油罐的尺寸选择和强度设计

3-2选取。
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四、中小型油罐壁厚选用注意事项
● 最小壁厚要求
按式（3-1）算得的油罐上部壁厚较薄，这容易造成 施工变形过大，安装后圆度不易保证，抗风能力不 足，使用寿命也会受到影响。
为了满足油罐安装和使用的稳定要求，壁厚应符合 最小壁厚的规定，详见P48表3-1。
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五、罐壁厚度的变点设计
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§3-1 罐壁结构
● 罐壁排板 罐壁的纵截面一般为由下至上的逐级减薄的
阶梯形，是由不同厚度的钢板焊接而成的。各 相邻圈板的厚度，可根据计算取相等，但上圈 板的厚度不得大于下圈板的厚度，即ti≥ti+1。
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§3-1 罐壁结构
● 连接形式——对接 ① 所有纵焊缝均采用对接， 且必须全焊透。
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三、中小型油罐壁厚的定点设计
① 定点设计：按距各圈板下端相同位置的环向应力 计算各圈板的壁厚。
② 壁厚计算：
据理论分析和实验测定，对于中小型罐，各圈板环
向应力最大的点不一定在圈板的最下端，而在圈板
下端以上约0.3m的位置，则：
t0 H 2 0.3D
注意各量意 义及单位！
（3-2）
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1 b
当该理论应用于构件的强度计算时，其强度条件为：
1nb or 1
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一、罐壁强度条件
油罐在接近常压的条件下贮存油品时，罐壁 沿高度所受内压力主要是液体静压和较低的 蒸汽压力。
在液面以上罐壁仅受蒸汽压力p0的影响，而距 罐底y处的压力为py=p0+(H-y)ρg。
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一、罐壁强度条件
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二、罐壁钢板厚度设计原则
① 靠近罐底部的圈板按强度条件计算，靠近 罐顶部的圈板按刚度条件设计；
② 按强度条件设计的圈板应以该圈板上的最 大环向应力计算；
③ 储存油品密度（即容重）比水小，则按静 水压考虑；反之，按油品实际密度计算。
④ 中小型油罐的壁厚计算可采用定点法，而 大型油罐多采用变点法。
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§3-1 罐壁结构
● 连接形式—搭接（即套筒式） 拱顶罐相邻上下圈板的连接可 用套筒式搭接，如右图所示。 圈板间的搭接长度常取为35～ 60mm或(6～8)t（t为壁厚）， 但L搭≮30mm。
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§3-1 罐壁结构
● 连接形式——混合式
大型立式油罐如果不是浮顶罐， 下部＞16mm的圈板之间也采用 对接，以保证焊接质量，而上部 较薄的圈板仍可采用套筒式搭接， 这样就变成了对接—搭接的混合 式连接，如右图所示。
业已导出罐壁经向与环向应力σφ
D
和σθ分别为：
p0 D 4t
p0D
2D2ttp0
HyH0
Hyg 0yH
显然：
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一、罐壁强度条件
故按液面以下即H≥y＞0处的最大环向应力进 行罐壁强度设计。 ∴由第一强度理论得： 最大环向应力所在处！
m ax p 0 H 2 ty 0g D
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三、中小型油罐壁厚的定点设计
考虑到钢板的负偏差和储存介质的腐蚀性，则罐壁
设计厚度为：
式中： t t0 12C0 C
（3-1）
t —罐壁设计厚度，mm；
t0 —罐壁计算厚度，mm； C0—钢板厚度允许负偏差， mm； C —腐蚀裕量， mm，根据油品腐蚀性能和对油罐 使用年限的要求确定。
● 圈板宽度hi ① 圈板宽度越小，阶梯形折线越趋近于理论
计算直线，材料也就越省，但环焊缝数就越
多，增加了制造安装工作量。
② 若底层圈板太窄，则由边缘力所引起的最
大环向应力有可能落在上层圈板的下部，从
而造成上圈板比底圈板厚的不合理现象。故
圈板宽度不宜太窄！ ????
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§3-1 罐壁结构
根据API650推荐，圈板hmin≮1.83米，而根 据我国实际，钢板宽度下限为：
D＞16.5m，h≥1m D＜16.5m，h≥0.5m
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§3-2 罐壁钢板厚度计算
● 理论基础：轴对称回转薄壳的无力矩理论和第一
强度理论。
第一强度理论认为：不论材料处于何种应力状态，只要材
料最大拉应力σ1达到材料单向拉伸断裂时的最大拉应力即 强度极限σb，材料将发生断裂。故材料的断裂条件为：
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四、中小型油罐壁厚选用注意Fra Baidu bibliotek项
● 钢板规格（P49表3-3）
由式（3-1）计算的壁厚须按钢板规格选取，故 需将其向上圆整。
● 最大壁厚要求
鉴于大型油罐进行焊后热处理（为消除残余应力）
十分困难，故需要限制油罐的最大壁厚。
各国规定最大壁厚一般不超过38mm，高强度钢
可取到45mm；国内罐壁钢板的最大厚度可按P49表
教学内容
第三章 立式圆柱形油罐的尺寸选择和 罐壁强度设计
§3-1 罐壁结构 §3-2 罐壁钢板厚度计算 §3-3 立式圆柱形油罐直径和高度的选择* §3-4 罐壁边缘应力计算（下节点计算） §3-5 罐壁的开孔补强
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教学目标
1、了解罐壁结构，熟练掌握罐壁厚度的定点 设计法;会用变点设计法来计算罐壁厚度。 2、学会结合油罐结构特点，并按材料最省和 投资费用最低两种类型来确定油罐的基本尺 寸——油罐的直径和高度。 3、了解罐壁开孔补强的原因，掌握补强的方 法及相关的计算公式。
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§3-1 罐壁结构
● 连接注意事项 ① 若对接钢板厚度＞6mm，则必须开坡口；
② 罐壁上下圈板采用套筒式搭接时，罐壁外 侧角焊缝采用连续焊，其焊脚高度≮焊缝上 侧壁厚的2/3，且≮ 4mm，罐壁内侧角焊缝常 采用间断焊；但对腐蚀性介质，仍采用连续 焊，以避免搭接缝隙的腐蚀。
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§3-1 罐壁结构
原因：由于罐壁纵焊缝直接 承受液压产生的环向拉应力， 且σθ>σφ。
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§3-1 罐壁结构
② 为减少焊接影响和变形，相邻两圈板的纵 向焊缝宜错开1/3板长（向同一方向），焊缝 间距≥500mm。 ③ 浮顶油罐各圈板之间的连接必须采用对接， 且内壁齐平。否则，浮顶难以随液面升降而 上下移动。
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三、中小型油罐壁厚的定点设计
上式中：
H —计算圈板底边至罐壁顶端（当设有溢流口时，应 至溢流口下沿）的垂直高度，m；
D —油罐直径，m； t0—由强度条件计算的壁厚，mm； [σ]—设计温度下罐壁钢板的许用应力，kgf/mm2； ρ—储液容重，当γ储液＞1t/m3时，取储液实际容重；
当γ储液≤1t/m3时，取1t/m3 ； η—焊缝系数，取0.9。