油气田地面工程第２９卷第８期（２０１０．８）４９
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６—６８９６．２０１０．０８．０３０
球形储罐设计应注意的问题
张俊１
孙洪雁２
史立新３
３大庆油田设计院
１大庆油田矿区服务事业部物业管理一公司
２油田公司采油一厂离退休中心
摘要：近年来球形储罐在石油、化工、冶金及城市煤气等工业领域被广泛应用，主
要用于储存液化石油气、液化天然气及液氨等物料。从球形储罐壳体、材料、球形储罐支撑及附件等几方面简述设计球形储罐应注
意的问题。
关键词：球形储罐；球壳板；材料近年来球形储罐在石油、化工、冶金及城市煤气等工业领域被广泛应用，主要用于储存液化石油气、液化天然气及液氨等物料。１
球形储罐的特点
（１）球罐的表面积最小，即在相同容量下球罐
所需钢材面积最小。
（２）球罐壳板承载能力比圆筒形容器大一倍，即在相同直径、压力下，采用同样钢板时，球罐的
板厚只需嘲筒形容器的一半。
（３）球罐占地面积小，且可向空间高度发展，有利于地表面积的利用。２
球壳板设计要点
（１）球壳板的几何尺寸应尽量大。球罐的破裂
事故，绝大多数都发生在焊接接头处，缩短球壳的焊缝长度是提高球罐质量及安全可靠性的关键措施之一，缩短焊缝长度的根本途径是加大球壳板尺寸，选择最佳的球壳分带数和各带分块数，从而使安装、焊接及检测工作量相应减少。ＧＢｌ２３３７规定的每块球壳板均不得拼接，球壳板最小宽度不小
于５００ｍｍ，也是基于减少焊缝的考虑。
（２）选择合适的钢板规格，提高板材利用率，
而且规格要少，互换性要好。
（３）相邻带纵焊缝应相互错开。焊缝布局应均匀，减少装配应力、拘束应力与残余应力。
（４）必须考虑压机及起重能力。３
球罐的选材原则
球罐是压力容器的一种结构形式，因而在选用
材料的基本要求方面与压力容器相同。球罐用钢的
万方数据
选择原则是在满足强度要求的前提下，应保证有良好的成刑性、优良的焊接性能、足够好的缺口韧性值和长期可靠的使用性能。球罐用钢是球罐制造和设计的主要参数，对球罐质量优劣具有举足轻重的
影响。
压力容器用钢板种类繁多，国产碳素钢和低合金钢钢板用于球罐的钢板仅有Ｑ２４５Ｒ、Ｑ３４５Ｒ、
１５ＭｎＮｂＲ、１６ＭｎＤＲ及０７ＭｎＮｉＭｏＶＤＩＲ六种钢
种。１５ＭｎＮｂＲ比Ｑ３４５Ｒ含碳量略低。并添加了
Ｎｂ，既细化了晶粒又产生了弥散强化的效果，钢的强度和韧性指标均优于Ｑ３４５Ｒ，也优于１３本的
ＳＰＶ３５５，该钢种厚板力学性能稳定，性能价格比
相对较高。
引进常温球罐用钢均为一般的Ｃ—Ｍｎ系铁素体压力容器用钢，如ＳＰＶ３５５等。引进低温球罐用
钢多为日本Ｎ—ＴＵＦ４９０、ＪＦＥ—ＨＩＴＥＮ６１０Ｕ２Ｌ。
４球形储罐支撑
球形储罐支撑有柱式和裙式两大类。裙式包括圆筒裙式、锥形支承及钢筋混凝土连续基础的半埋式支承、锥底支承；柱式包括赤道正切柱式支承、Ｖ犁柱式支承和三合一柱式支承。ＧＢｌ２３３７选用的是赤道正切柱式支承。支柱下部与球壳的连接结构有直接连接、加托板、Ｕ形柱和翻边四种。目前采用加托板、Ｕ形柱形式比较多。支柱设计时应注意如下问题：
（１）支柱一般采用钢管制作。下段支柱可分段，分段的长度不官小于支柱总长的１／３。段间的环向接头应全焊透，可采用沿焊缝根部全长有紧贴金属垫板的对接接头。
（２）出于安全防火的需要。支柱上应设置通气孔。支柱还必须具有较好的严密性，保证各处焊缝有足够的强度（尤其是在支柱与球壳接头处），组装施焊后的支柱必须进行０．５ＭＰａ表压的空气气
密性试验。
（３）对于储存易燃物料及液化石油气的球罐，
还应设置防火层。
（４）具有低温要求的球罐，支柱一般都分段。有时考虑制造、安装及运输的方便也将支柱分成两
５０油气田地面工程第２９卷第８期（２０１０．８）
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６－６８９６．２０１０．０８．０３１
聚合物配制新技术在杏北３＃配制站的应用
郝清颖
摘要：随着聚驱、三元复合驱等三采技术的现场应用，对聚合物配制工艺要求越来
越严格。杏北３８聚合物配制工艺设计打破
大庆油田设计院
溶液，溶液在熟化罐内按照一定时间，通过搅拌器搅拌，使聚合物溶液得到充分混合，外输至注入站泵送到井口。目前聚合物熟化罐搅拌器均为螺旋推进式，搅拌器叶片采用双层三叶式，在应用中分子聚合物时，按２ｈ熟化时间能够保证聚合物溶液均匀混合，熟化效果较好。但应用抗盐聚合物后，母液黏度增高，熟化系统设备负荷大幅增加，该系统不适应性逐渐体现。现场熟化时间一般３～４
ｈ，
了常规思维方式，应用连续熟化、射流分散等新技术和新工艺，应用双螺带搅拌器等新
设备简化了聚合物熟化工艺流程，缩短熟化
时间，达到了降低工程投资的目的。
关键词：聚合物；配制站；熟化工艺大庆油田聚合物配制、注入系统特点：①与普通水驱相比，聚合物驱注入工程配注工艺环节多，流程复杂；②从聚合物类型上可分为低分子、中分子、高分子普通聚合物及超高分子抗盐聚合物等类型，而不同分子量的聚合物母液熟化参数各不相同［１－２］。因此在配制工艺设计中要充分考虑聚合物分子特性、配制影响因素及地面工程投资等因素。
聚合物配制的主要目的是将聚合物固体颗粒经分散装置配制成为水溶液，在熟化罐中充分混合溶解均匀并熟化，经外输泵输送至注入站。由于聚合物溶液具有高黏稠性，因此聚合物配制站配制与输送能力受到以下因素影响：①分散装置配制能力，其实际反映的是每小时分散装置的外输液体量，即进熟化罐的流量；②熟化罐有效容积；③外输泵的外输量，即外输泵的流量；④熟化罐的熟化时间；⑤熟化罐数量【３］。
针对杏北３８聚合物配制站的实际情况，应用
熟化时间延长使熟化系统成为配制系统运行瓶颈，严重影响系统的配制能力，成倍增加了系统运行能耗…。在该设计中首次采用双螺带螺杆搅拌器搅拌
熟化２５００万抗盐聚合物，与原双层三叶螺旋推进
搅拌器相比，改变了底层搅拌器桨叶直径及形状，外形结构改成流线型，其聚合物熟化时间由原来的
４
ｈ降低到２ｈ以内，配制母液携带气泡含量明显（２）采用连续熟化流程进行设计。在该设计中
减少，保证了聚合物母液的注入质量。
首次采用连续熟化流程，减少了自动化控制，只对该系统的第一个及最后一个熟化罐的液位进行显示、报警，并将最后一个熟化罐的液位与该系统的分散装置实现液位闭环控制。在试验过程中，为了能摸索出第二个、第三个、第四个等中间位置的熟化罐的液位高度，在其出液管上增设了玻璃钢短接及连接法兰，减少了工程投资。
（３）采用射流分散装置，进一步简化配制工艺。在该设计中首次采用射流分散装置，节省了溶解罐及罐下转输泵，节约了设备投资。射流分散装置特点是将原螺旋给料机控制转速供料方式改为称重式传感计量供料方式；将鼓风机吹干粉方式改为水射流吸干粉的方式；增加了旋流除气的功能。该装置通过水射流器吸入聚合物干粉，在管道内吹散干粉并充分湿润，然后直接输送至熟化罐，取消了
（５）在支柱底板上开设通孔以利积水的排除。支柱底板的地脚螺栓孑Ｌ应为径向长圆孔。
（６）在球形储罐设计的过程中，充分考虑以上特点及细节，才能设计出合格的球形储罐；充分发挥球形储罐在工业生产中的作用，才能进一步推动球形储罐发展。
（栏目主持张秀丽）
连续熟化、射流分散等新技术和新工艺，双螺带搅拌器等新设备，缩短了聚合物熟化时间，达到了降低工程投资的目的。
（１）改进熟化系统设计，采用电动双螺带螺杆搅拌器替代原双层三叶螺旋推进搅拌器。熟化系统是配制站重要环节，主要接收分散装置来的聚合物段。支柱与低温球罐本体相连的上段支柱必须选用与球壳板相同的低温钢，规定其与赤道板的组焊在制造单位进行，同时在制造单位做消除焊缝残余应力热处理。下段支柱可选用一般结构钢。为对球罐基础沉降量进行观察，在各支柱上水平焊有永久性的测定板，以便测定每根支柱的沉降量，这是球罐沉降观察的依据。
万方数据
油气田地面工程第２９卷第８期（２０１０．８）４９
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６—６８９６．２０１０．０８．０３０
球形储罐设计应注意的问题
张俊１
孙洪雁２
史立新３
３大庆油田设计院
１大庆油田矿区服务事业部物业管理一公司
２油田公司采油一厂离退休中心
摘要：近年来球形储罐在石油、化工、冶金及城市煤气等工业领域被广泛应用，主
要用于储存液化石油气、液化天然气及液氨等物料。从球形储罐壳体、材料、球形储罐支撑及附件等几方面简述设计球形储罐应注
意的问题。
关键词：球形储罐；球壳板；材料近年来球形储罐在石油、化工、冶金及城市煤气等工业领域被广泛应用，主要用于储存液化石油气、液化天然气及液氨等物料。１
球形储罐的特点
（１）球罐的表面积最小，即在相同容量下球罐
所需钢材面积最小。
（２）球罐壳板承载能力比圆筒形容器大一倍，即在相同直径、压力下，采用同样钢板时，球罐的
板厚只需嘲筒形容器的一半。
（３）球罐占地面积小，且可向空间高度发展，有利于地表面积的利用。２
球壳板设计要点
（１）球壳板的几何尺寸应尽量大。球罐的破裂
事故，绝大多数都发生在焊接接头处，缩短球壳的焊缝长度是提高球罐质量及安全可靠性的关键措施之一，缩短焊缝长度的根本途径是加大球壳板尺寸，选择最佳的球壳分带数和各带分块数，从而使安装、焊接及检测工作量相应减少。ＧＢｌ２３３７规定的每块球壳板均不得拼接，球壳板最小宽度不小
于５００ｍｍ，也是基于减少焊缝的考虑。
（２）选择合适的钢板规格，提高板材利用率，
而且规格要少，互换性要好。
（３）相邻带纵焊缝应相互错开。焊缝布局应均匀，减少装配应力、拘束应力与残余应力。
（４）必须考虑压机及起重能力。３
球罐的选材原则
球罐是压力容器的一种结构形式，因而在选用
材料的基本要求方面与压力容器相同。球罐用钢的
万方数据
选择原则是在满足强度要求的前提下，应保证有良好的成刑性、优良的焊接性能、足够好的缺口韧性值和长期可靠的使用性能。球罐用钢是球罐制造和设计的主要参数，对球罐质量优劣具有举足轻重的
影响。
压力容器用钢板种类繁多，国产碳素钢和低合金钢钢板用于球罐的钢板仅有Ｑ２４５Ｒ、Ｑ３４５Ｒ、
１５ＭｎＮｂＲ、１６ＭｎＤＲ及０７ＭｎＮｉＭｏＶＤＩＲ六种钢
种。１５ＭｎＮｂＲ比Ｑ３４５Ｒ含碳量略低。并添加了
Ｎｂ，既细化了晶粒又产生了弥散强化的效果，钢的强度和韧性指标均优于Ｑ３４５Ｒ，也优于１３本的
ＳＰＶ３５５，该钢种厚板力学性能稳定，性能价格比
相对较高。
引进常温球罐用钢均为一般的Ｃ—Ｍｎ系铁素体压力容器用钢，如ＳＰＶ３５５等。引进低温球罐用
钢多为日本Ｎ—ＴＵＦ４９０、ＪＦＥ—ＨＩＴＥＮ６１０Ｕ２Ｌ。
４球形储罐支撑
球形储罐支撑有柱式和裙式两大类。裙式包括圆筒裙式、锥形支承及钢筋混凝土连续基础的半埋式支承、锥底支承；柱式包括赤道正切柱式支承、Ｖ犁柱式支承和三合一柱式支承。ＧＢｌ２３３７选用的是赤道正切柱式支承。支柱下部与球壳的连接结构有直接连接、加托板、Ｕ形柱和翻边四种。目前采用加托板、Ｕ形柱形式比较多。支柱设计时应注意如下问题：
（１）支柱一般采用钢管制作。下段支柱可分段，分段的长度不官小于支柱总长的１／３。段间的环向接头应全焊透，可采用沿焊缝根部全长有紧贴金属垫板的对接接头。
（２）出于安全防火的需要。支柱上应设置通气孔。支柱还必须具有较好的严密性，保证各处焊缝有足够的强度（尤其是在支柱与球壳接头处），组装施焊后的支柱必须进行０．５ＭＰａ表压的空气气
密性试验。
（３）对于储存易燃物料及液化石油气的球罐，
还应设置防火层。
（４）具有低温要求的球罐，支柱一般都分段。有时考虑制造、安装及运输的方便也将支柱分成两
５０油气田地面工程第２９卷第８期（２０１０．８）
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６－６８９６．２０１０．０８．０３１
聚合物配制新技术在杏北３＃配制站的应用
郝清颖
摘要：随着聚驱、三元复合驱等三采技术的现场应用，对聚合物配制工艺要求越来
越严格。杏北３８聚合物配制工艺设计打破
大庆油田设计院
溶液，溶液在熟化罐内按照一定时间，通过搅拌器搅拌，使聚合物溶液得到充分混合，外输至注入站泵送到井口。目前聚合物熟化罐搅拌器均为螺旋推进式，搅拌器叶片采用双层三叶式，在应用中分子聚合物时，按２ｈ熟化时间能够保证聚合物溶液均匀混合，熟化效果较好。但应用抗盐聚合物后，母液黏度增高，熟化系统设备负荷大幅增加，该系统不适应性逐渐体现。现场熟化时间一般３～４
ｈ，
了常规思维方式，应用连续熟化、射流分散等新技术和新工艺，应用双螺带搅拌器等新
设备简化了聚合物熟化工艺流程，缩短熟化
时间，达到了降低工程投资的目的。
关键词：聚合物；配制站；熟化工艺大庆油田聚合物配制、注入系统特点：①与普通水驱相比，聚合物驱注入工程配注工艺环节多，流程复杂；②从聚合物类型上可分为低分子、中分子、高分子普通聚合物及超高分子抗盐聚合物等类型，而不同分子量的聚合物母液熟化参数各不相同［１－２］。因此在配制工艺设计中要充分考虑聚合物分子特性、配制影响因素及地面工程投资等因素。
聚合物配制的主要目的是将聚合物固体颗粒经分散装置配制成为水溶液，在熟化罐中充分混合溶解均匀并熟化，经外输泵输送至注入站。由于聚合物溶液具有高黏稠性，因此聚合物配制站配制与输送能力受到以下因素影响：①分散装置配制能力，其实际反映的是每小时分散装置的外输液体量，即进熟化罐的流量；②熟化罐有效容积；③外输泵的外输量，即外输泵的流量；④熟化罐的熟化时间；⑤熟化罐数量【３］。
针对杏北３８聚合物配制站的实际情况，应用
熟化时间延长使熟化系统成为配制系统运行瓶颈，严重影响系统的配制能力，成倍增加了系统运行能耗…。在该设计中首次采用双螺带螺杆搅拌器搅拌
熟化２５００万抗盐聚合物，与原双层三叶螺旋推进
搅拌器相比，改变了底层搅拌器桨叶直径及形状，外形结构改成流线型，其聚合物熟化时间由原来的
４
ｈ降低到２ｈ以内，配制母液携带气泡含量明显（２）采用连续熟化流程进行设计。在该设计中
减少，保证了聚合物母液的注入质量。
首次采用连续熟化流程，减少了自动化控制，只对该系统的第一个及最后一个熟化罐的液位进行显示、报警，并将最后一个熟化罐的液位与该系统的分散装置实现液位闭环控制。在试验过程中，为了能摸索出第二个、第三个、第四个等中间位置的熟化罐的液位高度，在其出液管上增设了玻璃钢短接及连接法兰，减少了工程投资。
（３）采用射流分散装置，进一步简化配制工艺。在该设计中首次采用射流分散装置，节省了溶解罐及罐下转输泵，节约了设备投资。射流分散装置特点是将原螺旋给料机控制转速供料方式改为称重式传感计量供料方式；将鼓风机吹干粉方式改为水射流吸干粉的方式；增加了旋流除气的功能。该装置通过水射流器吸入聚合物干粉，在管道内吹散干粉并充分湿润，然后直接输送至熟化罐，取消了
（５）在支柱底板上开设通孔以利积水的排除。支柱底板的地脚螺栓孑Ｌ应为径向长圆孔。
（６）在球形储罐设计的过程中，充分考虑以上特点及细节，才能设计出合格的球形储罐；充分发挥球形储罐在工业生产中的作用，才能进一步推动球形储罐发展。
（栏目主持张秀丽）
连续熟化、射流分散等新技术和新工艺，双螺带搅拌器等新设备，缩短了聚合物熟化时间，达到了降低工程投资的目的。
（１）改进熟化系统设计，采用电动双螺带螺杆搅拌器替代原双层三叶螺旋推进搅拌器。熟化系统是配制站重要环节，主要接收分散装置来的聚合物段。支柱与低温球罐本体相连的上段支柱必须选用与球壳板相同的低温钢，规定其与赤道板的组焊在制造单位进行，同时在制造单位做消除焊缝残余应力热处理。下段支柱可选用一般结构钢。为对球罐基础沉降量进行观察，在各支柱上水平焊有永久性的测定板，以便测定每根支柱的沉降量，这是球罐沉降观察的依据。
万方数据