LNG储罐混凝土外罐施工期间温度裂缝预测及裂缝控制措施研究

大体积混凝土浇筑是LNG储罐基建筑的关键环节,其在养护期间会释放出大量的水泥水化热,并在内外环境的共同作用下形成巨大的拉伸拉应力,并伴随着与之相对应的混凝土的拉伸强度,导致结构的整体性、防水性及耐久性等性能降低。结合某公司液化天然气储存与运输工程的贮罐地基工程,对其建造过程进行系统研究,并对所制订的施工方法进行科学、实用的检验,提出相应的防治对策,以期为我国未来的重大仓储、运输、储存等工程建设过程中的质量监控与管理工作奠定理论与实践基础。

基于显式动力学计算的储罐内爆破坏影响分析

储罐作为存储油气资源及其产品的主要设备,一旦发生爆炸并产生破坏,罐内燃烧的液体极有可能会从破坏位置流出,进而形成流淌火,将会造成无法挽回的大规模安全事故。以立式拱顶储罐为研究对象,考虑储罐结构与内外流体间的多相耦合,建立了罐内流体-储罐-罐外流体的内爆破坏三维有限元模型,并基于指数内聚力模型失效准则对储罐材料进行描述,通过在材料中插入黏结单元的方法模拟储罐的裂口扩展过程,开展内爆载荷作用下储罐的显式动力学破坏分析。结果表明:储罐起裂位置均位于液位以上,罐体起裂速度与起爆位置呈现正相关;随着内爆载荷的持续作用,储罐裂口不断扩展延伸至液位时,其扩展速度有所减缓;满罐液位状态下储罐未产生裂口,半罐液位降至空罐液位时,储罐平均破坏比由78.8%增至88.4%,储罐破坏程度与液位高度呈现负相关;储罐偏心起爆平均破坏比较中心起爆高1.6%,即储罐偏心起爆破坏程度更严重;储罐容积由1000m^(3)增至5000m^(3)时,若液位占储罐高度低于46%,储罐平均破坏比由88.2%增至88.6%,反之,储罐平均破坏比由86.4%降至84.4%。研究结果可为储罐爆炸事故的预防以及储罐弱顶结构的补强设计提供参考依据。

某圆形工业水池裂缝鉴定分析与处理

圆形水池具有体积利用率高、池壁受力均匀等优势,被广泛应用于市政工程及工业工程中。由于水池的使用功能为储存液体,因此裂缝是影响水池使用功能的重要因素。文章对某化工厂开裂污水池进行了检测鉴定,使用有限元软件模拟计算,并根据实际情况分析了裂缝的成因,提出了相应的处理措施。

氢气压缩机缓冲罐热电偶接管开裂失效分析

由于承受交变压力载荷的作用,氢气缓冲罐接管易发生开裂失效导致介质泄漏。对开裂部位进行宏观观察、化学成分分析、常规拉伸试验、显微硬度测试、扫描电镜与能谱分析检测后可知,某氢气压缩机缓冲罐热电偶接管开裂是由于裂纹源位于加强筋板与接管焊缝外表面的焊趾处,并伴有夹杂、未熔合等缺陷;连接焊缝的焊缝区与热影响区中存在粗大柱状晶、魏氏体和保持马氏体位相的回火组织,提高了焊缝的淬硬性与裂纹敏感性;加强筋与接管连接焊缝结构处的应力集中程度较高,焊接残余应力以及外加交变载荷为裂纹扩展甚至开裂提供了必要条件。

裂纹位置对推进剂贮箱壳体失效评定曲线的影响研究

为获取准确的临界裂纹尺寸2c_(c)以实现可重复使用推进剂贮箱LBB设计及评定,构建了2种裂纹类型5组典型裂纹位置的贮箱壳体失效评定曲线(FAC),并分析了裂纹位置对FAC的影响。结果表明:随着裂纹从圆柱段中心向封头移动(y的增加),2种裂纹类型壳体极限载荷PL均先保持不变,再显著增加,最后小幅增加,FAC总体上逐渐升高,壳体的安全性增加。工程上采用选择1和选择2曲线确定的临界裂纹尺寸2c_(c)仅能对极少数的载荷工况下特定裂纹位置的贮箱壳体进行准确的LBB分析。建立裂纹位置相关的FAC,可以提高贮箱壳体的结构完整性。

丁二烯球罐裂纹原因分析及安全评定

对某企业丁二烯球罐定期检验时,发现球罐下部环缝热影响区存在两条横向裂纹,采用GB/T19624—2019《在用含缺陷压力容器安全评定》对裂纹进行安全评定,分析缺陷产生原因,同时采用DNV软件对该设备失效可能性、失效后果进行定量计算。评定结果表明,现有缺陷已不满足继续使用要求,需进行修理。

混凝土罐壁的裂缝研究

为完成石油化工项目特种设备和复杂管线的布置要求,需采用特殊的结构形式来承载,如大型压缩机基础、大跨度管廊桁架和大型液化天然气储罐外罐等结构。这些特殊形式的体系结构是否具备可靠的耐久性和承载力是保证石油化工项目在建设和运营期间能否安全持久投产的重要环节,因此有必要对这些异形结构进行单独分析。其中裂缝是影响混凝土结构耐久性和承载力的致命缺陷,对液化天然气储罐的罐壁进行有针对性的讨论,分析其在设计和施工中导致混凝土裂缝产生的因素,以便进一步优化设计和施工方案,减少混凝土裂缝的出现。

30%HNO_(3)对2195铝锂合金预腐蚀疲劳特性研究

模拟液体导弹贮箱材料和使用特点,进行2195-T8铝锂合金在30%硝酸溶液中预腐蚀不同时间后的疲劳试验,利用扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射仪(EBSD)及透射电子显微镜(TEM)等显微表征方法,研究了预腐蚀对疲劳性能的影响。结果表明:预腐蚀表面形貌以晶间腐蚀和点蚀为主,在轧制方向上形成条带状腐蚀链,其产生与长条形晶界和金属间粒子连续腐蚀作用相关;经预腐蚀后,铝锂合金试样在210,280,330 MPa中等应力幅下的预腐蚀疲劳寿命较无腐蚀试样有所增加,16 h腐蚀试样寿命提高最为明显,其原因是腐蚀通过将合金表面微裂纹、孔洞等缺陷消除、增加表面粗糙度等方式,降低了应力集中程度,进而延缓了疲劳裂纹萌生。

9Ni钢焊接接头弯曲试验开裂分析

针对弯曲试验中9Ni钢焊接经常发生焊接接头试样开裂,焊接接头的质量不满足LNG液货罐产品的建造标准要求的问题,对9Ni钢焊接工艺进行改进,通过系列焊接试验,找出弯曲试样开裂的原因并制定相应的改进对策,将改进后的焊接工艺用于试板焊接,试板焊接接头的各项力学性能满足规范要求,且附加的侧向弯曲试样弯曲后也没有出现开裂缺陷。将新焊接工艺应用于9 500 m^(3)LNG运输船C型液货罐的焊接,所有焊接试板均选用10 mm厚的侧弯试样弯曲检测合格,9Ni钢的焊接质量获得了船级社认可,侧弯试样的使用使焊接试板的长度尺寸缩减了一半,既提高了检测效率又节省了试验材料。

常压储罐底板漏磁检测技术应用与探讨

漏磁检测技术是一种用于检测储罐底板腐蚀情况的高效方法。本文阐述了渗漏部位检测技术的基本理论,分析了影响磁场运行的因素,通过实际案例研究漏磁检测技术在常压储罐底板缺陷检测中的应用。实践证明,漏磁检测结果存在一定偏差,复验过程也不宜仅依靠超声波检测技术,应尝试运用包括磁粉检测在内的多种无损检测技术进行复验,才能对缺陷的真实状况做出准确的评价。希望本研究能够进一步优化漏磁检测技术,提高检测数据的准确性。

硫磺装置酸性气分液罐液位计管开裂原因分析

某石油三厂硫磺装置发现,酸性气分液罐液位计管的底部焊缝处发生了明显的开裂泄漏,通过对液位计进行宏观及低倍分析、材质分析、金相检验以及电镜分析结果表明:液位计管和法兰材质均为S20430不锈钢(200系列);液位计管、法兰以及焊缝的金相组织分别为奥氏体、敏化倾向的奥氏体、铸态奥氏体和少量铁素体;液位计管的开裂失效性质为应力腐蚀,以穿晶扩展为主。造成液位计管与法兰焊接处发生开裂的主要原因为液位计管和法兰采用的均为对应力腐蚀较为敏感的材质,两者焊接区存在残余应力,液位计管底部是一个封闭区,存在酸性介质(H2S溶液和H2CO3溶液)。

油罐车储罐裂纹应力强度因子影响因素研究

针对油罐车储罐的安全问题,裂纹破坏尤为常见,张开型裂纹是其主要破坏形式。此外,储罐长期受到油体腐蚀作用,会产生大小各异的腐蚀坑。文章研究了影响油罐车裂纹应力强度因子的因素,分析了裂纹尺寸和腐蚀坑对储罐裂纹应力强度系数的影响规律。基于有限元扩展法,对含裂纹的油罐进行三维建模;利用相互作用积分法,对储罐裂纹的应力强度因子进行了求解。在考虑了腐蚀坑洞效应的基础上,分析应力强度因子受腐蚀坑尺寸影响的规律。结果显示,张开型裂纹的应力强度因子随裂纹尺寸的增加而增加;此外,腐蚀坑对应力强度因子也有比较明显的影响,腐蚀坑的深度和半径越大,应力强度因子越大。

交流电磁场技术在储油罐角焊缝无损检测中的应用

对角焊缝检测提出了一种利用交流电磁场的无损检测新方法。首先简介了交流电磁场检测(ACFM)的基本原理,并基于ANSYS软件模拟出裂纹缺陷引起的磁场畸变信号。在确定交流电磁场检测系统的基础上,利用标准试板进行了测试分析,并将其成功应用于储油罐底板角焊缝的无损检测中,实现了裂纹缺陷的定性定量化评估。试验测试及应用结果均验证了该方法对表面或近表面裂纹缺陷检测的灵敏度高,为其他结构部位探伤也提供了借鉴。

Q235B钢含硫污水罐的腐蚀开裂失效分析

目的对某炼油厂原料水罐Q235B钢腐蚀开裂失效原因进行分析。方法采用宏观形貌、金相组织和断口观察以及成分分析和力学性能测定等手段,分析Q235B钢腐蚀开裂失效的宏观和微观行为。结果 Q235B钢在污水罐罐顶形成的湿硫化氢环境中发生沿晶型应力腐蚀开裂。腐蚀过程中,电化学反应产生的氢渗入基体,导致微裂纹的萌生。腐蚀产物在基体表面积聚,其自身体积膨胀以及涂层的闭塞作用对基体形成非常大的拉应力。结论结合应力分析和环境分析,Q235B钢含硫污水罐的腐蚀开裂失效机制为硫化氢应力腐蚀开裂,应力来源于氢渗透和腐蚀产物膨胀。

160000 m^3大型LNG储罐混凝土外罐施工全过程温度作用分析

为了解160 000 m3大型液化天然气(LNG)储罐混凝土外罐在施工期间的抗裂性能,避免由于水泥水化放热、混凝土收缩、外界气温变化而造成的外罐墙壁竖向开裂及扶壁柱局部环向裂缝现象,运用有限元数值模拟技术,采用增量法,分别探讨了施工模板材料、施工质量、施工季节及混凝土入模温度对混凝土外罐温度应力分布的影响及其规律.结果显示:模板对温度应力的影响作用较小,混凝土收缩导致混凝土拉应力持续增长,温度应力随着施工季节温度的变化而产生相应波动,施工质量及施工季节对温度应力的影响较大;在上述结论基础上,视温度应力结果为水化热、混凝土收缩、外界气温及入模温度各自单一影响作用下温度应力的叠加,进而总结出各因素对混凝土施工阶段温度应力的影响规律,并提出可供实际工程参考的防裂措施建议.

大型钢制球罐的损伤成因及修复

析了大型钢制球罐裂纹的性质、形成和扩展的有关因素 ,讨论了球罐应力腐蚀的损伤机理 ,应力腐蚀开裂是与H2 S的质量分数和焊接应力等因素有关 .根据球罐损伤修复试验 ,提出了控制球罐损伤的措施 :焊后回火 ,消除应力 ,提高韧性 ;控制H2 S的质量分数小于 10× 10 - 6 ;定期开罐检查 。

液氨储罐氨应力腐蚀开裂分析

某制冰企业1台液氨储罐投用3年后,首次定期检验发现其气相空间封头直边段有1处开裂,导致氨液泄漏。通过相控阵检测,发现其两侧封头直边段存在多处横向裂纹缺陷,缺陷均起源于焊缝热影响区,且与母材表面基本垂直。利用金相检验发现,裂纹有沿晶和穿晶两种微观形貌;通过硬度测定发现,越靠近热影响区的硬度值越高;此外,测厚未发现严重减薄。综合检测结果和液氨储罐的使用工况,判断该台液氨储罐封头直边段的多处缺陷为内壁在液氨腐蚀环境和残余应力共同作用下发生了氨应力腐蚀开裂并扩展至外壁所致。针对氨应力腐蚀开裂的成因,提出了一些防范措施,并对此类设备的定期检验提出了一些建议。

大型油罐破裂泄漏特征研究

统计了多起油罐破裂事故,并对油罐破裂特征及油品泄漏流场进行分析。通过事故案例统计,总结了三种典型的油罐破裂形式,得到了油罐易发生破裂的位置及原因。对事故案例后果进行分析,将油罐破裂泄漏过程分为两个阶段,并分别对其流场特性进行研究。以平板流动临界雷诺数为判定准则,对油库常见油品泄漏流动雷诺数进行计算,得出泄漏油品的流态绝大多数为完全发展的湍流。

NK-HITEN 610U2L钢焊接冷裂纹敏感性

采用间接法和直接法对NK HITEN 610U2L钢的焊接冷裂纹敏感性进行了研究,结果表明,该钢具有较低的焊接冷裂纹敏感性。对于50 mm厚NK HITEN 610U2L钢板的对接焊,推荐其焊前预热温度不低于100℃。

宝钢开裂球罐的焊接修复(二)——球罐用钢的焊接工艺评定及焊接返修

围绕宝钢开裂4#氧气球罐的焊接返修,论及15MnVNR的焊接性分析、焊接试验和为焊接返修所进行的焊接工艺评定试验。最终完成了4#氧气球罐多处缺陷的焊接修复,并按期投入使用。