Viktiga tankplatttyper i API 650-lagringstankar
Olje- och LNG-lagringstankar (API 650) är byggda av fyra primära platttyper: Skal, Botten (golv), Ringformig, och Tak plattor. Var och en har en distinkt strukturell roll. Skalplattor bildar den cylindriska väggen och motstår ring- och axialspänningar; bottenplattor bildar tankgolvet och stöder vätskebelastningen; ringformade plattor är de ringformade plattorna vid övergången mellan skal och golv som överför laster till skalet; och takplattor täcker tanken med ett fast koniskt/kupigt tak. Val och design av varje platta måste ta hänsyn till belastningskrav, svetsmetoder, korrosionstillägg och materialtillgänglighet.
Skalplattor
Skalplattor bildar tankens vertikala väggar. De skärs och rullas till kurser – horisontella band som staplas till full höjd. Tjockleken beräknas utifrån ringspänning på grund av vätsketryck plus korrosionstillägg. Enligt API 650 är skalplattor begränsade till maximalt 45mm (1,75 tum) tjockt. Om konstruktionsspänningar eller materialhållfasthet kräver mer än 45 mm måste ett material med högre hållfasthet (stål i grupp IV–VI) användas. Vanliga material inkluderar ASTM A36 eller EN S235JR (utbyte ~250 MPa) för tankar med lägre höjd, och A516 Gr 70, A537 CL2 eller EN S355 (355 MPa) för högre eller mer krävande tankar. Skalplattor måste vara ståltätade och finkorniga för svetsbarhet.

Skalplatta, zinkrik epoxiprimerbelagd, API 650 lagringstank
Utmaningar och lösningar: Tjocka skalplåtar är tunga och svåra att valsa och svetsa utan deformation. Tillverkare förböjer ofta plåtar och använder sekvenssvetsning med kontrollerad mellansvetstemperatur för att hantera deformation. Alla vertikala svetsfogar måste röntgenfotograferas enligt API 650 avsnitt 8.3; horisontella (omkrets-) svetsar och svetsar med ringformade plattor kräver också röntgenundersökning. Stål av klass A36 eller liknande saknar slagseghet vid låga temperaturer, så i kalla klimat byter konstruktörer till lågtemperaturhärdat stål (t.ex. ASTM A553) eller säkerställer slagseghetsprovning. Slutligen förankras skalet i tankfundamentet via ankarstolar svetsade till den ringformade plattan eller skalbasen.
Bottenplattor (golvplattor)
Bottenplattor bildar tankbotten och måste bära hydrostatisk belastning och vakuumhändelser. Flera stålplattor (6–12 mm tjocka plus korrosionstillägg) täcker vanligtvis hela tankbotten. Standardlayouter inkluderar överlappande "golvplattor" och en tyngre ringformad platta runt kanten. Plattorna vilar på en betongfundamentring eller pålar. Bottenplattorna är sammansvetsade i ett rutnät; fyrkantiga eller avfasade stumsvetsar används för full penetration, enligt kraven i API 650 (avsnitt 5.1.5.5). Häftsvetsade stödlister (≥3 mm tjocka) kan användas för att bibehålla rotöppningar. Den nominella bredden för både rektangulära och skissformade plattor ska vara ≥1800 mm om inte annat avtalats med köparen. Den erforderliga tjockleken för bottenplattorna är den korroderade tjockleken plus korrosionstillägg.
Designöverväganden: Bottenplattor måste vara plana och jämna för att undvika pölbildning. De är försedda med tätningssvetsar mot skalet eller den ringformade plattan. Enligt API 650 läggs bottenplattors stumsvetsar ofta parallellt med skalet för enklare gjutning av ankare. Sluttande "fiskbensmönster" eller radiella layouter kan också användas. Tankar kan inkludera en sump ficka i mitten för dränering.

Bottenplatta i en API 650-lagringstank
Utmaningar och lösningar: Bottenplåten måste motstå positivt tryck (hydrostatiskt tryck) och negativt tryck (vakuum). Ett trasigt vakuum kan orsaka kollaps, så konstruktörer inkluderar vakuumavlastningsventiler och överväger förstärkning (t.ex. kompensationsplattor). Svetsningsförvrängning mildras genom att plattorna hålls tillbaka och svetsas symmetriskt. Kvalitetskontroll är avgörande: även om tak- och bottensvetsar vanligtvis inte röntgenfotograferas, genomgår alla skal-botten-anslutningar och golvfogar 100% magnetpartikel- eller penetrantinspektion för att säkerställa läckagetäthet. Leveranstider kan vara långa för stora golvplattor (särskilt tjocka ringformade ringar), så tidig anskaffning rekommenderas.
Ringformade plattor
Ringformade plattor är ringen av plattor omedelbart innanför tankskalet i bottenskiktet. De överför skallaster till golvet och utgör en fästpunkt för skalbottenvinklar och ankarstolar. Enligt API 650 avsnitt 5.5.2 är ringformade plattor måste vara minst 600mm (24tum) bred (mätt radiellt) från skalet till valfri överlappningsfog när tankdiametern ≥30 m (100 ft) eller när bottenskalets lager är konstruerat med den tillåtna spänningen för materialen i grupp IV, IVA, V eller VII praktiken tillverkar konstruktörer ofta ringformade plattor betydligt tjockare än innergolvplattor (t.ex. 12–16 mm istället för 6–8 mm) för att hantera de höga omkretskrafterna.
Svetsning och fogar: Ringformade radiella leder måste vara fullgenomträngningssvetsarEn kontinuerlig stödremsa (minst 3 mm) är tillåten under dessa svetsar, men svetsen måste vara felfri. För tankar >30 m i diameter eller som använder höghållfast stålskal (Grupp IV–VI) kräver API 650 stumsvetsade ringformade plattor. Mindre tankar eller lågspänningsfall kan tillåta överlappsvetsade "skiss"-plattor, men inspektörer föredrar ofta den stumsvetsade ringen för säkerhets skull. Den inre kanten av den ringformade ringen kan skäras rak eller polygonal; enligt API-definitionen kan den inre omkretsen bilda en regelbunden polygon med lika många sidor som plattor.

Installation av tankens ringformade platta
Utmaningar och lösningar: Eftersom ringformade plattor är stora och tjocka är de tunga och svåra att transportera. Uppriktning på plats med skalet är avgörande. Tillverkare stumsvetsar dem ofta till skalet i verkstaden eller tidigt under fältmonteringen – noggrann montering och svetsning (förvärmning vid behov), kontrollera värmetillförseln. Ringen är en het punkt för läckagerisk om den är underdimensionerad eller dåligt svetsad, så många ingenjörer lägger till en extra korrosionstillägg och noggrann NDE (radiografi eller PAUT) på dessa fogar.
Takplattor
Fasta tak (koner eller kupoler) täcker ovanjordiska tankar. Takplattor är metallpaneler som svetsas samman och fästs vid en övre kantvinkel på skalet. API 650 delar upp takkonstruktionen i tre lastfall: inre tryck (dragformeln i bilaga F), yttre laster (buckling i bilaga F) och allmänna laster (avsnitt 5.10). I praktiken styrs takplåtens tjocklek ofta av buckling under takvikt eller vind, inte av inre tryck. API 650 kräver en nominell takplåtstjocklek ≥ 5mm (3/16i) plus korrosionstillägg. Kontak med grund yta kan använda 6–10 mm stål; kupoltak använder ofta 8–12 mm.
Konstruktion: Takplattor skärs i ett "tärtskivemönster" (med en polygon lika med antalet plattor) eller i koncentriska ringar. Plattorna svetsas samman med överlappande kälsvetsar eller fasade stumsvetsar, med kontinuerliga kälsvetsar endast på ovansidan. Plattorna måste vara helt stödda vid omkretsen. För stödda kontak kräver API 650 Sek. 5.10 att plattorna inte svetsas fast vid takbjälkarna (de vilar på dem istället), för att möjliggöra lätt rörelse. Alla takpaneler fästs vid trottoarkanten med kontinuerliga kälsvetsar på ovansidan.

Montering av tanktakplåt
Utmaningar och lösningar: Takplattor är tunnare och deformeras ofta genom svetsning, så byggare tillverkar taket på marken i sektioner eller använder lyftramar. Måttkontroll är avgörande för att undvika springor. Eftersom taksvetsar generellt har lägre spänning kräver API inte radiografi på takplattsvetsar, men 100% visuell/MPI-inspektion är standard. Takstål är ofta A36 eller liknande; höghållfasthet behövs sällan om inte stora takspann kräver högre bucklingshållfasthet.
Plattmaterial och specifikationer
API 650 grupperar plåtstål efter tillåten spänning och tillämpning. Vanligt specificerade material för tankplåtar inkluderar:
ASTM-standarder
ASTM A36 (26 ksi utbyte, ~250 MPa) – Används ofta för skal och botten under måttliga förhållanden. Den är billig och allmänt tillgänglig, men olämpligt för kalla miljöer om den inte är stöttestad.
ASTM A283 Gr. C (även ~205–290 MPa) – Ett allmänt konstruktionsstål som ibland används för låghöjdstankar.
ASTM A285 Gr. C (Plåt för tryckkärl, 195–260 MPa) – Godkänd enligt API 650 men begränsad till tunnare sektioner. Mer duktil, ofta ett billigare alternativ.
ASTM A516 Gr. 70 (Plåt för kärl med medel-/låg temperatur, 485 MPa draghållfasthet) – Vanlig för skal/bottnar med högre hållfasthet. Har bättre seghet än A36.
ASTM A537 klass 2 (tryckkärlsplatta, ~450 MPa utbyte) – Högre hållfasthet och seghet för stora tankar.
ASTM A553 (Typ 1 och 2) – Lågtemperaturkol-manganplåt (nickellegerad) för kryogen användning. A553 Typ 1 (≈9% Ni) specificeras i API 620 bilaga Q för LNG-tankar.
EN-standard
EN 10025 S235JR / S355JR – Europeiska konstruktionsstål som ungefär motsvarar A36 (S235JR) och A572/A656 med högre hållfasthet (S355JR). Observera att API 650 kräver slagtestade J0- eller J2-sorter (testade vid 0 °C eller -20 °C) för S275/S355; vanlig ”JR”-sort (testad endast vid 20 °C) är inte tillåten för tjockare plåtar.
JIS-standard
JIS G3101 SS400 / SS490 – Japanska motsvarande konstruktionsstål (YS 205–245 MPa och 245–295 MPa). SS400 är svagare än A36, så vissa konstruktörer undviker direkt utbyte om inte tjockleken ökas.
Andra nationella standarder
API 650 tillåter "erkända nationella standarder" om mekaniska egenskaper och kemiska gränsvärden uppfyller dess kriterier i grupp I–VI. Till exempel accepteras ofta CSA G40.21 (Kanada) kvaliteter 300W/350W, eller ISO 630 S275/S355.
För alla plåtar kräver API 650 avsnitt 4 att stålet är helt avoxiderat och finkornigt, med noggrann kontroll av C, Mn, P, S, etc. Högkvalitativa material (grupperna IV–VI) behöver ofta specifik slagseghetstestning vid 0 °C eller -20 °C, även för användning vid omgivningstemperatur, för att undvika sprödbrott under störda förhållanden. När du väljer utländskt stål, verifiera genom valsverkstestcertifikat att sammansättning och slagseghetskvalitet uppfyller API 650-kraven. (Till exempel kan kinesisk SS400 ha lägre slagseghetsenergi än A36.)
LNG kontra råoljetankar
LNG-lagringstankar arbetar vid –162 °C och har betydligt strängare materialkrav. Konventionella API 650-plattor (A36, A516, etc.) blir spröda vid kryogena temperaturer. Istället använder innertankar eller korgar för LNG ofta 9% Ni-stål (ASTM A553 Typ 1 eller ASTM A553M) för utmärkt seghet. Nyligen har 7% Ni-stål utvecklats som kostnadsbesparande alternativ. Dessa stål uppfyller Charpy-slagtäthetskriterierna (t.ex. ≥34 J längsgående vid –196 °C för A553T1) enligt API 620 bilaga Q. Yttre lagringstankar (eller tak och fundament) kan använda vanligt kolstål vid omgivningstemperaturer.
Designskillnader inkluderar dubbelväggiga tankar med isolering och strängare krav på läckagetäthet. API 620 (inte 650) är vanligtvis den styrande koden för ovanjordiska kryogena tankar, inklusive bilaga Q för material. Sammanfattningsvis, För LNG-tjänster, använd alltid kryogena stål (A553, A553M eller legeringar med högre nickelhalt) för de plattor som kommer i kontakt med vatten.Standard API 650-stål är endast för det isolerade yttre skalet eller sekundärinneslutningen över omgivningstemperatur.
Överensstämmelse med API 650 (2020)
Att säkerställa API 650-efterlevnad innebär att man följer kodens material-, design- och tillverkningsregler:
Plåttjocklek och materialgränser: Följ avsnitt 4.2.1.4: maximal skaltjocklek 45 mm. Använd tjockleksgränserna i avsnitt 4.2.2 per kvalitet (till exempel kan A537 vara tjockare än A516). Specificera plattklasser som uppfyller de erforderliga slagtester för den förväntade driftstemperaturen.
NDE och svetsning: Utför 100%-röntgen för skal-till-skal- och ringformade fogar. Tak- och golvsvetsar behöver 100% MPI/penetrant. Följ API 650 Sek. 8 för svetsarkvalificering (ASME IX), skarvförberedelse och provning.
Designregler: Använd avsnitt 5 och bilagor (t.ex. bilaga F/V) för att beräkna tjockleken för skal och tak. Säkerställ att den ringformade plattans bredd är ≥600 mm. Dimensionera bottenplattorna så att de uppfyller nedböjnings- och bucklingsgränserna. Dimensionera avstånden mellan svetsöverlappningar/kanter enligt avsnitt 5.1.5 och 5.5.
Dokumentation: Tankens namnskylt och dokumentation måste ange "API 650 – tolfte upplagan" (2020 års upplaga är den 13:e). Spara provningsrapporter för alla plattor (kemiska, mekaniska, slagtåliga) och svetsprotokoll. Inhämta tredjepartsinspektion vid behov, särskilt för kritiska fogar.
Korrosionstillägg: Lägg alltid till lämpligt kaliber (CA) (ofta 2–5 mm) till plåttjockleken i beräkningar för att ta hänsyn till korrosion och potentiella defekter i fräsytan.
Utmaningar och bästa praxis
Svetskvalitet och distorsion: Tjocka plåtar (>10 mm) kräver förvärmning och kontrollerad mellansvetstemperatur. Använd sekvenssvetsning eller krympkontroll för att minimera skevhet. Stumsvetsar med full penetration måste uppnås utan defekter. Inspektera alla färdiga svetsar (särskilt vid skal- och ringfogar) med oförstörande provning.
Korrosionsskydd: Välj pläterade material som är kompatibla med den lagrade produkten eller applicera beläggningar (epoxi eller zinkrik primer). Bottenplattorna är ofta vatten- eller fastämneskänsliga, så en högre korrosionstillägg eller nötningsbeständiga ytskikt kan användas.
Materialtillgänglighet och ledtid: Plåtar med stor diameter eller extra tjocka plattor är specialiserade. Planera upphandling månader i förväg. Vid import, verifiera kvalitetsstandarder (t.ex. anta inte att SS400 är lika med A36). Samarbeta med leverantörer för att säkerställa att certifieringar uppfyller API-kraven.
Konstruktionssekvensering: Montera den ringformade ringen tidigt med hjälp av en stark bakstycke eller tillfälliga stag för att hålla skalets inriktning. Använd en vindbalk (ställningsliknande ring) under skalets montering för att bibehålla den cirkulära formen. Förmontera takpanelerna på marken när det är möjligt och lyft sedan upp dem på det färdiga skalet.
Fältjusteringar: Avvikelser på plats (t.ex. sättningar i grunden eller mindre snedställning) bör kompenseras med mellanläggsplattor, slitsade förankringsbultar eller flänssnitt, inte genom omvalsning av plattorna. Kontrollera bottenplattornas planhet före slutlig svetsning för att säkerställa vattentäthet.
Slutsats
Genom att förstå varje plåttyps roll och följa API 650-regler kan EPC/EPCM-team designa och bygga säkra tankar som uppfyller kraven. Korrekt materialval (från A36 till A553), noggrann svetsning och uppmärksamhet på koddetaljer (plåtbredd och svetskvalitet) är avgörande för hållbara råolje- och LNG-tankar. Om du har offerter för stålplåt för marina tankprojekt, tveka inte att kontakta oss på [email protected] för en konkurrenskraftig och professionell offert!