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湿式储气柜塔体钢板厚度

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学社皮皮 发表于 2019-9-6 08:45 | 显示全部楼层 打印 上一主题 下一主题
湿式储气柜是目前我国众多行业用于节省能源,消除污染,调节供应和储存气体的主要设备,由于其构造简单,便于管理等特点,随着经济建设的发展,还将有更多的湿式储气柜投入运行。因此,如何保证湿式储气柜安全,可靠的运行具有重大的现实意义。
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         湿式储气柜塔体因钢板锈蚀,造成漏气,严重影响生产的问题一直困扰着众多企业,各个单位不断采取各种措施加以解决,但多数并未达到理想效果。本文结合工程实例,探求改善设计,用增加储气柜塔体钢板厚度的方法解决。6 g6 L, J" N( Y1 j2tech.cn

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1湿式储气柜的实际运行情况

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) A, x% w* A3 e+ N5 j7 @3 v7 K         近几年来,各地有诸多湿式储气柜因塔体钢板腐蚀严重,造成大量漏气,严重影响安全运行,不得不将湿式储气柜停产,更换菱形壁板进行大修。造成重大损失。如东北某煤气公司一座3万m3湿式储气柜,该座湿式储气柜始建于1966年,进行大修时,使用年限为24年,而实际上该座湿式即气柜早已大量漏气,一直为带病运行,给人民生命财产带来巨大威胁。造成这种情况的原因是,建设这座湿式储气柜的时间为1966年,由于当时经济、经验及认识上的诸多原因,塔壁钢板厚度定为3mm,而塔体防腐仅选用了人工除锈,酚醛类油漆,在施工过程中,对于防腐蚀工程的施工又未能提高到相当的高度认识,致使投产运行几年后,即发生油漆大面积脱落,时值十年浩劫,而又没及时维修,保养,造成今日之后果。从现场情况看漏气严重处并非只在挂圈处,而是整个塔壁,均有无规律的腐蚀点分布,由此可见,应对塔体的腐蚀问题进行全面考虑,鉴于目前国内材料和工艺等方面的困难,笔者认为:增加塔体钢板厚度和提高塔体腐蚀最严重部位的防腐蚀材料和工艺水平试基于我国国情的行之有效的方法。
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2塔体钢板厚度的确定
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$ u4 H! R' |0 p: n/ {    塔体钢板厚度一般按下式计算:& c$ v: H+ W: Q: u2tech.cn
         环境学社2.jpg 1 S( g1 w4 n7 Y7 \/ d& ]2tech.cn
式中:
8 D% ?* z# M8 _6 b    δ-钢板厚度。m
7 d9 k2 `( M% K/ |3 e- r+ p% ?    P—设计压力kgf/cmz(Pa)2 M+ P; i+ G+ Y" H2tech.cn
    D1—所计算的活动塔节的内直径m,
1 \) D) J, m2 ]# o% f  U) i    [σ]—壁板许用应力kgf / cm2( N/cm2): g4 B9 ?+ s% s3 ^8 f' ^2tech.cn
    Ψ—焊缝系数
4 b5 X* M$ D* z, Z* G    C—壁厚附加量,cm! h, n' M& t3 z- u# r4 Z0 C2tech.cn
其中:C=C1+C2
* ~  h' ]; @1 |) `    C1—钢板厚度负偏差0 S8 j- ]% h; T0 Y+ A$ H2tech.cn
    C2-腐蚀裕度,一般取0. 1c m,8 m/ ?7 b  X: L, B% Y+ G: e8 D# u- T2tech.cn
: t" D7 @3 `2 A0 t! {2tech.cn
    以5万m3湿式螺旋储气柜为例:
* j" @$ }1 N7 j    P=288 mmHzo, n# u- j/ J' z9 D7 [" L2tech.cn
    D1=45 m( E  x# c. r$ E7 K, A2tech.cn
    [σ]=1600kgf/cm2,% t! O6 {2 f4 |3 E2 Q  V2tech.cn
    Ψ= 0.70! K7 @7 g! v  d. @2tech.cn
    C1=0.022cm* w1 j7 z5 Y  z4 _! s+ q6 m2tech.cn
    C2=0.1 cm
2 ~$ F. M1 x# E* K    C=C1+C2=0.22+0.1=0.122cm6 }! n# a  S1 r2 d! R* h9 \2 @2tech.cn

# U  l0 M* C' K( x4 w# l. y则:0 G6 T& O5 \& D  O( D2tech.cn
环境学社1.jpg
5 u; @+ @' I+ C( D/ G( y$ t. F, M" O6 U8 A5 I2tech.cn
原苏联《金属结构设计手册》(1980年版)中规定湿式储气柜塔体钢板厚度一般取4mm,而我国化工设计标准(CD130A6-86)中也规定活动池节壁板的“最小厚度不得小于3mm,由此可见,湿式储气柜塔体钢板厚度的确定,不仅仅取决于钢板强度,而且与塔体所处的腐蚀环境有着极大的关系,即决定因素为钢板的防腐蚀保护问题。
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3气柜的腐蚀及防腐蚀

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        湿式储气柜产生腐蚀的主要原因是以下几点。
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      (1)储气柜柜内储存气体中腐蚀介质对塔体钢板的腐蚀,,8 s  j9 u: u- l0 T( ^2tech.cn
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      (2)大气腐蚀,当塔体钢材表面的油漆脱落后,金属与大气中腐蚀介质发生反应,造成腐蚀。" s: c4 [; _2 X+ W9 c4 |; c2 i2tech.cn

# g* o: k# e' q+ E      (3)水封环内的电解作用,由于在运行中,水封环内上、下层水中的含氧量不同,使得塔体成为阳极,发生电解作用后,腐蚀钢板。! y8 ?! u7 W& }4 {- L2tech.cn

$ V, d7 \' o1 W0 T     (4)焊接引起的腐蚀,由于塔体钢板较薄,焊接过程中,局部过热而导致钢板金相组织变化产生腐蚀。5 X# ~* G' N! z& U9 z! R2tech.cn

1 `# F* j$ F( J5 r         正是由于上述原因,如果处理不当,发生漏气情况,必将严重影响湿式储气柜的正常运行及使用寿命。塔体钢板发生腐蚀是不可避免的,然而如采取有效措施减缓腐蚀,延长使用寿命还是可以做到的。由于湿式储气柜投产运行后,很难保证做到定期全面维修,尤其是对于只有一座湿式储气柜的企业更难做到,所以,如果采用传统涂料和喷刷方法防腐,那么尽量在施工安装期间采取措施是目前唯一的方法。
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9 `/ I, a1 \! o4 Z- }       首先考虑的是加强防腐蚀工程的设计和施工,针对湿式储气柜发生腐蚀的原因,一般采取以下措施。9 y; l7 N6 A/ k- v: j) o4 h2tech.cn

6 g8 R& M  Z" k/ I; S      (1)提高防腐蚀设计标准,钢板表层处理由原先的人工除锈改为喷砂除锈,以保证涂料能与钢板很好接触,涂料选择上也应选择利于施工,附着力强,柔韧性好的产品。& G1 c* I: J# d) e" L2tech.cn
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      (2)加强防腐蚀工程施工中的管理,使用专业防腐队伍进行施工。从使用情况看,施工不当,_对于湿式储气柜的防腐蚀寿命具有决定性作用,首先在涂料选择上,宜选用固化时间较短的涂料,因为在施工过程中往往是边顶升边喷刷涂料,待全部升起,又由于各方面原因,有时不待完全固化塔体即回落至水槽中,这样就很难保证质量。其次,进行防腐蚀工程施工必须对整个湿式储气柜的建设和运行有一个较深入的了解,并制订一套切实可行的施工组织设计,其中包括钢板表面除锈标准的控制,底漆,中间漆以及面漆的喷刷方法及时间。% z1 l" S, _/ w* N/ }( z  M3 N2tech.cn

+ A; G  [3 q. t/ a      在运行过程中之所以在挂圈处腐蚀较为严重,一方面是电解腐蚀作用,另一方面也由于在此处,湿式储气柜有它的特殊性,在整个储气柜正在建设期间,所有各塔挂圈的防腐工作必须完全完成,否则注水之后,采用传统的涂料和施工工艺是无法进行施工的,而在运行管理维修中由于此处离水面较近而.又不能得到很好的维护所以此处极易发生腐蚀而造成漏气。
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        钢材腐蚀是世界上一大公害,湿式储气柜塔体钢板发生腐蚀是不可避免的,但经过努力减缓钢板的腐蚀以延长使用寿命却是可以做到的。提高防腐蚀工程设计标准和增加钢板厚度究竟哪种方法更为经济有效。
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4提高防腐标准与增加钢板厚度的经济比较

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$ D; z5 y& @  h2 V! u& \9 L9 b       以5万mg低压湿式螺旋储气柜为例。: T+ h) ?7 N9 L7 L$ T0 Q7 |2tech.cn
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       5万m3湿式储气柜钢结构防腐蚀面积约2.7万m2,如果采用喷砂除锈,环氧树脂类涂料,并由专业防腐队伍进行施工。那么,它的防腐蚀工程的费用约为2.7万m2 x35元/m2= 94.5万元,这里还不包括防腐蚀施工单位与钢结构安装施工单位交叉作业所产生的费用。而如果将塔体钢板厚度改为4mm厚,采用人工除锈,酚醛类普通油漆,那么,加厚钢板为4mm厚所增加的工程费用为20.5十2.7x 15=61万元,比上一方案节省投资94.5-61 = 33.5万元。
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' I# C% I" H* Q有关两者间的经济分析列表如下
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& q& b0 ?0 j) R0 ~, a# G' Y9 W5 F0 p在(表1)中,考虑到防腐蚀施工中方法不宜过于复杂,故取值取平均值。/ z6 x' d) z' R% q3 K+ N4 O2tech.cn
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5结论
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        由(表1)中可以看出,将湿式储气柜塔体钢板厚度3mm改为4mm厚,并同时调整防腐蚀工程量,在相同的使用年限内其经济效益是十分明显的,但同时,塔体钢板厚度也不宜增加过多,否则,将又会带来安装施工中新的问题。当然如果能够保证防腐蚀工程的施工质量,采用提高防腐蚀设计标准的方法,以求满足湿式储气柜的安全运行也是可行的。但鉴于防腐蚀工程施工过程中仍还有诸多问题设能解决,那么,增加湿式储气柜塔体钢板厚度,则又是解决湿式储气柜运行管理中一大问题的途径。
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在不久前,通过山东省科技成果鉴定的FBM-1型密封防锈保护膜产品,为解决湿式储气柜安全运行问题又提供了一条行之有效的途径,在使用中,只须将该产品投入在水槽中,通过储气柜的上、下运行,则在塔体上形成一层半固化的防锈膜,达到防腐蚀效果,使用该产品也解决湿式储气柜内部防腐蚀问题。笔者认为,如果,由山东博山社会福利密封防腐材料厂生产的湿式储气柜专用FBN-1型密封防锈保护膜能得到推广应用,那么,多年来困扰企业管理部门的问题也就得到了根本解决。
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