【摘 要】从固定式储罐地脚螺栓断裂事故出发，多方面分析了立式储罐地脚螺栓发生断裂事故的可能性，通过详细计算及有限元分析，总结出储罐事故发生的主要原因，提出了固定式储罐安装施工及操作过程的整改措施，对以后固定式储罐的设计、施工、安全运营有一定的借鉴作用。
　　【关键词】固定式储罐；螺栓强度；有限元分析；应力；预紧力
　　1 事故概述
　　某钻井公司泥浆站罐区的一个固定式泥浆储存罐，其设计参数见表1，该罐（罐体可以装多少）本身存储有70m?泥浆，泥浆工程师在从配浆罐打30m?泥浆至该储存罐过程中，发现该罐底边与底座固定的地脚螺栓断裂，16个固定螺丝有13个地脚螺栓断裂，2个断松，1个完好。另外罐边四周地面有不同程度的翘起，目测罐体没有明显倾斜。事故发生后，立即把储罐内的泥浆打回至配浆罐中，以减轻罐的承重，储罐内剩余泥浆20m?。
　　2 事故分析
　　（1）由于罐基础为复合地基，靠管桩挤密地下土壤来达到提高承载力的效果，且该基础靠近码头，填海而成，地质状况较复杂。储罐在装泥浆过程中内部承载力不够，环墙内部沉降严重而环墙沉降量小，从而造成储罐基础出现锅底状，对罐底板产生变形。且罐底部存在空鼓现象，罐底中心或底部局部可能发生下沉，一旦罐底下沉，罐底板直径会有缩小变形，从而导致螺栓产生剪切作用，迫使地脚螺栓断裂；
　　（2）由于罐底受到无机盐、酚与氨、酚与水以及酸性成分等因素的腐蚀，从而造成螺栓强度降低；
　　（3）由于内压的作用，在罐顶与壳体的连接部位产生较大的环向应力，并且产生很大的内部提升力；（对螺栓断裂影响）
　　（4）由于在风力作用下，储罐也有向一侧倾斜而被提升的倾向，当提升力超过罐壁与罐底的重力时，储罐边缘部分离开地面会造成罐底破裂。
　　从事故发生的情况来看，罐顶强度和稳定性、承压圈强度经受住了考验，下面我们进行储罐在内压作用下的倾覆和滑移验算及地脚螺栓强度和部分强度校核计算并且模拟整个过程进行有限元分析。
　　2.1 储罐不被提升起的最大允许内压
　　最大允许内压
　　储罐盛装物料后风载荷不可能引起储罐的倾覆和滑移，只需要校验空罐时风载荷引起倾覆和滑移的可能性，即风载荷使储罐产生的倾覆力矩是否小于储罐重力产生的抵抗力矩。
　　3 结论
　　上述分析结果表明，真实螺栓的受力状态与泥浆罐安装施工及服役过程密切相关，其主要影响因素包括紧固螺栓的预紧力、打压试验过程、服役过程泥浆高度。基于风险控制的理念提出如下建议：
　　（1）在螺栓紧固前进行打压试验测试。如果先紧固螺栓再进行打压试验测试，螺栓上的最大峰值压力可能超高螺栓强度指标。
　　（2）紧固螺栓时，预紧力要适中。螺栓预紧力对泥浆罐的应力分布有较大的影响，就整体设备来说，随着螺栓预紧力的增加，螺栓本身应力水平增加明显，罐体螺栓孔处的应力亦有所增加，但幅度较螺栓本身小。
　　（3）在施工过程中必须严格遵守常压储罐的施工工艺，防腐工艺处理；以及施工结束后要严格执行检验检查程序。多方面因素都有可能诱发该事故的发生，因此为了更有效地规避风险，对施工质量上的缺陷，如焊接上的缺陷、保护膜施工中的缺陷，都会给常压储罐的正常使用造成不利影响。
　　（4）无论选择何种工序进行安装施工，必须保证螺栓预紧力、打压试验和泥浆压力导致的附加应力的总和低于螺栓的许用应力，如此可切实有效预防固定式储罐发生螺栓断裂事故发生。
　　参考文献：
　　[1]SH3046-92石油化工立式圆筒形钢制焊接储罐设计规范.
　　[2]王志文主编。化工容器设计.北京：化学工业出版社，1990.
　　[3]GB50341-2003 立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范[S].北京：中国计划出版社，2003.
　　[4]API650 Weld steel tanks for oil storage [S].美国华盛顿：API出版社，2007.
　　[5]JGJ61-2003网壳结构技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2003.
　　作者简介：
　　周波，2007年毕业于西安石油大学机械工程学院，一直从事石油化工设备等方面的技术研究工作。