CN117231904A - 一种液化气货仓用金属薄膜板 - Google Patents

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郭宏新
张贤福
姜龙骏
刘丰
田朝阳
王玉珏
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Abstract

本发明涉及一种液化气货仓用金属薄膜板,属于低温液化气储存装置技术领域。其位于金属薄板中心处设有凸起的中心带环形波纹;位于中心带环形波纹的四周设有多条凸起的波纹;多条凸起的波纹呈“十”字形正交布置;每条凸起的波纹的一端延伸至中心带环波纹且与中心带环形波纹相连;每条凸起的波纹的另一端延伸至金属薄板的边缘处。本发明提供的液化气货仓用金属薄膜板,位于金属薄板上的多条凸起的波纹采用拱形结构,多条凸起的波纹在金属薄板法线方向上,该结构承受正面载荷能力强,利用本发明的液化气货仓用金属薄膜板能够更好的承受储罐内液化气体的液柱静压力,而在沿薄板平面方向上又可以自由伸缩,吸收温差应力。

Description

一种液化气货仓用金属薄膜板
技术领域
本发明涉及一种液化气货仓用金属薄膜板,属于低温液化气储存装置技术领域。
背景技术
世界环境危机日益严峻,碳达峰、碳中和已成全球共识,碳减排是大势所趋,能源转型是重要措施。在同等放热量下,天然气的碳排放仅为煤炭的一半,因此大力发展天然气产业,提高天然气在一次能源消费结构中的占比,对实现碳达峰、碳中和至关重要。美国2007年和2019年能源消耗总量基本持平,天然气消费量从23%增至32%,煤炭消费量从24%下降至12%,非化石能源从12%增长至17%,碳排放总量下降32%,其中接近三分之二的贡献来自天然气发电替代燃煤发电。我国是全球最大的LNG进口国,2021年我国进口LNG为1089亿m3。根据相关数据,我国天然气消费预计将从2020年的3251亿m3增长至2030年的6000亿m3。如此大的需求,仅靠自产气与陆地进口管道气无法填补用气缺口,海上进口LNG将会成为未来天然气增量的重要组成部分。进口LNG核心储运装备有FLNG船、LNG运输船、LNG储罐与LNG-FSRU。这些装备上大部分都设置有液货舱系统,用于储存低温LNG(-163℃)。
目前市场应用的LNG液货系统设计主要分为中小型LNG船用罐和大型LNG船用罐。中小型LNG船用的C型压力罐现在应用较少;大型LNG船用液货舱技术有很多,例如英国的MOSS球罐型、法国的GTT MARKⅢ型、日本的IHI SPB型、韩国的KC-1型、挪威的LNT-A型,其中薄膜型围护系统舱容利用率高,整体结构重量轻,应用最多。法国GTT薄膜型是应用最多的一种液货舱技术,在市场上其他几种技术类型的份额总和不及它的一半。因为GTT公司在薄膜罐技术上的一家独大,导致现有薄膜罐技术存在以下缺陷:(1)现有技术对薄膜形式依赖性太高,供应有限,供货周期长;(2)现场工作量大,施工周期长;(3)薄膜的低温延展性不足,使用寿命受限。
发明内容
本发明针对上述问题提供了一种液化气货仓用金属薄膜板。
本发明采用如下技术方案:
本发明所述的一种液化气货仓用金属薄膜板,包括金属薄板,位于金属薄板中心处设有凸起的中心带环形波纹;位于中心带环形波纹的四周设有多条凸起的波纹;多条凸起的波纹呈“十”字形正交布置;每条凸起的波纹的一端延伸至中心带环波纹且与中心带环形波纹相连;每条凸起的波纹的另一端延伸至金属薄板的边缘处。
本发明所述的液化气货仓用金属薄膜板,每条凸起的波纹沿延伸向中段呈弯曲形状。
本发明所述的液化气货仓用金属薄膜板,凸起的波纹为四条;四条凸起的波纹中位于同一轴线的两条波纹的弯曲形状开口朝向相反;四条凸起的波纹中位于相邻的两条波纹的弯曲形状开口朝向相对或弯曲形状曲面朝向相对。
本发明所述的液化气货仓用金属薄膜板,中心带环波纹为圆环形结构,圆环形结构的中心带环波纹的中心处设有圆形内凹部。
本发明所述的液化气货仓用金属薄膜板,凸起的波纹为四条;四条凸起的波纹与圆环形结构的中心带环波纹交接处的顶端设有内凹槽体。
本发明所述的液化气货仓用金属薄膜板,中心带环波纹为直边菱形结构,直边菱形结构的中心带环波纹的中心处设有菱形内凹部。
本发明所述的液化气货仓用金属薄膜板,凸起的波纹为四条;四条凸起的波纹与直边菱形结构的中心带环波纹的顶角部相交接,该交接处的顶端设有内凹槽体。
本发明所述的液化气货仓用金属薄膜板,中心带环波纹由四条内凹圆弧形过渡段组合形成的凹边菱形结构,凹边菱形结构的中心带环波纹的中心处设有菱形内凹部。
本发明所述的液化气货仓用金属薄膜板,凸起的波纹为四条;四条凸起的波纹与内凹圆弧形过渡段的交汇顶点的顶端设有内凹槽体。
本发明所述的液化气货仓用金属薄膜板,中心带环波纹为圆环形结构,圆环形结构的中心带环波纹的中心处设有圆形内凹部;凸起的波纹为八条;两条波纹中的弯曲形状开口相对布置形成一组凸起部;四组凸起部以中心带环波纹为中心呈正交布置。
本发明所述的液化气货仓用金属薄膜板,八条所述的波纹与中心带环波纹交接处的顶端均设有内凹槽体。
本发明所述的液化气货仓用金属薄膜板,所述中心带环形波纹或四条凸起的波纹的横截面为圆弧状或抛物线状;所述金属薄板厚度为0.5mm-3.5mm,波纹与金属薄板的交界处设有圆弧过渡,圆弧过渡的半径为3~15mm。
本发明所述的液化气货仓用金属薄膜板,金属薄板采用不锈钢、9%镍钢、殷瓦钢材料制备。
有益效果
本发明提供的液化气货仓用金属薄膜板,位于金属薄板上的多条凸起的波纹采用拱形结构,多条凸起的波纹在金属薄板法线方向上,该结构承受正面载荷能力强,利用本发明的液化气货仓用金属薄膜板能够更好的承受储罐内液化气体的液柱静压力,而在沿薄板平面方向上又可以自由伸缩,吸收温差应力。
本发明提供的液化气货仓用金属薄膜板,凸起的波纹结构中弯曲形状能确保薄膜板具有足够的柔度,同一轴线上的折弯相反能保证当外力作用不平行该轴线时,左右变形相互抵消,实现平衡。
本发明提供的液化气货仓用金属薄膜板的内凹槽体,可以有效缓解交点处应力。位于中心带环波纹与凸起的波纹的相接处设置的内凹槽体,在相同工况下,可以将薄膜板的峰值应力降低10%。
本发明提供的液化气货仓用金属薄膜板,中心带环形波纹布置的内凹部,当薄膜板在对称载荷作用下时,合力虽然为零,但薄膜板内部应力会很大,该凹部能够使波纹板在对称载荷作用下仍有充足的柔度,通过变形缓解应力集中。
利用本发明提供的液化气货仓用金属薄膜板所组合制备的大型储罐,其在储罐中作为屏蔽低温液态气体的屏蔽层时,可以将多个标准模板互相搭接在一起,通过焊接相连。
该结构模板,正交波纹可以通过变形吸收相互垂直方向上温差应力,中心的环形波纹可以通过变形吸收其他方向上的温差应力,通过正交波纹和环形波纹相互配合,可以吸收来自四周各个方向上的温差应力,从而确保薄膜板在温差应力作用下有足够的柔度而不被破坏,实现对低温液体的密封。
附图说明
图1是本发明金属薄板示意图
图2是正交波纹与中心环形波纹交接处立体结构示意图;
图3是金属薄板中心环菱形结构示意图;
图4是金属薄板中心环类菱形结构示意图;
图5是金属薄板两条正交波纹结构示意图;
图6是金属薄板圆弧状结构示意图;
图7是金属薄板抛物线状结构示意图;
图8是本发明多个金属薄板拼接示意图;
图9 是本发明在温差作用下的应变云图;
图10是本发明在温差作用下的应力云图。
图中1-金属薄板、2-中心带环形波纹,3-波纹,4-内凹槽体。
实施方式
为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚,下面将结合本发明实施例的附图,对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例,本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例
如图1、图2所示:一种液化气货仓用金属薄膜板,包括金属薄板1,
位于金属薄板1中心处设有凸起的中心带环形波纹2;位于中心带环形波纹2的四周设有多条凸起的波纹3;多条凸起的波纹3呈“十”字形正交布置;每条凸起的波纹3的一端延伸至中心带环波纹2且与中心带环形波纹2相连;每条凸起的波纹3的另一端延伸至金属薄板1的边缘处;每条金属薄板1采用不锈钢、9%镍钢、殷瓦钢材料制备。
从图1中可看出,采用四条凸起的波纹3;凸起的波纹3沿延伸向中段呈弯曲形状,四条凸起的波纹3中位于同一轴线的两条波纹3的弯曲形状开口朝向相反;四条凸起的波纹3中位于相邻的两条波纹3的弯曲形状开口朝向相对或弯曲形状曲面朝向相对。
中心带环波纹2为圆环形结构,圆环形结构的中心带环波纹2的中心处设有圆形内凹部,当薄膜板在对称载荷作用下时,合力虽然为零,但薄膜板内部应力会很大,该下凹部能够使波纹板在对称载荷作用下仍有充足的柔度,通过变形缓解应力集中。如果没有该凹部,中心处是一个整体的凸起部,柔度不强,在温差作用下变形能力不强,将导致中心带环波纹2与波纹3的连接处峰值应力高。
其次、四条凸起的波纹3与圆环形结构的中心带环波纹2交接处的顶端设有内凹槽体4,通过内凹槽体4缓解中心带环波纹2与波纹3之间的交点处应力。
通过采用以上结构,本发明主要通过圆环形的中心波纹带2、波纹3的变形来适应温差变化,本发明在某个工况下的应变云图见图9,可以看出在温差应力作用下,变形集中在中心环波纹2和波纹3处,图10为本发明在温差作用下的应力云图,可以看出应力在波纹处分布均匀,没有峰值,耐疲劳循环能力强。
实施例
如图3所示:液化气货仓用金属薄膜板的中心带环波纹2采用另一种形式的中心带环波纹2,该中心带环波纹2为直边菱形结构,
直边菱形结构的中心带环波纹2的中心处设有内凹部,由于直边菱形结构的限制其中的内凹部也相应形成菱形的内凹部。
在该结构中凸起的波纹3依旧采用四条;波纹3并不直接连接在直边菱形结构的直边上,从图3可知波纹3与直边菱形结构的中心带环波纹2的顶角部相交接,该交接处的顶端设有内凹槽体4。
实施例
如图4所示:该液化气货仓用金属薄膜板,其中中心带环波纹2其形状类似于图3中的直边菱形结构的中心带环波纹2,但也有本质的区别;实际上该结构中波纹3依旧成正交布置,在相互交汇的中心每相邻条波纹3之间采用内凹圆弧形过渡段相连,从而组合形成的凹边菱形结构,凹边菱形结构的中心带环波纹2的中心处依旧形成菱形内凹部。相邻的两条内凹圆弧形过渡段形成“人”形组合布置,四条凸起的波纹3与内凹圆弧形过渡段的交汇顶点的顶端设有内凹槽体4。
实施例
如图5所示:液化气货仓用金属薄膜板,中心带环波纹2为圆环形结构,圆环形结构的中心带环波纹3的中心处设有圆形内凹部;采用八条凸起的波纹3;每两条波纹3中的弯曲形状开口相对布置形成一组凸起部;通过该组合结构,两条波纹3中部的弯曲形状之间形成的了一个凹槽结构;可见、两条波纹3一组即八条波纹3形成四组凸起部,四组凸起部以中心带环波纹2为中心呈正交布置。每条波纹3与中心带环波纹2交接处的顶端均设有内凹槽体。采用该结构柔度更大,可以用于储存温度更低的液体,比如零下-253℃的液氢。
基于上述实施例一至实施例四的结构,如图6-图8所示:液化气货仓用金属薄膜板的中心带环形波纹2或四条凸起的波纹3的横截面为圆弧状或抛物线状;金属薄板1厚度为0.5mm-3.5mm。波纹3与金属薄板1的交界处设有圆弧过渡,圆弧过渡的半径为3~15mm。
基于上述实施例一至实施例四的结构,如图8所示:由不同结构的金属薄膜板所制备形成大型储罐,此处以图1中的金属薄膜板结构为例,作为屏蔽低温液态气体的薄膜时,可以将多个标准模板互相搭接在一起,通过焊接相连,形成大片的屏蔽层,从而实现对内部液体的密封,该结构薄膜板,正交波纹可以通过变形吸收相互垂直方向上温差应力,中心的环形波纹可以通过变形吸收其他方向上的温差应力,通过正交波纹和环形波纹相互配合,可以吸收来自四周各个方向上的温差应力,从而确保薄膜板在温差应力作用下不被破坏,实现对低温液体的密封。该结构为对称结构,在温差应力作用下,各个方向的变形量对称,避免了变形集中在某一个方向上,导致应力集中在某一处的问题。采用该结构,在相同工况下,可以将薄膜板的峰值应力降低10%。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种液化气货仓用金属薄膜板,其特征在于:包括金属薄板(1),位于金属薄板(1)中心处设有凸起的中心带环形波纹(2);位于中心带环形波纹(2)的四周设有多条凸起的波纹(3);多条凸起的波纹(3)呈“十”字形正交布置;每条凸起的波纹(3)的一端延伸至中心带环波纹(2)且与中心带环形波纹(2)相连;每条凸起的波纹(3)的另一端延伸至金属薄板(1)的边缘处。
2.根据权利要求1所述的液化气货仓用金属薄膜板,其特征在于:每条凸起的波纹(3)沿延伸向中段呈弯曲形状。
3.根据权利要求1或2所述的液化气货仓用金属薄膜板,其特征在于:凸起的波纹(3)为四条;四条凸起的波纹(3)中位于同一轴线的两条波纹(3)的弯曲形状开口朝向相反;四条凸起的波纹(3)中位于相邻的两条波纹(3)的弯曲形状开口朝向相对或弯曲形状曲面朝向相对。
4.根据权利要求1所述的液化气货仓用金属薄膜板,其特征在于:中心带环波纹(2)为圆环形结构,圆环形结构的中心带环波纹(2)的中心处设有圆形内凹部。
5.根据权利要求1或4所述的液化气货仓用金属薄膜板,其特征在于:凸起的波纹(3)为四条;四条凸起的波纹(3)与圆环形结构的中心带环波纹(2)交接处的顶端设有内凹槽体(4)。
6.根据权利要求1所述的液化气货仓用金属薄膜板,其特征在于:中心带环波纹(2)为直边菱形结构,直边菱形结构的中心带环波纹(2)的中心处设有菱形内凹部。
7.根据权利要求1或5所述的液化气货仓用金属薄膜板,其特征在于:凸起的波纹(3)为四条;四条凸起的波纹(3)与直边菱形结构的中心带环波纹(2)的顶角部相交接,该交接处的顶端设有内凹槽体(4)。
8.根据权利要求1所述的液化气货仓用金属薄膜板,其特征在于:中心带环波纹(2)由四条内凹圆弧形过渡段组合形成的凹边菱形结构,凹边菱形结构的中心带环波纹(2)的中心处设有菱形内凹部。
9.根据权利要求1或8所述的液化气货仓用金属薄膜板,其特征在于:凸起的波纹(3)为四条;四条凸起的波纹(3)与内凹圆弧形过渡段的交汇顶点的顶端设有内凹槽体(4)。
10.根据权利要求1或2所述的液化气货仓用金属薄膜板,其特征在于:中心带环波纹(2)为圆环形结构,圆环形结构的中心带环波纹(2)的中心处设有圆形内凹部;凸起的波纹(3)为八条;两条波纹(3)中的弯曲形状开口相对布置形成一组凸起部;四组凸起部以中心带环波纹(2)为中心呈正交布置。
11.根据权利要求10所述的液化气货仓用金属薄膜板,其特征在于:八条所述的波纹(3)与中心带环波纹(2)交接处的顶端均设有内凹槽体。
12.根据权利要求1所述的液化气货仓用金属薄膜板,其特征在于:所述中心带环形波纹(2)或四条凸起的波纹(3)的横截面为圆弧状或抛物线状;所述金属薄板(1)厚度为0.5mm-3.5mm; 波纹(3)与金属薄板(1)的交界处设有圆弧过渡,圆弧过渡的半径为3~15mm。
13.根据权利要求1所述的液化气货仓用金属薄膜板,其特征在于:金属薄板(1)采用不锈钢、9%镍钢、殷瓦钢材料制备。。
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