热应力作用下LNG储罐外罐裂缝及失效时间分析

作     者：程旭东 彭文山 孙连方 李潇南 尹铸华 Cheng Xudong;Peng Wenshan;Sun Lianfang;Li Xiaonan;Yin Zhuhua

作者机构：中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院 中国石油西气东输管道公司 

出 版 物：《天然气工业》 (Natural Gas Industry)

年 卷 期：2015年第35卷第3期

页      面：103-109页

核心收录：

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 080706[工学-化工过程机械] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0815[工学-水利工程] 0813[工学-建筑学] 082003[工学-油气储运工程] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：山东省自然科学基金项目"大型LNG储罐预应力混凝土超低温性能研究及其优化设计"(编号:ZR2012EEL23) 中央高校基本科研业务费专项资金项目"大型LNG储罐球形混凝土罐顶裂缝开展分析"(编号:13CX06074A) 

主　　题：LNG储罐 泄漏时间 传热 温度应力 环向应力 应力叠加 裂缝 失效 

摘      要：对于大型液化天然气储罐,内罐泄漏时,由于内外表面温差产生的巨大热应力对于外罐裂缝开展及储罐失效有非常重要的影响。为了获得外罐裂缝的开展规律以及储罐失效时间以便指导实际工程的设计与维护,利用传热学与弹塑性力学相关理论,提出了一种应力叠加方法,近似计算在内罐泄漏时外罐出现裂缝的内外温差,并且结合数值模拟结果进行对比分析,验证理论方法的准确性,确定裂缝开展规律,最终求得内罐从最不利泄漏点开始泄漏到外罐内侧混凝土开裂的储罐失效时间。结果表明:①内罐泄漏时,热应力巨大,不可忽略,热应力和其他荷载共同作用导致外罐产生大量裂缝,裂缝首先在外罐顶部内表面产生,并迅速向外表面开展,最终贯穿罐顶,导致储罐失效;②首次求得了储罐从内罐开始泄漏到外罐产生裂缝的最小时间,在此时间内采取有力措施及时处理,对控制事故发展、避免发生严重灾害具有重要意义。