我国乙烯球罐现状及国产化中技术要点分析.pdf
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1、? 我国乙烯球罐现状及国产化中技术要点分析 ?1 ,2 (1 1 北京工业大学,北京 100022 ;21 合肥通用机械研究院,安徽 合肥 230031) ?:综合研究及工程应用表明:我国目前已具备自行设计、 建造2000 m3以下国产化的高难度乙 烯球罐的能力,以供从事乙烯球罐设计、 制造、 施工及项目决策的人员借鉴。 ?:乙烯;球罐;国产化 ?:TQ05312;TQ05011?:A?:1001 - 4837(2006)06 - 0039 - 04 Recent Development and Technical Essentials of Domestic Ethylene Spheric
2、al Tank DOU Wan - bo1,2 (1 1Beijing University of Technology ,Beijing 100022 ,China ; 21Hefei General Machinery Research Institute ,Hefei 230031 ,China) Abstract :Ethylene spherical tank is one of the most difficult spherical tank1This paper provides an overview of current situation , developing pro
3、cess and technical features of localization of ethylene spherical in China. It is pointed out that china enterprise have ability to self - design and manufacture2000 m3ethylene spherical tank at present. So it need not import2000 m3ethylene spherical tank1This paper can provide some reference for pe
4、rsons of designing , manufacturing , construction and project decision making1 Key words :ethylene ;spherical tank;localization 1? 乙烯球罐由于运行压力高、 温度低,介质易燃易 爆,其建造技术难度较大。因此一个国家大型乙烯 球罐的建造水平在很大程度上反映其建球罐技术水 平。据不完全统计,我国现有1000 m3以上乙烯球 罐约80余台,由于近年来我国乙烯工业发展迅速, 每年要增加10台左右1000 m3以上的乙烯球罐。本 文介绍我国乙烯球罐现状及技术要点,供设计及建
5、造工作者借鉴。 2? 我国目前的乙烯球罐主要集中在中石化和中石 油集团公司,容积最大的为2000 m3。我国现建造的 球罐方式主要有三种:一是国外设计国外制造球片、 由国内安装,总数约为60台;二是设计、 材料、 制造、 安装均为国产化,总数15台左右;三是采用进口材 料,国内设计、 制造、 安装,总数约5台。 20世纪70至80年代主要采用第一种模式,当 时国内大型球罐材料缺乏,制造和安装技术水平较 低,故设计、 制造依赖国外,并由外籍专家指导国内 施工安装。使用最多的是日本的球片,按日本标准 设计,原材料一般以设计温度下( - 40 左右)的冲 击功 47 J交货,焊接接头以设计温度下(
6、- 40 左右)27 J验收。如20世纪70年代燕山的1900 m3乙烯球罐,80年代的金山、 扬子1700 m3乙烯球 93 罐及齐鲁1500 m3乙烯球罐,20世纪90年代的吉 化、 茂名2000 m3乙烯球罐。 1989年佳木斯环氧乙烷工程中国产化的400 m3 乙烯球罐首次成功,尤其是1994年国家重大科技攻 关课题 CF - 62钢制1500 m3乙烯球罐研制 完成, 这标志着乙烯球罐国产化逐渐成为我国建球的主 流。主要技术路线为:钢板采用07MnNiCrMoVDR , 配套国产08MnNiCrMoVD锻件及国产结607RH焊 条,由国内设计、 制造、 安装。 随着我国加入WTO ,
7、国内科研单位及制造、 施 工企业接触的进口材料增多,因此采用国外优质材 料国内设计、 建造的模式也开始实施,目前已设计、 制造了几台15002000 m3乙烯球罐。该模式比进 口球皮经济,必将成为今后一段时间内乙烯球罐的 重要模式之一。 3? 311 乙烯球罐设计温度和设计压力问题 乙烯的沸点为- 104,在- 104 以上时需施 加一定压力时才能液化,目前国内外乙烯存储方式 主要有:一是常压冷储,通过制冷系统把乙烯的温度 保持在- 104 左右,存储在大型低温储罐内(即常 压低温冷储)。一般冷储罐都在10000 m3以上,低 温储罐一般为双层罐,中间夹保冷材料,为了制造方 便一般都做成立式拱
8、顶储罐形状。二是带压冷储, 最多的是低温球罐,个别也有低温卧罐。 乙烯球罐属保冷球罐,设计参数主要取决于所 存乙烯介质的工作状态,不受环境温度的影响。参 照HG205801998钢制化工容器设计基础规定, 设计压力一般取110111倍工作压力,设计温度一 般取介质最低工作温度减010。 目前80 %左右的乙烯球罐操作温度约- 30, 其设计温度一般选- 40,设计压力取212 MPa ,燕 山、 大庆、 兰石化、 扬子、 金山、 齐鲁均属这种情况;另 一种使用温度约- 40,设计压力1155119 MPa , 设计温度为- 45- 50,吉化和茂名进口的2000 m3乙烯罐属该类。 因此建造球
9、罐,应由工艺先确定正常操作温度, 随之确定设计温度和设计压力。 312 设计方法和标准 我国现有乙烯球罐主要是采用常规设计,只有 20世纪90年代建造的吉化和茂名30万t/ a乙烯中 2000 m3乙烯球罐是由国外按ASME- 2 ,采用分 析设计的。 随着计算机技术的发展,大型分析工具软件的 普及,球罐分析设计已逐渐普遍。由于分析设计可 将各部位的受力情况进行较精确分析,依结构破坏 的危险程度,对应力进行分类,对各类应力取不同的 许用值进行评定,虽取较低的安全系数(如我国JB 4732标准规定安全系数可取216) ,但设备的总体安 全性不会降低,而可靠性增加。分析设计方法可达 到常规设计难以
10、达到的合理效果,该薄处薄,该厚处 厚,从而可降低球罐总重量,减少总造价。按我国 JB 4732 ,分析设计比常规设计球罐壁厚减薄15 %左 右。 另外即便采用常规设计,配合对球罐高应力区 进行应力分析,也可以达到优化结构,降低高应力部 位应力水平的效果。 因此采用分析设计或常规设计加分析校核的办 法将成为乙烯球罐设计的方向。 4? 我国现有乙烯球罐壳体材料主要有:日本引进 s490 MPa级调质状态的高强钢(如川崎制铁公司的 REVER ACE 610L、 新日本制铁公司N - TUF490、 日 本钢管的NK - HITEN610U2L等 ) ; 由从欧洲引进 s345 MPa级正火状态使用
11、的低温钢CREUSELSO 34SS(法国)及ASME钢号SA537CL1及 SA537CL2、 由 法国引进的9 %Ni钢;国产材料s490 MPa的 07MnNiCrMoVDR。举例如下: 411 9 % Ni钢 我国从法国CMP公司引进9 %Ni钢1500 m3乙 烯球罐共8台,均由国内安装,其中大庆石化公司和 燕山石化公司各4台。9 %Ni钢是适用于- 196 的低温钢,钢材价格贵,用于乙烯球罐不仅大材小 用,而且焊接工艺较繁琐又易产生焊接热裂纹,已建 成的几台球罐每次开罐检查均发现新问题,处于停 用或监督使用状态。 412 法国钢号CREUSELSO 34SS及ASME钢号 A537
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