Проектирование и оценка безопасности крупных сосудов под давлением для хранения СНГ (пропана)

Большие резервуары для хранения СНГ (пропана) - это критические сосуды под давлением, используемые на нефтехимических предприятиях, нефтеперерабатывающих заводах и распределительных терминалах. Из-за воспламеняемого и под давлением характера СНГ конструкция и оценка безопасности этих судов должны соответствовать строгим инженерным, нормативным и эксплуатационным стандартам для обеспечения надежной и безопасной эксплуатации.

1. Соображения по проектированию

Выбор материала: материалы должны выдерживать внутреннее давление, воздействие низкой температуры (температура кипения пропана около -42 ° C) и потенциальную коррозию. Общие варианты включают углеродную сталь для умеренных температур и давления, а также низкосплавные стали или нержавеющую сталь для повышенной прочности и коррозионной устойчивости. Материалы должны соответствовать таким стандартам, как ASTM A516 Grade 70 или ASME SA-516/SA-204 для сосудов под давлением.

Давление и температура: сосуды для хранения СНГ обычно предназначены для рабочего давления в диапазоне от 1,5 МПа до 2,5 МПа. Конструкция должна включать пределы безопасности выше максимального рабочего давления. Номинальные температуры должны учитывать условия окружающей среды и потенциальные воздействия низкой температуры, обеспечивая гибкость и прочность материала.

Толщина стены и усиление: Толщина стены рассчитывается на основе внутреннего давления, диаметра сосуда и допуска коррозии. Открытия для сопл, дорог и приборов требуют местного усиления, чтобы избежать концентрации напряжения.

Форма и конфигурация сосуда: обычно используются сферические и цилиндрические сосуды. Сферические сосуды минимизируют площадь поверхности относительно объема, уменьшая концентрации напряжения, в то время как цилиндрические сосуды с головками (полушарными или эллипсоидными) проще изготовить и установить.

Сварные соединения: процедуры сварки должны быть квалифицированы для обеспечения целостности соединений высокого давления. Неразрушительное испытание (НРТ), включая рентгенографическое или ультразвуковое осмотрение, является обязательным для всех критических сваров. Термическая обработка после сварки (PWHT) может применяться для облегчения остаточного напряжения.

2. Оценка безопасности

Соответствие разделу VIII Кодекса ASME для котлов и сосудов под давлением (BPVC), EN 13445 и API 620/650 обеспечивает конструктивную безопасность, адекватность материалов и надежность конструкции.

Защита от передавления: для предотвращения сценариев передавления устанавливаются рельефные клапаны и разрывные диски. Маржи безопасности рассчитываются на основе максимальных ожидаемых скоростей заполнения, изменений температуры и потенциального воздействия пожара.

Анализ целостности структуры: Анализ конечных элементов (FEA) или ручные расчеты оценивают распределение напряжения при внутреннем давлении, внешних нагрузках (ветер, сейсмические) и тепловых эффектах. Уровни напряжения должны оставаться ниже допустимых пределов, определенных в соответствующих кодексах.

Коррозия и усталость: допустимость коррозии, покрытия и регулярные графики осмотра имеют решающее значение для предотвращения разрежения стен. Для сценариев циклической нагрузки анализ усталости обеспечивает долгий срок службы судна.

Аварийные системы и системы мониторинга: резервуары СНГ оснащены датчиками давления и температуры, измерителями уровня и системами обнаружения утечки. Процедуры реагирования на чрезвычайные ситуации и регулярные графики технического обслуживания еще больше снижают эксплуатационные риски.

Проектирование и оценка безопасности крупных сосудов под давлением для хранения СНГ требуют всеобъемлющего подхода, охватывающего выбор материалов, конструкционную конструкцию, качество сварки и соблюдение стандартов безопасности. Правильная инженерия в сочетании с рутинным осмотром и техническим обслуживанием обеспечивает безопасную работу судов при высоком давлении и потенциально опасных условиях.

Ссылки

Кодекс ASME по котлам и сосудам под давлением, раздел VIII - Правила строительства сосудов под давлением.

API 620 - Проектирование и строительство крупных сварных резервуаров для хранения под низким давлением.

ASTM A516/A516M - Стандартная спецификация для пластин сосудов под давлением из углеродной стали для обслуживания при умеренных и низких температурах.

EN 13445 - Неизгоренные сосуды под давлением, Европейский стандарт.

Totten, G.E. (2006). Тепловая обработка стали: металлургия и технологии. CRC Press.