CN1930058B - 设计和制造lng储罐的方法及制得的铝制lng储罐 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及制造适于储存低温液体的罐及储存方法，罐的基本形式对应于直角棱形，罐主要是用少数不同类型的预制结构元件制成，用作外壳元件的平面元件通过机械挤压包括平面部分和加固部分的型件制成，加固部分大致垂直于平面部分延伸并具有相对于平面部分的自由末端，型件用摩擦焊接将它们的平面部分相互焊接在一起，且平面元件设有由机械挤压的型件制成的纵向或横向的加固件或同时设有纵向和横向的加固件，型件通过摩擦焊接相互焊接在一起，且具有加固件的平面元件相互连接在一起或连接到分别制成的边元件或角元件上，从而形成具有至少四个侧面的自我支撑的容量单元，加固件只是部分地通过容量单元的相对侧面之间的容量单元的内部空间而延伸。

Description

设计和制造LNG储罐的方法及制得的铝制LNG储罐
技术领域
本发明涉及一种制造适于储存非常冷的低温液体，例如液化乙烯(LEG)或者天然气(LNG)或相应介质的罐的方法，以及一种适于储存天然气(LNG)或需要在非常低的温度下储存的类似介质的铝罐或类似罐。
背景技术
为了用船储存和运输液化天然气，通常使用铝，不锈钢或者9％的镍钢制造的通过轮船的船体结构支撑的膜式液舱或者自我支撑的球形或者棱形罐。在天然气(LNG)接受终端，通常优选由9％的镍钢或者不锈钢制成的各种形状和不同尺寸的普通圆柱形的自我支撑的罐或者膜式液舱。自我支撑的镍钢罐比较重，因此通过使用更薄的结构来优化该结构是一种趋势，然而焊接成了问题，特别是焊接收缩。事实上，在棱形罐中使用内部支撑结构是必要的，同时也使结构复杂化以及成本增加。在应用已知解决方案时，大部分工作必须在安装现场实施，从而使制造更加困难，同时也增加了生产周期和制造成本。
由于低温液化气体的较低的温度，例如典型的乙烯(LEG)-103℃或天然气(LNG)-163℃，在罐的制造中需要注重连接处的尺寸精度和质量要求。罐的制造包括用于各部分的多个切削，装配和焊接步骤。由于各自的加工方法，每个切削和装配步骤具有各自的特殊的精度。已经发现形状误差的累积在材料的偏离处开始出现。尺寸偏离在每个加工步骤中累积形成。切削加工的精度可以通过认真地和有规律地维修机器以及通过监控它们的质量进展而提高到一定程度，但是除了机器的年限和设计外，结果还依赖于所使用的切削方法。在焊接中，用目前所使用的方法通过弧形焊接造成的热量输入可引成收缩，其可引起相当大的尺寸精度误差以及变形，特别是在铝制结构中，其热传导率是非常大的。
在先前加工步骤中形成的偏移水平可以在变形纠正加工中去除。钢结构的纠正是根据引起的收缩和完成的使用热量。用于严格应用场合的例如天然气(LNG)罐的材料的特性在热处理中会恶化，由此热量纠正或者被整个禁止或者只用于小心确定的条件下。造成的局部收缩对整个装配有一个收缩效应，并且造成尺寸精度不可控制的损失以及因此造成的相当大的误差费用。铝制结构的变化与钢相比是多方面的，并且变直是困难的。总而言之，提高尺寸精确度是目前见到的提高生产率和收益率额最大的唯一方法。
发明内容
本发明的目的是提出一种生产用于储存液化天然气(LNG)或者其它的低温介质的罐的新的改进方法，在该方法中，与误差成本相关的节省以及结构的清晰性和简化必须纳入考虑，因此可以有一个有利的装配，同时大大降低了成本不高的制造和工业生产的总交付周期。目的是提供一种特别适于大罐的制造方法，例如罐的容量为100,000m3或以上。
根据本发明的一个方面，提供一种制造适于储存非常冷的低温液体，例如液化乙烯(LEG)或者天然气(LNG)或相应介质的罐的方法，罐的基本形式对应于直角棱形，且用铝或类似材料制成，该罐主要是用少数不同类型的预制结构元件制成，因此，用作外壳元件的平面元件是通过机械挤压包括平面部分和加固部分的型件制成，该加固部分大致垂直于该平面部分延伸并具有相对于该平面部分的自由末端，该型件用摩擦焊接将它们的平面部分相互焊接在一起，且如此制成的平面元件设有由机械挤压的型件制成的纵向的或横向的加固件，或同时设有纵向的和横向的加固件，该型件通过摩擦焊接相互焊接在一起，且具有加固件的平面元件相互连接在一起或连接到分别制成的边元件或角元件上，从而形成具有至少四个侧面的自我支撑的容量单元，该加固件只是部分地通过该容量单元的相对侧面之间的该容量单元的内部空间而延伸。
根据本发明的另一个方面，提供一种适于储存天然气(LNG)或需要在非常低的温度下储存的类似介质的铝罐或类似罐，罐的基本形式对应于直角棱形，该罐主要是用少数不同类型的预制结构元件制成，该元件包括用作罐的外壳面板的平面元件，该平面元件是通过机械挤压铝制型件等制成，该型件包括平面部分和加固部分，该加固部分大致垂直于该平面部分延伸并具有相对于该平面部分的自由末端，该型件用摩擦焊接将它们的平面部分相互焊接在一起，以制成平面元件，该平面元件设有由机械挤压的铝制型件等通过摩擦焊接相互焊接在一起制成的纵向的或横向的加固件，或同时设有纵向的和横向的加固件，且具有加固件的平面元件相互连接在一起或连接到分别制成的边元件或角元件上，从而形成具有至少四个侧面的自我支撑的容量单元，该加固件只是部分地通过该容量单元的相对侧面之间的该容量单元的内部空间而延伸。
根据本发明，罐主要是用少数不同类型的预制结构元件制成，因此制成了用作罐覆盖面板的平面元件，该元件通过机械挤压包括平面部分和加固部分的型件制成，且通过摩擦焊接将它们的平面部分相互焊接在一起。如此制成的平面元件包括通过机械挤压型件制成的纵向的或横向的加固件，或同时包括纵向的和横向的加固件，通过摩擦焊接相互焊接在一起并且如此制成的平面元件相互连接在一起或连接到分别制成的边元件或角元件上，成为具有至少四个侧面的自我支撑的容量单元。
在根据本发明的方法中，预制的基本部分是尽可能通过机械挤压制成，由此优化了各部分的尺寸精度。因此，可以使用摩擦焊接将这些连接成尽可能大地更大的装配，由此使热量的输入以及因此引起的热量张力也可以有效地降到最小。
由于其模块性，根据本发明的罐型极其适于类似工厂的加工过程。因为各部分可以逐步装配成更大的装配，并且进一步将所需要尺寸的容量单元相互安装在一起，这些已经在工厂里更好的，更加容易控制的条件下制造。这适合降低费用并且提高制造的交付周期。
通过用铝或类似材料制成的结构单元，使结构重量降低了，使零件更容易运输并且本质上降低了现成的单元的成本。根据初步的尺寸计算，类似尺寸的自我支撑的铝罐比用9％的镍钢或者不锈钢制成的相应的罐轻30％。
为了形成所需要尺寸的罐，可以选取一个或多个容量单元，各单元可以相继排列并且相互连接在一起。
事实上，预制的结构元件可以精确地加工成正确的尺寸，并且为了形成一个正确的和准确的焊接凹槽，平面元件的端部和侧面是倾斜的，优选用仿形切削机加工，以便获得尽可能大的尺寸精度。
平面元件的挤压型件优选关于平面部分的法向面对称，并且它们的加固部分的截面是T形的。因此，型件优选用于结构的任何点上。另外，型件的尺寸可以根据平面元件在已制成的罐中的设计位置改变。
分离的角元件和边元件优选用轧制板材弯曲成所需要圆角的形状和尺寸制成。
本发明的优点在相当大的结构中是最明显的。因此，用于外壳结构的平面元件和防溅隔壁(splash bulkhead)是尺寸定制的，因此，从加工和运输角度考虑，它的尺寸大约是16米×16米。
如果为了产生具有更大容量的罐，可以将容量单元相互连接在一起，用挤制型件(profile)制成的防溅隔壁通过摩擦焊接放置在单元之间，隔壁包括连接邻近容量单元的多个开口。
本发明也涉及用于在非常低的温度下，典型在-163℃数量级下适于储存天然气(LNG)或者类似介质的铝罐或者类似罐，罐的基本形式对应于直角棱形。根据本发明，罐主要是用相对少数不同类型的预制结构元件制成，元件包括通过机械挤压铝制型件或者类似方法制成的用作罐的外壳元件的平面元件，元件包括平面部分和加固部分，且通过摩擦焊接将它们的平面部分相互焊接在一起，如此制成的平面元件包括通过机械挤压铝制型件或类似方法制成的纵向的或横向的加固件，或同时包括纵向的和横向的加固件，通过摩擦焊接相互焊接在一起。如此制成的具有加固件的平面元件相互连接在一起或连接到分别制成的角元件或边元件，成为具有至少四个侧面的自我支撑的容量单元。
为了形成所需要尺寸的罐，一个或多个容量单元相继排列并且相互连接在一起。当罐由相继排列的多个预制的自我支撑的容量单元形成时，它们最优选通过防溅隔壁相互隔开。此外，罐还包括用于填充和倒空罐的装置，例如已知的管塔。
至于罐的制造，平面元件的挤压型件的横截面关于平面部分的法向面对称，且加固部分的横截面是T形或者I形是优选的。
附图说明
下面将通过实施例且结合所附的示意图对本发明进行描述，其中
-图1示出了根据本发明的天然气(LNG)罐的基本元件的制造和装配，
-图2是图1的局部放大II，
-图3是图1的局部放大III，和
-图4示出了用多个预制容量单元把天然气(LNG)罐装配成所需要的尺寸。
具体实施方式
在图中，参考标号1指的是用铝或者类似材料通过机械挤压制成的型件，该元件包括平面部分1a和加固部分1b。参考标号2指的是在其不同侧面用作罐的外壳面板且通过将多个型件1相互摩擦焊接在一起制成的平面元件，如图2所示。
参考标号4指的是纵向或横向安装到平面元件上的加固件，如图1所示，加固件也是将通过机械挤压制成的型件3相互摩擦焊接在一起制成，如图3所示。这些型件也包括各种加固部分。根据具有加固件4的外壳面板2在现成的罐中的安装位置，加固件可以是垂直的，水平的或者纵向的加固件。
参考标号5指的是边元件以及参考标号6指的是角元件。实际上，这些可以用轧制板材弯曲成所需要圆角的形状和尺寸制成。
如图1和图4所示，首先用基本元件装配成容量单元7。为了形成所需要尺寸的罐，然后选取一个或多个容量单元7，容量单元相继排列并且相互连接在一起。倘若罐包括更多个容量单元，用挤制型件通过摩擦焊接制成的防溅隔壁8安装在它们之间，隔壁包括连接邻近容量单元的多个孔10。优选地，防溅隔壁也设有加固件。
具有五个侧面的容量单元7位于罐的任何一端，具有包括用于接收容量单元的必要的边元件和角元件5和6的多个平面元件2。另外，至少一个容量单元7包括用于填充和倒空罐的已知装置，例如具有其内藏的测量仪器和楼梯的管塔9或者管系统。
从图2可以看出，平面元件的挤压型件1关于平面部分1a的法向面对称，另外，它们的加固部分1b的横截面优选T形的。根据被加工的平面元件2在现成的罐中的设计安装位置，型件1的尺寸在横截面的平面上优选可以改变，因为罐的不同部分的强度要求也相应改变。
显而易见的是，根据本发明的罐可以用于储存低温液体，特别是天然气(LNG)，无论是安装在适当的固定底部还是移动底部上，例如位于船，驳船或者类似地方的罐。
本发明并不限于这里所公开的实施例，但是在附属的权利要求范围内对其进行的多个变型是能够想象到的。

Claims (15)

1.一种制造适于储存低温液体的罐的方法，罐的基本形式对应于直角棱形，且用铝制成，其特征在于，该罐主要是用少数不同类型的预制结构元件制成，因此，用作外壳元件的平面元件(2)是通过机械挤压包括平面部分(1a)和加固部分(1b)的多个第一型件(1)制成，所述加固部分(1b)大致垂直于所述平面部分(1a)延伸并具有相对于所述平面部分(1a)的自由末端，所述多个第一型件(1)用摩擦焊接将它们的平面部分(1a)相互焊接在一起，且如此制成的平面元件(2)设有由机械挤压的多个第二型件(3)制成的纵向的或横向的加固件(4)或同时设有所述纵向的和横向的加固件(4)，所述多个第二型件通过摩擦焊接相互焊接在一起，且具有加固件(4)的平面元件(2)相互连接在一起或连接到分别制成的边元件(5)或角元件(6)上，从而形成具有至少四个侧面的自我支撑的容量单元(7)，所述的加固件(4)只是部分地通过所述容量单元(7)的相对侧面之间的所述容量单元(7)的内部空间而延伸。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为了形成所需要尺寸的罐，选取一个或多个容量单元(7)，容量单元相继排列并且相互连接在一起。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，预制的结构元件精确地加工成预定的尺寸，且为了产生正确的和准确的焊接凹槽，平面元件的端部和型件是倾斜的。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，平面元件的端部和型件通过仿形切割机加工。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，平面元件(2)的挤压的多个第一型件(1)关于平面部分(1a)的法向面对称，且它们的加固部分(1b)的横截面是T形或I形的。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，多个第一型件(1)在横截平面上的尺寸根据平面元件(2)在现成的罐中的设计位置改变。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，边元件(5)和角元件(6)是用轧制板材弯曲成所需要圆角的形状和尺寸制成的。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当把容量单元(7)相互连接在一起时，用挤制型件通过摩擦焊接制成的防溅隔壁(8)安装在它们之间，防溅隔壁(8)包括连接邻近容量单元(7)的多个开口(10)。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，用在外壳结构中的平面元件(2)和容量单元(7)的防溅隔壁(8)尺寸被定制使得它为16米×16米左右。
10.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述低温液体为液化乙烯或液化天然气。
11.一种适于储存低温液体的铝罐，罐的基本形式对应于直角棱形，其特征在于，该罐主要是用少数不同类型的预制结构元件制成，该元件包括用作罐的外壳面板的平面元件(2)，该平面元件(2)是通过机械挤压多个第一铝制型件(1)制成，该多个第一铝制型件包括平面部分(1a)和加固部分(1b)，所述加固部分(1b)大致垂直于所述平面部分(1a)延伸并具有相对于所述平面部分(1a)的自由末端，所述多个第一铝制型件(1)用摩擦焊接将它们的平面部分(1a)相互焊接在一起，以制成平面元件(2)，所述平面元件(2)设有由机械挤压的多个第二铝制型件(3)通过摩擦焊接相互焊接在一起制成的纵向的或横向的加固件(4)或同时设有所述纵向的和横向的加固件(4)，且具有加固件(4)的平面元件(2)相互连接在一起或连接到分别制成的边元件(5)或角元件(6)上，从而形成具有至少四个侧面的自我支撑的容量单元(7)，所述的加固件(4)只是部分地通过所述容量单元(7)的相对侧面之间的所述容量单元(7)的内部空间而延伸。
12.根据权利要求11所述的罐，其特征在于，为了形成所需要尺寸的罐，一个或多个容量单元(7)相继排列并且相互连接在一起。
13.根据权利要求11或12所述的罐，其特征在于，该罐是用相继排列的多个预制的自我支撑的容量单元(7)形成，该容量单元(7)通过防溅隔壁(8)相互隔开。
14.根据权利要求11或12所述的罐，其特征在于，该罐设有用于填充和倒空罐的管式塔(9)。
15.根据权利要求11或12所述的罐，其特征在于，所述平面元件(2)的挤压的多个第一铝制型件(1)的横截面关于平面部分(1a)的法向面对称，且它们的加固部分(1b)的横截面是T形或者I形的。
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