钢制焊接常压容器

一、钢制焊接常压容器JB/T4735—1997一、概述本标准属推荐性行业标准，即非强制性标准。

而GB150，151均属于强制性标准。

1、适用范围——本标准适用于符合下表所列条件的容器2、不适用范围①直接受火焰加热的容器。

②受核辐射作用的容器。

③盛装毒性为极度或高度危害介质的容器。

④直接埋入地下的容器。

⑤可升降式气柜。

⑥经常搬运的容器。

⑦计算容积小于500L的容器。

说明：JB/T 4735规定不允许介质为高度或极度毒性介质，或者说：容器的介质为高度或极度毒性将必须按GB150进行设计；即提高设计压力，提高制造和检测要求。

3、JB/T 4735与GB150除适用与不适用范围不同外，还有许多方面存在差异，现举几个常见适用与不适用范围差别如下：①材料方面对于碳素钢，低合金钢不论板材、管材、锻件、紧固件等其安全系数取值不同，故许用应力值也不同，其中GB150偏于安全。

如部分材料在常温状态下的许用应力。

②焊接接头系数A.双面焊或相当于双面焊的单面焊100% RT、UT 取Φ=1局部RT、UT 取Φ=0.85不探取Φ=0.7B.带垫板的单面焊100% RT、UT 取Φ=0.9局部RT、UT 取Φ=0.8不探 取Φ=0.65 C. 单面焊局部 RT 、UT 取Φ=0.7 不探 取Φ=0.6 D. JB/T 4735中，立式大型储罐的纵向接头并经局部无损检测的全焊透结构，焊接接头系数取0.9。

E. 此外 双面搭接 Φ=0.55 双面角接 Φ=0.55 单面角接 Φ=0.5③ 压力试验及试漏方面GB150——只有液压和气压试验及气密性试验。

JB/T 4735——除液压(不小于0.1MPa)、气压试验外，可根据具体情况作气密、盛水、煤油渗透、，皂液试漏，真空箱试漏等代替压力或检漏试验。

二、圆筒形容器1. 内压圆筒——适用于受内压和/或液柱静压力作用下圆筒厚度的计算 A. 圆筒计算式比较JB/T 4735 GB150[]φσδ⋅⋅=tc D P 21[]ctc P D P -⋅⋅=φσδ21圆筒计算应力c c tD P δσ21⋅=ce c tD P δδσ2)(1+⋅= B. 外压圆筒和外压球壳，以及各种凸形封头，无折边锥形封头同GB150。

说明：常压容器由于压力很低，其破坏形式已不因强度不足而破坏，而是刚度不足发生失稳而塌陷。

设计的主要问题是结构的处理和用材的合理。

三、立式圆筒形储罐1. JB/T 4735—97中立式圆筒形储罐的范围： ① 设计压力P D =-500pa~2000pa即 P D =-50mmH 2O~200mmH 2O 当设置呼吸阀时：P D =1.2倍排放或吸入压力，且不超过以上规定。

② 设计温度范围： -20℃＜T D ≤250℃ ③ 容积范围： V=20~10000m 3 2. 立式储罐的种类和特点 ① 固定顶储罐A. 锥顶储罐——罐顶为正圆锥体。

a. 自支承式锥顶——常用于直径不大的场合，锥顶载荷靠锥顶板周边支承在罐壁上。

b. 支承式锥顶——锥顶支承在中间立柱与其相连的支承梁上，梁的另一端与支承圈相连。

通常也可将梁焊在锥顶上表面，以此增加锥顶刚度。

B. 拱顶储罐——顶盖为一球面（球冠）与锥顶相比用材量小，能承受较高的压力，但制造较难。

a.自支承式拱顶——载荷靠拱顶板周边支承在罐壁上。

b.支承式拱顶——载荷主要靠立柱或罐顶桁架支承在罐壁上。

C. 伞形顶储罐——介于锥形顶与拱顶之间的一种结构形式，从水平断面看是一个多边形，是一种修正后的拱顶，其强度接近丁拱顶。

D. 悬链式无力矩罐顶储罐——根据悬链理论，用薄钢板制造的顶盖和中心柱组成。

顶盖一端支承在中心柱顶部的伞形罩上，另一端支承在圆周装有包边角钢或刚性环上，形成一悬链曲线，顶盖不承受弯矩，仅在拉力下工作。

因此，较拱顶盖更节省材料。

②浮动顶储罐——浮顶是一个漂浮在贮液面上的浮动顶盖，并随着贮液面上，下浮动。

浮顶与罐壁之间有一环形空间并有密封件，使得贮液与大气隔开，从而大大减少贮液的蒸发损失，减少污染。

由于无气相空间，减少了腐蚀和发生火灾的危险性。

A. 单盘式浮顶贮罐——容器范围10000~50000m3。

B. 双盘式浮顶贮罐——由于上，下顶板之间空气层的隔热作用，降低了蒸发损失，故常用于蒸发量大的汽油罐或有毒液体介质，其容积范围一般在1000~5000m3。

C. 浮子式浮顶储罐——由环形浮舱，单盘板及均匀分布在单盘板上的圆形浮子组成。

整个浮顶重量由环形浮舱与浮子来支持。

浮顶又分成若干个隔舱，当单盘或相邻隔舱泄露时，仍能保持浮顶不沉。

3. 立式储罐经济尺寸的选择 ① 最省材料的经济尺寸A. 等壁厚储罐——罐壁厚度为一固定厚度，即壁厚不随高度的变化而变化。

在等壁厚储罐中，当罐顶和罐底的金属用量等于罐壁用量的一半时，储罐金属用量最省。

此时储罐高度H 如下：R S S S SS S V H 2132221+=⋅+=π）（ 或 S S S D H 221+= 其中： S 1——罐顶板厚 V ——罐容积S 2——罐底板厚 R ——罐内半径 S ——罐壁板厚a. 在敞口容器中，当罐底与罐壁等厚时，即S 2=S ，S 1=0 代入上式：21221=+=S S S D H ∴R D H ==21 即H=R 时用料最省。

b. 在闭口容器中，若： S 1=S 2=S 代入公式：1221=+=SS S D H 即H=D 时用料最省。

等壁厚贮罐，由于受到S 的限制，只能用于一定容积范围内。

这个容积取决于钢板的厚度和强度，对于碳素钢V=1000m 3。

当容积大于1000m 3应采用不等壁厚储罐。

B. 不等壁厚储罐——对于大型储罐，由于高度相对加大罐壁承受液体的静压，亦随高度的变化而变化，罐壁厚度也应随静压的增加而增加。

a. 当罐顶与罐底金属用量之和等于罐壁承受液体静压力所需金属用量时，金属用量最省；此时的经济高度[])(21S SrH +⋅=φσ其中： S1——罐底板厚 [σ]——材料许用应力 S2——罐顶板厚 r ——罐体内半径从上式可见储罐高度与容积无关。

贮罐时经济高度取决于罐顶，罐底的厚度和材料的许用应力。

b. 当储罐容积和高度确定后，储罐的直径如下：HVD π4=② 最省费用的经济尺寸 A. 等壁厚的储罐a. 对于小型敞口储罐 H=Rb. 对于小型闭式储罐 H=DB. 不等壁厚的储罐——大容量不等壁厚储罐的直径与罐壁费用成正比，与顶、底费用成反比。

罐壁费用越高直径应当愈大。

当罐壁，罐顶费用为罐底费用的两倍时，储罐直径如下H D 38=或 高度 D H 83= 说明：a 1储罐的储存系数（或称充装系数）中，对于原油和热油罐为0.85，化工原料罐和成品油罐为0.90。

浮顶和内浮顶可以比以上系数再大5%，即0.90和0.95。

公称容积 实际容积 操作容积 H D V D ⋅=24π)(421A H D V -=π)(42B A H D V W --=π)1(1<=φφV Vb. 储罐的设计尺寸 经过初算的直径，高度尺寸应进行圆整或调整，比如直径D=10620可取：D=11000、D=10500、D=10000。

然后对高度H 进行调整，高度的调整应和钢板宽度相适应。

使焊缝的总长及余料愈少愈好。

调整的另一原则是设计的总容积基本不变。

c. 储罐的经济尺寸还应和储罐的基础一同考虑，特别是大型储罐，基础费用有时可达总价的40%。

只有对工程造价，材料消耗进行全盘考虑，才是最终的储罐经济尺寸。

4. 立式储罐设计 ① 罐顶设计 A. 一般规定a. 罐顶最小厚度5.4min =δ，且不含C 。

b. 顶板拼接可采用对接或搭接，搭接宽度不小于5S ，且不小于25mm 。

c. 顶板与包边角钢的连接采用弱连接，外侧为连续焊，焊脚高度为0.75倍顶板板厚。

且不大于4，内侧不得焊接。

B. 自支承式锥顶——由于稳定性的限制，设计直径有一定限制，一般DN ≤6.000mm ，且锥顶坡度范围1/6~3/4（即半锥角9.5°~37°） a. 厚度计算C EP Q D t C+=sin 24.21δ 例：D 1=6000 Q=15°P C =2000pa E=2×105MPaC +=⨯︒⨯=19.5102002.015sin 600024.25δ b. 锥顶材料的临界压应力和许用临界压应力 rE cr δσ6.0= QDr sin 2=mm r 1159015sin 26000=︒=（罐顶曲率半径）MPa mmmmMPa cr621159061026.05=⨯⨯=σ[]27.5117.5126212cm Kg MPa crcr ====σσ C. 自支承式拱顶——与锥顶相比较，结构简单，刚性好，使用尺寸大于锥形顶盖，能承受较高的压力。

因此材料消耗少，但气相空间较大使蒸发损失加大，制造上也难于锥形顶盖。

a. 几点规定拱顶的球半径R=0.8~1.2D 1（D i —罐体内径） 拱顶板的最少厚度不得小于4.5mm ，且不含C 。

b. 拱顶厚度规定： 美国 API650规定S R 42.0min =δ且不小于4.26mm 。

英国 BS2654规定 mm 5min ≥δ 日本 JISB8501规定S R 42.0min =δ且不小于4.5mm 。

c. 拱顶厚度计算（R S =D i =10000mm 材料Q235） C mm C E P R C S +=⨯⨯=+=2.31092.11.0002.0100001.05δ d. 拱顶验算[]pa R E P ctc t cr 6900)100006(1092.11.0)(1.0252=⨯⨯==δ ∴[]pa P P c cr 2000=>② 罐壁设计 A. 一般说明a. 罐壁承受贮液的静压，此静压按三角形分布，由上至下逐渐增大，其壁厚也应由上至下 逐渐增厚。

b. 罐壁受罐底的约束，使紧靠罐底的罐壁 环向应力趋近于零，使最大环向应力上移。

B. 壁厚计算[][]C h P D i +⋅-+=φσρδ2)30(0min上式经简化 []C 2P cmin +⋅=φσδi D其中：D i ——罐内径 cmP 0——罐内保持的气相压力P c ——计算压力=P 0+ρ（H-300） ρ——介质比重，且不小于1φ——接头系数取0.9（纵向接头为全焊透的对接结构）h ——最高液面到所计算圈板下端的距离。

（h-300）——计算液压高度。

对于高强钢制造的大型储罐（V ≥50000m 3）,罐底的弯曲应力和剪力增大，有可能超过许用应力，而造成破坏，此时应对罐体下边缘板应力进行计算。

C. 罐壁最小厚度内径D 1 碳钢 奥氏体不锈钢≤16000 5 4 ≤3200065D. 罐壁顶部包边角钢（含承压圈）截面尺寸的确定a. 包边角钢的连接型式b. 包边角钢的截面积——包边角钢截面积加上与其相连的罐壁、罐顶板上各16倍板厚范围内的截面积之和应满足下式要求[]2218mm tgQD P A tD φσ≥c. 包边角钢的最小尺寸——包边角钢的壁厚不得小于圆筒和顶板的厚度。