摘要：液化气储罐的设计没有专门的行业设计标准，一般按ＧＢ１５０－８９《钢制压力容器》设计，但也有与一般压力容器不同之处，笔者将对其设计压力的确定、材料的选择、低温低应力工况及其它注意事项，提出一些看法和建议。１设计压力的确定按ＳＨ３０７４—９５《石油化..
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液化气储罐的设计没有专门的行业设计标准，一般按ＧＢ１５０－８９《钢制压力容器》设计，但也有与一般压力容器不同之处，笔者将对其设计压力的确定、材料的选择、低温低应力工况及其它注意事项，提出一些看法和建议。
１设计压力的确定按ＳＨ３０７４—９５《石油化工钢制压力容器》及《压力容器安全技术监察规程》规定，液化气储罐的设计压力基本上是按５０℃时液化气的饱和蒸汽压选取的。笔者认为，全国各地均按此数值作为设计压力不一定合适。因为液化气一般均为常温储存，设计温度取决于本地区环境极端最高气温，如大庆地区极端最高气温为３７．４℃，那么取４０℃时的饱和蒸汽压作为设计压力应是可行的。关键是要避免太阳光直射储罐，如果储罐安放在室外，可采取加设保冷层、涂白色面漆、设蓬或喷水冷却等措施，以防介质温度升高。在安全可靠的前提下，准确选取设计温度，实现优化设计，降低设计压力，对降低液化气储罐的造价，节约投资具有很大的现实意义。以丙烷储罐为例，5０℃和４０℃时，其饱和蒸汽压力分别为１．６１９ＭＰａ和１．２７７ＭＰａ，设罐体尺寸为３０００ｍｍ×１２０００ｍｍ，材料为１６ＭｎＲ，其计算结果见表１。结果表明，按５０℃饱和蒸汽压作为设计压力，多用钢材４．２ｔ，容器由二类上升为三类，制造和检验要求更为严格，造价也相应提高。表１罐壁厚度和质量比较表饱和蒸汽压／Ｐａ计算厚度／ｍｍ容器质量／ｔ容器类别射线探伤比例１．２７７１１．７９１２．６二局部１．６１９１４．９７１６．８三１００％２选材常温用钢２０Ｒ、１６ＭｎＲ。安装在寒冷地区环境低温下的室外储罐，按ＨＧＪ１９－８９《钢制低温压力容器技术规定》的要求，盛装液体体积占容器体积１／４以上的无保温的储存容器，设计温度取最低环境温度，最低环境温度为该地区历年各月的月平均最低气温的最低值，大庆地区为－２５．１℃。
按此规定则应按低温设备选用材料。然而假设液化气储罐是按４０℃时的饱和蒸汽压作为设计压力设计的，当温度降至－２０℃（低温）以下时，饱和蒸汽压均下降至原设计压力的３０％以下。如丙烷－２０℃的饱和蒸汽压仅是４０℃饱和蒸汽压的１０％。由于压力降低，容器的总体薄膜应力也降低，所以属于低温低应力工况，设计温度可提高５０℃。大庆地区月平均最低气温为－２５．１℃，设计温度提高５０℃后应为２４．９℃，可按常温容器进行设计和选材。在安全阀开启或放空时压力降低，液化气储罐有可能产生闪蒸而造成低温，由于是先降压后降温，低温又使饱和蒸汽压力降低，同样也属于低温低应力工况，没有必要使用低温钢制造容器。为更可靠，可将放空管口的接管和管法兰采用低温钢制造。３低温低应力工况在ＧＢ１５０－８９及ＨＧＪ１９－８９中均规定，容器设计温度虽小于等于－２０℃，但是总体薄膜拉应力小于等于材料标准常温屈服限的１／６，而且不大于５０ＭＰａ的工况为低温低应力工况，设计温度可加５０℃。ＨＧＪ１９－８９还规定总体薄膜拉应力介于标准常温屈服限的３０％至大于１／６间的工况，为低温低应力工况，设计温度可加２０℃。按上述情况，大庆地区设计温度分别为２４．９℃和－５．１℃。以上规定对寒冷地区环境低温容器的选材是合理的，但有时与外商谈判不易统一看法，因此建议按美国ＡＳＭＥ标准定义低温低应力工况。以ＡＳＭＥⅧ．Ⅰ－９２《压力容器》中的图ＵＣＳ－６６．１不做冲击试验时最小设计金属温度变化曲线为基准，并以安全系数Ｎｂ＝３代替Ｎｂ＝４，温度改为℃，引进焊接接头系数，进行换算（表２），来判断低温下应力降低时设计温度的增加量。表２中，σ＝ｐ（Ｄｉ＋δ）／（２δ）。表２设计温度增加量ｆ＝σ／［σ］设计温度增量Δｔ／℃ｆ＝σ／［σ］设计温度增量Δｔ／℃０．３０５００．６５１３０．３５３５０．７０１２０．４０２８０．７５１００．４５２４０．８０８０．５０２００．８５６０．５５１８０．９０４０．６０１５０．９５２ｆ≤０．３时，相当于我国的低温低应力工况，设计温度加５０℃；ｆ＝０．３５～０．９５时，相当于我国低温低应力工况，但设计温度不是加２０℃。如一台容器，ｆ＝０．７５，设计温度可加１０℃，原设计温度如果是－２５．１℃，加１０℃后为－１５．１℃，即变为常温容器，增加δ可减少σ。由低温容器变为常温容器的最小壁厚可按下式计算。δ常温＝ｐＤｉ／｛２ｆ［σ］－ｐ｝
（１）若容器原设计温度为－２５℃（低温），变为常温－１９℃，设计温度增加量应为Δｔ＝６℃，查表２，ｆ＝０．８５，代入式（１）即可计算出变为常温容器后的罐壁厚度。４其它注意事项（１）在低温环境下，应校核液化气储罐的稳定性。液化气储罐在低温环境下的壁温有时可以达到－４０℃，这时液化气的饱和蒸汽压下降很多，表３列出了一些液化气在－４０℃时的饱和蒸汽压。因为－０．１ＭＰａ≤ｐ＜－０．０２ＭＰａ，因此，盛装这些液化气的容器在－４０℃下，均属于真空容器，应该校核容器的稳定性。表３液化气－４０℃时饱和蒸汽压（表压）ＭＰａ液化气丁烷丁烯－１异丁烯丁二烯已烷饱和蒸汽压－０．０８２－０．０７９－０．７７０－０．０８０－０．１００（２）液化气储罐不能装满，其装料的系数一般为０．９。（３）必须对装无水液氨或含Ｈ２Ｓ的液化石油气的储罐进行焊后热处理，防止应力腐蚀。（４）易然易爆的液化气储罐应设静电接地板。结语可以用本地区极端最高气温加２～３℃或液化气最高温度二者之间大值的饱和蒸汽压作为液化气储罐设计压力。寒冷地区的室外液化气储罐基本上均属于低温低应力工况，不必选用低温用钢。按文中的式（１）及表２，可使低温容器转变为常温容器进行设计。应注意某些液化气储罐在低温环境下应进行外压校核。液化气储罐设计探讨@邵金玲$大庆石油化工设计院储罐；液化气；设计介绍了液化气储罐设计压力的确定、选材、低温低应力工况及其它注意事项，并对现行标准规范提出建议。
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