第15卷第8期中國(guó)水運(yùn)Vol. 15.No. 82015年8月China Water TransportAugust2015船用甲醇罐設(shè)計(jì)金庫(kù)，劉久軍，吳慶(中船重工(武漢)船舶與海洋工程裝備設(shè)計(jì)有限公司,湖北武漢430060 )摘要:結(jié)合某型深遠(yuǎn)海 工作船甲醇罐開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)情況，闡述了船用甲醇罐強(qiáng)度計(jì)算模式、甲醇卸載與安全防護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，對(duì)后續(xù)同類型船舶的船用甲醇罐設(shè)計(jì)及布置提供了指導(dǎo)。關(guān)鍵詞:船舶;甲醇罐;甲醇系統(tǒng)中圖分類號(hào): TQ223. 121文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A文章編號(hào): 1006-7973 (2015) 08-0015-04隨著海洋資源的開(kāi)發(fā)與利用以及國(guó)家的深海發(fā)展戰(zhàn)略引2.甲醇系統(tǒng)的要求導(dǎo)，深海鉆井作業(yè)的活動(dòng)逐漸增多,為保證深海鉆井作業(yè)安(1)甲醇的裝載由岸上的裝貨設(shè)施完成,甲醇的卸載由全進(jìn)行，甲醇作為作業(yè)過(guò)程中不可或缺的水合物抑制劑，在船_上配備的甲醇泵完成。海工行業(yè)的需求也越來(lái)越多。這就對(duì)深遠(yuǎn)海工作船的設(shè)計(jì)提(2)甲醇罐通道與甲醇罐里需配備惰性氣體保護(hù)系統(tǒng)。出了配備甲醇裝載運(yùn)輸系統(tǒng)的要求。由于甲醇易燃易爆(閃(3)甲醇罐透氣系統(tǒng)采用高速排氣方式,裝備高速透氣點(diǎn)12C),屬于有毒有害液體物質(zhì),在進(jìn)行甲醇裝載運(yùn)輸系閥。統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)其安全性是考慮的重點(diǎn)，而且船舶行業(yè)規(guī)范規(guī)則對(duì)(4)甲醇罐透氣管應(yīng)聯(lián)至惰性氣體系統(tǒng)。其要求也更加嚴(yán)格。(5)甲醇罐采用雷達(dá)式遙控測(cè)深。由于目前國(guó)內(nèi)現(xiàn)有近海供應(yīng)船大多未設(shè)置專用甲醇罐，(6)甲醇裝載管系與船上鉆井壓載水系統(tǒng)連接。對(duì)這一-領(lǐng)域的研究不多，因此需要進(jìn)行開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)。在進(jìn)行設(shè)(7)甲醇罐液貨艙區(qū)配備消防安全系統(tǒng)。計(jì)時(shí)，以化學(xué)晶運(yùn)輸船舶相關(guān)規(guī)范作為設(shè)計(jì)依據(jù),但是也考(8)裝卸管路均采用不銹鋼材料,管路采用焊接形式連慮到深遠(yuǎn)海工作船運(yùn)輸?shù)募状紨?shù)量有限這一實(shí)際情況。我們接。在船.上設(shè)置-一個(gè)罐體,給其配備相關(guān)的系統(tǒng)，同時(shí)與船舶的(9)在泵、閥和管路上，應(yīng)設(shè)有區(qū)別標(biāo)記，以識(shí)別它們結(jié)構(gòu)和自有系統(tǒng)設(shè)計(jì)相結(jié)合,滿足船東和船級(jí)社的要求。本的用途和它們所服務(wù)的艙。文結(jié)合某型深遠(yuǎn)海工作船船用甲醇罐的實(shí)船設(shè)計(jì)，對(duì)船用甲二、甲醇罐罐體設(shè)計(jì)醇罐的設(shè)計(jì)進(jìn)行總結(jié)歸納。1.罐體舾裝設(shè)計(jì)一、甲醇罐設(shè)計(jì)原則由于甲醇罐體積大，且屬于危險(xiǎn)品艙室,所以在布置時(shí)，甲醇罐罐體的要求我們考慮到安全性，將其置于船舶主甲板下一一個(gè)方形的減搖(1)甲醇罐采用不銹鋼材質(zhì)制作(船東要求)水艙之中。在主甲板上與甲醇罐之間設(shè)置通道，通道做成圍(2)甲醇罐周圍都設(shè)有隔離艙保護(hù)井式結(jié)構(gòu)，該通道頂部(主甲板上)和底部(甲醇罐頂部)(3)甲醇罐可作為壓載艙并注入壓載水都設(shè)有一一個(gè)凈開(kāi)口大小為600x800mm人孔蓋,人孔蓋下(4)從開(kāi)敞甲板至甲醇罐需設(shè)置2個(gè)通道配直梯到達(dá)甲醇罐底部，直梯寬度應(yīng)不小于400mm。對(duì)于(5)甲醇罐-端設(shè)-一個(gè)深井平臺(tái)供應(yīng)船而言，我們?cè)O(shè)置通道時(shí)不應(yīng)與主甲板載貨區(qū)域重(6) 甲醇罐內(nèi)部設(shè)置防浪擋板疊，所以在靠近甲醇罐兩端，各設(shè)-一個(gè)通道出入口，與船舶表1甲醇罐設(shè)計(jì)要求主甲板兩側(cè)通道交匯，如圖1所示。序號(hào)名備注另月地左教通進(jìn)設(shè)備客積大于70立方米主殼體材質(zhì)不銹鋼.S316L內(nèi)壓0.1MPa工作壓力.外壓0.06MPa操作溫度0-50C甲醇、水設(shè)備安裝彤式臥式配鞍馬座設(shè)備外形尺寸φ22X20m圖1罐體舾裝設(shè)計(jì)收稿日期: 2015-06-21作者簡(jiǎn)介:金庫(kù)(1988-), 男，漢族，學(xué)士學(xué)位，工程師，中船重工(武漢)船舶與海洋工程裝備設(shè)計(jì)有限公司，研究方向?yàn)榇w設(shè)計(jì)。基金項(xiàng)目:國(guó)家發(fā)改委2013年海工裝備研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目資助。16中國(guó)水運(yùn)第15卷在甲醇讎內(nèi)部,沿長(zhǎng)度方向每隔2m設(shè)置- -個(gè)防浪擋板，減緩甲醇在罐內(nèi)的晃蕩，但該設(shè)置不會(huì)影響裝卸甲醇時(shí)甲醇M, - 2|1+28-代E 4-1.36<+09N . mm在罐體內(nèi)部的流動(dòng)性。為便于甲醇泵將甲醇抽離甲醇罐,需在甲醇罐-端設(shè)置-一個(gè)深井。國(guó)簡(jiǎn)支座處橫截面彎矩我們把甲醇罐設(shè)計(jì)為成套設(shè)備,所以在其罐體上還應(yīng)該配備不銹鋼的人孔蓋、直梯、甲醇泵基座、甲醇加載口/卸載口、1:=-FA=-1.03e+08N●mm傳感器法蘭座、透氣口、惰性氣體加注口等與甲醇系統(tǒng)配套的接口,均因采用不銹鋼材質(zhì)。這些接口的位置都設(shè)置在左右舷圍井區(qū)域內(nèi),可有效減小貨物區(qū)域的范圍,同時(shí)也便于檢修。由此可得最危險(xiǎn)截面為中間界截面。根據(jù)圓筒材料,可查得材料甲醇罐制作完成后其不銹鋼表面需酸洗鈍化處理。設(shè)計(jì)溫度下許用壓縮應(yīng)力[oL =8032MPa,罐體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)甲醇罐為臥式罐體，主體為圓簡(jiǎn)，端部采用平蓋形式封工作狀態(tài)中間截面處軸向應(yīng)力頭，設(shè)置雙鞍馬座與船體基座間用焊接形式，圓簡(jiǎn)材料采用πR28。: 40.55MPa <[o],合格;S316L不銹鋼，鞍馬座材料采用Q235A。其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算采用全國(guó)化工設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)中心站研發(fā)的SW6- 1998壓勵(lì)試驗(yàn)狀態(tài)中間截面處軸向應(yīng)力容器設(shè)計(jì)軟件，計(jì)算結(jié)果如下。σ,= P-4+- M:=48.52 MPa(1)設(shè)計(jì)條件28, Rδ。設(shè)計(jì)壓力P:內(nèi)壓0.1MPa,外壓-0.06MPa; 設(shè)計(jì)溫σ,<0.9σ, = 159.3MPa,合格。度: t=50'C;6)簡(jiǎn)體和封頭的切應(yīng)力容器內(nèi)徑: D.=2,200mm;簡(jiǎn)體長(zhǎng)度: L=19,976mm;KF(_ L-2A= 12.41MPa“R5L+4h/3)簡(jiǎn)體名義厚度δ。=12mm;物料密度: 1,000kg/m2;設(shè)備材料:簡(jiǎn)體為00Cr17Ni14Mo2， 封頭為τ <[τ]= 94.4 MPa,合格。0Cr17Ni12Mo2;7)在鞍座邊角處圓簡(jiǎn)的周向應(yīng)力焊接接頭系數(shù): φ=0.85; 簡(jiǎn)體厚度附加量:C=3.3mm;= C.K,FR.E_ KFE_ -04.23MPa鋼板負(fù)偏差C =0.8mm;腐蝕裕度: C2=2.5mm;I。A鞍座:材料Q235A; 包角: =150° ;鞍座寬度:在鞍座邊角處，加強(qiáng)圈內(nèi)緣或外緣表面的周向應(yīng)力b=240mm;σCKRdF_ K,F= 101.48MPa鞍座高度: H=200mm; 鞍座腹板厚度: δm = 12mm;。鞍座形心至封頭切線距離: A= 2,208mm。|σ7 I < 1.25[]"= 147.5MPa, 合格，(2)內(nèi)壓情況校核(0.1MPa)|σ8 | < 1.25[o]'R =146.25MPa, 合格。1)圓倚計(jì)算厚度δ=cisp -1.1mm ,8)鞍座腹板水平應(yīng)力σ,=-. -= 15.93 MPa，圓簡(jiǎn)有效厚度δ。=δ,-C_-C2 =8.70mm,合格。Hsb。+b,δ.2)試驗(yàn)壓力下圓簡(jiǎn)的應(yīng)力σg < 2[σ ]sa/3= 93.33MPa，合格。σr= R4(D:+62)=18.7<0] =1593MPa,合格,(3)外壓情況校核(-0.06MPa)28.在進(jìn)行外壓情況校核簡(jiǎn)體厚度時(shí)，我們已知簡(jiǎn)體有效厚其中R=1.25Pe δ.=6.-C.-Cp度δ。=δ- Ci- Cz= 8.7mm,可計(jì)算出簡(jiǎn)體許用外壓力為[P]=3)設(shè)計(jì)溫度下計(jì)算應(yīng)力0.074MPa> P-0.06MPa,可得簡(jiǎn)體厚度滿足要求。對(duì)于σ=5+042=12.7MPa