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低温工作条件下立式平底圆筒形储罐 第二部分 储存最低温度达-165度的液化气的单容、双容和全容金属罐的设计和制造规范

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低温工作条件下立式平底圆筒形储罐 第二部分 储存最低温度达-165度的液化气的单容、双容和全容金属罐的设计和制造规范低温工作条件下立式平底圆筒形储罐 第二部分 储存最低温度达-165度的液化气的单容、双容和全容金属罐的设计和制造规范 中国核工业第五建设有限公司浙江LNG接收站储罐项目部 BS EN14620-2-2006 低温工作条件下立式平底圆筒型储罐 " 第二部分 储存最低温度达-165度的液化气的单容 、双容和全容金属罐的设 计和建造规范 " [2010-06-13] Contents目录 1. 范围 ...............................................................
低温工作条件下立式平底圆筒形储罐 第二部分 储存最低温度达-165度的液化气的单容、双容和全容金属罐的设计和制造规范
低温工作条件下立式平底圆筒形储罐 第二部分 储存最低温度达-165度的液化气的单容、双容和全容金属罐的和制造 中国核工业第五建设有限公司浙江LNG接收站储罐项目部 BS EN14620-2-2006 低温工作条件下立式平底圆筒型储罐 " 第二部分 储存最低温度达-165度的液化气的单容 、双容和全容金属罐的设 计和建造规范 " [2010-06-13] Contents目录 1. 范围 .......................................................................................................................................... 4 2. 引用标准 .................................................................................................................................. 4 3. 术语和定义 .............................................................................................................................. 6 3.1 应变振幅 ...................................................................................................................... 6 3.2 递进变形 ...................................................................................................................... 6 3.3 应变范围 ...................................................................................................................... 6 3.4 棘轮效应 ...................................................................................................................... 6 3.5 不稳定倒塌 .................................................................................................................. 6 4. 材料 .......................................................................................................................................... 6 4.1 总述 .............................................................................................................................. 6 4.2 温度 .............................................................................................................................. 6 4.3 主要和二级液体储存罐 .............................................................................................. 6 4.4 蒸汽罐/外罐 ................................................................................................................ 9 4.5 其他部件 ...................................................................................................................... 9 5. 设计 ........................................................................................................................................ 10 5.1 设计理论 .................................................................................................................... 10 5.2 主要和二级液体罐 .................................................................................................... 12 5.3 蒸汽罐(外罐) ............................................................................................................. 22 5.4 吊顶 ................................................................................................................................. 26 5.5接管 .................................................................................................................................. 26 5.6 内外罐的底板连接 ......................................................................................................... 29 5.7 罐与罐之间的连接 ......................................................................................................... 29 5.8 其他细节 ......................................................................................................................... 29 6 制作 ............................................................................................................................................ 30 6.1 材料处理 ......................................................................................................................... 30 6.2 钢板预制与公差 ............................................................................................................. 30 6.4 拱顶 ................................................................................................................................. 33 6.5 临时附件 ......................................................................................................................... 33 7 焊接程序 .................................................................................................................................... 34 7.1 总述 ................................................................................................................................. 34 7.2 WPAR要求 ....................................................................................................................... 34 7.3 应力试验 ......................................................................................................................... 34 7.4 9%镍钢 ........................................................................................................................ 34 7.5 焊工和自动焊工 ............................................................................................................. 35 7.6 产品试验板 ..................................................................................................................... 35 8. 焊接 ........................................................................................................................................... 35 8.1 定位焊及临时焊 ............................................................................................................. 35 2 8.2 气候条件 ......................................................................................................................... 36 8.3 预热 ................................................................................................................................ 36 8.4 焊后热处理 .................................................................................................................... 36 9. 检测 ............................................................................................................................................37 9.1 NDE人员资格 ...................................................................................................................37 9.2 检测程序 ..........................................................................................................................37 9.3 检查类别 ..........................................................................................................................37 9.4 目视检测 ......................................................................................................................... 39 9.5 渗透检测 ......................................................................................................................... 40 9.6 磁粉粒子检测 ................................................................................................................. 40 9.7 真空盒检测 ..................................................................................................................... 40 9.8 氨气气密性试验 ............................................................................................................. 40 9.9 皂泡检测 ......................................................................................................................... 40 ....................... 41 9.10 射线检测 ................................................................................................ 9.11 超声波检测 ................................................................................................................... 41 9.12 验收准则 ....................................................................................................................... 41 9.13 环缝的不可接受缺陷 ................................................................................................... 42 9.14 打磨完成后的可接受厚度 ........................................................................................... 42 3 1. 范围 本欧标规定了冷冻液化天然气储存罐金属部件的材料、设计、施工和安装的总体要求。 至-165?之间,用于储存冷冻液化天然气的垂直、圆筒、平底本欧标主要针对的是操作温度在0? 型钢结构储存罐的设计和制作规范。 2. 引用标准 以下所引用的参考标准是本欧标不可或缺的一部分。对于注有日期的参考文件,仅适用于所引用的版本;而对于没有注明日期的参考文件,以所用文件的最新版本为准(包括修订本)。 EN 287-1, 焊工资格测试——熔焊——第一部分:钢结构 EN 462-1, 无损检测——射线图像质量——第一部分:图像质量标准(线性图像)——图像质量值的测定 EN 462-2, 无损检测——射线图像质量——第二部分:图像质量标准(步进式/孔式图像)——图像质量值的测定 EN 473, 无损检测——工业射线图像——第一部分:工业射线图像系统分类 EN 571-1 无损检测——渗透检测——第一部分:总则 EN 584-1无损检测——渗透检测——工业射线底片——第一部分:工业射线图像系统分类 EN 584-2, 无损检测——工业射线图像——第二部分:通过参考值对图像处理的控制 EN 875, 金属材料焊缝的破坏性试验——冲击试验——试样地点,缺口定位和检测 EN 970, 熔焊缝的无损检测——目视检测 EN 1011-2, 焊接——金属材料焊接的推荐规范——第二部分:铁素体钢的电弧焊接 EN 1092-1:2001, 法兰及其接头——管道、阀门、配件及其附件的环形法兰,专指PN法兰——第一部分:钢结构法兰 EN 1290, 焊缝无损检测——焊缝磁粉检测 EN 1418, 自动焊工——金属材料全机械及自动焊接的熔焊和阻焊装定的焊接施工人员合格测试 EN 1435:1997,焊缝无损检测——焊缝射线检测 EN 1515-1:1999,法兰及其接头——螺栓连接——第一部分:螺栓删选 EN 1593, 无损检测——密封性试验——显泡技术 EN 1712:1997,焊缝无损检测——焊缝超声波检测——验收标准 EN 1714:1997, 焊缝无损检测——焊缝超声波检测 EN 1759-1:2004, 法兰及其接头——管道、阀门、配件及其附件的环形法兰,指定级别——第一部分:钢结构法兰,NPS 1/2至24 EN 1993-1-1, 欧洲设计规范3:钢结构设计——第1-1部分:总则及建筑条例 ENV1993-1-6, 欧洲设计规范3:钢结构设计——第1-6部分:总则——罐体结构的强度及稳定性的补充规则 ENV 1993-4-2:1999,欧洲设计规范3:钢结构设计——第4-2部分:筒仓,罐体及管道——罐体 4 EN 10025:2004(全部部分),非合金结构钢的热轧产品 EN 10029:1991, 厚度为3mm或是更大的热轧钢板——尺寸、形状和质量公差 EN 10045-1, 金属材料——沙尔皮冲击试验——第一部分:试验 EN 10160:1999, 厚度大于或等于6mm的扁钢产品的超声波检测(反射探伤法) EN 10204:2004, 金属产品——检测文件类别 第一部分:指定室温特性下的非合金钢管 EN 10216-1, 压力用途的无缝钢管——交货技术条件—— EN 10216-2, 压力用途的无缝钢管——交货技术条件——第二部分:指定高温特性下的非合金及合金钢管 EN 10216-3, 压力用途的无缝钢管——交货技术条件——第三部分:合金细晶粒钢管 EN 10216-4, 压力用途的无缝钢管——交货技术条件——第四部分:指定低温特性下的非合金及合金钢管 EN 10217-1, 压力用途的焊接钢管——交货技术条件——第一部分:指定室温特性下的非合金钢管 EN 10217-2, 压力用途的焊接钢管——交货技术条件——第二部分:在指定高温下电焊非合金及合金钢管 EN 10217-3, 压力用途的焊接钢管——交货技术条件——第三部分:合金细晶粒钢管 EN 10217-4, 压力用途的焊接钢管——交货技术条件——第四部分:指定低温特性下的非合金及合金钢管 EN 10217-5, 压力用途的焊接钢管——交货技术条件——第五部分:指定高温特性下的埋弧焊接非合金及合金钢管 EN 10217-6, 压力用途的焊接钢管——交货技术条件——第六部分:指定低温特性下的埋弧焊接非合金及合金钢管 EN 10220, 无缝及焊接钢管——每单位长度的尺寸及质量 EN 12062:1997, 焊缝无损检测——金属材料总则 EN 14015:2004, 室温及高于室温条件的垂直、筒形、平底、地面上的、焊接的钢结构液体储存罐设计及制作规范 EN 14620-1:2006, 操作温度在0?至-165?之间,用于储存冷冻液化气的垂直、圆筒、平底型钢结构储存罐的设计和制作规范——第一部分:总则 EN ISO 5817:2003,焊接——钢、镍、钛及其合金中的熔焊缝(梁焊接除外)——不合格质量标准(ISO 5817:2003) EN 15607:2003, 金属材料焊接评定及规范——第一部分:总体准则(ISO 15607:2003) EN ISO 15609-1:2004, 金属材料焊接工艺评定及规范——焊接工艺测试——第一部分钢铁的电弧和气焊以及镍和镍合金的电弧焊接(ISO 15614-1:2004) ISO 261, ISO 通用螺纹质量标准——总则 ISO 965-2:1998, 通用螺纹质量标准——公差——第二部分:内纹及外纹螺母的通用尺寸限制——中等品质 5 API 620:2004, 大型、焊接、低压储存罐的设计和施工 3. 术语和定义 为了便于本欧标的理解和应用,在EN 14620-1:2006以及以下所给出的术语和定义都将有效使用。 3.1 应变振幅 应变范围的一半 3.2 递进变形 在循环载荷下,隔膜每一部分的变形逐渐增加的一种现象 3.3 应变范围 在循环应变曲线中最大值与最小值之间的差值 3.4 棘轮效应 指不断增加的非弹性变形或是应变,这一般发生在受机械应力变化的部位 3.5 不稳定倒塌 指静载下变形过程评估变得模糊不清的一种现象 4. 材料 4.1 总述 在所有条件下钢材所暴露在的环境温度是十分重要的,而且要确定下来。 4.2 温度 4.2.1 最低设计温度 最低设计温度应该作为主要及二级液体储存罐材料选择的设计金属壁温使用。 4.2.2 Lodmat 采购方应该指定Lodmat. 4.2.3 设计金属壁温 当保温系统使金属部件在低液体或是气体温度条件下受保护时,设计金属壁温应该在此载重时 最不利的假设条件下进行计算得出(包括偶然作用) 4.3 主要和二级液体储存罐 4.3.1 钢铁选择 4.3.1.1 总述 在4.3.1.2中给出的主要及二级液体储存罐材料要求已经采用并主要用于在设计金属壁温条件下 的高韧性材料。对于所有存放的产品,具体材料有具体要求。 6 4.3.1.2 材料要求 4.3.1.2.1 钢材分类 钢板材料应该按照下列条件分类 ——I类钢材: 低温碳锰钢 ——II类钢材: 超低温碳锰钢 III类钢: 低镍钢 —— ——IV类钢: 9%镍钢 ——V类钢: 奥斯体不锈钢 对于每类存放产品,钢材类别应该与表1相符 表1——产品和钢材级别 产品名称 单容罐 双容及全容罐 隔膜罐 典型产品储存温 度 丁烷 II类 I类 -10? 氨 II类 II类 -35? 丙烷/丙烯 III类 II类 V类 -50? 乙烷/乙烯 IV类 IV类 V类 -105? LNG IV类 IV类 V类 -165? 注:与维修相关的,如应力腐蚀开裂,应在在选择材料的时候予以考虑。 4.3.1.2.2 总体要求 应符合下列总体要求 a) I类钢 I类钢是高密度,低碳钢材,在温度低至-35?时应能够承压。此类钢应满足下列要求: 1) 此类钢材应该满足已制定的欧洲标准(如 EN 10028-3),最低抗屈强度超过 355N/mm?的钢材不能使用。 2) 钢材应该处于标准状态或是经过热机械弯曲加工 3) 含碳量应少于0.20%。含碳量Ceq应等于或是小于0.43,使用下列公式 b) II类钢 II类钢是高密度,低碳钢材,在温度低至-50?时应能够承压。此类钢应满足下列要求: 1) 此类钢材应该满足已制定的欧洲标准(如 EN 10028-3),最低抗屈强度超过 355N/mm?的钢材不能使用。 2) 钢材应该处于标准状态或是经过热机械弯曲加工 3) 含碳量应少于0.20%。含碳量Ceq应等于或是小于0.43,使用下列公式 7 c) III类钢 III类钢是高密度,低碳钢材,在温度低至-80?时应能够承压。此类钢应满足下列要求: 1) 此类钢材应该满足已制定的欧洲标准(如 EN 10028-4),最低抗屈强度超过 355N/mm?的钢材不能使用。 2) 钢材应该经过热处理以达到一种精细的、纹理均匀的状态,或是经过热机械弯 曲加工处理过的。 d) IV类钢 IV类钢是9%镍钢,在温度低至-80?时应能够承压。此类钢应满足下列要求: 1) 此类钢材应该满足已制定的欧洲标准(如 EN 10028-4) 2) 此类钢应该经过淬火和回火处理过的 e) V类钢 V类钢按照欧标(如EN 10028-7)要求属于奥斯体不锈钢 4.3.1.2.3 最大罐壁板厚度 最大罐壁板厚度应为: ——I类,II类和III类:40mm ——IV类:50mm ——V类:厚度没有上限 当所要求材料厚度超出这些值后,需要进行额外的材料调查与测试以显示其也能达到上 述材料类别及最大厚度所要求的脆性破坏抵抗等级。 4.3.1.2.4 钢板公差 钢板公差应该是: ——根据EN 10029:1991,C类标准,针对厚度是通过计算得出的部分 ——根据EN 10029:1991,B类标准,针对厚度是考虑最低正常厚度的部分 4.3.2 夏比V口冲击试验要求 对母材、热影响区域(HAZ)和焊缝金属进行夏比V口冲击试验应符合表2的要求 规定值应该是三个试样的最低平均值,只能有一个值小于规定值,但也不能小于规定值的70%。 对于厚度小于11mm的材料,应使用最大的实际小号样本。针对分尺寸小号样本的最低夏比V口应力测试值应该与全尺寸样本的规定值成正比。 由于焊接而导致的降级影响应该予以考虑。 注:对于某些特定材料,母材可能需要高夏比V口冲击测试值和更低的测试温度,以满足热影响区的要求。 每一块液体储存罐和每一块从液体储存罐规则底板中切下来的完整板都应该进行冲击试验。对于其他部件,冲击试验应该根据材料的热性/铸型执行。 8 冲击试验应按照EN 10045-1和EN 875标准执行。 ——最低夏比V口冲击试验能量 表二 级别 钢材类别 冲击试验能量 钢板的样本方向 I类 低温碳锰钢 在-35?时27J 横断面 II类 超低温碳锰钢 在-50?时27J 横断面 III类 低镍钢 在-80?时27J 横断面 IV类 9%镍钢 在-196?时80J 横断面 如果使用镍焊接金属(II类,III类和IV类),则焊接金属和热影响区域的冲击韧性能量应为55J。 4.3.3 证书 对于设计金属壁温在0?以下的材料,则根据EN 10204:2004,第3.1类要求,需要提供检测证 书。 4.4 蒸汽罐/外罐 4.4.1 钢板材料及建筑钢型 蒸汽罐/外罐钢材的选择应该符合表3中的要求 注: 在同等特性条件下替代钢材也可以使用(如:化学成分和机械特性) 设计金属壁温T? 厚度e mm 按照EN 10025:2004中规定的材料级别 T?10 e?40 S235JRG 或是S275JR或是S355JR 10T?-10 e?13 S235J0或是S275J0或是S355J0 13T?-20 e?13 S235J2G3或是S275J2G3或是S355J2G3 1314%。 铁素体钢和马氏体钢在-10?和-160?的环境中使用时应该在设计金属壁温的条件下进行冲 击试验,在横向应显示出平均40J的冲击能量值。 设计金属壁温低于-160?时,冲击试验应在-196?下进行。 注1: 在使用奥氏体金属的地方,温度冷却至零度以下时螺栓可能会松弛。 这是由于结构 从奥氏体从马氏体的永久性转变而导致长度的增加。 随着施加压力的增加也导致转变程度 的变大。 注2:冷却后不能重新拧紧的螺栓应该用有稳定结构的钢材制作,例如25CrH20Ni或是含氮 奥氏体钢材。 4.5.1.2 双头螺栓 双头螺栓应该整个长度都有螺纹。尖点应该倒棱或是磨圆。尖点高度最大值不能超过一个 螺距长度。 双头螺栓的长度应包括倒角,长度为80mm的螺栓可以超出5mm,80-200mm可以超出 10mm,超过200mm的螺栓可以超出20mm。 螺纹应该符合ISO261标准要求,公差应该符合ISO 965-2:1998 第6g的要求,螺纹类型要么 是ISO 类型,或者是M39以上,4mm螺距的细牙螺纹。 4.5.1.3 弹簧垫圈 当使用不同材料和发生不同的热作用时要考虑使用特殊的弹簧垫圈。 4.5.2 配件 喷嘴颈、嵌入板和加强板以及永久性附件应该和其所连接的钢板拥有相同的缺口延性。如果喷嘴颈区域并不是作为此区域替代品计算的组成部分的话,则低强度的喷嘴颈可以使用。 4.5.3 管道部件 管道部件的材料应该符合EN 1092-1:2001, EN 10216-1,EN 10216-2, EN 10216-3, EN 10216-4, EN 10217-1, EN 10217-2, EN10217-3, EN 10217-4, EN 10217-5, EN 10217-6标准要求。 5. 设计 5.1 设计理论 5.1.1 总述 对于行动(加载),参考见EN 14620-1:2006,7.3. 钢材部件设计应基于允许应力或是极限状态理论。 注:包含的两种选择条件指出,在当前条件下,在审计钢制储存罐的极限状态应用中只有有限的经验可以借鉴。 10 由于在隔膜设计中使用到了弹塑性方法,允许应力/极限状态标准并不适用,并被特定材料的应/应变曲线替代。 力 5.1.2 允许应力 5.1.2.1 总述 任一钢板或是焊接金属中的最大允许张力都应符合表4中的要求。 表4——最大允许设计应力的测定 钢材类型 运行中的允许应力 静水压试验中的允许应 力 I\II\III类钢材 0.43fu或0.67fy或是260N/mm?0.60fu或0.85fy或是 中较小的一个 340N/mm?中较小的一 个 IV类 0.43fu或0.67fy中较小的一个 V类 0.40fu或0.67fy中较小的一个 注1:fu是在N/mm?中的极限抗拉强度中的最小值,fy是在N/mm?中的抗屈强度的最小值。 注2:对III类和IV类钢材,fy相当于试验应力的0.2% 注3:对IV类钢材,fy相当于试验应力的0.1% 如果考虑地震设计,则运行基准地震的允许应力应该是运行条件下允许应力的1.33倍。 5.1.2.2 罐体锚固件 罐体锚固件应该能够抵抗罐体的提升。罐体锚固件的允许张应力应被限制在: ——常规操作:0.5fy ——试验:0.85fy ——OBE(运行基准地震):0.67fy ——SSE(安全停堆地震):1.00 fy 罐壁附件及预埋件的设计载重应该相当于uncoroded锚栓或是锚固件的全屈伸强度。 注:这是为了防止罐体可能的开裂。基础螺栓座的设计见【14】 对于应用于乙烷/乙烯和LNG的,用IV类和V类材料制作的锚固件应该在表1中对应的温度或是最低温度下应用的锚固材料屈服应力。 5.1.2.3 罐顶到罐壁连接处的受压区 允许抗压应力Sc应被限制在120N/mm?. 注:受压区详情见5.3.1.3.5 5.1.2.4 应力 5.1.2.4.1 对接焊缝 如果载重与焊缝垂直并且在钢板平面,则允许应力应被限制在表4中所给的数值。 如果在中与焊缝平行,则允许的剪应力应被限制在表4中所给数值的75%。 5.1.2.4.2 角焊缝、 11 如果载重与焊缝垂直,则允许剪应力应被限制在表4中所给数值的70%。 如果载重与焊缝平行,则允许剪应力应被限制在表4中所给数值的50%。 5.1.3 极限状态理论 5.1.3.1 总述 基于极限状态的分析,要使用以下欧洲规范: EN 1993-1-1, ENV 1993-1-6, ENV 1993-4-2:1999,和EN 1994-1-1. 同时还要考虑一下情况: ——不能使用与ENV 1993-4-2:1999 条款1 相符的简化方法 ——罐顶结构的应力分析应采用EN 1993-1-1或是EN 1994-1-1 ——抵抗外部压力的罐壁设计应考虑5.2.1.2.3中的要求,ENV 1993-1-6并不适用此种情况。 ——5.1.3.2中的要求和ENV1993-4-2:1999中的要求并不一致,但仍要遵守。 5.1.3.2 主要及二级液体罐 单层、双层及全层储存罐的主要及二级液体罐的的局部安全系数应该调整到与表5一致。 注:局部负载系数和物质系数已经调整到和允许应力理论中所述一样的罐壁厚度。 表5——I类、II类、III类和IV类钢的局部载荷和物质系数 工作条件 试验条件 γF γM γF γM 1.36 1.06 α?1.57 α<1.57 α?1.42 α<1.42 1.10 1.11 1.72/α 1.57/α -注:α指的是抗屈强度比率fu/fy 其中: γF是行为的局部系数 γM是材料强度系数 fu是钢铁或是焊材的极限抗拉强度中较小的一个 fy是钢材或焊材的抗屈强度中较小的一个 5.2 主要和二级液体罐 5.2.1 单层、双层和全层罐 5.2.1.1 罐底 5.2.1.1.1 环形底板 环形底板的最低厚度(不包括腐蚀余量)ea: ea= (3,0 + e1/3),但是不能少于8mm. 其中 e1是罐底板层厚度,以mm为单位 不规则板的边缘和内壁边的最低宽度la,如图1c显示,要么是: 12 a) 按照以下公式计算: la> 其中 ea 是环板的厚度,以mm计算 H是最大的液体设计高度,以m计算,或是 b) 500mm 无论是哪一个,以较大的为准 还要遵守下列附加条件: ——环板之间的环缝应该是对接焊缝 ——罐壁与环板附件相连接的要么是: , 对接焊缝 , 焊脚两边最大为12mm的角焊缝。最低焊脚尺寸是壁板或环板厚度中 较小的一个 , 环板的坡口焊加角焊大于12mm.坡口深度加上角焊焊脚要等于环板厚 度 ——环板环缝不能位于任一罐壁纵缝的300mm范围内。 ——从壁板外侧到环板外边的最低距离为50mm 注: 环板宽度和厚度应该受地震活动的控制 5.2.1.1.2 中心底板 底板的最低厚度,不包括腐蚀余量,应为5mm 同时符合以下要求: ——不规则板直边的最低长度为500mm; ——底板应该用角焊缝或是对接焊缝焊接 ——重叠接口的最低重叠部分应是板厚的五倍 ——角焊缝至少应由两道焊缝组成 ——底板应与环板顶部重叠,最低重叠部分为60mm ——底板的对接焊缝要么是双面焊接,或是使用背垫条单面开始焊 ——单个三板接口的最低距离为300mm 在加强筋安装到底板的位置应使用连续填角焊缝 罐底和环板的布置及详情应与图1相一致。 13 a) 周边环形底板图示 b) A-A部分,底板的重叠图示 图示1——典型底板布局图 注:尺寸以mm为计算单位 c) B-B视图 关键词 1. 罐壁 14 2. 环板 3. 不规则板 4. 背垫条 图示1——典型底板布置(总结) 5.2.1.2 罐壁 5.2.1.2.1 最低罐壁厚度 最低罐壁厚度应符合表6中要要求 表6——最低罐壁厚度 罐体直径m 最低厚度 mm 5 D?10 6 10σ2>σ3和ε1>ε2>ε3联系起来。所以,在几个载荷循环内,σ1, σ2, σ3和应力ε1,ε2,ε3应各自交换。而且,由于隔板是薄板,平面应力条件应该假设成(Ei?{1;2;3},σ=0)。要注意,虽然σ=0,ε1?0(i?{1;2;3})。 所以,按照斯卡理论,等效的应变幅度应给按照下列情况计算: 但是,按照冯.米塞斯理论,等价应变幅度应该按照以下公式计算: 系数C应该按如下计算: ——可塑性,η=0.5:C= ——弹性,η=0.3:C=0.544. 5.2.2.2.5.3 疲劳曲线(SN-曲线) 设计疲劳曲线的选择应该考虑在低温条件下隔膜能够承受低循环疲劳这一事实,并且它要局部经受弹性形变。 如果通过对隔膜部件本身进行疲劳测试不能得到疲劳曲线,在疲劳特性评估中所使用的疲劳曲线应该是所选材料的曲线而且因该采购方批准。 Miner’s law应作为损坏假说技术使用以决定抗疲劳强度。 注1: 疲劳曲线的例子见“地面LNG储罐的推荐做法”,7.3【16】 注2: 疲劳曲线通常是基于下列: ——“最合适曲线”。 这是基于疲劳测试结果的数据演绎说明,它所阐述的是一个中间量的测试曲线。 ——“设计曲线”。基于“最合适曲线”,融合最不利的纠正因素,其定义为压力值划分为2或者循环周期划分为20。 这些系数不能作为安全系数考虑,但他们可以用作涵盖了分散数据和消极影响/负面结果(坚韧度、切割方面等)的不确定因素,不计入应力集中系数. 因此,有必要将这个影响 19 作为计算压力浓度/密度的考虑范畴中。 注3:在实际操作中,疲劳断裂通常出现在压力密集中。这些结果应在所有条件下作评估,通过理论及实验上的有限压力分析的研究来决定采用合适的SCF。 5.2.2. 2.6 在地震承载力下的稳定性 运行基准地震)和SSE(安全停堆地震)水泥外部存储罐在运行条件下应能同时对抗OBE( 地震承载/受力。 OBE(运行基准地震)事项,应说明: ——隔膜部件和锚固件能承受地震负荷; ——隔膜部件上的压力是可以接受的; ——保温部件上的压力是可以接受的。 SSE(安全停堆地震)事项,外部存储罐的底部/壁角保护系统应能承载液体。 注:隔膜部件有可能会失效。 5. 2.2.3 模型测试 5.2.2.3.1 总述 模型测试的运用中,所有部件的系统都应在测试中执行。每一部件都应子调整至其最大的尺度来做测试。 注:测试可以在常温环境下执行。 测试的样品数量应能确保其测试的可靠性。 测量设备的选址应由使用分析来决定,比如“光侧弹性反射方法等”。 拉力计量和水泥的使用要显现其在材料表面及构造考虑方面能可靠使用。另外,需通过 1)主要指导原则上的压力/拉力计算许可。 注1): 主要指导原则即切割压力为零的说明/原则。 等价压力或者拉力的计算应基于principal axes。因此,等价拉力应基于TRESCA特瑞斯卡原理并计算如下: 同时,等价拉力应基于冯.米塞斯理论应计算如下: 20 系数C应该按如下计算: ——可塑性,η=0.5:C= ——弹性,η=0.3:C=0.544. 5.2.2.3.2静载下的稳定性 应证明隔膜部件中不发生不稳定倒塌。隔膜部件设计时应将1.25安全系数作为规定承载力纳入考虑范围中。 5.2.2.3.3 递进变形(例:棘轮效应) 当一个承载力/负荷循环促进/刺激操作条件运用时,应证明:在运行10周后隔膜部件的每一部分仍然保持稳定,不递进变形。 5.2.2.3.4 疲劳行为 所有存储罐的隔膜部件应通过疲劳测试: ——由于热量上升的循环延伸 ——由于静力负荷而产生的热压(为了全面促进隔膜的运行条件,每个部件在热压条件下进行的测试应预延长/延伸至一个至少是其最大延伸率的回应值) “最合适曲线”应基于数据说明/表述,按照1996年5月疲劳试验结果,ISO标准中提出的描述“焊接点和部件的疲劳设计介绍”。这个描述的是一个中间量的测试曲线。 疲劳测试的试验结果应基于压力或拉力的主要值。 “设计曲线”“应在假设可信度r=75%和生存可能性p=95%的情况下来决定。 设计点应基于以下计算: —设计点 这里 m 指的是测试群体的方法 指的是群体偏离的标准 K 指的是由表格7决定的因素 注:附录B中也有举例说明这个方法 Miner’s law应用作损坏总和/合计技术来疲劳抵抗力。 表格7—S-N曲线的K因素(日常分配假设) k 样品尺寸 3 3,125 4 2,680 5 2,463 21 6 2,336 7 2,250 8 2,190 9 2,41 10 2,103 11 2,073 12 2,048 13 2,026 14 2,007 15 1,991 16 1,997 17 1,964 18 1,951 19 1,942 20 1,933 21 1,923 22 1,916 23 1,907 24 1,901 25 1,895 置信水平 0,75. 生存概率 95% 5.3 蒸汽罐(外罐) 5.3.1 单容、双容和全容储存罐 5.3.1.1 底部 5.3.1.1.1 环形底板 环形地板应符合5.2.1.1.1。 5.3.1.1.2 底部中心底板 底部中心底板应符合5.2.1.1.2。 5.3.1.2 罐壁 罐壁平板的最小厚度应符合表格6。 内压,应使用以下公式: 22 这里, c 指的是腐蚀限额/限量,以mm计算 D 指的是容器的直径,以mm计算 e 指的是经计算的罐壁平板厚度,以mm计算 P 指的是内压,是作为内部汽体压强和保温压强的联合体/组合体, 以MBAR计算 S 指的是可允许的设计压力,以 计算 带中间加强圈的外部罐壁设计应结合圆周的压力COMPRESSION考虑其垂直上 方的压力COMPRESSIO.(详见 条款5.2.1.2.3 d) 任何带加强固件的罐壁应能抵抗所有可承受的负荷,至少包括: ——垂直压力包括 1) 固定负载/恒载 2)工作负载/使用负载(顶部活载、雪) 3 ) 接管载荷 4)内部真空压强 5)风力倾覆(见 5.2.1.2.3 e) 6) 地震倾覆 ——圆周压力包括: 1) 风力局部压强影响(见5.2.1.2.3 e) 2) 真空压强 考虑到允许双轴应力的计算的吸顶和风吹造成的设计载荷(动载)量应取决于这些行为是 有利还是有弊的。 这些行为的利害而定。 加强筋接头应该和全熔透对接焊缝一起焊接。在加强筋穿过纵缝位置的对接焊缝处可以使 用鼠洞。加强筋的两边都应该通过角焊缝与罐壁连接,如果外罐壁设计并不是容纳冷冻液体时除外,仰 焊缝可以是断断续续的。 加强固件应放置在距水平焊接至少150mm的位置。 5.3.1.3 顶部 5.3.1.3.1 平板的最小厚度 顶板的最小厚度应是5mm(腐蚀额度专用) 5.3.1.3.2 带支撑结构的顶部 顶板应使用以下1种或多种焊接材料: ——单边搭焊 23 ——双边搭焊 —对接焊缝(带垫板或不带垫板) — 顶部支撑结构的设计应符合EN 193-1-1。或者,顶部支撑结构应根据可允许 的压力原理和顶板焊接效率因素来设计。 ——单边搭焊 0,35; 双边搭焊 0,65; —— ——对接焊缝(带垫板或不带垫板) 0,70. 搭焊的拱顶板搭接长度至少为25mm。 顶部支撑构件上没有焊接顶板的地方,顶部框架应交叉支撑在屋顶表面的平台 上。 5.3.1.3.3 不带支撑结构的顶部 顶板的厚度应为内压而设计并能抵抗由外部负荷/导致的曲变。按照如下 公式计: ——内压力: (球形屋顶) (圆锥形屋顶) ——曲变: 这里: 2 E 指的是(杨氏模数)弹性模数,以N/mm计算 e指的是顶板的厚度(包括腐蚀的额度),以mm计算 r P 指的是内压减少了CORRODED ROOF SHEET的重量,以mbar为单位 Pe 外部载荷,以kN/m?计算 R1罐顶曲率半径,以M计算 S 允许设计应力,以N/mm?计算 η指的是焊接结合效率系数 对于没有支撑结构的拱顶板应该采用对接焊接形式或是双面搭接焊接的形式。 5.3.1.3.4 加强顶 加强顶结构设计应该遵照标准EN 1993-1-1执行 5.3.1.3.5 抗压区 不包括腐蚀余量在内的最低抗压区域应该按照以下公式计算: 24 其中 A 所要求的抗压区域, 以mm?计算 P 指的是内部压力,拱顶钢材重量较小的部分,以mbar计算 R 罐壁半径 ,以m计算 Sc 允许抗压区域以M/mm?计算(见5.1.2.3) θ罐顶与罐壁连接处的拱顶最高点坡度,以度计算 有效的抗压区域应该由钢板和/或是符合图3中所指出的最大宽度部分 a) 有角环的情况 b)没有角环的情况 注: e 指的是罐壁厚度,以mm计算(不包括腐蚀余量) ea 指的是顶部角环的厚度, 以mm计算 eg 指的是水平梁的厚度, 以mm计算 ep指的是抗压圈处的拱顶厚度,以mm计算(不包括腐蚀余量) Lr 指的是有效的拱顶长度,以mm计算 25 Ls 指的是有效的罐壁长度,以mm计算 R 指的是罐壁半径,以m计算 R1指的是拱顶曲率半径,以m计算(圆锥拱顶=R/sinθ) 图示3——典型的罐壁-罐顶抗压区域 在使用顶部角环的地方,其最低数值应符合表8中的要求 表8——顶部角环的最低数值 罐壁直径 角环大小 D m mm*mm*mm 60*60*6 D?10 60*60*8 10 e 6.3.7 焊缝局部变形 焊缝、顶部的局部变形可能发生在罐体中心的内部或是外部(见图5),而且公差适用于任何一种情况。 顶部可以通过图6中所示的仪器进行测量。一起应设置成与表11相符的允许最大峰值(通过正矢订正)。 只有在一条外支腿超出表面后峰值才可以接受。 注 峰值有一个减弱长度,这就排除了在焊缝宽度凹凸不平处对模板的使用情况。 表11——焊缝局部变形的公差限制 板厚e mm 差异 mm 12 e?12.5 9 12.5方案
。 注 1 这些要求仅适用于锰钢,并不适用于1.5%镍钢、9%镍钢,奥斯体不锈钢及非铁材料 对于冷弯成型的9%镍钢板,当按照下列公式计算由于冷弯所致的极纤维应变超过3%,则需要进行焊后热处理(或是应力释放)。 式中: Ro 原始半径(平坦部分为无穷大),以mm计算 Rf 最终半径,以mm计算 S 应变,以百分比计算 t 钢板厚度,以mm计算 从足够数量的测量点所得到的温度应持续和自动记录,以确保整个组装件在规定的范围内进行热处理。 组装就位后炉内温度不能超过400?. 预热率超过400?时(以每小时摄氏度计算),不能超过: 5500?e 最大率为220?/h。, 式中 36 e 壁板或是嵌入板厚度, 以mm计算 注3 在400?以下时,组装应在静止空气中冷却 为了在PWHT中维持组装钢板的形状,其应进行适当的加强。 9. 检测 9.1 NDE人员资格 NDE人员应至少持有与其所开展工作相当的资格。资格应经过NDT和资质程序鉴定合格。 鉴定程序应以EN 473为准。 注: 也可以使用ASNT SNT-TC-1A, CP189,或是ACCP。 9.2 检测程序 所有NDE检测应有独立部门实施。 应准备好检测和测试程序。每项程序应至少包括: ——范围和程序 ——操作条件 1)所用设备种类 2)消耗品的种类和特性 3)测试参数(持续时间,温度等) 4)结果的度数条件(光照等) 9.3 检查类别 9.3.1 材料检测 承包商应确保有材料记号/标记系统。此系统应确保在整个施工期间材料都能够随时被识 别。 9.3.2 焊缝检测程度 9.3.2.1 单容、双容和全容罐的内外罐 检测应根据表14进行实施 表14——主要及二级液体储存罐的焊缝检测 目视% 真空盒检射线或超罐体部分 组装类别 渗透检测% 磁粉检测% 皂泡检测% 测% 声波检测% aa 对接焊缝 100 100 底板 aa 角焊缝 100 100 100 100 100 环形底板 径向对接焊缝 底部与壁bb 角焊缝 100 100 板连接处 37 b 壁板 对接焊缝 见表15 100 c 100 纵缝 100 颈法兰到管的焊缝,c 10 100 或 100 100 dn?100 mm 壁板或底颈法兰到管的焊缝,cd 板接管 100 或 100 100 dn<100 mm 平滑法兰到管的角焊c 100 或 100 100 缝 c 罐壁接管或嵌入焊缝 100 或 100 100 c 补强板接管 100 或 100 100 罐壁接管 c 100 罐壁补强板 100 100 100 罐壁嵌入板 永久性支100 角焊缝 100 或 100 架和垫板 加强圈的主要对接焊100 100 加强圈 缝 100 罐壁角焊缝 100 或 100 a 水压试验前后 b 两面 c PWHT后,如有需要 d 单面 表15——内外罐罐壁焊缝的RT/UT检测程度 焊缝 检测类型 a b纵缝% T形区域% 环缝% RT/UT 100 100 5 —a 400mm底片应为水平位置 —b 除T形区域以外的 9.3.2.2 薄膜储存罐的主液体容器 对于不锈钢薄膜,应进行以下的焊缝检测 ——100%VT ——氨气气密性试验 ——每天对每种焊缝进行5%的渗透检测 9.3.2.3 单容、双容和全容储存罐的蒸汽容器 按照表16要求检测 38 表16——隔气层和衬板的焊缝检测 目视% 渗透检磁粉检真空盒检射线或超声罐体部分 组装类别 皂泡检测% 测% 测% 测% 波检测% 100 100 对接焊缝 底板 100 100 角焊缝 100 100 环形底板 径向对接焊缝 底部与壁100 100 角焊缝 100 板连接处 100 100 壁板 对接焊缝 见表17 100 垂直和径向对接焊缝 100 或 100 25 受压区域 环缝对接焊缝或角焊100 100 100 或 100 缝 100 100 角焊缝 拱顶 100 100 对接焊缝 100 100 纵向接管焊缝 壁板\底板 100 100 拱顶接管 接口法兰 100 100 罐壁接管罐壁接管或嵌入焊缝 100 或 100 或是嵌入100 100 补强板接管 100 或 100 板或是带100 100 罐壁补强板 加强板的100 100 罐壁嵌入板 接管 100 临时支架 去除临时支架后 100 或 100 永久性支100 角焊缝 100 或 100 架和垫板 100 加强圈的主对接焊缝 100 或 100 加强圈 100 罐壁角焊缝 表17——内外罐蒸汽容器罐壁焊缝的RT/UT检测程度 检测类型 焊缝 纵缝% T形区域% 环缝% RT/UT 5 25 1 a 50%的射线照片应用水平方向的400mm底片和50%用垂直位置的底片 9.4 目视检测 目视检测应该根据标准EN970执行,检测焊珠、形状和尺寸及表面缺陷,包括在焊缝上的、 39 钢板上的、接管上的以及制作和安装期间罐体的所有附件。 此项检测应该在其他无损检测之前进行 9.5 渗透检测 渗透检测应该按照标准 EN 571-1执行。 在特殊检测时的所有渗透产品都应该是相互兼容的。 承包商应确保被检测的产品不存在被污染的风险。 9.6 磁粉粒子检测 磁粉粒子检测应按照标准 EN1290执行 所使用的磁化方法应该包括进入到此部分的馈电电流。应使得移动式电磁铁和被检测部分 形成一个闭合磁路。 检测所用的程序设备以及对缺陷的查找和去除方法都应在文件中具体说明,文件应该可供 买方或是检查人员查阅。 程序应指明所要求的表面质量,以便于能够做出正确的解释。 9%镍钢不能使用磁粉粒子检测。 9.7 真空盒检测 真空盒检测应参照标准 EN 1593执行。 钢板应清洁,焊缝不能有油污、残渣及锈渍,这可能会影响到检测质量。 所使用的抽吸系统应至少能确保300mbar的真空。 所使用的肥皂水应有如下特点: ——高湿润力 ——低粘度 ——低表面张力 ——高起泡能力 9.8 氨气气密性试验 需要进行氨气气密性试验 注: 如果可以使用欧洲标准,则就可以使用NF A09-106. 9.9 皂泡检测 9.9.1 总则 压力下的皂泡检测应根据标准EN 1593执行。 9.9.2 采用双层角焊缝的罐壁到罐底连接处 对于采用双角焊与底板焊接的罐壁板,最低压力为500mbarg的空气应该通过螺纹孔进入 到角焊缝之间的空间,而且在检测期间应维持此压力大小。肥皂水应该通过刷子或是喷到 40 焊缝上。试验结束后,螺纹孔应该密封起来。 应注意要确保位于罐壁周围两层角焊缝之间的测试压力应是持续的。 9.9.3 加强板 加强板焊缝通过肥皂水充分湿润后,至少有500mbarg压力的空气应该通过螺纹孔引入。持续时间至少为30s.检测结束后,螺纹孔应该密封起来。 9.9.4 拱顶 钢结构拱顶做完气压试验后,外部角焊缝应该通过肥皂水湿润。在检测期间应维持设计压力。 9.10 射线检测 射线检测应该根据EN 1435:1997 B类检测,表1进行实施。 射线源应根据所检测材料的厚度和区域进行选择。 底片应参照标准EN 584-1和EN 584-2. 底片长度应为400mm。如果母材为10mm带状的话,则允许使用窄状底片,不能有任何底片标记刻印,且在焊珠两侧都清晰可见。 图像质量指标(IQI)应参照标准EN462-1 或是EN462-2执行。焊缝的底片应进行标记。标记和位置应该在图纸中显示出来,同时还应包括焊工及自动焊工的身份。每张底片应标明其参考储罐和在罐上的位置。 底片应保存良好,最低五年内承包方/安装方或是买方都应该可以按照订单规定进行对底片的解读。 9.11 超声波检测 超声波检测,其作为补充检测程序应按照标准EN 1714:1997执行。 在RT所使用的位置进行UT检测,只有能产生永久性检测记录的标准化、可重复性的程序才是可接受的。API 620:2004提供了满足此项要求的标准。 9.12 验收准则 9.12.1 射线检测 焊缝缺陷的验收准则应该按照标准EN 12062:1997和EN ISO 5817:2003,以B级质量进行验收。 9.12.2 超声波检测 在RT位置所进行的UT检测,API 620:2004的规则应同样适用于此项欧洲标准,包括I类-V类材料的验收标准。在不能使用上述UT方法的地方或是要求进行手工UT检测的,手工程序应按照标准EN 1712:1997执行,对于I类到III类材料的验收标准应按照EN1712:1997执行。如果IV类和V类才来要求进行UT检测时,应标识并确认专门程序。 注: 对于超声波检测,EN标准是没有断裂力学的验收标准的。API 620:2004 已经增加了 41 允许在射线检测位置进行超声波检测的规则和断裂力学验收标准。 9.13 环缝的不可接受缺陷 9.13.1 总则 当发现不可接受缺陷时,应进行补焊并实施额外检测。 9.13.2 自动焊 在原区域的两面都应再进行更深的拍片或是1m的超声波检测。 如果这些额外的检测底片或是超声波检测仍不合格,则当日本机器的所有焊接的检测都可能有问题。 9.13.3 手工焊 在原区域的两面都应再进行更深的拍片或是1m的超声波检测。 如果这些额外的检测底片或是超声波检测仍不合格,则当日本焊工的所有焊接的检测都可能有问题。 9.14 打磨完成后的可接受厚度 如果表面缺陷被检测到,则整个缺陷都应该被打磨掉并进行进一步的检测。 如果满足以下要求,则局部厚度是符合要求的。 ——在超过6e×6e区域的最终钢板厚度不少于定制钢板厚度的95%,其中e为钢板厚度。 ——任何打磨影响的两个区域距离应该至少包围该最大区域范围的直径。 42
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