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[摘 要]结合TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》GB150.1～150.4-2011《压力容器》的实施，围绕20m3液化石油气卧式储罐的设计，来分析探讨在液化石油气卧式储罐的常规设计中需要执行的标准、参数的确定、材料的选择和结构的设计以及制造技术要求等需要注意的事项。
[关键词]液化石油气；卧式储罐；设计
中图分类号：TE972 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）07-0010-01
随着我国石油化工行业的快速发展，液化石油气作为炼油化工的副产品，以其经济高效、清洁环保以及灵活方便的优势占据着城乡能源市场，储配站的液化石油气通常采用球形储罐或卧式储罐进行储存。液化石油气是一种低碳的烃类混合物，主要由乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、丁烷、丁烯及少量的戊烷、戊烯等组成。常温常压下是气态，在加压和降低温度的条件下变成液体。气态相对密度为空气的2倍，液化石油气的饱和蒸气压随温度升高而急剧增加，其膨胀系数较大，一般为水的10倍以上，气化后体积膨胀250～ 300倍。液化石油气是一种极易燃烧、爆炸的石油化工原料，其储罐属于具有较大危险的储存容器之一。因此，在满足设施功能要求下，储罐具有良好的安全性是设计的首要问题。
本次设计对液化石油气卧式储罐进行设计计算。主要内容包括储罐工艺参数计算、储罐的结构设计、储罐的强度计算、应力校核、绘制设备总图以及针对一些安全问题提出对策措施。各项设计参数都正确参考了行业使用标准或国家标准，这样让设计有章可循，并考虑到结构方面的要求，合理地进行设计。
1 设计执行标准
TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》
GB150.1～150.4-2011《压力容器》
JB/T 4731-2005《钢制卧式容器》
2 确定设计压力
液化石油气是以丙烷或丙烯为主要成分的多组分有机混合物。在确定卧式储罐的设计压力之前，必须明确介质的主要成分，因为不同的成分所对应的压力是不同的。对于常温储存液化石油气的储罐，根据TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》第3.9.3条款的规定，常温储存液化石油气压力容器规定温度下的工作压力，按照不低于50℃时的混合液化石油气组分的实际饱和蒸汽压来确定。应当在图样上注明限定的组分或者对应的压力。如果没有实际的组分数据或者没做组分分析，在有保冷措施和无保冷措施两种情况下，其规定温度下的工作压力不得低于表一中所列的对常温储存混合液化石油气压力容器工作压力的要求。
由此可见，必须根据液化石油气组分来确定工作压力。需要强调的是，通过成分确定的是工作压力，而不是设计压力，务必引起注意。本例中液化石油气的主要组分是丙烷，丙烷50℃时的饱和蒸气压为1.6MPa，依据此工作压力确定了这台20m3液化石油气卧式储罐的设计压力是1.77MPa。
3 确定储罐的装量系数
液化石油气在平衡状态时的饱和蒸汽压随温度的升高而增大，其液体的膨胀性强，因此储存液化石油气的储罐内必须留有一定的气相空间，以防止由于温度升高而导致储罐内的压力剧增。储罐的储存量直接影响到储罐的工作压力，关系到储罐的设计和使用安全。TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》第3.13条规定储存液化气体的压力容器应当规定设计储存量，装量系数不得大于0.95。液化石油气储罐的装量系数一般为0.9，因此，储罐的储存量就可以按下式求出：W=φVρtX10-3式中W为储存量，t；φ为装量系数；V为压力容器体积，t；ρt为设计温度下的饱和液体密度，kg、m3。本例中储罐的装量系数确定为0.9。
4 确定腐蚀裕量
由所选定受压元件的材质、工作介质对受压元件的腐蚀率、容器使用环境和用户期待的使用寿命来确定，实际上应先选定受压元件的材质，再确定腐蚀裕量。工作介质对受压元件的腐蚀率主要按实测数据和经验来确定，受使用环境影响很大，变数很多，目前无现成的数据。一般介质无腐蚀的容器，其腐蚀裕量取1～2mm即可满足使用寿命的要求。本例为石油化工设备，介质为轻微腐蚀，取腐蚀裕量为2mm。
5 确定焊接接头系数
焊接接头系数，应根据受压元件的焊接接头型式及无损检测的长度比例确定。双面焊焊接接头和相当于双面焊的全焊透对接接头：100%无损检测φ=1.00；局部无损检测φ=0.85.单面焊对接接头：100%无损检测φ=0.9；局部无损检测φ=0.8.本例选焊接接头系数为1.0。
6 材料选择
液化石油气卧式储罐用钢的选择原则是在满足强度要求的前提下，还应具有足够的塑性，尤其是优良的韧性及焊接性能。材料的选用对储罐建造影响最大：涉及到所储存介质的适用性、壳体的计算、材料检验要求、焊接工艺评定、焊接过程管理、焊后检验、热处理要求等诸多方面。材料的选用需做全面的考虑，确保安全使用，同时又要经济合理。目前，液化石油气壳体材料选用主要有 Q245R、Q345R、Q370R等几种材料。综合考虑，20m3液化石油气卧式储罐选用Q345R正火板。
7 技术要求
a、本设备按本图所列各项规程、技术标准进行制造、检验和验收。
b、本设备所用钢材及焊接材料应有质量证明书，设备主要受压元件的材料应按TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》2.1的规定。设备壳体所用钢板应符合GB713-2008《锅炉和压力容器用钢板》的规定，供货状态为正火；钢板应逐张进行超声波检测，检测应按JB4730.3-2005的规定进行；所用锻件应符合NB/T47008-2010标准中的Ⅲ级要求。
c、焊接采用电弧焊，焊接按照NB/T47015-2011进行施焊。
d、设备所有承压焊接接头均采用全焊透结构。除图中注明者外，角焊缝的焊角高度均为两相焊件中较薄件的厚度，且为连续焊。
e、设备壳体和人孔上的所有对接焊接接头应进行100%射线检测，检测技术等级不低于AB级，质量等级不低于JB/T 4730.2-2005 Ⅱ级合格。公称直径小于250mm的接管与对焊法兰的对接接头应按JB/T4730.4～JB/T4730.5-2005的规定进行磁粉或渗透检测，Ⅰ级为合格。
f、容器焊接完毕合格后进行炉内整体消除应力热处理，热处理合格后，不得再在设备本体上动火施焊。预焊件应在热处理前焊接完成（预焊件在焊接时应在下部留20mm不焊）。
g、设备制造完毕后，以2.22MPa进行液压试验，合格后再以1.77MPa進行气密性试验。
h、设备外表面应进行除锈，除锈后的钢材表面达到St2或Sa2级要求为合格。外表面防腐涂醇酸类底漆两道，干膜厚度不小于30μm。
8 结语
液化石油气卧式储罐的设计要严格执行R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》、GB150.1～150.4-2011《压力容器》以及JB/T4731-2005《钢制卧式容器》等相关标准。在此基础上，确定正确的设计压力、适当的储存量、合适的材料、合理的结构以及相应的制造技术要求，以确保储罐的安全性和经济性。同时，在液化石油气卧式储罐的制造过程中也要严格各项标准，确保液化石油气储罐的安全性。
参考文献
[1] TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》.
[关键词]液化石油气；卧式储罐；设计
中图分类号：TE972 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）07-0010-01
随着我国石油化工行业的快速发展，液化石油气作为炼油化工的副产品，以其经济高效、清洁环保以及灵活方便的优势占据着城乡能源市场，储配站的液化石油气通常采用球形储罐或卧式储罐进行储存。液化石油气是一种低碳的烃类混合物，主要由乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、丁烷、丁烯及少量的戊烷、戊烯等组成。常温常压下是气态，在加压和降低温度的条件下变成液体。气态相对密度为空气的2倍，液化石油气的饱和蒸气压随温度升高而急剧增加，其膨胀系数较大，一般为水的10倍以上，气化后体积膨胀250～ 300倍。液化石油气是一种极易燃烧、爆炸的石油化工原料，其储罐属于具有较大危险的储存容器之一。因此，在满足设施功能要求下，储罐具有良好的安全性是设计的首要问题。
本次设计对液化石油气卧式储罐进行设计计算。主要内容包括储罐工艺参数计算、储罐的结构设计、储罐的强度计算、应力校核、绘制设备总图以及针对一些安全问题提出对策措施。各项设计参数都正确参考了行业使用标准或国家标准，这样让设计有章可循，并考虑到结构方面的要求，合理地进行设计。
1 设计执行标准
TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》
GB150.1～150.4-2011《压力容器》
JB/T 4731-2005《钢制卧式容器》
2 确定设计压力
液化石油气是以丙烷或丙烯为主要成分的多组分有机混合物。在确定卧式储罐的设计压力之前，必须明确介质的主要成分，因为不同的成分所对应的压力是不同的。对于常温储存液化石油气的储罐，根据TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》第3.9.3条款的规定，常温储存液化石油气压力容器规定温度下的工作压力，按照不低于50℃时的混合液化石油气组分的实际饱和蒸汽压来确定。应当在图样上注明限定的组分或者对应的压力。如果没有实际的组分数据或者没做组分分析，在有保冷措施和无保冷措施两种情况下，其规定温度下的工作压力不得低于表一中所列的对常温储存混合液化石油气压力容器工作压力的要求。
由此可见，必须根据液化石油气组分来确定工作压力。需要强调的是，通过成分确定的是工作压力，而不是设计压力，务必引起注意。本例中液化石油气的主要组分是丙烷，丙烷50℃时的饱和蒸气压为1.6MPa，依据此工作压力确定了这台20m3液化石油气卧式储罐的设计压力是1.77MPa。
3 确定储罐的装量系数
液化石油气在平衡状态时的饱和蒸汽压随温度的升高而增大，其液体的膨胀性强，因此储存液化石油气的储罐内必须留有一定的气相空间，以防止由于温度升高而导致储罐内的压力剧增。储罐的储存量直接影响到储罐的工作压力，关系到储罐的设计和使用安全。TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》第3.13条规定储存液化气体的压力容器应当规定设计储存量，装量系数不得大于0.95。液化石油气储罐的装量系数一般为0.9，因此，储罐的储存量就可以按下式求出：W=φVρtX10-3式中W为储存量，t；φ为装量系数；V为压力容器体积，t；ρt为设计温度下的饱和液体密度，kg、m3。本例中储罐的装量系数确定为0.9。
4 确定腐蚀裕量
由所选定受压元件的材质、工作介质对受压元件的腐蚀率、容器使用环境和用户期待的使用寿命来确定，实际上应先选定受压元件的材质，再确定腐蚀裕量。工作介质对受压元件的腐蚀率主要按实测数据和经验来确定，受使用环境影响很大，变数很多，目前无现成的数据。一般介质无腐蚀的容器，其腐蚀裕量取1～2mm即可满足使用寿命的要求。本例为石油化工设备，介质为轻微腐蚀，取腐蚀裕量为2mm。
5 确定焊接接头系数
焊接接头系数，应根据受压元件的焊接接头型式及无损检测的长度比例确定。双面焊焊接接头和相当于双面焊的全焊透对接接头：100%无损检测φ=1.00；局部无损检测φ=0.85.单面焊对接接头：100%无损检测φ=0.9；局部无损检测φ=0.8.本例选焊接接头系数为1.0。
6 材料选择
液化石油气卧式储罐用钢的选择原则是在满足强度要求的前提下，还应具有足够的塑性，尤其是优良的韧性及焊接性能。材料的选用对储罐建造影响最大：涉及到所储存介质的适用性、壳体的计算、材料检验要求、焊接工艺评定、焊接过程管理、焊后检验、热处理要求等诸多方面。材料的选用需做全面的考虑，确保安全使用，同时又要经济合理。目前，液化石油气壳体材料选用主要有 Q245R、Q345R、Q370R等几种材料。综合考虑，20m3液化石油气卧式储罐选用Q345R正火板。
7 技术要求
a、本设备按本图所列各项规程、技术标准进行制造、检验和验收。
b、本设备所用钢材及焊接材料应有质量证明书，设备主要受压元件的材料应按TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》2.1的规定。设备壳体所用钢板应符合GB713-2008《锅炉和压力容器用钢板》的规定，供货状态为正火；钢板应逐张进行超声波检测，检测应按JB4730.3-2005的规定进行；所用锻件应符合NB/T47008-2010标准中的Ⅲ级要求。
c、焊接采用电弧焊，焊接按照NB/T47015-2011进行施焊。
d、设备所有承压焊接接头均采用全焊透结构。除图中注明者外，角焊缝的焊角高度均为两相焊件中较薄件的厚度，且为连续焊。
e、设备壳体和人孔上的所有对接焊接接头应进行100%射线检测，检测技术等级不低于AB级，质量等级不低于JB/T 4730.2-2005 Ⅱ级合格。公称直径小于250mm的接管与对焊法兰的对接接头应按JB/T4730.4～JB/T4730.5-2005的规定进行磁粉或渗透检测，Ⅰ级为合格。
f、容器焊接完毕合格后进行炉内整体消除应力热处理，热处理合格后，不得再在设备本体上动火施焊。预焊件应在热处理前焊接完成（预焊件在焊接时应在下部留20mm不焊）。
g、设备制造完毕后，以2.22MPa进行液压试验，合格后再以1.77MPa進行气密性试验。
h、设备外表面应进行除锈，除锈后的钢材表面达到St2或Sa2级要求为合格。外表面防腐涂醇酸类底漆两道，干膜厚度不小于30μm。
8 结语
液化石油气卧式储罐的设计要严格执行R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》、GB150.1～150.4-2011《压力容器》以及JB/T4731-2005《钢制卧式容器》等相关标准。在此基础上，确定正确的设计压力、适当的储存量、合适的材料、合理的结构以及相应的制造技术要求，以确保储罐的安全性和经济性。同时，在液化石油气卧式储罐的制造过程中也要严格各项标准，确保液化石油气储罐的安全性。
参考文献
[1] TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》.