摘要：我国正在进口更多的液化天然气(LNG),并在沿海地区加速建造LNG接收及贮存设施。为了提高LNG储罐在服役期内的抗震可靠性,许多储罐采用了隔震技术,随着大型LNG储罐的建造数量和运行年限增加,LNG储罐隔震支座将出现破损和老化,更换将成为必然要求。为了验证LNG储罐隔震支座更换的可行性,并探索LNG储罐隔震支座更换方法,采用缩尺模型施工模拟试验的方法对上述问题进行了研究,建立了LNG储罐隔震支座模拟更换试验平台,设计了3种LNG储罐隔震支座更换及监测方案,对3种方案进行了隔震支座模拟更换施工试验研究,并对这3种方案进行了技术分析、经济性分析与工期分析。研究结果表明:①同步顶升更换方案、凿除法更换方案、预设可更换结构更换方案均是适用的;②同步顶升法可以做到在结构无损的情况下对隔震支座进行更换,但其技术复杂程度高、技术难度大、作业要求最高;③凿除法是一种免顶升的隔震支座更换方案,技术难度低,但更换效率低;④预设可更换结构的隔震支座更换方案技术难度低、经济性最好,支座更换效率最快。结论认为,该研究成果填补了国内外在LNG储罐隔震支座更换领域的技术空白,为LNG储罐隔震支座更换方案形成、监测体系的建立以及施工作业提供有益参考,对持续保障隔震LNG储罐的抗震安全性能具有重要指导意义。

摘要：金属波纹管作为FLNG低温柔性管道的内衬结构层,直接决定着低温管道的整体力学性能与安全性能,且在实际应用中直接与超低温(-163℃)的液化天然气接触。论文基于力-热耦合方法研究了在超低温环境下U型金属波纹管的拉伸性能,探究了波高、波距和壁厚等结构参数对其拉伸性能的影响,分析了各参数影响的敏感性。结合低温柔性管道的实际应用与生产工艺的需求,以U型波纹管的拉伸刚度最大化为优化目标,考虑了波纹管弯曲刚度、材料成本和实际工艺等多个约束条件,基于多岛遗传算法进行U型波纹管拉伸性能优化设计,并通过有限元模型验证了该优化设计方法的适用性。

摘要：随着LNG接收站建设的加快及其选址难度的增大,探讨将大型乙烷、乙烯、丙烷等C_(2)、C_(3)烃类低温储罐换存为LNG储罐的技术可行性很有必要。本文通过对C_(2)、C_(3)低温储罐与LNG储罐在材料标准、工艺设计、结构设计、施工与开车调试等方面的对比分析,探讨C_(2)、C_(3)低温储罐换存为LNG储罐的可行性。结果发现,C_(2)、C_(3)低温储罐与LNG储罐在主要设计建造标准、设计流程、外罐与保冷材料等方面具有共同点,而内罐材料、介质密度、温度等方面的差异,导致了工艺、结构、施工与开车调试等方面的不同;基于上述共同点与差异,认为C_(2)低温储罐换存为LNG储罐理论上可行,而C_(3)低温储罐由于内罐材料设计温度较高,不适合换存为LNG储罐。本文研究可为C_(2)、C_(3)低温储罐项目改造为LNG储罐项目提供一定的技术参考。

摘要：自主设计了一种采用锥面密封与O型圈结合的锁紧机构密封件,该金属密封与非金属密封结合的双重密封设计方案具有可靠性高、温度补偿能力好、自紧效果好、所需预紧轴向力小等优点,同时考虑了安装之后的密封测试问题并提出了设计方案;根据锁紧机构的工作原理,提出了密封件预紧所需的轴向预紧公式;针对1500m水深、油气压力为5000psi的12英寸管道进行应用设计,对O型圈的安装和选型进行了设计,并利用有限元对设计的密封件进行分析,验证了方案的可行性和合理性,为今后样机设计提供了重要的理论依据。

摘要：深水连接器是连接海底管道的重要工具,而锁紧机构是连接器的重要组成部分,我国深水锁紧技术还处于空白阶段。通过对设计过程中的难点进行分析和总结,形成了锁紧机构的设计方案,并对关键技术和难点做了归纳和总结。连接器锁紧机构可以在1500m水深、油气压力为5000psi条件下实现对6英寸管道锁紧和解锁的功能。通过ADAMS和Abaqus对其进行了运动学仿真和复杂工况下的强度分析,得出锁紧机构的所能承受的最大弯矩、扭矩和拉压力,并通过运动学仿真验证了锁紧和解锁过程中无阻滞现象,进一步验证设计的合理性,为其液压系统设计及样机的研制提供了理论依据。

摘要：目前我国深水油气的开发技术刚刚起步,锁紧技术还属空白。卡爪作为深水套筒式连接器的关键部件,其结构十分复杂。通过对连接器锁紧机构进行力学分析,研究在同等内部介质压力作用下摩擦因子及其重要角度参数与所需液压缸预紧力的作用关系,并优化出相关参数的推荐值,为今后样机设计提供了理论依据。之后,在Hypermesh中对卡爪模型建模,以Optistruct为求解器,以卡爪最恶劣的服役工况下的载荷为设计基准,对卡爪结构进行拓扑优化,在满足加工工艺和考虑成本的前提下,优化了卡爪上下两端的自由尺寸,优化后卡爪同样满足强度要求,且质量降低了16.1%,到达了轻量化设计的目的。

摘要：以国内某LNG转运站30000 m^3容积LNG储罐为例,介绍了最大日蒸发率设计时需考虑的因素,分析了不同日蒸发率下LNG储罐的保冷材料费用及其运行费用。当日蒸发率设计为0.08%/d时,储罐保冷材料费用约占储罐成本的5.2%,符合一般LNG储罐保冷材料成本占比。该研究可为30000~100000 m^3容积LNG储罐日蒸发率的设计提供参考。

摘要：LNG (液化天然气)耐超低温柔性管道是开采、运输、存储LNG过程中的关键装备之一,被誉为是LNG外输系统的“血管”.近年来,随着LNG的开发逐渐由近海走向深远海,耐超低温柔性管道作为LNG外输系统中的核心输运装备迎来了更加广阔的发展前景,同时也面临着由更加严苛的海洋环境带来的结构失效的挑战.本文针对LNG耐超低温柔性管道的工程应用背景、结构设计、内流分析等方面进行了调研与综述,总结了LNG耐超低温柔性管道上述各项技术的研究进展.分析了LNG耐超低温柔性管道的波纹管状结构、螺旋缠绕结构和高分子材料的柔顺性结构特征的力学机理,总结了实现柔顺性结构的方法,梳理了LNG耐超低温柔性管道管内流体计算分析的规律,并对LNG耐超低温柔性管道相关技术的未来研究热点提出了展望.我国在LNG耐超低温柔性管道相关技术的研究工作中起步相对较晚,突破LNG耐超低温柔性管道的结构设计分析与工业应用中的关键力学问题,实现LNG耐超低温柔性管道的国产化研制,对于实现我国深远海天然气资源开发的“卡脖子”技术的自主可控,助力“碳达峰”国家战略目标的实现具有重要意义.

摘要：金属波纹管结构在现代工程的多个领域中均具有广泛的应用,作为一种重要的补偿元件,可在压力容器和管道系统中对结构的温度变化、机械位移或振动进行热补偿与位移补偿等。近年来,随着高技术船舶FLNG(Floating Liquefied Natural Gas),即新型海上浮式LNG(液化天然气)生产系统的兴起与发展,金属波纹管结构也广泛地应用于LNG低温柔性管道中。作为低温柔性管道的内衬结构层,金属波纹管直接与低温传输介质接触,可起到承受管道内部压力、密封传输介质等功能。然而在实际工程中,波纹管结构的截面形状多种多样,不同管型的金属波纹管对应的力学性能差异较大,其概念选型设计尚缺乏系统性的研究。本文以最常见的U型、C型、Ω型等三种管型波纹管为研究对象,分别对这三种管型的金属波纹管进行多工况分析与关键性能指标对比,得到不同管型的金属波纹管结构在实际应用中所适用的工程背景,并认为U型波纹管是最适合LNG低温柔性管道内衬层的金属波纹管结构。

摘要：液化天然气卸料臂是连接运输船与接收站管线,输送液化天然气(LNG)的重要通道。针对卸料臂开展了有限元结构计算分析并给出设计优化建议。三维接头和外臂管道连接处存在较大的应力集中,结构设计过程应予以关注;支撑箱加长位置结构强度偏弱,应采用壁厚较厚的管材制造。针对卸料臂关键核心部件紧急脱离装置,基于机械死点原理创新设计了抱箍锁紧机构,并开展有限元计算和性能试验测试,结果表明,抱箍锁紧装置的应力和变形量符合设计要求,稳定可靠性满足卸料臂作业需要。