CN108349577A - 液化气储罐及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

公开一种液化气储罐以及其制造方法。根据本发明，在液化气储罐中，与液体圆顶所安设的区域邻接的隔膜的材料不同于不与所述区域邻接的隔膜的材料，以使得液化气储罐能够在存储液化气期间有效地对产生的热变形作出响应。

Description

液化气储罐及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种液化气储罐及其制造方法。
背景技术
通常，浮式海上结构配备有液化气储罐，所述浮式海上结构配置成处理例如液化天然气(Liquefied Natural Gas)的液化气。因为液化气存储在比室温低得多的低温温度下，所以这种液化气储罐由能够承受低温温度的材料形成。另外，液化气储罐通常包含绝缘体，所述绝缘体用于防止与外部环境热交换。
液化气储罐在其内部和外部中配备有用于将液化气供应到储罐/从储罐排出液化气的管道，可向储罐的一部分提供管道穿过其中的液体圆顶(Liquid Dome)。
发明内容
技术问题
取决于液化气储罐的绝缘体是否直接接收液化气的负载，液化气储罐分为独立式储罐和隔膜式储罐。
具体地说，在隔膜式储罐中，因为储罐的隔膜在低温温度下直接或间接地接触液化气，所以所述隔膜可能遭受热变形而导致收缩。因此，在储罐的制造中，隔膜形成有波纹以应对由热变形而导致的收缩。
然而，归因于储罐制造方法的特性，技术上难以在与液体圆顶邻接的隔膜上形成波纹。
因此，本发明的一个目的是提供能够应对与液体圆顶邻接的隔膜的热变形而无需使隔膜成波纹状的液化气储罐和制造此液化气储罐的方法。
技术解决方法
根据本发明的一个方面，液化气储罐包含：依序堆叠的第一隔膜、第一面板、第二隔膜以及第二面板；以及安置在液化气储罐的上部侧的液体圆顶(Liquid Dome)，所述液体圆顶配备有管道，液化气通过所述管道供应到液化气储罐或从液化气储罐排出，其中第一隔膜以及第二隔膜中的至少一个包含与液体圆顶邻接的邻接区域以及不与液体圆顶邻接的非邻接区域，所述邻接区域以及所述非邻接区域由不同材料形成。
在一实施例中，在第一隔膜以及第二隔膜中，包括由不同材料形成的邻接区域以及非邻接区域的隔膜，形成邻接区域的材料的热应变可比形成非邻接区域的材料的热应变低。
在一实施例中，在第一隔膜以及第二隔膜中，包括由不同材料形成的邻接区域以及非邻接区域的隔膜，邻接区域可由因瓦合金(Invar)形成。
在一实施例中，在第一隔膜以及第二隔膜中，包括由不同材料形成的邻接区域以及非邻接区域的隔膜，非邻接区域可由不锈钢(Stainless steel)或高锰钢(High-Mn)形成。
在一实施例中，在第一隔膜以及第二隔膜中，包括由不同材料形成的邻接区域以及非邻接区域的隔膜，非邻接区域可形成有波纹以及邻接区域可不形成有波纹。
在一实施例中，在第一隔膜以及第二隔膜中，包含由不同材料形成的邻接区域以及非邻接区域的隔膜可包含端帽(end cap)，所述端帽用于防止液化气通过波纹泄漏。
在一实施例中，液体圆顶可包含液体圆顶面板以及液体圆顶隔膜，其中所述液体圆顶隔膜可包括因瓦合金。
根据本发明的另一方面，制造液化气储罐的方法包含：安置第一面板；在第一面板上安置第一隔膜；在第一隔膜上安置第二面板；在第二面板上安置第二隔膜；以及在罐的上部侧安置液体圆顶(Liquid dome)，所述液体圆顶配备有管道，液化气通过所述管道供应到液化气储罐或从液化气储罐排出；其中第一隔膜以及第二隔膜中的至少一个包含与液体圆顶邻接的邻接区域以及不与液体圆顶邻接的非邻接区域，所述邻接区域以及所述非邻接区域由不同材料形成。
在一实施例中，在第一隔膜以及第二隔膜中，包括由不同材料形成的邻接区域以及非邻接区域的隔膜，形成邻接区域的材料的热应变可比形成非邻接区域的材料的热应变低。
在一实施例中，在第一隔膜以及第二隔膜中，包括由不同材料形成的邻接区域以及非邻接区域的隔膜，邻接区域可由因瓦合金(Invar)形成。
在一实施例中，在第一隔膜以及第二隔膜中，包括由不同材料形成的邻接区域以及非邻接区域的隔膜，非邻接区域可由不锈钢(Stainless steel)或高锰钢(High-Mn)形成。
在一实施例中，在第一隔膜以及第二隔膜中，包括由不同材料形成的邻接区域以及非邻接区域的隔膜，非邻接区域可形成有波纹以及邻接区域可不形成有波纹。
在一实施例中，在第一隔膜以及第二隔膜中，包含由不同材料形成的邻接区域以及非邻接区域的隔膜可包含端帽(end cap)，所述端帽用于防止液化气通过波纹泄漏。
在一实施例中，液体圆顶可包含液体圆顶面板以及液体圆顶隔膜，其中所述液体圆顶隔膜可包括因瓦合金。
有利效应
根据本发明，有可能制造一种能够应对隔膜的热变形而无需使与液体圆顶邻接的隔膜成波纹状的液化气储罐。
附图说明
图1到图9是根据本发明的一个实施例的液化气储罐以及其制造方法的视图。
图10是根据本发明的实施例的其中第一面板、第一隔膜、第二面板以及第二隔膜堆叠的液化气储罐的视图。
具体实施方式
下文，将参看附图详细地描述本发明的实施例。然而，应理解，以下实施例仅出于说明提供且不以任何方式解释为限制本发明，并且本领域的技术人员可在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改、改变、更改以及等效实施例。因此，本发明的范围应由所附权利要求以及其等效物界定。
如本文中所使用，术语“液化气”应解释为包含液化天然气(Liquefied NaturalGas)和液化石油气(Liquefied Petroleum Gas)。
另外，应理解，附图意图示出根据本发明的一个实施例的液化气储罐以及其制造方法的一个实例，并且不以任何方式解释为限制本发明。
图1到图9是根据本发明的一个实施例的液化气储罐以及其制造方法的视图。
参考图1和图2，根据这一实施例的液化气储罐包含第一面板(10)。第一面板(10)包含用以防止液化气储罐的内部与外部之间的热交换的绝缘体。另外，第一面板(10)可以是多个单元面板的组合而非单块组件。举例来说，第一面板(10)可包含第一拐角面板(12)以及第一平面面板(14)，所述第一拐角面板(12)构成液化气储罐的拐角，所述第一平面面板(14)构成液化气储罐的平面部分。
另外，第一面板(10)可在其上部侧上配备有锚定板(60)，如图2所示。第一隔膜(20)可安置在锚定板(60)的上部侧上，如下文中进一步描述。锚定板(60)的厚度可以是4毫米到20毫米。
此外，第一面板(10)可在其侧表面配备有边界板(70)。边界板(70)可附接到第一面板(10)的侧表面，并且用以区分液体圆顶所安置的区域与其它区域，如下文中进一步描述。可通过焊接来将第一因瓦合金隔膜附接到边界板(70)。
参考图3，第一隔膜(20)安置在第一面板(10)的上部侧上(如果配备有锚定板，那么在锚定板的上部侧上)。第一隔膜(20)被配置成防止液化气泄漏到外部，并且用以防止液化气通过下文所描述的第二隔膜流出泄漏到外部，所述第二隔膜直接接触液化气。
在这一实施例中，第一隔膜(20)可包含由不同材料形成的两个组件。也就是说，第一隔膜(20)可包含由不锈钢(Stainless steel)形成的第一不锈钢隔膜(22)以及由因瓦合金(Invar)形成的第一因瓦合金隔膜(24)。第一不锈钢隔膜(22)的厚度可以是0.5毫米到3毫米，并且第一因瓦合金隔膜(24)的厚度可以是0.5毫米到3毫米。液体圆顶安置在图3的右侧上与第一因瓦合金隔膜(24)邻接的区域中，如下文所描述。
参考图4，第一隔膜(20)在其上部侧上配备有第二面板(30)。与第一面板(10)类似，第二面板(30)被配置成防止液化气储罐的内部与外部之间的热交换并且包含绝缘体。
另外，与第一面板(10)类似，第二面板(30)可在其上部侧上配备有锚定板(62)，如图4中所示。第二隔膜(40)可安置在锚定板(62)的上部侧上，如下文中进一步描述。锚定板(62)的厚度可以是4毫米到20毫米。
参考图5到图7，第二隔膜(40)堆叠在第二面板(30)的上部侧上(如果配备有锚定板，那么在锚定板的上部侧上)。第二隔膜(40)直接接触液化气并且用以防止液化气泄漏到外部。
在这一实施例中，类似于第一隔膜(20)，第二隔膜(40)可包含由不同材料形成的两个组件。也就是说，第二隔膜(40)可包含由不锈钢(Stainless steel)形成的第二不锈钢隔膜(42)以及由因瓦合金(Invar)形成的第二因瓦合金隔膜(44)。第二不锈钢隔膜(42)的厚度可以是0.5毫米到3毫米，并且第二因瓦合金隔膜(44)的厚度可以是0.5毫米到3毫米。
与刚刚完成液化气储罐的生产之后相比，直接接触存储在液化气储罐中的液化气的第二隔膜处于低温温度下。因此，第二隔膜可能因低温温度导致热变形。考虑到这一问题，在液化气储罐的制造中，第二隔膜(40)的第二不锈钢隔膜(42)可形成有波纹(46)。
由于不锈钢的高度耐脆性，不锈钢可用于例如存储液化气的低温应用，但是具有约每摄氏度0.175％的高热应变。因此，与所制造的不锈钢隔膜相比，所使用的不锈钢隔膜遭受非常高的热变形。
根据这一实施例，在第二不锈钢隔膜(42)因存储在液化储罐中的液化气而导致热变形时，第二不锈钢隔膜的波纹(46)平滑化以应对因低温温度而导致的热变形。
相反地，因瓦合金具有约0.015％每摄氏度的热应变，并且因此遭受比不锈钢低得多的热变形。因此，第二因瓦合金隔膜(44)不需要为波纹状的。
虽然波纹在这一实施例中示出为不连续地形成，但是应理解，本发明不限于此并且波纹可遍及隔膜连续地形成。另外，也可将涉及第二隔膜(40)的以上描述应用于第一隔膜(20)。也就是说，第一隔膜(20)的第一不锈钢隔膜(22)可形成有波纹并且第一因瓦合金隔膜(24)可不形成有波纹。第一不锈钢隔膜(22)形成有波纹并且第一因瓦合金隔膜(24)未形成有波纹的原因与第二隔膜中所描述的相同。
参考图6，波纹(46)可在其上部部分配备有端帽(end cap)(50)。
如上文所描述，第二不锈钢隔膜(42)(或第一不锈钢隔膜(22))配备有波纹以应对因低温温度下的液化气而导致的热变形。然而，液化气可能通过波纹之间的间隙渗漏。为了防止这种问题，可用对液化气具有不透性的端帽(50)覆盖波纹(46)的上部部分。应理解，在第一不锈钢隔膜(22)形成有波纹时，可用端帽覆盖第一不锈钢隔膜(22)的波纹的上部部分。
图8是根据本发明的实施例的自其中去除液体圆顶的液化气储罐的示意图。
参考图8，第一隔膜(20)可安置在第一面板(10)上，并且第二面板(30)可安置在第一隔膜(20)上。第二隔膜(40)可安置在第二面板(30)上。
另外，第一因瓦合金隔膜(24)可附接到边界板(70)，并且第二因瓦合金隔膜(44)可附接到第一因瓦合金隔膜(24)。
如上文所描述，边界板(70)用以区分液体圆顶所安置的区域与其它区域。
根据本发明，与液体圆顶邻接的隔膜可由不同于不与液体圆顶邻接的隔膜的材料形成。也就是说，紧固到边界板(70)的第一因瓦合金隔膜(24)以及紧固到第一因瓦合金隔膜(24)的第二因瓦合金隔膜(44)是与液体圆顶邻接的隔膜，而其它隔膜是不与液体圆顶邻接的隔膜。如在说明书和所附权利要求中所使用的，术语“邻接区域”以及“非邻接区域”意图表示某一隔膜与液体圆顶之间的位置关系。因此，“邻接区域”中的隔膜可指与液体圆顶邻接的隔膜，即第一因瓦合金隔膜(24)和第二因瓦合金隔膜(44)，并且“非邻接区域”中的隔膜可指除第一因瓦合金隔膜(24)和第二因瓦合金隔膜(44)以外的第一隔膜(20)和第二隔膜(40)的隔膜，即第一不锈钢隔膜(22)和第二不锈钢隔膜(42)。
参考图9，根据实施例的液化气储罐包含液体圆顶(Liquid Dome)。根据实施例，液体圆顶安置在与第一因瓦合金隔膜(24)和第二因瓦合金隔膜(44)邻接的区域中。
液体圆顶包含：液体圆顶面板，其包含与液化气储罐的绝缘体类似的绝缘体；以及液体圆顶隔膜(100)，其对液化气具有不透性。在图9中，仅示出液体圆顶隔膜(100)。
液体圆顶隔膜(100)也暴露于液化气并且因此处于低温温度下。因此，液体圆顶隔膜(100)可被配置成在低温温度下具有低热应变。举例来说，液体圆顶隔膜(100)可包括因瓦合金材料。因此，第二因瓦合金隔膜(44)和液体圆顶隔膜(100)可由相同材料(即因瓦合金)形成，并且因此可通过焊接来彼此连接。
图10是根据本发明的实施例的其中第一面板、第一隔膜、第二面板以及第二隔膜堆叠的液化气储罐的视图。
参考图10，根据这一实施例的液化气储罐具有第一面板(10)、第一隔膜(20)、第二面板(30)以及第二隔膜(40)按此顺序堆叠的结构。如图(10)中所示出，空白空间形成在所述结构的中心处，在所述结构中第一面板(10)、第一隔膜(20)、第二面板(30)以及第二隔膜(40)按所陈述的顺序堆叠以使得液体圆顶安置在空白空间中。上文描述一种将液体圆顶连接到液化气储罐的方法。
虽然液化气储罐中使用的隔膜通常形成有波纹以应对热变形，但是技术上难以在围绕液体圆顶的隔膜上形成这些波纹，所述液体圆顶配备有液化气流动通过的管道。
根据本发明，在液化气储罐的隔膜中，与液体圆顶邻接的隔膜由具有低热应变(例如因瓦合金)的材料形成并且因此能够应对热变形而无需形成有波纹。
在另一实施例中，对应于第一不锈钢隔膜(22)和第二不锈钢隔膜(42)的组件可由高锰钢(High-Mn)而非不锈钢形成。因为高锰钢比不锈钢更便宜并且对热变形具有高度耐性，所以甚至在使用高锰钢替代不锈钢时，本发明的目的可以实现。
附图标记说明
1：液体圆顶；
10：第一面板；
12：第一拐角面板；
14：第一平面面板；
20：第一隔膜；
22：第一不锈钢隔膜；
24：第一因瓦合金隔膜；
30：第二面板；
40：第二隔膜；
42：第二不锈钢隔膜；
44：第二因瓦合金隔膜；
46：波纹；
50：端帽；
60、62：锚定板；
70：边界板；
100：液体圆顶隔膜。

Claims (14)

1.一种液化气储罐，包括：
依序堆叠的第一隔膜、第一面板、第二隔膜以及第二面板；以及
安置在所述液化气储罐的上部侧的液体圆顶(Liquid Dome)，所述液体圆顶配备有管道，液化气通过所述管道供应到所述液化气储罐或从所述液化气储罐排出，
其中所述第一隔膜以及所述第二隔膜中的至少一个包括与所述液体圆顶邻接的邻接区域以及不与所述液体圆顶邻接的非邻接区域，所述邻接区域以及所述非邻接区域由不同材料形成。
2.根据权利要求1所述的液化气储罐，其中在所述第一隔膜以及所述第二隔膜中，包括由不同材料形成的所述邻接区域以及所述非邻接区域的所述隔膜，形成所述邻接区域的材料的热应变比形成所述非邻接区域的材料的热应变低。
3.根据权利要求1所述的液化气储罐，其中在所述第一隔膜以及所述第二隔膜中，包括由不同材料形成的所述邻接区域以及所述非邻接区域的所述隔膜，所述邻接区域由因瓦合金(invar)形成。
4.根据权利要求1所述的液化气储罐，其中在所述第一隔膜以及所述第二隔膜中，包括由不同材料形成的所述邻接区域以及所述非邻接区域的所述隔膜，所述非邻接区域由不锈钢(Stainless steel)或高锰钢(High-Mn)形成。
5.根据权利要求1所述的液化气储罐，其中在所述第一隔膜以及所述第二隔膜中，包括由不同材料形成的所述邻接区域以及所述非邻接区域的所述隔膜，所述非邻接区域形成有波纹以及所述邻接区域未形成有波纹。
6.根据权利要求5所述的液化气储罐，其中在所述第一隔膜以及所述第二隔膜中，包括由不同材料形成的所述邻接区域以及所述非邻接区域的所述隔膜包括端帽(end cap)，所述端帽用于防止液化气通过所述波纹泄漏。
7.根据权利要求1所述的液化气储罐，其中所述液体圆顶包括液体圆顶面板以及液体圆顶隔膜，所述液体圆顶隔膜包括因瓦合金。
8.一种制造液化气储罐的方法，包括：
安置第一面板；
在所述第一面板上安置第一隔膜；
在所述第一隔膜上安置第二面板；
在所述第二面板上安置第二隔膜；以及
在所述罐的上部侧安置液体圆顶(Liquid dome)，所述液体圆顶配备有管道，液化气通过所述管道供应到所述液化气储罐或从所述液化气储罐排出；
其中所述第一隔膜以及所述第二隔膜中的至少一个包括与所述液体圆顶邻接的邻接区域以及不与所述液体圆顶邻接的非邻接区域，所述邻接区域以及所述非邻接区域由不同材料形成。
9.根据权利要求8所述的制造液化气储罐的方法，其中在所述第一隔膜以及所述第二隔膜中，包括由不同材料形成的所述邻接区域以及所述非邻接区域的所述隔膜，形成所述邻接区域的材料的热应变比形成所述非邻接区域的材料的热应变低。
10.根据权利要求8所述的制造液化气储罐的方法，其中在所述第一隔膜以及所述第二隔膜中，包括由不同材料形成的所述邻接区域以及所述非邻接区域的所述隔膜，所述邻接区域由因瓦合金(invar)形成。
11.根据权利要求8所述的制造液化气储罐的方法，其中在所述第一隔膜以及所述第二隔膜中，包括由不同材料形成的所述邻接区域以及所述非邻接区域的所述隔膜，所述非邻接区域由不锈钢(Stainless steel)或高锰钢(High-Mn)形成。
12.根据权利要求8所述的制造液化气储罐的方法，其中在所述第一隔膜以及所述第二隔膜中，包括由不同材料形成的所述邻接区域以及所述非邻接区域的所述隔膜，所述非邻接区域形成有波纹以及所述邻接区域未形成有波纹。
13.根据权利要求12所述的制造液化气储罐的方法，其中在所述第一隔膜以及所述第二隔膜中，包括由不同材料形成的所述邻接区域以及所述非邻接区域的所述隔膜包括端帽(end cap)，所述端帽用于防止液化气通过所述波纹泄漏。
14.根据权利要求8所述的制造液化气储罐的方法，其中所述液体圆顶包括液体圆顶面板以及液体圆顶隔膜，所述液体圆顶隔膜包括因瓦合金。
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