книги из ГПНТБ / Иванцов, О. М. Железобетонные резервуары для сжиженного природного газа в США научно-технический обзор

МИНИСТЕРСТВО СТРОИТЕЛЬСТВА ПРЕДПРИЯТИЙ НЕФТЯНОЙ И ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

ЦЕНТР НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ ВСЕСОЮЗНОГО НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО ИНСТИТУТА

ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ •

Научно-технический обзор

Серия: ПРОЕКТИРОВАНИЕ И СТРОИТЕЛЬСТВО ТРУБОПРОВОДОВ И ГАЗОНЕФТЕПРОМЫСЛОВЫХ

СООРУЖЕНИЙ

ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ РЕЗЕРВУАРЫ ДЛЯ СЖИЖЕННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА

ВСША

О.М. Иванцрв, Е.в. Чепига

МОСКВА 1974

УДК 622.691.234-404:691.328(73)

В обзоре представлены результаты опытно-конструк­ торских и исследовательских работ, проведенных амери­ канскими фирмами в области строительства железобетонных резервуаров для сжиженного природного газа. Рассмотрены свойства бетона, арматуры и теплоизоляции в условиях сверхнизких температур (-200°С). Приведены сведения о железобетонных резервуарах, построенных в С М с уче­

том последних достижений в области резервуаростроения.

©Центр научно-технической информации Всесоюзного научноисследовательского института по строительству магист­ ральных трубопроводов (ЦНТИ ВНИИСТа), 1974

переводе их на метан. СПГ может применяться и как горю­ чее для высокоскоростных трансконтинентальных поездов. На фло­ те газовые турбины могут быть использованы не только на метановозах, но и на судах, рейсы которых проходят недалеко от пор­ тов, где производится погрузка СПГ.

Существуют реальные возможности использования СПГ в ка­ честве горючего для сверхзвуковых самолетов,' к 1990 г. на эти дели будет расходоваться 6% добываемого природного газа. Ис­ следовательский центр Льюиса разрабатывает конструкцию самоле­ та, двигатель которого будет работать на метане. СПГ к храни­ лищам аэродромов можно подавать не только танкерами-метаново- зами и железнодорожными цистернами, но и по трубопроводам.

СПГ отвечает большинству требований, предъявляемых к го­ рючему для современных самолетов, и в то же время он дешевле реактивного топлива. При работе самолетов на СПГ приведенные затраты на 30% ниже, чем при использовании обычного топлива.

Проводились исследования по применению СПГ и в качестве ракетного топлива для ступени ускорителя, на которую расходу­ ется 90% топлива. Установлено, что смесь метана и сжиженного кислорода дает более высокое импульсное ускорение, чем смесь жидкий кислород - керосин.

Существенному расширению рынка сбыта СПГ способствует ис­ пользование его в качестве вспомогательного топлива. На каж­ дом промышленном предприятии возможно сооружение резервуара для сжиженного метана в целях использования последнего в слу­ чае перерыва в газоснабжении. При такой системе отпадает не­ обходимость перевода энергетического хозяйства на другие виды топлива, что особенно важно для предприятий,на которых техно­ логические процессы требуют поддержания постоянного уровня температуры, а переход на другой вид топлива приводит к ухуд­ шению качества продукции.

По сведениям американской печати, использование СПГ неза­ висимо от области применения обеспечит высокие экономические показатели.

4

нения и до 1973 г. в Северной Америке преимущественно амери­ канскими фирмами было построено около 40 заводов СПГ. Наибо­ лее крупные резервуары для этих заводов были выполнены с внут­ ренним сосудом из предварительно-напряженного железобетона, в частности,два резервуара по 92,5 тыс.м3 были изготовлены в

Филадельфии. В настоящее время наблюдается тенденция дальней­ шего увеличения объема отдельных резервуаров в особенности; для установок, предназначенных для компенсации сезонных, пико­ вых, неравномерностей газопотребления. Ведется разработка ре­ зервуаров емкостью 200 тыс.м3, анализируется возможность соз­ дания резервуаров емкостью 400 тыс.м3.

Наряду с крупными заводами построен ряд вспомогательных установок, называемых сателлитными. В них осуществляется толь­ ко хранение СПГ и регазификация его в период максимального спроса (в течение нескольких недель). Сжиженный газ к таким установкам доставляют обычно в автоцистернах. Мощность сателлитных установок составляет около 30% мощности заводов СПГ. Объем отдельно стоящих резервуаров для них обычно невелик, (до 10 тыс.м3), однако в Таунтоне и Салеме построены резервуа­

1)получение данных о свойствах материалов при низких температурах, необходимых для расчетов и конструирования ре­ зервуаров;

2)разработку оптимальной конструкции резервуара из пред­ варительно-напряженного железобетона;

3)строительство и эксплуатацию опытных резервуаров малого

исреднего объемов для проверки конструктивных решений узлов

идеталей.

6

БЕТОН ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ

Бетон - основной конструкционный материал новых резер - Буеров; воздействие низкой температуры на его свойства изуче­ но не было, поэтому Ассоциацией по изучению портландцемента была начата широкая программа экспериментальных работ. Были

Рис.1. Диаграмма роста мощностей резервуарных парков для СПГ, ежегодно вводимых в эксплуатацию в США

всесторонне исследованы три различных по составу бетона на ос­ нове портландцемента, песка и гравия. В состав бетона входил вспенивающий компонент, обеспечивающий пористость 5-8%. Образ­ цы изготавливали с вибрированием и выдерживали в течение 28 сут. Часть образцов имела естественную влажность, другую часть высушивали до относительной влажности 50% и третью вы­ держивали в печи до постоянного веса при температуре Ю5°С.

7

Перед кспитаниями на образцы наносили полимерную пленку для предотвращения абсорбции влаги из атмосферы.

Результаты исследований прочности на сжатие бетонов раз­ личных составов приведены на рис.2.Несмотря на некоторый раз­ брос точек, характер кривых одинаков. В интервале температур

Р.: -.2. Влияние температуры на прочность присжатии бетона естественной влажности:

1-тяжолиИ бетон; 2-легккй бетон; 3-тощий бетон

от 20 до О•'С прочность бетона не изменяется, а при дальнейшем понижении температуры начинает даже возрастать, достигая мак­ симальных значений при температуре -65°С, а затем несколько уменьшаясь при -140°С.

Ори испытании бетонов на растяжение наблюдалось довольно резкое увеличение прочности по сравнению с плавной кривой ро­ ста сжатого бетона в интервале температур от 20 до -20°С (рис.З). Максимальные величины прочности на растяжение были достигнуты при несколько более высокой температуре, чем при сжатии, '.е. при -чО°С.

Из Tj.aynr.oa видно, что бетоны различию: составов при ох- "икдськь ведут себя по-разному. Тяжелые бетоны естественной влажности увеличивают свою прочность на сжатие в 2,t> раза (с 350 кгс/cir при комнатной температуре до 900 кгс/см2 при температуре -65°С), в то время как для легких бетонов упрочне­ ние значительно меньше. Аналогичная картина наблюдается и при испытании на растяжение.

8

Прочность на сжатие бетонных образцов, высушенных в печи при температуре Ю5°С до постоянного веса, увеличилась при­

к

б,*??/?"1

—j ~ —

Рис.З. Влияние температуры на прочность при растяжении бетона естественной влажности:

1-тякелый бетой; 2-легкии бетон; 3-тощий бетон

Рис.4. Влияние увлажнения па прочность бетона при сжатии - при низких отрицательных температурах:

I - бетон естественной влажности;"2 - бетон с oO/iy-ной влаж­ ностью; 3 - бетон,высушенный до постоянного веса