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固定顶储罐 罐壁失稳及修复

时间:2020-09-29 来源:卢梭说压力容器 浏览:
主要参考文献:
[1] 阮紫青. 大型贮罐吸瘪原因分析及修复[J]. 化工生产与技术, 1995, (1).
[2] 杜旭华. 5 dam3圆筒固定顶储罐失稳分析和修复[J]. 炼油技术与工程, 2014, 44(11).
[3] 湛卢炳, 孙晋坡, 陈再康. 大型贮罐设计[M]. 上海: 上海科技技术出版社, 1986.
 
文献[1]、[2]介绍了两个储罐罐壁失稳的案例:
1、所有管口封死,无呼吸口,某天昼夜温差(温度17℃)较大,因为热胀冷缩罐内产生负压大于罐壁的临界失稳压力。
2、某日暴雨大风天气,气温聚降,而经由罐顶通气管补充的空气跟不上,导致罐内形成真空,与过大的风载叠加,最终导致罐壁局部失稳。
大储罐罐壁的失稳,可视为薄壁短圆筒的失稳[3],其临界失稳压力Pcr可按GB 50341-2014“抗风圈”一章中的6.4.3小节的公式确定,见下面的截图。
因为大型储罐多为“阶梯型壁厚”,由下往上,罐壁厚度依次递减(这是因为罐壁厚度确定时主要考虑液柱静压),而这种变壁厚的临界失稳外压是不容易确定的,标准将其折算成一个内径相同、壁厚相等、各圈稳定性相同、而高度降低的当量圆筒[3],认为当量圆筒的Pcr即为实际圆筒的Pcr。
若实际所受的外压(过大温差、风载等)大于罐壁本身的临界失稳压力Pcr,就会出现失稳。失稳的原因可能是多方面的,如:设计(工艺、设备)考虑不周、裕量不够;制造误差(外压壳体的圆度要求是较高的,或者是有初始缺陷);操作失误;天气恶劣等。
而圆柱薄壳在外压达到2 倍临界压力值Pcr时,筒壁表面的屈曲波形仍是弹性的。(见GB 50341-2003 P131)所以说,如果引起失稳的实际外压小于2倍Pcr,那么这个失稳是可修复的,修复后是可用的。
修复时应把握的几条原则[1]
1. 修复时罐内压力应控制在设计压力之内,最大不超过1.1倍设计压力。(保护罐顶及包边角钢处)
2. 修复时外加力应大于失稳时所受的力。
3. 修复时外加力也应大于产生给定皱折深度h塑性功所需的力。
修复的具体措施可为:
1. 割除、更换失稳处钢板。
2. 在变形部位焊加强板及拉耳,强力拉拽。
3. 从内部用千斤顶将推移处顶回原位。
4. 设备内充水,利用液柱静压使失稳处回弹,这是一种比较好的方案,简便、经济、可靠。(但对于罐壁上部的失稳,恐怕液柱静压不够,可考虑加压。)
修复后,可采取进一步措施:在失稳部位加设加强圈,并增大进气口的通气量等。
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