I.Краткое описание

Резервуар высокого давления — это специальный сосуд с высоким давлением, расчетное давление которого превышает давление обычных резервуаров (обычно ≥1,6 МПа). Он в основном используется для хранения газа высокого давления или сжиженного газа (например, сжиженного природного газа СПГ, сжиженного нефтяного газа СУГ, жидкого кислорода, жидкого азота, сжатого природного газа КПГ и т. д.). Основная функция — безопасное и эффективное хранение сред высокого давления. Он используется в энергетике, химии, металлургии, охране окружающей среды и других отраслях, и предъявляет чрезвычайно высокие требования к прочности материала, герметичности и безопасности.

​​II. Подробное описание

Основные параметры

Расчетное давление:

Резервуар высокого давления: 1,6~50 МПа (например, расчетное давление резервуара для хранения СПГ обычно составляет 8~20 МПа).

Резервуар для хранения сверхвысокого давления: ≥50 МПа (например, резервуар для хранения водорода высокого давления).

Диапазон температур:

Низкая температура (-196 °C, резервуар для хранения жидкого азота/жидкого кислорода) до высокой температуры (200 °C, резервуар для хранения пара).

Диапазон вместимости:

Небольшие резервуары для хранения высокого давления: 1~100 м³ (например, лабораторные или промышленные газовые баллоны).

Большие резервуары для хранения высокого давления: 100~100 000 м³ (например, резервуары приемной станции СПГ).

​​Материал:

Нержавеющая сталь (304/316L/дуплексная сталь): коррозионная стойкость, высокая прочность (подходит для резервуаров для хранения сжиженного газа).

Титан/хастеллой: устойчив к высококоррозионным средам (например, хлору, резервуарам для хранения соляной кислоты).

Углеродистая сталь + антикоррозионное покрытие: экономично (требуется регулярное обслуживание, подходит для некоррозионных сред).

Композитные материалы: обмотка из углеродного волокна (легкие резервуары для хранения высокого давления, такие как резервуары для хранения аэрокосмического топлива).

​​Уплотнение:

Скорость утечки ≤1×10⁻⁹ Па·м³/с (стандарт обнаружения утечки гелия), соответствует стандартам API 620 или ASME VIII-1.

​Конструктивная классификация и модель

Классификация по структурной форме:

Сферический резервуар для хранения (например, «SP-5000»): равномерное распределение напряжений, высокая устойчивость к давлению (обычно используется в резервуарах для хранения СПГ).

Цилиндрический резервуар для хранения (например, «CYL-2000»): низкая стоимость производства, подходит для резервуаров среднего и низкого давления.

Резервуар для хранения с композитной структурой (например, «CG-1000»): внутренняя облицовка + внешняя углеродистая сталь с учетом коррозионной стойкости и прочности.

​​Классификация по характеристикам среды:

Резервуар для хранения сжиженного газа (например, резервуар для хранения СПГ, резервуар для хранения жидкого кислорода).

Резервуар для хранения сжатого газа (например, резервуар для хранения КПГ, резервуар для хранения водорода).

Резервуар для хранения коррозионной среды (например, резервуар для хранения хлора, аммиака).

Классификация по отраслевому применению:

Энергетическая область (например, резервуар для хранения СПГ, резервуар для хранения жидкого водорода).

Химическое производство (например, резервуар для хранения хлора, резервуар для хранения синтетического аммиака).Проекты по защите окружающей среды (например, резервуары для улавливания углекислого газа).

Производственный процесс и контроль качества

Подготовка сырья:

Пластины из нержавеющей стали должны соответствовать стандартам ASTM A240, а титановые материалы должны соответствовать стандартам GB/T 3620.

Композитные материалы должны использовать высокопрочные углеродные волокна (предел прочности на разрыв ≥ 3,5 ГПа).

Обработка и производство:

Сферические резервуары: сварка и сборка после лепестковой штамповки и общая термообработка для устранения остаточного напряжения.

Цилиндрические резервуары: сварной цилиндр из прокатанной пластины, штамповка днища (эллиптическое или сферическое днище).

Композитные резервуары: после намотки и отверждения внутреннего вкладыша внешняя углеродистая сталь бесшовно сваривается.

Контроль качества:

Контроль сварных швов: радиографический контроль (RT) или ультразвуковой контроль (UT), покрытие ≥ 20%.

Испытание под давлением: испытание под давлением воды в 1,5 раза больше проектного давления, давление поддерживается в течение 24 часов без утечки.

Испытание на герметичность: обнаружение утечки гелия (скорость утечки ≤1×10⁻⁹ Па·м³/с).

Антикоррозионная обработка:

Резервуары из нержавеющей стали полируются до Ra≤0,8 мкм (для снижения риска поверхностной коррозии).

Резервуары из углеродистой стали покрываются эпоксидной грунтовкой с высоким содержанием цинка + полиуретановым верхним слоем (общая толщина ≥150 мкм).

Преимущества оборудования

Сверхвысокая безопасность:

Множественная защита (предохранительный клапан + разрывная мембрана + устройство сброса давления) в соответствии со стандартами API 620.

Конструкция с сопротивлением усталости материала (например, резервуары СПГ против низкотемпературного хрупкого разрушения).

Высокоэффективное уплотнение:

Металлические спирально-навитые прокладки или графитовые уплотнительные прокладки для предотвращения утечки среды (например, резервуары жидкого водорода со скоростью утечки, близкой к нулю).

Долговечная конструкция:

Резервуары из нержавеющей стали/титана имеют срок службы коррозионной стойкости более 30 лет и низкие затраты на техническое обслуживание.

Модульное расширение:

Поддерживает поставку группы резервуаров из нескольких резервуаров (например, группа резервуаров приемной станции СПГ) и гибкое расширение.

III.Типичные сценарии применения​​

Энергетическая промышленность​​:

Резервуары для хранения на станциях приема СПГ (емкость 50 000–100 000 м³, расчетное давление 8–20 МПа).

Резервуары для хранения жидкого водорода (хранилища водорода высокого давления, давление ≥70 МПа, используются на заправочных станциях для автомобилей на топливных элементах).

​​Химическое производство​​:

Резервуары для хранения хлора (титановый материал, расчетное давление 1,6 МПа, устойчивы к коррозии).

Резервуары для хранения синтетического аммиака (углеродистая сталь + антикоррозионное покрытие, давление 3,0 МПа).

​​Инженерия по защите окружающей среды:

Резервуары для улавливания и хранения углекислого газа (CCS) (хранилища жидкого CO₂ высокого давления).

​​Металлургия и электроэнергетика:

Резервуары для хранения кислорода (резервуары для хранения жидкого кислорода, расчетное давление 15 МПа, используются для выплавки стали).

Резервуары для хранения пара (перегретый пар высокого давления, давление 10 МПа, температура 500 °C).

IV.Рекомендации по выбору и проектированию​​

1.​​Резервуары для хранения сжиженного газа​​:

Рекомендуем сферические резервуары для хранения из нержавеющей стали​​(например, резервуары для хранения СПГ, расчетное давление 15 МПа, модель ​​SP-10000​​).

2.​​Резервуары для хранения сжатого газа​​:

Выберите резервуары высокого давления, обернутые углеродным волокном​​(например, резервуары для хранения водорода, давление 70 МПа, модель ​​CG-5000​​).

3.Резервуары для хранения коррозионных сред:

Используйте резервуары для хранения из титанового композита (например, резервуары для хранения жидкого хлора, сопротивление давлению 2,5 МПа, модель CT-3000).

4.Сценарии сверхвысокого давления:

Используйте резервуары для хранения с многослойной оболочкой (например, резервуары для хранения жидкого аммиака, давление 5,0 МПа, модель NH3-2000).

Ⅴ.Безопасность и техническое обслуживание​​

Регулярные проверки​​:

Выполняйте измерение толщины стенки один раз в год (ультразвуковой толщиномер), уделяя особое внимание контролю области сварки.

Проводите комплексное испытание на герметичность под давлением воды/воздуха каждые 3 года.

Аварийные меры​​:

Настройте аварийный предохранительный клапан (время срабатывания ≤ 1 секунды) и систему пожаротушения (для легковоспламеняющихся сред).

​​Эксплуатационные характеристики​​:

Запретите работу под избыточным давлением (настройте систему сигнализации блокировки давления).

Контролируйте расход во время заполнения (например, скорость заполнения СПГ ≤ 3 м³/мин, чтобы предотвратить накопление статического электричества вихревыми токами).

Ⅵ. Сравнение с другими резервуарами для хранения​​