國家管網集團工程技術創新公司(以下簡稱公司)自主研發最大適用于30萬方罐容的首個大型LNG薄膜罐成套建造技術。通過中國石油工程建設協會鑒定整體已達到國內領先水平,部分方法及技術達到國際先進水平。該技術是公司《大型LNG薄膜罐成套建造技術開發研究》科研項目的重要成果,覆蓋薄膜系統、絕熱模塊、材料性能、預應力系統及混凝土結構等多個方面,貫穿了從研發、設計、采購、施工到開車和運維的全工程周期,開創了國內首個大型薄膜罐成套建造技術研究的先河。
自主攻關 系統建立LNG薄膜罐材料設計底層架構
公司科研團隊圍繞LNG薄膜罐壁和罐底絕熱板、波紋板、次屏蔽等材料要素,持續開展設計、生產、評估等關鍵技術攻關。其中,針對薄膜板的波紋構型,制定研究方案并進行了國內首次陸上薄膜罐常溫和低溫的強度試驗,構建了有限元壓型建模和3D掃描建模兩套互為驗證的數值模型,在大量分析及試驗基礎上,完成了薄膜板強度設計、疲勞失效評估、位移補償能力評估和穩定性設計及校核等一系列方法,揭示了波紋型薄膜板的抗拉能力、承壓能力和疲勞損傷特性,系統建立了LNG薄膜罐波紋型薄膜板設計的底層架構。
同時,結合北燃天津南港LNG薄膜罐波紋板焊縫實際情況,團隊完成了薄膜焊接工藝指導書,為LNG薄膜的全過程關鍵技術攻克,打下堅實基礎。
科學驗證創新開展LNG薄膜罐外罐抗沖擊試驗
為進一步驗證飛射物撞擊大型薄膜罐的損傷破壞和動力響應問題,公司科研團隊搭建大口徑沖擊試驗裝置,通過縮尺模型沖擊試驗方法,對LNG薄膜罐的抗沖擊性能進行試驗模擬研究,開展了國內首次薄膜罐外罐抗沖擊試驗。
試驗全面獲取了關鍵定量損傷、時程響應、損傷圖像影響信息等數據,對于指導大型薄膜罐結構設計、提升其抗飛射物毀傷能力,有效保障國家能源安全,具有重要的學術價值和工程應用前景。
系統分析構建首個大型LNG薄膜罐成套建造技術模型
公司科研團隊通過有限元分析的方式,構建了首個30萬方大型LNG薄膜罐成套建造技術模型,對設計方案進行了系統分析。
在外罐建造方面,圍繞預應力系統、OBE及SSE地震作用時程進行了重點分析,完成了環向、豎向預應力鋼筋布置方案,擬合得出地震作用下的LNG薄膜罐動壓力分布公式;在工況模擬方面,對熱極端操作工況下LNG薄膜罐的BOG日蒸發率進行了數值分析,儲罐日蒸發率僅為0.043%,驗證了其絕熱設計能夠在熱極端操作工況下滿足設計熱溫場要求,以全面系統的模擬驗證,為大型LNG薄膜罐建造提供科學、合理的決策依據。
截至目前,《大型LNG薄膜罐成套建造技術開發研究》共形成計算書、圖紙、手冊、指南等技術成果類文件40余項,并獲得多項發明專利及軟件著作權等自主知識產權成果。公司科研團隊積極推動技術的有形化應用,將技術規定、操作手冊等成果,轉化形成了技術指南類、標準模塊類、管理規定類和技術規格書類等多項DEC文件,為LNG薄膜罐的設計工作提供科學指導和支持,全力支撐LNG薄膜罐技術在國家管網集團的工程試點應用。