学文网摘 要：因液化石油气爆炸下限很低（液化石油气爆炸极限约为1.5%～9.5%），极易与周围空气混合形成爆炸气体，遇到明火将引起火灾和爆炸事故。因此，经济、安全地设计和制造液化石油气罐具有十分重要的意义。
关键词：液化石油气 应力腐蚀 热处理
随着我国城镇燃气事业的发展，各地液化石油气储配站大量建立，由于卧式圆筒形储罐在设计、制造、安装、使用和维护等方面有较多优点，因此，各中、小型储配站大多使用液化石油气卧式储罐。液化石油气的主要成分丙烷、丁烷等在常压下呈气态，但适当升高压力或降低温度就可以转为液态，体积约缩小200--300倍。为便于运输、贮存和分配，通常采用常温加压条件以保持液化石油气的液体状态，故用于贮存液化石油气的容器为压力容器，习惯上称之为液化石油气储罐。
气态的液化石油气比空气重，约为空气的1.5倍。储罐内液体一旦泄漏就迅速降压，由液态转为气态，并易在低洼、沟槽处聚积。又因液化石油气爆炸下限很低（液化石油气爆炸极限约为1.5%～9.5%），极易与周围空气混合形成爆炸气体，遇到明火将引起火灾和爆炸事故。因此，经济、安全地设计和制造液化石油气储罐具有十分重要的意义。通过多年的设计实践，总结出了一些经验，在此，与大家共同探讨一下液化石油气储罐的几个设计问题。
1.设计压力的确定
常温下盛装混合液化石油气的容器应以50℃为设计温度。当其50℃的饱和蒸气压力小于等于异丁烷50℃的饱和蒸气压力时，储罐无保冷设施时，取50℃异丁烷的饱和蒸气压力为最高工作压力；储罐有保冷设施时，取可能达到的最高工作温度下异丁烷的饱和蒸汽压力为其最高工作压力。当其50℃的饱和蒸气压力大于等于50℃异丁烷的饱和蒸气压力、小于等于丙烷50℃的饱和蒸气压力时，储罐无保冷设施时，取50℃丙烷的饱和蒸气压力为最高工作压力； 储罐有保冷设施时，取可能达到的最高工作温度下丙烷的饱和蒸汽压力为其最高工作压力。当其50℃的饱和蒸气压力大于50℃丙烷的饱和蒸气压力时，储罐无保冷设施时，取50℃丙烯的饱和蒸气压力为最高工作压力；储罐有保冷设施时，取可能达到的最高工作温度下丙烯的饱和蒸汽压力为其最高工作压力。设计压力应不低于其最高工作压力。
2.材质的确定
常温下，钢对丙烷、丁烷、丙烯、丁二烯等碳氢化合物有较好的耐腐蚀作用，一般年腐蚀量在0.05mm以下。因此，液化石油气储罐可选用低合金钢制作。目前常用的可用于制作液化石油气卧罐的材料有：20R、Q345R（老标准牌号16MnR）。Q345R钢是屈服强度为340MPa级的压力容器专用板，它具有良好的综合力学性能和工艺性能。它是目前我国用途最广、用量最大的压力容器专用钢板。
3.焊后整体热处理
应力腐蚀是设备破坏的主要原因。应力可以是由冷作、焊接、热加工等引起的材料残余应力，也可能是由负载、振动、操作等引起的外加应力和热应力。焊接残余应力无论在设备的运行或停工中，始终在起作用，其数值最高可达到材料的屈服强度，严重影响设备的安全使用。
此外，我国的液化石油气来源广，含H2S的浓度较高，波动范围大，很不稳定。液化石油气储罐储存的介质一般是经催化裂化工艺而产生的液化石油气，其中常含一定的水分、H2S及一定量的氰化物。这些物质的共同存在，易形成使钢材裂纹极为敏感的湿H2S环境。在这样的环境下，H2S应力腐蚀开裂是主要的表现形态。液化石油气储罐的H2S应力腐蚀发生的频率很高，为了保证储罐的安全运行，在设计中还应注意：①选择对H2S应力腐蚀敏感性低的材料，材料对H2S应力腐蚀的敏感性指材料抗H2S应力腐蚀裂纹扩展能力的大小，一般说来，材料的强度越高，则抗H2S应力腐蚀裂纹扩展能力下降越多，液化石油气储罐可选用低合金钢为壳体材料，通常以Q345R为主要材料；②对使用的材料质量进行严格的控制，避免材料中有夹杂、分层、裂纹等缺陷存在；③含H2S的液化石油气储罐在全部焊接工作完成后，应进行整体消除应力热处理。
因此，从设计制造的角度要求对液化石油气储罐进行焊后整体处理消除焊接残余应力及防止H2S应力腐蚀开裂是很有必要的。经适当的热处理以后，焊接残余应力可望降低80%一90%，焊缝硬度值亦可降低10～15年布氏单位。 同时也可以有效的防止H2S应力腐蚀。
4.附件的设计要点
4.1液位计
液化石油气储罐的液位指示原先设计均采用玻璃板式液位计。由于板式液位计指示范围所限，需将2～3台液位计串联。目前液罐上大多采用了磁性翻板式液位计。这样不仅减少了液罐上液位计接口数量，而且用双色翻板显示比较直观醒目。现在此种液位计的使用已相当成熟，并发展了带有高液位板式液位计双重指示、带有远传指示、高低液位报警等多种品种。
4.2安全阀
液化石油气储罐上必须设置安全阀。有如下几点要求：
4.2.1必须选用弹簧封闭全启式，其开启压力不应大于储罐贮罐设计压力。
4.2.2容积为100m3或100m3以上的储罐，贮罐应设置2个或2个以上安全阀
4.2.3安全阀应设置放散管，其管径不应小于安全阀的出口管径；地上储罐安全阀放散管管口应高出储罐操作平台2m以上，且应高出地面5m以上。地下储罐安全阀的放散管口应高出地面2.5m以上。
4.2.4安全阀与储罐之间应装设阀门，且阀口应全开，且应采用铅封或锁定。
4.2.5安全阀应当铅直安装在液化石油气储罐液面以上的气相空间部分，或者装设在与储罐气相空间相连的管道上。
5.预焊件
在液化石油气储罐上要设置平台、直爬梯、喷淋水管的支撑，都需要在罐体、封头先焊好预焊件，热处理后不能直接与罐体焊接。平台宽度一般在1.8m左右，其支撑用预焊板可根据平台长度、宽度设置。喷淋水管呈环形，支撑预焊板需沿整个罐长设置。
6.充装量的确定
液化石油气的液体密度随温度变化比较大，且液体膨胀系数也较大，同样质量的介质在不同温度下有不同的体积。如果实际充装量大于设计充装量，容器内的实际压力有可能大于设计压力。为了防止温度升高而导致容器内压力急剧增加，甚至超过容器的许用压力，必须在容器内保持一定的气相空间。液化石油气的充装量直接影响到容器的工作压力，关系到容器的设计与使用安全。所以液化石油气的充装量的确定是一项很重要的工作。
参考文献
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