储罐课程设计

目录
摘要 (I)
ABSTRACT ................................................................................................................. I I 第一章绪论 (1)
1.1液化石油气储罐的用途与分类 (1)
1.2液化石油气特点 (1)
1.3液化石油气储罐的设计特点 (2)
第二章工艺计算 (3)
2.1设计题目 (3)
2.2设计数据 (3)
2.3设计压力、温度 (3)
2.4主要元件材料的选择 (4)
第三章结构设计与材料选择 (5)
3.1筒体与封头的壁厚计算 (5)
3.2筒体和封头的结构设计 (6)
3.3鞍座选型和结构设计 (7)
3.4接管，法兰，垫片和螺栓的选择 (10)
3.5人孔的选择 (15)
3.6安全阀的设计 (15)
第四章设计强度的校核 (19)
4.1水压试验应力校核 (19)
4.2筒体轴向弯矩计算 (20)
4.3筒体轴向应力计算及校核 (20)
4.4筒体和封头中的切向剪应力计算与校核 (21)
4.5封头中附加拉伸应力 (22)
4.6筒体的周向应力计算与校核 (22)
4.7鞍座应力计算与校核 (23)
第五章开孔补强设计 (26)
5.1补强设计方法判别 (26)
5.2有效补强范围 (26)
5.3有效补强面积 (27)
5.4.补强面积 (28)
第六章储罐的焊接设计 (29)
6.1焊接的基本要求 (29)
6.2焊接的工艺设计 (30)
设计总结 (33)
参考文献 (34)
摘要
本次设计的卧式储罐其介质为液化石油气。

液化石油气是一种化工基本原料和新型燃料，已愈来愈受到人们的重视。

在化工生产方面，液化石油气经过分离得到乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯等，用来生产合塑料、合成橡胶、合成纤维及生产医药、炸药、染料等产品。

液化石油气是由碳氢化合物所组成，主要成分为丙烷、丁烷以及其他烷系或烯类等。

丙烷加丁烷百分比的综合超过60%，低于这个比例就不能称为液化石油气。

液化石油气具有易燃易爆的特点，液化石油气储罐属于具有较大危险的储存容器。

针对液化石油气储罐的危险特性，结合本专业《过程设备与压力容器设计》所学的知识，在设计上充分考虑液化石油气储罐各项参数，确保液化石油气储罐能安全运行，对化工行业具有重要的现实意义。

本次设计的主要标准有：GB150.3-2010《固定式压力容器》、《压力容器安全技术监察规程》、JB4731-2005《钢制卧式容器》。

各零部件标准主要有：JB/T 4736-2002《补强圈》、HG 20592-20614《钢制管法兰、垫片、紧固件》、JB/T 4712.1-2007《鞍式支座》、HG21514-21535-2005《钢制人孔和手孔》等。

本次设计的步骤为：先根据容器要求确定压力容器所属类别，确定储罐主体及其接管所用材料、储罐主体的直径和长度，其次进行筒体和封头的壁厚计算并校核，然后计算人孔的开口补强面积和补强圈的厚度，再根据筒体和各个接管的总质量选择支座，最后进行安全阀的选型和校核。

关键词：液化石油气，压力容器，卧式储罐，设计
I
Abstract
The horizontal design of its medium tanks of liquefied petroleum gas . Liquefied petroleum gas is a basic chemical raw materials and new fuel has become more and more attention. In the chemical production , liquefied petroleum gas through isolated ethylene , propylene, butylene , butadiene , etc., for production of plastics, synthetic rubber , synthetic fibers and the production of pharmaceuticals , explosives , dyes and other products. LPG is composed of hydrocarbons , mainly composed of propane , butane and other departments or alkyl vinyl and so on. Percent propane plus butane consolidated over 60% lower than this ratio can not be called LPG .
Features with flammable liquefied petroleum gas , liquefied petroleum gas tanks are dangerous with large storage containers . LPG tanks for hazardous characteristics , combined with the professional " process equipment and pressure vessel design " knowledge learned in the design fully consider the parameters of LPG tanks , LPG tanks to ensure safe operation , has important practical implications for the chemical industry .
The main design criteria are : GB150.3-2010 " Stationary Pressure Vessels ", " Safety Technology Supervision pressure vessel ", JB4731-2005 " steel horizontal container ." There are various parts standard : JB / T 4736-2002 " reinforcing circle ", HG
20592-20614 " steel pipe flanges , gaskets , fasteners ", JB / T 4712.1-2007 " saddle mount " , HG21514-21535-2005 " steel manholes and hand holes " and so on .
The design procedure : first determining the pressure vessel Category determined over the tank body and the material used , the diameter and length of the main tank container according to requirements , and secondly the cylinder head wall thickness calculation and verification, then calculate the thickness of the manhole opening reinforcement area and reinforcement ring , and then choose based on the total mass of the cylinder and bearing various takeover , the final selection and check valve .
Keywords : LPG ；pressure vessels ；horizontal tanks；design
I I
第一章绪论
1.1液化石油气储罐的用途与分类
液化石油气储罐有压缩气体或液化气体储罐等，液化石油气储罐按容器的容积变化与否可分为固定容积储罐和活动容积储罐两类，大型固定容积液化石油气储罐制成球形，小型的则制成圆筒形。

活动容积储罐又称低压储气罐，俗称气柜，其几何容积可以改变，密闭严密，不致漏气，并有平衡气压和调节供气量的作用，压力一般不超过60MPa。

目前我国普遍采用常温压力储罐, 常温储罐一般有两种形式: 球形储罐和圆筒形储罐。

球形储罐和圆筒形储罐相比: 前者具有投资少, 金属耗量少, 占地面积少等优点, 但加工制造及安装复杂, 焊接工作量大, 故安装费用较高。

一般贮存总量大于500立方米或单罐容积大于200立方米时选用球形储罐比较经济；而圆筒形储罐具有加工制造安装简单, 安装费用少等优点, 但金属耗量大、占地面积大。

圆筒形储罐按安装方式可分为卧式和立式两种。

在一般中、小型液化石油气站内大多选用卧式圆筒形储罐, 只有某些特殊情况下(站内地方受限制等) 才选用立式。

所以在总贮量小于500立方米, 单罐容积小于100立方米时选用卧式储罐比较经济。

1.2液化石油气特点
液化石油气是无色气体或黄棕色油状液体有特殊臭味。

液化石油气是从石油的开采、裂解、炼制等生产过程中得到的石油尾气副产品，通过一定程序，对石油尾气加以回收利用，采取加压的措施，使其变成液体，装在受压容器内，液化气的名称即由此而来。

它在气瓶内呈液态状，一旦流出会汽化成比原体积大约二百五十倍的可燃气体，并极易扩散，遇到明火就会燃烧或爆炸。

1
气态的液化石油比空气重约1.5倍，该气体的空气混合物爆炸范围是1.7%~9.7%，遇明火即发生爆炸。

所以使用时一定要防止泄漏，不可麻痹大意，以免造成危害。

因此，往槽车、贮罐以及钢瓶充灌时要严格控制灌装量，以确保安全。

因为液化石油气是由多种碳氢化合物组成的，所以液化石油气的液态比重即为各组成成份的平均比重，如在常温20℃时，液态丙烷的比重为0.50，液态丁烷的比重为0.56～0.58，因此，液化石油气的液态比重大体可认为在0.51左右，即为水的一半。

1.3液化石油气储罐的设计特点
卧式液化石油气储罐也是一个储存压力容器, 也应按GB—150《钢制压力容器》进行制造、试验和验收，并接受劳动部颁发《压力容器安全技术监察规程》(简称容规) 的监督。

液化石油气储罐, 不论是卧式还是球罐都属第三类压力容器。

储罐主要有筒体、封头、人孔、支座以及各种接管组成。

储罐上设有液相管、液相回液管、气相管、排污管以及安全阀、压力表、温度计、液面计等。

2
第二章工艺计算2.1设计题目
45错误!未找到引用源。

0.79Mpa液化石油气储罐的设计2.2 设计数据
表2-1 设计数据
3
4 2.3 设计压力、温度
2.3.1 设计压力取最大工作压力的1.1倍，MPa P 869.079.01.1=⨯=错误!未找到引用源。

2.3.2 工作温度为50℃，设计温度取50℃。

2.4主要元件材料的选择
2.4.1 筒体、封头材料的选择
根据GB150.2-2010表2，选用筒体、封头材料为低合金钢Q345R （钢材标准为GB713）。

Q345R 适用范围：用于介质含有少量硫化物，具有一定腐蚀性,壁厚较大（8mm ≥）的压力容。

表2-2 石油化工设备的腐蚀裕
通过表2-2，取腐蚀余量
2，钢板负偏差错误!未找到引用源。

0.30mm 。

表2-3 Q345R 在16-36mm 范围下的许用应力
许用应力：假设钢板厚度在16~36mm 之间，查表2-3，得185MPa
σ=。

5 焊缝系数ϕ：根据《压力容器安全技术监察规程》规定，液化石油气储罐应视为第三类压力容器，筒体纵焊缝应采用全焊透双面焊缝，且100%无损探伤，所以
1.0=ϕ。

第三章 结构设计与材料选择
3.1筒体与封头的壁厚计算
3.1.1筒体壁厚的设计 计算压力
c
P ：
液柱静压力:
p
1
=ρgh=580*9.81*2.2=Pa 104
25.1⨯ 4.19
.8625
.11
==p
p
%
故液柱静压力可以忽略，
MPa
p p
c
869.0==。

圆筒的厚度在16~36mm 范围内，查GB150.2-2010《固定式压力容器第二部分》中表4-1，可得：在设计温度50错误!未找到引用源。

下，屈服极限强度
s 325MPa
σ=， 许用应力
[]t
185=MPa
σ利用中径公式，计算厚度：
18.5869
.01850.122200
869.0][2=-⨯⨯⨯=
-
=
MPa p p
D c
i σφδ
查标准HG20580-HG20585-2010《钢制化工容器相关标准》表A-1知， 钢板厚度负偏差为0.25mm 。

查表2-3取：钢材的腐蚀裕量取
2=2
C ，
6 则筒体的设计厚度：18.7218.52=+=+=c n
δδ
错误!未找到引用源。

圆整后，取名义厚度8=δ
n
筒体的有效厚度
65.5235.0821=--=--=c c δδ
ε
3.1.2封头壁厚的设计
查标准JB/T4746-2002《钢制压力容器用封头》中表1，得公称直径
2200==D D i
N
，选用标准椭圆形封头,型号代号为EHA ，其形状系数K=1根据
GB150.3-2010中椭圆形封头计算中式5-1计算：
18
.5869
.01850.122200
869.0][2=-⨯⨯⨯=
-
=
MPa p p
D c
i σφδ
同上，取22=C mm ，10.35=C 则，封头的设计厚度
18.7218.52=+=+=c n
δδ
圆整后，名义厚度
8=δ
n
，有效厚度
65
.5235.0821=--=--=c c δδ
ε
3.2筒体和封头的结构设计
3.2.1 封头的结构尺寸
根据JB/T4746-2002《钢制压力容器用封头》中EHA 椭圆形封头内表面积、容积。

如表3-1
表3-1 ：EHA 椭圆形封头内表面积、容积
7 由
()
i
D 2
2H h =-，得错误!未找到引用源。

如下图3.1
图3.1椭圆形封头简图
3.2.2 筒体的长度计算
根据 错误!未找到引用源。

，充装系数为0.9。

即可求得，错误!未找到引用源。

， 计算得错误!未找到引用源。

3.3鞍座选型和结构设计
3.3.1 鞍座选型
公称直径DN /mm 总深度H /mm 内表面积A/2
m 容积
V 封/3
m
2200 740
8.8503
3.1198
8 该卧式容器采用双鞍式支座，材料选用Q235-A 。

估算鞍座的负荷： 储罐总质量
1234
m m 2m m m =+++
错误!未找到引用源。

——筒体质量：
kg DL m 06.478585.7803.112.214.31
=⨯⨯⨯⨯==δρπ
错误!未找到引用源。

——单个封头的质量：查标准JB/T4746-2002《钢制压力容器用封头》EHA 椭圆形封头质量， 可知，kg m 6.3382=
错误!未找到引用源。

——充液质量： kg m 189********=⨯=
错误!未找到引用源。

——附件质量：人孔质量为686kg ，法兰和紧固件质量1925.6kg ，其他接管质量总和估为400kg ，即kg m 6.30114=。

综上所述，kg m m m m m 86.2737324321=+++= 则有： kN mg G 74.273==错误!未找到引用源。

每个鞍座承受的重量为kN 87.136。

由此查JB4712.1-2007容器支座，选取轻型，焊制为BI,包角为120。

，有垫板的鞍座。

查JB4712.1-2007得鞍座结构尺寸如下表3-2：
表3-2：鞍式支座结构尺寸
公称直径DN 2200 腹板
2
δ10
垫板
4
b610
允许载荷Q/kN 445
筋板
3
l320
4
δ10
鞍座高度h 250
2
b268 e 120
底板
1
l2040
3
b360 螺栓间距
2
l1640 1
b300
3
δ8 螺孔/孔长D/l 24/40 1
δ14 垫板弧长3030 螺纹20
鞍座质量Kg 298 增加100mm高度，增加的质量26kg
3.3.2 鞍座位置的确定
因为当外伸长度A=0.207L时，双支座跨距中间截面的最大弯矩和支座截面处的弯矩绝对值相等，从而使上述两截面上保持等强度，考虑到支座截面处除弯矩以外的其他载荷，面且支座截面处应力较为复杂，故常取支座处圆筒的弯矩略小于跨距中间圆筒的弯矩，通常取尺寸A不超过0.2L值，为此中国现行标准JB 4731《钢制卧式容器》规定A≤0.2L=0.2（L+2h），A最大不超过0.25L.否则由于容器外伸端的作用将使支座截面处的应力过大。

由标准椭圆封头由
()
i
D
2
2H h
=
-
，得错误!未找到引用源。

故错误!未找到引用源。

鞍座的安装位置如图3.2所示：
9
图3.2 鞍座示意图
此外，由于封头的抗弯刚度大于圆筒的抗变钢度，故封头对于圆筒的抗弯钢度具有局部的加强作用。

若支座靠近封头，则可充分利用罐体封头对支座处圆筒截面的加强作用。

因此，JB4731还规定当满足A≤0.2L时，最好使
A≤0.5R m（
n
m i
R R2
=+
δ
）,即错误!未找到引用源。

,
错误!未找到引用源。

，取错误!未找到引用源。

，综上有：错误!未找到引用源。

(A为封头切线至封头焊缝间距离，L为筒体和两封头的总长)
3.4接管，法兰，垫片和螺栓的选择
3.4.1接管和法兰
液化石油气储罐应设置排污口，气相平衡口，气相口，出液口，进液口，人孔，液位计口，温度计口，压力表口，安全阀口，排空口。

法兰简图如图3.3所示,接管和法兰布置如图3.4所示：
10
图3.3 法兰结构简图
图3.4储罐各管口示意图
查HG/T 20592-2009《钢制管法兰》中PN10带颈对焊钢制管法兰(除人孔法兰外)，选取各管口公称直径，查得各法兰的尺寸、质量，法兰密封面均采用FM型式。

11
表3-3：接管和法兰尺寸
12
3.4.2 垫片
查HG/T 20592-20635《钢制管法兰、垫片、紧固件》得：
表3-4 垫片尺寸表
注：1：垫片型式为石棉橡胶板。

2：填充材料为有机非石棉纤维橡胶板。

3：人孔法兰垫片厚度为3mm，其他法兰垫片厚度为1.5mm
13
3.4.3 螺栓（螺柱）的选择
查HG/T 20592-20635《钢制管法兰、垫片、紧固件》,得螺柱的长度和平垫圈尺寸：
表3-5 螺栓及垫片
符号
六角头螺栓和螺柱
公称直径
DN
螺纹数量
N（个）
质量
（kg）
质量
（kg）
a 80 M16 8 65 149 90 144
b 500 M24 20 90 482 125 450
c 80 M16 8 65 149 90 144
d 20 M12 4 55 64 75 60
e 20 M16 4 55 64 75 60
f 100 M16 8 65 149 90 144 k1-2 32 M16 4 60 141 85 136
g 50 M16 4 60 141 85 136
h 80 M16 8 65 149 90 144 m 80 M16 8 65 149 90 144 S 80 M16 8 65 149 90 144
14
3.5人孔的选择
根据HG/T 21518-2005，选用公称压力PN4.0MPa,公称直径DN500mm的水平吊盖带颈对焊法兰人孔，密封面为凹凸面（MFM），接管为20号钢，其明细尺寸见下表：
表3-6 人孔尺寸表（单位：mm）
3.6安全阀的设计
3.6.1安全阀最大泄放量的计算
一般造成设备超压的原因主要有三种：一是操作故障；二是火灾三是动力故障。

根据资料，对于易燃液化气体如液化石油气，在发生火灾时，安全阀的泄放量最大。

在火灾情况下，设备吸热，液相迅速汽化，引起设备的压力升高，这种情况下液相的汽化量即为安全阀的泄放量。

泄放量决定于火灾时单位时间内传人设备的热量和液体的气化潜热。

一般情况下，液化石油气储罐不保温，储罐安全泄放量可按式计算：
q FA
W r s 82 ,0
5
10
55
.2⨯
=
15
16
式中： WS ——液化石油气储罐的安全泄放量，kg ／h ；
q ——液相液化石油气的蒸发潜热，kJ ／kg ；液化石油气的汽化潜热 q=427.1(KJ/kg)( 500C)
F ——系数 储罐在地面上，取F=1 Ar ——储罐的受热面积，m2。

对椭圆形封头的卧式储罐，Ar =)3.0(00D l D +π。

以上计算Ar 的公式中：D0为储罐外径；l 为卧式储罐总长。

则错误!未找到引用源。

3.6.2安全阀喷嘴面积的计算
液化石油气储罐安全阀起跳排放出的是气体，其喷嘴面积可按一般气体安全阀喷嘴面积通用公式计算，安全阀的排气能力决定于安全阀的喷嘴面积。

即根据安全阀出口压力(背压)的大小不同，安全阀的排气能力应按临界条件和亚临界条件两种状况进行计算：
临界条件下 )1/(0)12(-+≤k k d k p p ，亚临界条件下 )
1/(0)12(-+≥k k d k p p 。

式中：0p ——安全阀的出口侧压力(绝压)，MPa ；
s p ——安全阀的定压，MPa ；
d
p ——安全阀的排放压力(绝压)，MPa ；取Pd=Pc=1.92
k ——绝热系数，对于液化石油气，
17
5744.0)12(
15.1)
1/(=+=-k k k k
液化石油气储罐安全阀放空气体一般排入火炬系统或直接高空排放，其出口侧压力(背压)P0很小，即P0／Pd<0.5744，因此安全阀的排气能力可按临界条件计算，即：
A ≥
式中： Ws ——安全阀的排放能力，kg/h;
K ——安全阀的排放系数，与安全阀的结构型式有关，应根据试验数据确定，无参考数据时，可按下述规定选取：
对全启式安全阀， K=0．6～0．7； 对带调节圈的微启式安全阀， K=0．4～0．5； 对不带调节圈的微启式安全阀， K=0．25～0．35；
液化石油气储罐设置的安全阀，需要有较大的排气能力，应选用全启式安全阀，取K=0．65；
A ——安全阀的喷嘴面积，mm2；
C ——气体的特性系数，仅与气体的绝热系数k 有关，可按下式算：
)
1/()1()12(
520-++=k k k k C
对于液化石油气，绝热指数k ≈1.15，计算得C=332； Z ——安全阀进口处气体的压缩系数，液化石油气的压缩系数Z ≈0.7； T ——安全阀进口处介质的热力学温度，K ；安全阀排放温度T=323～343 K 。

M ——气体的摩尔质量，kg ／kmol ，摩尔质量 M ≈50 kg ／kmol
18
则安全阀的喷嘴面积为：
mm W
ZT
M CK A s
2
2
2
1493323
7.05092.165.03326.78
.221086.71010=⨯⨯⨯⨯⨯=
⨯≥
--
3.6.3安全阀的选型
查《化工管路手册》，根据介质为液化石油气及设计参数，选用型号为A42Y-16C 弹簧封闭全启式密封面为硬质合金，阀体为碳钢（40），公称压力4.0MPa,公称直径DN=100的安全阀,其尺寸参数如下表： 表3-7 A42Y-16C 安全阀尺寸
19
第四章 设计强度的校核
4.1水压试验应力校核
试验压力：
MPa P p
T
08625.1869.025.125.1=⨯==
()()
MPa
e
e
i
T
T
D p 9.1498
28220008625.12=⨯+⨯=+=
δδσ
σσφT
s MPa 5.29232519.09.0=⨯⨯=
图4.1 双鞍座卧式储罐载荷、支座反力、剪力及弯矩图
20
4.2筒体轴向弯矩计算
工作时支座反力：
kN G F
87.13621
'
==，
mm h H h i 55040590=-=-= 圆筒中间处截面上的弯矩：
()
m kN L A L L h L h R F M i i a •=⎥⎥⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡-+-+=287.484341/2142
22'
1 鞍座处横截面弯矩：
m kN L AL L A FA h h R M i i m •-=⎥⎥⎥⎥
⎦
⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡+-+---=064.9341211222 4.3筒体轴向应力计算及校核
4.3.1圆筒中间横截面上，由压力及轴向弯矩引起的轴向应力： 最高点处：
MPa e
a
e
a
c
R M R
p 18.742211=-
=
δ
δσπ
最低点处：
MPa e
a
e
m
c
R M R
p 62.792212=+
=
δ
δσπ
4.3.2压力及轴向弯矩引起的轴向应力
21
因鞍座平面上0.5m
A R ≤，即筒体被封头加强，查JB/T 4731-2005可得K1=1.0，
K2=1.0
鞍座横截面最高处点轴向应力：
MPa e
m
e
m
c
R K M R
p 4.7722
1
23=-
=
δ
δσπ
鞍座横截面最低点处轴向应力：
MPa e
m
e
m
c
R K M R
p 39.7622
2
24=+
=
δ
δσπ
4.3.3筒体轴向应力校核 根据圆筒材料查标准可得：
{}[]MPa MPa t 18562.79,,,m ax 4321=≤=σσσσσφ，
{}[]MPa MPa t ac
14718.74,,,m in 4
3
2
1=≤=σσσσσ
[]0cr min(0.8,)139.65eL R B Mpa σ==
对于水压试验状态应满足下列条件：
{}[]
MPa MPa ac
T T T T 14718.74,,,m in 4321=≤
=σσσσσ
4.4筒体和封头中的切向剪应力计算与校核
因
m
2≤
R A ，带来的加强作用，查JB/T4731-2005得K3=0.880，K4=0.401，其最
大剪应力位于靠近鞍座边角处：
3
3m e 0.88176.57107.0921.0120.02165⨯⨯===⨯K F MPa
R τδ
22
因圆筒
[][]0.8,= 0.8185=148 MPa
τ=⨯t
σ。

故有 7.092 < [] = 148 MPa =ττ，故切向剪应力校核合格。

4.5封头中附加拉伸应力
3
h 4m F
279.4510 <K = 0.401 =5.066MPa
R 1.4090.0157e τδ⨯⨯⨯
由内压力引起的拉伸应力 （K=1.0）
6i h KPD 1.0 1.94710 2.8
< = =173.62MPa
220.0157e σδ⨯⨯⨯⨯
[]t
h h
1.25 1.25185173.62=57.63 MPa > σστ-=⨯-
则封头拉伸应力校核合格。

4.6筒体的周向应力计算与校核
圆筒的有效宽度 2190mm =b ，当容器焊在支座上时，取.k 10=，查JB/4731-2005可得560.760,0.0130==K K 。

4.6.1鞍座在横截面最低点处周向应力
3
55e 2 1.00.760176.571070.6280.010.190⨯⨯⨯=-=-=-⨯RK F MPa b σδ
4.6.2鞍座角边处的周向应力
10.4210.2968,1.102
==>因为
则a L R
23
33
6622
e 2e 3176.571030.013176.571057.6644240.010.1920.01⨯⨯⨯⨯=--=--=-⨯⨯⨯K F F MPa b σδδ 应力校核：
[][]5670.628185 MPa
57.664 1.25 1.25185231.25MPa
σσσσ=<==<=⨯=t
t
MPa MPa
4.7鞍座应力计算与校核
4.7.1腹板水平应力及强度校核
由120θ=可得K9=0.204，水平分力S 90.204176.5736.02==⨯=F K F kN kN 。

计算高度s 11
min(,)min(1012,250)25033==⨯=m H R H mm ，鞍座腹板厚度
o e b 10mm
=δ=，鞍座有效断面平均应力：39036.021014.4080.250.01
⨯===⨯s s F MPa H b σ
4.7.2鞍座有效断面应力校核
[]s σ—鞍座材料Q235-B 的许用应力[]s σ=147MPa
9
2
14.408[]98,3
=<=合格。

s MPa MPa σσ
4.7.3腹板与筋板组合截面应力计算及校核
圆筒中心线至基础表面距离：4H 1012250101272=++=++=m v R h mm δ 查表知：地震强度为8度（0.1g ）时，水平地震影响系数0.16=α 则轴向力0.16353.1456.5024==⨯=E F G kN kN α
24
筋板面积：212319081520==⨯=A b mm δ 腹板面积：
2
21213313213(20)(142020)1014000/2101571010153308347/23474351351330681=-=-⨯==----=----==+=+==+=+=A l mm x l l mm
z x mm z z l mm
δδδ
2
126637523636058872sa A A A mm =+=⨯+=则：
()122'223322
23211123
2
22
93
33214()/241520(19010)/2
30.2820080
1901030.2869.7222(20)2[3()]1212
1014202019082[31520(351681)] 1.7861012124[12+⨯⨯+===++=
-=-=-=⨯+++
-⨯=⨯+⨯++=⨯=+形心：c sa c c y z A b y mm
A b y y mm b l I A z z mm b I A y δδδδδ3'
1223373
(20)]128190(142020)104[152069.72]1400030.28 1.915101212
-++⨯-⨯=+⨯++⨯=⨯c c
l A y mm δ
腹板与筋板组合截面断面系数：
1
max 1max 63max 52
max
52
10220/210100,2101420/2107002 2.55101.91510min(,) 1.91510=
-=-==-=-===⨯=
=⨯==⨯y
ry z
rz r rz ry b mm l
Z mm
I Z mm Z I Z mm Z Z Z mm ϕϕ
取鞍座底板与基础间（水泥）静摩擦系数0.4=f
25
1E '333563
,F <,2(2)
176.571056.5024100.02556.502410 1.2629.31780.02008 1.915101020.02008(104202500)10
[]147,--<=---
-⨯⨯⨯⨯⨯=---=-⨯⨯⨯⨯-⨯⨯<=因为故则合格E V E sa sa r sa sa sa f fmg F H F h
F A Z A l A MPa MPa ασσσ
4.7.4地震引起的地脚螺栓应力
鞍座上地脚螺栓n=2,筒体轴线两侧螺栓间距21260=l mm
222
0-03
EV E V
0-0EV 61
3.1424452.38944
M =F H =56.502410 1.262=71.306kN M 7130662.5482 1.26452.38910GB/T700Q2351471.25183.75,-==⨯⨯=⨯⨯•===⨯⨯⨯=<=每个地脚螺栓的横截面积：倾覆力矩：地脚螺栓应力：地脚螺栓选规定的，[][]合bt bt bt t bt t A D mm m MPa
nlA MPa
MPa πσσσσ3
'6
56.50241062.4492452.389100.8117.6,⨯===⨯⨯<=格
地脚螺栓切应力：
[]合格E bt bt bt t F MPa
n A MPa ττσ
26
第五章 开孔补强设计
根据GB150中8.3，当设计压力小于或等于2.5MPa 时，在壳体上开孔，两相邻开孔中心的间距大于两孔直径之和的两倍，且接管公称外径不大于89mm 时，接管厚度满足要求，不另行补强，故该卧式储罐中DN=500mm 的人孔需要补强。

5.1 补强设计方法判别
按HG/T 21518-2005,选用回转盖带颈对焊法兰人孔。

开孔直径022******* 3.6575.2=-δ+=-⨯+⨯=t t d d C mm ，
i D 20001000mm 22
<
==d ，故可以采用等面积法进行开孔补强计算。

接管材料选用20号钢，其许用应力[]
t
140=MPa
σ，根据GB150-1998中式8-1，
A=d 2(1)
+-r et f δδδ，其中：壳体开孔处的计算厚度14.81mm δ=，接管的有效
厚度et nt C 14212mm t δδ=-=-=，强度削弱系数[]140
1[]140===t n r r
f σσ， 则开孔所需补强面积为2A=d 2(1)575.221.6512453.8+-=⨯=r et f mm δδδ。

5.2有效补强范围
5.2.1有效宽度B 的确定
按GB150中式8-7，得：{}max 2,21150.4=+δ+2δ=n nt B d d mm。