耐腐蚀玻璃钢大型储罐在油田的应用.doc

1、耐腐蚀玻璃钢大型储罐在油田的应用摘 要：随着国民经济对能源的依赖性越来越强，稳定的不断增长的石油生产对保障国民经济的稳定快速发展是必不可少的前途条件。而玻璃钢大型储罐以其耐腐蚀，无需维修，寿命长的优点在石油系统中有着广泛的应用空间。 关键词：玻璃钢大型储罐 耐腐蚀 无需维修 质量控制 综合成本 油田应用 塔里木轮南油田污水主要来自轮一联原油脱水站合原油稳定系统。轮一联已建污水处理及注水站的设计规模为 5800m3/d。目前污水量约为6600m3/d，随着油田综合含水率的增长，污水产量逐年递增，老站已不能满足污水增长的处理要求，需要新建 6000m3/d 污水处理站和注水站。 由我单位负责承建的

2、新疆轮南油田新建 6000m3/d 污水处理及注水系统改扩建工程，包含 2 座 3000m3 钢制储罐和 3 座 1000m3 玻璃钢储罐。其中 3 座 1000m3 玻璃钢储罐为新疆塔里木轮南油田，首次将立式现场缠绕耐腐蚀玻璃钢大型储罐应用在油田生产中，分别做为 1 座污水回收罐和 2 座注水罐进行使用。 一、玻璃钢大型储罐的性能特点： （一）耐腐蚀 玻璃钢在 93以下，能耐绝大多数的酸、碱、盐、溶剂、油、污水、海水等各种介质。 （二）轻质高强 玻璃钢的比重为 1.651.9g/cm3，为钢的 1/41/5。 （三）可设计性强 玻璃钢大型储罐可以针对不同的介质、使用温度，选用不同的耐腐蚀、耐

3、温树脂。根据不同的直径、压力及受力情况通过改变产品的壁厚，纤维缠绕角，铺层，树脂含量等技术参数，来实现最优化的设计。 （四）无需维修 寿命长 耐腐蚀玻璃钢大型储罐通常使用寿命高达 50 年，且在整个使用过程中，几乎不需要维修，维护成本非常低。 （五）耐腐蚀玻璃钢大型储罐的热性能 耐腐蚀玻璃钢大型储罐的热膨胀系数为 11.210-6/，约为钢的1/2，为 PVC 塑料管的 1/6；热传导系数为 0.23，只有钢的 0.5%，是一种相当突出的热的绝缘体。 （六）耐腐蚀玻璃钢大型储罐的阻燃性能 耐腐蚀玻璃钢大型储罐可以通过使用阻燃树脂，普通树脂中添加阻燃剂（无机阻燃剂如三氧化二铝；有机阻燃剂如溴化物

4、、磷化物等） ，阻燃树脂+阻燃剂等各种方法，获得不同阻燃氧指数的阻燃产品。 （七）耐腐蚀玻璃钢大型储罐的电性能 耐腐蚀玻璃钢大型储罐的绝缘电阻通常在 1012-1015.cm，为优良的电绝缘材料。 （八）耐腐蚀玻璃钢大型储罐的耐低温性能 耐腐蚀玻璃钢大型储罐不象其它类塑料制品，在低温状态下，会变脆和降低强度。其在-30的状态下，仍具有优质良好的韧性和极高的强度。有实验证明，耐腐蚀玻璃钢大型储罐处在或略低于摄氏零度状态下，具有特殊的抗结冰能力。 二、耐腐蚀玻璃钢大型储罐的设计、制造与质量控制 耐腐蚀玻璃钢大型储罐的优点 采用立式现场缠绕耐腐蚀玻璃钢大型储罐具有以下优点： a、玻璃钢制品的环、轴向

5、强度高：由于立式缠绕设备环向缠绕、轴向缠绕均可实现，缠绕角度可以根据制品的受力设计，在 40-80 度之间调整，环向强度与轴向强度均可以最大限度地得到保证。同时，玻璃钢具有储罐抗风压能力和外载性能好，抗变形能力及抗震性能高等优点。 b、内衬抗渗性能好：立式缠绕时，内衬直接在做好的整体模具上制作，内衬凝胶后，经检验及处理后，直接缠绕结构层，内衬与结构层结合紧密，内衬不易因变形而产生微裂纹，抗渗漏性能好。 c、罐底形式合理：在 JC587 及其它国外标准中，对于 DN4000mm的玻璃钢储罐罐底的形式，一般规定为内外封口对接包缠形式。但针对大型玻璃钢储罐，由于罐底拐角处的应力疲劳最大，是导致拐角处

6、经常发生渗漏的直接原因。针对这一情况，通过采用承插罐底的形式，可大大降低甚至避免了罐底拐角处的弯曲应力，根除了渗漏的发生，对储罐的安全使用也提供了保障。同时，承插罐底形式要求储罐基础为钢筋混凝土硬基础，储罐罐底直接在基础上糊制，这就使得储罐封底与基础结合紧密，形成一个整体。从根本上避免了传统罐底形式由于罐底垫的沙子流失，而造成罐底局部悬空疲劳破坏。 d、吊装方便：对于立式现场缠绕，储罐带顶封头缠绕完后，平移到基础上与底封头进行承插糊制即可，吊装安全方便。 e、缠绕占地面积小：由于是立式缠绕，缠绕小车在高度方向运动不受储罐直径的限制，可制作较大直径的储罐，最大可制作 30 米直径的储罐，且使用的

7、场地非常小。 f、生产周期短：由于内衬不需要脱模，缠绕速度快，吊装方便等一系列优点，使得生产制作的周期大大缩短。 （一）耐腐蚀玻璃钢大型储罐的设计 1.玻璃钢储罐的设计主要从两个方面来考虑： （1）耐腐蚀性：优异的耐腐蚀性是玻璃钢储罐成功应用于各种化工领域的关键。耐腐蚀性能主要由储罐的内衬树脂提供，所以选择合适的耐腐、耐温树脂制作储罐是非常重要的。 2.强度及刚度性能： （1）由于储罐长期暴露在外界，因此风压对储罐的影响很大，设计时应该重点对储罐的筒身进行抗弯较核、背风面轴向受压较核、迎风面轴向受拉较核。另外由于储罐的容积较大，地震波引起的贮液晃动对罐壁的横向压力不可忽略，也应该对该横向力产生

8、的储罐筒身环向和轴向的强度破坏和失稳进行较核。 （2）对于顶封头与筒身的对接的强度和耐腐蚀性能的保证，采用“内封防腐，外封缠绕加强”的方案，这样在接缝处采用筒身整体缠绕加强，可以使此处的抗内压和抗弯曲性能与筒身缠绕层保持一致，实践证明这种方案是可靠、有效的。 （3）当储罐的直径和高度均较大时，贮液将对筒体产生很大的环向应变（变形） ，因此，储罐筒身采用加强筋对抗变形设计（加强储罐的刚度） ，最大应用 2500m3 罐（采用 4 道加强筋） 。 （4）由于储罐直径较大，储罐顶封头的刚度与强度也是至关重要的。采取的措施有： a：合理的厚度避免封头自重过大引起下坠； b：封头设计纵向加强筋和环向加强

9、筋； （5）筒身罐底承插一体结构。储罐封底与筒身采用承插工艺结合成一整体，大大提高了罐底的强度及刚度，而且罐底直接在硬板基础上制作，根本上避免了底部疲劳破坏，罐体稳定性增强，罐拐角受力结构改变，安全性增加。 （6）罐底施工后不脱模，不移位，避免了罐底运输吊装移位过程中的损坏。 （二）材料选择 1.玻璃纤维的选择：无碱玻璃纤维的力学性能好，与树脂的粘接性能好，玻璃钢制品的强度高；中碱玻璃纤维易吸潮，玻璃钢制品的力学性能差，但耐碱性能好。 2.树脂的选择：内衬树脂必须满足耐腐蚀及一定的耐温要求；结构层的树脂必须强度高、韧性好； （三）耐腐蚀玻璃钢大型储罐的层合结构： 2.筒身设计 4 道加强筋 3

10、.H 为从下至上高度 2300-4800 42 4800-7300 30 7300-9950 20 9950-11300 14 平底封头 20 （四）耐腐蚀玻璃钢大型储罐制作过程中的质量控制 1.制作过程的关键点控制 内衬层制作为质量管理体系中的关键工序，操作员工经多次培训合格方可配戴关键工序上岗证上岗操作。内衬层的质量直接决定设备的耐磨性、耐腐性、防渗能力及力学性能。玻璃钢罐的内表面应光滑平整，无对使用性能有影响的龟裂、分层、针孔、杂质、贫胶区、气泡等缺陷。（3）结构层制作 采用国内目前性能最先进立式的微机变频控制现场缠绕机，可按设计对设备的壁厚及含胶量、缠绕角及含胶量等进行微机参数设置，最

11、大限度地保证了设备壁厚的均匀性，避免了人为因素的波动影响。完全可以保证设备平均壁厚不得小于标称厚度（设计要求厚度）且设备环向断面壁厚误差5%，最小厚度不小于设计要求的 95%.由于设备工作环境为户外，在设备外表面制作 1mm 富胶衣树脂外保护层，可有效起到耐腐蚀、耐老化、防负压等保护作用。 （4）外保护层级固化控制点 （5）接管安装控制点 （五）设备现场施工图及基础要求 1.公用工程条件 a、场地：现场要求 5040 平方米左右，要求道路平整，基础坚硬，可承重达 40 吨。 b、库房：提供 50 平方米的材料仓库。 c、用电：提供 45KW 容量的三相 380V 电源，接到现场。 d、用水：提

12、供施工人员的生活饮用水，满水试压的水源及供水设施。2.基础验收和处理 a、土建承包商应提交储罐基础质量合格证明书，测量记录及其它施工记录给储罐制作方，并由代表组织基础的复查和交接工作。 b、交接的储罐基础表面不能有裂纹、蜂窝状空洞及露筋等缺陷。 3.缠绕设备的组装 缠绕设备有五大部分组成： a、微机控制系统 b、侍服驱动系统 c、浸胶系统 d、缠绕系统 e、模具系统 其中微机控制系统是储罐制作的中枢神经，它控制缠绕系统按预先设计的工艺参数进行生产。模具制作则是设备中对产品质量影响较大的另一个重要因素。 （六）制造验收标准 HG/T39832007耐化学腐蚀现场缠绕玻璃钢大型容器标准 参考： JC/T587-1995 纤维缠绕增强塑料储罐 HG/T20696-1999玻璃钢化工设备设计规定 ASTMD3299 玻璃纤维缠绕增强热固性树脂耐化学性设备标准规范 三、耐腐蚀玻璃钢大型容器与钢罐的技术经济比较 四、耐腐蚀玻璃钢大型容器在油田的应用及推广前景 立式现场缠绕耐腐蚀玻璃钢大型储罐技术应用范围广，设备使用寿命长。由于其安全性、经济性、环保性等特点，可在油田范围内应用在：污水罐，缓冲罐，沉降罐，收油罐，过滤罐，回注水罐，消防水罐，具有十分可观的推广应用前景，必将产生巨大的经济和社会效益，将为我公司开拓国内外市场做出重要贡献。