大型立式储油罐双层钢制罐底结构设计探讨

姚金龙（中材建设有限公司，北京 100176）

大型立式储油罐双层钢制罐底结构设计探讨

姚金龙（中材建设有限公司，北京 100176）

本文首先探讨了常见双层罐底结构的型式和特点，并对罐壁与罐底连接处的设计进行研究，最后总结了泄露检测技术在大型立体储油罐双层钢制罐底结构设计的应用，为大型立体式储油罐双层钢制罐底结构设计提供资料参考。

大型立体式；储油罐；双层钢制罐底；结构设计

大型立体储油罐是石油储备基地的关键设备，其结构设计直接影响了储油罐的储油安全和油罐的使用寿命。我国大型立体储油罐大多数为单层设计，单层的大型立体储油罐罐底上下表面容易受到环境和油品的腐蚀，容易产生泄露的风险。双层大型立体储油罐的设计和研究，对我国储油技术的发展和进步有重要意义。为了进一步推动我国储油技术的发展，对大型立式储油罐双层钢制罐底结构设计进行研究和探讨，对我国储油技术的发展有重要意义。如何做好大型立体储油罐双层钢制罐底结构进行设计，更是受到科研单位和储油基地重点研究和实践的课题。

1 常见双层罐底结构型式及特点

双层钢制罐底由上下两层金属板和中间的填充物组成，双层罐底结构能够有效避免罐底的双层腐蚀，降低罐底腐蚀破损的速率，有效的防止油品泄露和油品污染。笔者针对双层罐底结构常见型式进行分析，当前双层罐底结构形式主要有以下几种。

1.1 砂砾或混凝土填充的双层钢制罐底

双层钢制罐底中应用砂砾或混凝土填充的频率很高，采用砂砾或混凝土填充，能够提高罐体的荷载作用，具有更加优秀的抗性变能力。该结构应用于大型立体式储油罐，能够有效的提高双层钢制罐底的抗腐蚀性能。但在应用这种储油罐设计时，一定要保证密封性，这不仅是相关设计规定的具体要求，也是保证罐底抗腐蚀性能和荷载能力的关键。但由于焊接空间有限，在焊接时很难保证密封，因而在焊接完成后要进行细致的无损检验。

1.2 钢筋格网支撑的双层钢制罐底

钢筋格网双层钢制罐底在内外罐底中间采用钢筋格网作为支撑物，钢筋作为一种硬度高、韧性好的材料，其能够有效的保证罐底的结构稳定性和荷载能力。但这种双层钢制罐底在设计时同样要注意罐底的密封性，除此之外还要保证钢筋格网分布的均匀性，以保证罐底在荷载下各处能够均匀受力。

1.3 钢结构支撑的双层钢制罐底

型钢格栅支撑的双层钢制罐底上下层由钢结构构件支撑，这种结构受管内介质挠度影响，容易导致罐底受力不均匀，产生个别部位挠度过大疲劳腐蚀，因而这种设计常用于中小型储油罐的设计中，在大型和超大型立式储油罐中应用并不广泛。

1.4 高分子材料二次罐底结构

随着科学技术的发展，一种由砂垫层和柔性防渗膜组成的高分子复合材料在大型立式储油罐设计中也有所应用。高分子材料应用于双层罐底的填充层，不仅能够保证罐底的荷载能力，还能够有效防止油品泄露腐蚀。但防渗膜的安装保护要求较高，加之成本和造价较高，这种填充料在罐底结构中应用的并不广泛。

2 罐壁与罐底连接处的设计

大型立体储油罐双层罐底结构设计中，尤其要注意罐壁与罐底连接处的设计。常用的罐壁与罐底连接处结构设计方案包括上层罐底板与内壁焊接连接、上层罐底板与罐壁开槽连接、过度角钢环连接和连续环支撑罐壁等。上层罐底板直接与罐壁焊接方案施工方便，但这种连接结构会使罐底板与罐壁连接处产生较大应力，加大角焊接缝开裂的风险，因此在大储量要求的储油罐设计中不建议采用。上层罐底板与开槽罐壁连接有效的改善了罐底受力状态，是当前应用最广泛的结构连接方式。过度角钢环与上层罐底板与罐壁连接，也能够避免角焊接缝开裂，在欧洲地区应用广泛。在下层地板采用连续环梁的连接方式，由于连续环梁承受了罐壁重量，因而在钢筋格网、格栅和钢构支撑的立式双层储油罐中应用比较常见。

3 泄露检测技术

在立式储油罐中，应根据储存介质的性质和双层罐底的结构形式合理选择泄漏检测方法，常用双层罐底泄漏检测方法可分为主动检测和被动检测。被动检测技术即在发生泄漏时，通过设在双层罐底内部上侧的排液管将泄漏物排出罐外，如在混凝土填充的双层罐底板结构中，混凝土上部设置导流管。在该种方法中，主要依靠液体自身流动排出罐外而发现泄漏，因此泄漏不易及时发现。双层罐底结构底板泄漏的主动检测可采用真空泄漏检测系统，即通过在两底板间形成负压并保压，不间断地监测两底板之间的压力变化，快速发现罐底泄漏，该方法为目前欧洲通常采用的双层罐底泄漏检测方法。近年来，随着我国泄露检测技术的发展，国内也研发出具有双层罐底板结构的立式储油罐泄漏在线监测系统，此种泄漏监测系统包括通过装有循环泵且连通空腔的循环管路、接通循环管路的稀有气体源以及数据线分别接通安装在循环管路中的红外气体变送器、压力变送器、温湿度变送器以及循环泵的PLC控制中心，可实现对立式储油罐罐底板泄漏状况的实时监测。其它常见的检测方法还包括安装泄漏探测探头、氮气超压监测、氮气吹扫、声发射检测和电子传感器监测等。

综上所述，大型立体储油罐中采用双层罐底结构，对我国储油技术的发展和进步影响深远。为了进一步完善大型立体储油罐双层钢制罐底结构设计质量，在立体储油罐双层罐底结构设计时，一定要把握好双层罐底结构型式的特点，最后还要做好罐壁与罐底的连接处设计，并应用好泄露检测技术，以保证立体储油罐双层钢制罐底结构设计质量。

［1］柳伟.带有环形隔板的圆柱形罐体中流体晃动响应的概率密度演化分析及动力响应试验［D］.南京工业大学，2014.

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