船用甲醇罐设计

第15卷第8期中国水运Vol. 15.No. 82015年8月China Water TransportAugust2015船用甲醇罐设计金库，刘久军，吴庆(中船重工(武汉)船舶与海洋工程装备设计有限公司,湖北武汉430060 )摘要:结合某型深远海 工作船甲醇罐开发设计情况，阐述了船用甲醇罐强度计算模式、甲醇卸载与安全防护系统设计，对后续同类型船舶的船用甲醇罐设计及布置提供了指导。关键词:船舶;甲醇罐;甲醇系统中图分类号: TQ223. 121文献标识码: A文章编号: 1006-7973 (2015) 08-0015-04随着海洋资源的开发与利用以及国家的深海发展战略引2.甲醇系统的要求导，深海钻井作业的活动逐渐增多,为保证深海钻井作业安(1)甲醇的装载由岸上的装货设施完成,甲醇的卸载由全进行，甲醇作为作业过程中不可或缺的水合物抑制剂，在船_上配备的甲醇泵完成。海工行业的需求也越来越多。这就对深远海工作船的设计提(2)甲醇罐通道与甲醇罐里需配备惰性气体保护系统。出了配备甲醇装载运输系统的要求。由于甲醇易燃易爆(闪(3)甲醇罐透气系统采用高速排气方式,装备高速透气点12C),属于有毒有害液体物质,在进行甲醇装载运输系阀。统设计时其安全性是考虑的重点，而且船舶行业规范规则对(4)甲醇罐透气管应联至惰性气体系统。其要求也更加严格。(5)甲醇罐采用雷达式遥控测深。由于目前国内现有近海供应船大多未设置专用甲醇罐，(6)甲醇装载管系与船上钻井压载水系统连接。对这一-领域的研究不多，因此需要进行开发设计。在进行设(7)甲醇罐液货舱区配备消防安全系统。计时，以化学晶运输船舶相关规范作为设计依据,但是也考(8)装卸管路均采用不锈钢材料,管路采用焊接形式连虑到深远海工作船运输的甲醇数量有限这一实际情况。我们接。在船.上设置-一个罐体,给其配备相关的系统，同时与船舶的(9)在泵、阀和管路上，应设有区别标记，以识别它们结构和自有系统设计相结合,满足船东和船级社的要求。本的用途和它们所服务的舱。文结合某型深远海工作船船用甲醇罐的实船设计，对船用甲二、甲醇罐罐体设计醇罐的设计进行总结归纳。1.罐体舾装设计一、甲醇罐设计原则由于甲醇罐体积大，且属于危险品舱室,所以在布置时，甲醇罐罐体的要求我们考虑到安全性，将其置于船舶主甲板下一一个方形的减摇(1)甲醇罐采用不锈钢材质制作(船东要求)水舱之中。在主甲板上与甲醇罐之间设置通道，通道做成围(2)甲醇罐周围都设有隔离舱保护井式结构，该通道顶部(主甲板上)和底部(甲醇罐顶部)(3)甲醇罐可作为压载舱并注入压载水都设有一一个净开口大小为600x800mm人孔盖,人孔盖下(4)从开敞甲板至甲醇罐需设置2个通道配直梯到达甲醇罐底部，直梯宽度应不小于400mm。对于(5)甲醇罐-端设-一个深井平台供应船而言，我们设置通道时不应与主甲板载货区域重(6) 甲醇罐内部设置防浪挡板叠，所以在靠近甲醇罐两端，各设-一个通道出入口，与船舶表1甲醇罐设计要求主甲板两侧通道交汇，如图1所示。序号名备注另月地左教通进设备客积大于70立方米主壳体材质不锈钢.S316L内压0.1MPa工作压力.外压0.06MPa操作溫度0-50C甲醇、水设备安装彤式卧式配鞍马座设备外形尺寸φ22X20m图1罐体舾装设计收稿日期: 2015-06-21作者简介:金库(1988-), 男，汉族，学士学位，工程师，中船重工(武汉)船舶与海洋工程装备设计有限公司，研究方向为船体设计。基金项目:国家发改委2013年海工装备研发及产业化项目资助。16中国水运第15卷在甲醇讎内部,沿长度方向每隔2m设置- -个防浪挡板，减缓甲醇在罐内的晃荡，但该设置不会影响装卸甲醇时甲醇M, - 2|1+28-代E 4-1.36<+09N . mm在罐体内部的流动性。为便于甲醇泵将甲醇抽离甲醇罐,需在甲醇罐-端设置-一个深井。國简支座处横截面弯矩我们把甲醇罐设计为成套设备,所以在其罐体上还应该配备不锈钢的人孔盖、直梯、甲醇泵基座、甲醇加载口/卸载口、1:=-FA=-1.03e+08N●mm传感器法兰座、透气口、惰性气体加注口等与甲醇系统配套的接口,均因采用不锈钢材质。这些接口的位置都设置在左右舷围井区域内,可有效减小货物区域的范围,同时也便于检修。由此可得最危险截面为中间界截面。根据圆筒材料,可查得材料甲醇罐制作完成后其不锈钢表面需酸洗钝化处理。设计温度下许用压缩应力[oL =8032MPa,罐体结构强度设计甲醇罐为卧式罐体，主体为圆简，端部采用平盖形式封工作状态中间截面处轴向应力头，设置双鞍马座与船体基座间用焊接形式，圆简材料采用πR28。: 40.55MPa <[o],合格;S316L不锈钢，鞍马座材料采用Q235A。其结构强度计算采用全国化工设备设计技术中心站研发的SW6- 1998压励试验状态中间截面处轴向应力容器设计软件，计算结果如下。σ,= P-4+- M:=48.52 MPa(1)设计条件28, Rδ。设计压力P:内压0.1MPa,外压-0.06MPa; 设计温σ,<0.9σ, = 159.3MPa,合格。度: t=50'C;6)简体和封头的切应力容器内径: D.=2,200mm;简体长度: L=19,976mm;KF(_ L-2A= 12.41MPa“R5L+4h/3)简体名义厚度δ。=12mm;物料密度: 1,000kg/m2;设备材料:简体为00Cr17Ni14Mo2， 封头为τ <[τ]= 94.4 MPa,合格。0Cr17Ni12Mo2;7)在鞍座边角处圆简的周向应力焊接接头系数: φ=0.85; 简体厚度附加量:C=3.3mm;= C.K,FR.E_ KFE_ -04.23MPa钢板负偏差C =0.8mm;腐蚀裕度: C2=2.5mm;I。A鞍座:材料Q235A; 包角: =150° ;鞍座寬度:在鞍座边角处，加强圈内缘或外缘表面的周向应力b=240mm;σCKRdF_ K,F= 101.48MPa鞍座高度: H=200mm; 鞍座腹板厚度: δm = 12mm;。鞍座形心至封头切线距离: A= 2,208mm。|σ7 I < 1.25[]"= 147.5MPa, 合格，(2)内压情况校核(0.1MPa)|σ8 | < 1.25[o]'R =146.25MPa, 合格。1)圆倚计算厚度δ=cisp -1.1mm ,8)鞍座腹板水平应力σ,=-. -= 15.93 MPa，圆简有效厚度δ。=δ,-C_-C2 =8.70mm,合格。Hsb。+b,δ.2)试验压力下圆简的应力σg < 2[σ ]sa/3= 93.33MPa，合格。σr= R4(D:+62)=18.7<0] =1593MPa,合格,(3)外压情况校核(-0.06MPa)28.在进行外压情况校核简体厚度时，我们已知简体有效厚其中R=1.25Pe δ.=6.-C.-Cp度δ。=δ- Ci- Cz= 8.7mm,可计算出简体许用外压力为[P]=3)设计温度下计算应力0.074MPa> P-0.06MPa,可得简体厚度满足要求。对于σ=5+042=12.7MPa