。

        圖6 KOGAS建設(shè)的試驗(yàn)薄膜罐

        建設(shè)試驗(yàn)儲(chǔ)罐的目的是驗(yàn)證由KOGAS開發(fā)的相關(guān)設(shè)施,如密封薄膜、絕熱材料等在低溫下的性能,以及一些測(cè)量設(shè)備如冷卻溫度傳感器、薄膜應(yīng)變測(cè)試儀的性能,并對(duì)LNG儲(chǔ)罐進(jìn)行多方面測(cè)試。

        3.1 試驗(yàn)儲(chǔ)罐的主要特點(diǎn)

        KOGAS試驗(yàn)薄膜儲(chǔ)罐的主要參數(shù)如表3所示。

        表3 KOGAS試驗(yàn)薄膜儲(chǔ)罐的主要參數(shù)

        3.2 內(nèi)罐描述

        儲(chǔ)存LNG的內(nèi)罐采用了KOGAS研發(fā)部門開發(fā)的2 mm厚304不銹鋼薄膜和204 mm厚聚氨酯泡沫絕緣板。為了測(cè)量?jī)?chǔ)罐運(yùn)行過程中薄膜的變化,在側(cè)壁膜上安裝了150個(gè)帶熱電偶的應(yīng)變片,在底部膜上安裝了90個(gè)。收集240個(gè)應(yīng)變儀的數(shù)據(jù)用于與理論分析數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)。這些數(shù)據(jù)對(duì)于理解膜的性能、優(yōu)化膜的形狀和按比例放大膜的尺寸有很大的幫助。

        4 薄膜儲(chǔ)罐技術(shù)的應(yīng)用[8]

        經(jīng)過仁川接收站試驗(yàn)儲(chǔ)罐的驗(yàn)證和技術(shù)改進(jìn)后,KOGAS于2008—2009年,采用KOGAS薄膜技術(shù),在仁川接收站建造了2座20×104m3的地下儲(chǔ)罐(19#、20#),于2019年在濟(jì)州島接收站建造了2座4.5×104m3的地上薄膜罐。

        4.1 仁川接收站

        仁川接收站二期均為容積為20×104m3的地下式薄膜罐,其中11#、12#為MHI技術(shù),13#、14#為IHI技術(shù),15#~18#為KHI技術(shù)。19#、20#采用KOGAS技術(shù)的薄膜罐外觀及示意如圖7所示,參數(shù)為:內(nèi)罐直徑72.012 m,內(nèi)罐高度52.250 m,外罐直徑78.612 m,外罐高度62.806 m,液位高度49.3 m,擋水墻厚1.8 m,絕熱層厚204 mm。

        圖7 仁川接收站薄膜罐外觀及示意

        4.2 濟(jì)州島接收站

        濟(jì)州島接收站為KOGAS第二次應(yīng)用自己研發(fā)的薄膜罐技術(shù)進(jìn)行建造,共2座儲(chǔ)罐,單罐容量為4.5×104m3。KOGAS對(duì)外宣稱該次應(yīng)用的薄膜罐技術(shù)為世界首臺(tái)全容式薄膜儲(chǔ)罐,與以往KOGAS改進(jìn)型(在絕熱層中加入鋁箔次屏蔽膜)儲(chǔ)罐不同,此次在內(nèi)罐底與罐壁5.19 m高的熱角保護(hù)區(qū),采用了形狀相同的兩層不銹鋼波紋薄膜,即次屏蔽膜采用了不銹鋼,中間用膠合板作為夾層,如圖8所示。濟(jì)州島接收站于2019年12月完成了竣工儀式,2020年1月進(jìn)行氮?dú)獯祾咧脫Q。由小型LNG船從統(tǒng)營(yíng)(Tongyoung)接收站運(yùn)輸LNG到濟(jì)州島,用于發(fā)電和生活用氣。

        圖8 KOGAS全容式薄膜罐技術(shù)示意

        5 結(jié)束語(yǔ)

        KOGAS引進(jìn)LNG薄膜罐技術(shù)的過程比較科學(xué)和謹(jǐn)慎。首先,對(duì)材料進(jìn)行了相對(duì)完整的檢驗(yàn)測(cè)試;開發(fā)出基本薄膜形狀后,又對(duì)薄膜進(jìn)行了一系列嚴(yán)格的測(cè)試,再進(jìn)行薄膜罐的設(shè)計(jì)與技術(shù)改進(jìn),并對(duì)技術(shù)設(shè)計(jì)進(jìn)行了理論上的安全論證。理論驗(yàn)證后建造試驗(yàn)罐,對(duì)試驗(yàn)罐運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)后才真正在接收站中進(jìn)行應(yīng)用。建議我國(guó)在引進(jìn)并轉(zhuǎn)化薄膜罐技術(shù)中更多地參照韓國(guó)的轉(zhuǎn)化流程與思路,以確保技術(shù)的安全性與先進(jìn)性。

        猜你喜歡
        變形設(shè)計(jì)
        談詩(shī)的變形
        何為設(shè)計(jì)的守護(hù)之道?
        《豐收的喜悅展示設(shè)計(jì)》
        流行色(2020年1期)2020-04-28 11:16:38
        瞞天過?!律O(shè)計(jì)萌到家
        “我”的變形計(jì)
        變形巧算
        設(shè)計(jì)秀
        海峽姐妹(2017年7期)2017-07-31 19:08:17
        有種設(shè)計(jì)叫而專
        Coco薇(2017年5期)2017-06-05 08:53:16
        例談拼圖與整式變形
        會(huì)變形的餅
        国产亚洲一区二区三区三州| 麻豆国产人妻欲求不满谁演的 | 国产第一页屁屁影院| 久久国产乱子伦精品免费强| 国产午夜精品av一区二区三| 日本一区二区三区免费精品| 亚洲av福利无码无一区二区| 好吊妞人成免费视频观看| 日本人妻伦理片在线观看| 一本久道高清视频在线观看| av无码精品一区二区三区宅噜噜| 亚洲综合AV在线在线播放| 久久深夜中文字幕高清中文| 精品久久av一区二区| 中文字幕无码日韩专区免费| 97中文字幕在线观看| 久久99免费精品国产| 五月天激情电影| 国产熟女高潮视频| 被暴雨淋湿爆乳少妇正在播放| 五月激情四射开心久久久| 尤物在线精品视频| 国产区精品| 国产av区亚洲av毛片| 精品国产sm最大网站| 中文字幕亚洲欧美日韩2019| 亚洲AV无码国产精品久久l| 福利视频偷拍一区二区| 亚洲av精品一区二区三区| 四月婷婷丁香七月色综合高清国产裸聊在线 | 一区二区免费电影| 国产精女同一区二区三区久| 国产无遮挡又黄又爽高潮| 乱码午夜-极国产极内射| 久久99国产亚洲高清观看首页| 中文字幕人妻互换av| 又大又紧又粉嫩18p少妇| 国产高清无码91| 色婷婷久色国产成人免费| 久久久噜噜噜久久中文福利| 亚洲av成人精品日韩一区|