钢制拱顶储罐设计解析
拱顶储罐的设计
拱顶储罐的设计【摘要】储罐石油化工装置和储运系统设施的重要组成部分，主要用于储存原油及各种液体化工品，在石油生产炼化与储运过程中起调节作用。
目前油田储罐拥有量很多，其中使用量最多的是拱顶储罐，它的优点是结构简单，施工方便，造价也较低。
本文对拱顶储罐的设计加以总结概述。
【关键词】拱顶储罐经济尺寸结构设计储罐用钢主要是碳钢和不锈钢（腐蚀性的场合），目前油田内碳钢储罐较多。
选择储罐用材应根据安全可靠、经济合理的原则。
考虑储罐的设计压力和温度、储存介质及其性质、使用场合、材料的化学成分、焊接性能和抗腐蚀性能等因素，且应符合GB50341-2003标准的规定。
2 储罐经济尺寸的确定对于公称容积≤1000m3的储罐，可采用等厚度设计，最节省材料的经济尺寸是：储罐直径与高度相等。
2.2对于公称容积＞1000m3的储罐，应采用不等壁厚设计，最节省材料的经济尺寸是：式中：t1——储存介质时的设计厚度（mm）；t2——储存水时的设计厚度（mm）；ρ——储液密度（kg/m3）；H——计算的罐壁板底边至罐壁顶端（当设有溢流口时，应至溢流口下沿）的垂直距离（m）；D—储罐内直径（m）；[σ]t—设计温度下罐壁钢板的许用应力（MPa）；[σ]—常温下罐壁钢板的许用应力（MPa）；φ—焊缝系数，取0.9；C1—钢板厚度负偏差（mm）；C2—腐蚀裕量（mm）。
按照计算公式所得的储罐上部壁厚较薄，容易造成施工变形过大，安装后的圆度不易保证，抗风抗升举能力不足，使用寿命也受到影响。
为满足刚度要求，标准中对储罐规定了最小公称壁厚。
4 罐底设计4.1 罐底结构根据储罐直径大小，储罐底板焊接分为对接和搭接两种。
对接焊仅用于小直径储罐，此时应注意焊接顺序，减少焊接变形。
目前最常用的还是搭接焊，对于罐内直径小于12.5m时，罐底宜采用条形排板，组焊方式见图1；而对于罐内直径大于或等于12.5m时，罐底宜采用弓形边缘板，组焊方式见图2，因罐底与罐壁连接的周边存在较大的边缘应力，故边缘板比中幅板厚一些。
钢制拱顶储罐设计共114页文档
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
钢制拱顶储罐设计
11、用道德的示范来造就一个人，显然比用法律来约束他更有价值。—— 希腊
12、法律是无私的，对谁都一视同仁。在每件事上，她都不徇私情。—— 托马斯
13、公正的法律限制不了好的自由，因为好人不会去做法律不允许的事 情。——弗劳德
14、法律是为了保护无辜而制定的。——爱略特 15、像房子一样，法律和法律都是相互依存的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
100立方米拱顶罐课程设计详解
《油罐及管道强度设计》课程设计任务书题目500m3拱顶油罐装配图的绘制学生姓名学号专业班级设计内容与要求一、原始数据1.适用范围及设计条件锥顶油罐储存介质为柴油及不易挥发的相类似油品。
（1）设计压力正压：1960Pa负压：490Pa（2）设计温度-19℃≤t≤90℃（3）基本风压 686Pa（4）雪载荷 441 Pa（5）抗震设防烈度8度（6）场地土类型II类（7）储液密度≤1000kg/ m3（8）腐蚀裕量1mm二、主要构件名称及规格1.罐体100m3罐体的基本参数和尺寸见表一。
表一：固定顶油罐系列基本参数和尺寸容积（m3）油罐内径（mm）罐底直径（mm）高度（mm）罐壁厚度（mm）顶(底)板厚度（mm）主体材料油罐总质量（kg）公称计算壁高顶高总高10115200 5320525656658225 6 Q235-A 66852.油罐附件 （1）罐壁人孔罐壁人孔安装于罐壁最底圈壁板上，其中心距离罐底约800mm 。
人孔位置应与透光孔相对应，以便采光通气。
当只有一个透光孔时，人孔应设在透光孔至180度位置上。
人孔的规格及制造目前已定型化，其规格及选用见表二。
表二：人孔、透光孔及量油孔选用表容积 （m 3）罐壁人孔透光孔量油孔 数 量直径(mm) 质量(kg) 数量 直径(mm) 质量(kg) 数量直径(mm) 质量 (kg) 40~7001600126150047.711507.6（2）量油孔量油孔一般适用于人工检尺的油罐，其公称直径是DN150mm 。
安装位置应在罐顶平台附近并与透光孔相对应，以便测定储液计量或取样。
其选用见表二。
（3）透光孔透光孔主要用于油罐放空后的通气和检修时的采光，安装在罐顶平台附近，与人孔对称或在同一方位上布置 。
其中心距罐壁1000mm 。
透光孔的公称直径为DN500mm ，其规格及选用见表二。
（4）呼吸阀呼吸阀主要用于固定顶油罐上的通风位置，一般安装在罐顶中心附近，起呼吸作用。
拱顶罐顶板的优化排板设计分析与实例探讨
在具有拱顶的容器设备制造中，排板是十分重要的一个工序。除了影响整台 容器的安全可靠性外，更重要的是涉及容器的制造成本和施工难度。在满足制造 容器规范要求的前提下， 需根据实际可购买板材和现场施工的可操作性方面综合 考虑，计算出的排板图尺寸能够最大限度的利用板材，降低板材的损耗，从而节 约成本和方便施工。 经查阅的资料中大多叙述不够详细，本人根据实际经验，以及江汉油田金属 容器制造厂刘少平发表的《拱顶罐顶的优化排板法》和化工设备设计全书《球罐 和大型储罐》提供的理论依据以及计算方法进行设计，再根据《立式圆筒形钢制 焊接油罐设计规范》 （GB50341-2003）和《立式圆筒形钢制焊接储罐施工及验收 规范》 （GB50128-2005）中的规范要求，和现有板材的尺寸进行调整，最终求出 最大的顶板尺寸及最少的板材使用量，优化设计方案，确定施工图尺寸，提供详 细的实例计算优化过程，提供给需要的人员相互交流。 如图 1 所示，对某一定规格的拱顶罐，当设计人员确定了 R1、R2、R3 尺寸 后，就可通过数学计算求出顶板的 R4、R5、L（见图 2） 。
第 9 页 共 9 页
第 7 页 共 9 页
图 10 计算后 a＝不定，b＝1500mm 的卷板使用量为 360m2。最终排板俯视图如图 11
图 11 卷板排板俯视图 则例 2 中用材对比如下表 a＝6000mm，b＝1500mm 平板 板材使用面积 405m
2
a＝不定，b＝1500mm 的卷板 板材使用面积 360m
第 3 页 共 9 页
计算。 应用举例 1、有一个拱顶罐，罐体直径 10m，E＝40mm，H＝5mm，a＝6000mm，b＝ 1500mm，取 R1＝700mm，R2＝5000mm，R3＝19000mm，N＝22 计算得： R4＝700.47≈700mm R5＝5182.67≈5183mm L＝4359.42≈4360mm AB 弧＝239.23mm ＞ 200mm CD＝1458.54mm ＜ 1500mm AE＝248.98mm ＞ 0 FG＝1039.35mm ＞ 0 G＝221.03mm ＞ 0 可满足要求，则绘制 CAD 排板施工图如图 5
钢制拱顶储罐设计
式中 R——储罐内半径；
H——罐壁高度。
胜利勘察设计研究院有限公司
二、储罐的容量及经济尺寸选择
2）公称容量 公称容量是指按照储罐的几何尺寸计算所得，经圆整后， 以整数表示的容量。一般情况下，公称容量均小于计算容量。
胜利勘察设计研究院有限公司
二、储罐的容量及经济尺寸选择
量的外载荷。
2．储罐的操作载荷 储罐的操作载荷是储罐在正常操作时，储罐内气相空间的
正压或负压造成的载荷，储罐气相空间的压力由储罐的操作条
件决定。
胜利勘察设计研究院有限公司
三、储罐设计参数（载荷）
一般来说，固定顶储罐的设计压力取安全阀的最大开启压
力，即：正压1960Pa（200mmH2O）
负压490Pa（－50mmH2O）。
一、储罐的种类和特点
4．外浮顶储罐 浮顶储罐的罐顶是直接漂浮在液面上的浮顶，随液面的高低上下浮动。 浮顶与罐壁之间有密封装置，从而最大限度地降低了油品的蒸发损耗。
胜利勘察设计研究院有限公司
一、储罐的种类和特点
4．外浮顶储罐 种类：浮顶按其结构分为单盘式浮顶和双盘式浮顶。 特点： ●单盘式浮顶：结构简单，材料消耗少，但易遭受雨水腐蚀，整 体稳定性较差； ●双盘式浮顶：结构比较复杂，材料用量大，但整体稳定性好， 安全性较高。浮顶储罐浮顶上部直接暴露在大气 中，不易积存油气，所以安全性最好。 大型浮顶在结构上比拱顶更容易处理，且材料消耗较少， 故大型储罐几乎全部采用浮顶储罐。由于雨水及尘土能够通过 浮顶边缘密封与罐壁的间隙进入储罐内，浮顶储罐通常用于储 存雨水等杂质对品质影响不大的油品，例如原油等。
胜利勘察设计研究院有限公司
一、储罐的种类和特点
3．无力矩顶储罐 无力矩顶由薄钢板和中心柱组成，薄钢板悬挂 在罐壁和中心柱之间，罐顶钢板只受拉力，不受弯 矩作用。由于使用很薄的钢板，所以材料消耗很少。 由于顶板过薄，容易损坏，且易遭受雨水腐蚀，安 全性差，目前已基本不使用。
钢制拱顶储罐设计讲解
韧性值越高；材料的强度等级越高，冲击功中和断裂无关的成分
（例如消耗于弹性变形的功值）越多，因而，需要的冲击韧性值越 高；而温度越低，材料能够提供的韧性指标越低，温度越低越容易
产生脆性破坏，所以对设计温度较低的罐壁，应有较高的冲击韧性。
对于特定的材料，钢板中杂质的含量对冲击韧性影响很大，因此， 应限定杂质的含量，以确保较高的冲击韧性。
胜利勘察设计研究院有限公司
一、储罐的种类和特点
3．无力矩顶储罐 无力矩顶由薄钢板和中心柱组成，薄钢板悬挂 在罐壁和中心柱之间，罐顶钢板只受拉力，不受弯 矩作用。由于使用很薄的钢板，所以材料消耗很少。 由于顶板过薄，容易损坏，且易遭受雨水腐蚀，安 全性差，目前已基本不使用。
胜利勘察设计研究院有限公司
量的外载荷。
2．储罐的操作载荷 储罐的操作载荷是储罐在正常操作时，储罐内气相空间的
正压或负压造成的载荷，储罐气相空间的压力由储罐的操作条
件决定。
胜利勘察设计研究院有限公司
三、储罐设计参数（载荷）
一般来说，固定顶储罐的设计压力取安全阀的最大开启压
力，即：正压1960Pa（200mmH2O）
负压490Pa（－50mmH2O）。
胜利勘察设计研究院有限公司
一、储罐的种类和特点
5．内浮顶储罐 内浮顶储罐的罐顶为拱顶与浮顶的组合，外部为拱顶，内 部为浮顶。
胜利勘察设计研究院有限公司
一、储罐的种类和特点
5．内浮顶储罐 种类：按其浮顶的结构与材质不同，可分为钢制、铝制、不锈 钢制内浮顶等。 特点：内浮顶储罐的内部浮顶可以减少油品的蒸发损失，外部
a）底圈壁板局部外凸。地震时在水平加速度的作用下，
由于倾倒力矩使得罐壁一侧压应力材料超过临界压应力值，罐 壁失稳造成的；
立式储罐拱顶板分析
立式储罐拱顶一直是储罐安装制作最麻烦的难点，同时也是储罐要求最低的一个部位。
鉴于拱顶顶板的尺寸和形状比较难理解，本人结合实际施工经验为大家进行各个部位的介绍，希望能够帮同行们进一步理解顶板，方便以后储罐的施工。
一．储罐顶板尺寸的计算图1 拱顶图图2 顶板展开图拱顶是球冠的形状，瓜皮板是像切西瓜那样将拱顶平均分成若干瓣，事实上瓜皮板是一个曲面，无法展开，但考虑到实际施工情况，一般将瓜皮板近似展开下料，并且瓜皮板展开形状为四边均为曲线的四边形。
施工时为了下料方便，将两腰直接做成直线，所以图2展开图 中两腰为直线。
图中δπ+=n R 21B A ，1R 为顶板中心孔半径，δ为顶板搭接量40mm ，n 为顶板瓜皮板块数，2R 为拱顶顶板半径5.10537221075=mm 。
mm 67.3014024100014.32=+⨯⨯=B A mm 3.279740245.1053714.32=+⨯⨯=D C 难点在于图2中顶板展开图的中心孔半径m m 1001r 1=，瓜皮板外圆半径m m 11600r 2=，这两个尺寸数据是怎么确定的。
因为瓜皮板拼装起来之后为曲面，这两个半径及顶板筋板的半径圆心均不在同一点，同时瓜皮板展开图的1r 与2r 半径差也不是瓜皮板的长度，瓜皮板的板长是图4所示的弧长，筋板的定位尺寸也是量取图4中的筋板之间的弧长长度，这样制作出来的顶板筋板受力性能好，承载能力强。
筋板的弧度就是整个球冠的弧度，在顶板组装完成后筋板的方向应该是过球心的，也正因为如此，筋板按照瓜皮板的弧度进行预制卷板才能和瓜皮C 图3 实际瓜皮板形状 A B D板吻合。
mm 11600)5.10537()25200(5.1053725200tan r 222=-⨯==βSRSR 为拱顶球冠半径25200mm ，如图5所示。
其他各个筋板的半径算法也是同样道理。
图 4 筋板方向和顶板长度 mm 10011000-25200100025200tan r 221=⨯==）（）（αSR 的计算，21r r 图 5 顶板计算示意图二．顶板施工顶板施工时先制作顶板支撑架，瓜皮板对称吊装搭在支架上。
第八章拱顶的设计
R2 Rtg 2
弧
AD
2R 360
( 1
2)
或
AD
R(1
2)
弧 AB D1
n
弧 CD 2r
n
式 中 ： n， 瓜 皮 板 的 块 数 ， 一 般 取 偶 数 ； ， 搭 接 宽 度 。
拱顶中心孔半径 r
公 称 容 积 （ m3 ）
100 V 700
二、罐顶所受的内载荷
罐 顶 的 内 荷 载 系 由 于 罐 内 的 油 气 压 力 产 生 ，这 一 荷 载 可 使 球壳产生薄膜应力并使包边角钢成为受压环。
qI kq 5 q1
式中：qI ，作用于球壳上的内载荷，Pa； q5 ，罐 内最 大正 压 力， 可取 呼 吸阀 的开 启压 力 。通 常 取 q5 200 mmH 2O ， 即 q5 2000 Pa 。 k ， 超 载 系 数 ， 可 取k 1.2 ； q1 ， 球 壳 单 位 面 积 上 的 自 重 ， Pa。
1000
V 5
103
104
r (mm)
750 1000 1050
第二节 计算载荷的确定
第二节 计算荷载的确定
罐顶的外载荷由球壳的自重、罐内在操作条件下可能产 生 的真 空度 、雪 载 、活荷 载 组成。当对外 荷载估 计不足 时会 使球壳受压失稳，也会使包边角钢被拉坏，估计过高时又会 造成材料上的浪费，因而正确估计是很重要的。 一、罐顶所受的外载荷
孔（ 108 4 ）处 与 常 开 状 态 。1992 年 6 月 ， 一 场 持 续 了 较 长 时间的暴 雨使罐 顶突然 凹陷， 凹瘪 面积约 200m2，凹瘪 部位 最大深度估测为 2.5～3.0m。
拱顶贮罐工程施工组织设计全解
拱顶贮罐工程施工组织设计一、工程概况（一）工程简介本工程为建造总贮量为4万m3的拱顶贮罐10台，其中：2台2K m3及6台5K m3拱顶贮罐。
贮罐钢板材质为Q235F。
贮罐主体结构设计参数见表2-21-1。
表2-21-1（二）贮罐施工参数及实物工程量1、贮罐底板罐底施工参数及实物工程量见表2-21-2。
表2-21-22、贮罐壁板（见表2-21-3）表2-21-33、贮罐顶板（见表2-21-4）表2-21-44、贮罐平台、盘梯及顶部栏杆（见表2-21-5）表2-21-55、附件及加热器每台贮罐设有DN500上人孔（组合件）1组；915×715椭圆形下人孔1组；DN400气孔（组合件）1组；DN150进出油接合管各1组；油位计量标尺（组合件）1套；消防设施1套。
贮罐加热器均为盘管式，2000m3贮罐每台3圈，3000 m3贮罐每台4圈，5000 m3贮罐为每台5圈盘管。
盘管采用Φ57×4.5无缝管制作。
6、焊接工程量（安装成型焊缝）每台贮罐焊接量见表2-21-6。
表2-21-67、检验工程量超声波探伤：每台贮罐超声波探伤工程量见表2-21-7。
表2-21-7底板焊缝真空试验见表2-21-8。
表2-21-8顶板焊缝试漏（涂刷肥皂液）见表2-21-9。
表2-21-98、罐体水压试验（充水量约40000t）。
（三）施工中执行的标准、规程和规范⑴HGJ210—83《圆筒型钢制焊接贮罐施工及验收规范》；⑵GBJ236—82《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》；⑶TJ306—77《容器工程质量验评标准》；⑷JB1152—81《锅炉和钢制压力容器对接焊缝超声波探伤》；⑸SYJ1016—82《立式圆筒形钢制焊接油罐设计技术规定》；⑹设计图纸及说明书。
⑺《质量保证手册》（本企业）及招标文件、工程合同。
二、施工程序与施工方案（一）贮罐的工程特点和技术关键1、工程施工特点①工程量大，安装任务重。
钢制拱顶储罐设计
式中 R——储罐内半径；
H——罐壁高度。
胜利勘察设计研究院有限公司
二、储罐的容量及经济尺寸选择
2）公称容量 公称容量是指按照储罐的几何尺寸计算所得，经圆整后， 以整数表示的容量。一般情况下，公称容量均小于计算容量。
胜利勘察设计研究院有限公司
二、储罐的容量及经济尺寸选择
使用范围 钢号 许用温度（℃） >0℃ >-20℃ >0℃ >-20℃ >-20℃ >-20℃ >-20℃ 最大板厚 （mm） 20 12 24 12 34 34 34 用 途 用于罐顶、罐底中幅板及 梯子平台等金属结构。 用于罐壁、罐顶及罐底及 梯子平台等金属结构。 用于罐壁及罐底边缘板 用于罐壁及罐底边缘板 用于罐壁及罐底边缘板
一、储罐的种类和特点
4．外浮顶储罐 浮顶储罐的罐顶是直接漂浮在液面上的浮顶，随液面的高低上下浮动。 浮顶与罐壁之间有密封装臵，从而最大限度地降低了油品的蒸发损耗。
胜利勘察设计研究院有限公司
一、储罐的种类和特点
4．外浮顶储罐 种类：浮顶按其结构分为单盘式浮顶和双盘式浮顶。 特点： ●单盘式浮顶：结构简单，材料消耗少，但易遭受雨水腐蚀，整 体稳定性较差； ●双盘式浮顶：结构比较复杂，材料用量大，但整体稳定性好， 安全性较高。浮顶储罐浮顶上部直接暴露在大气 中，不易积存油气，所以安全性最好。 大型浮顶在结构上比拱顶更容易处理，且材料消耗较少， 故大型储罐几乎全部采用浮顶储罐。由于雨水及尘土能够通过 浮顶边缘密封与罐壁的间隙进入储罐内，浮顶储罐通常用于储 存雨水等杂质对品质影响不大的油品，例如原油等。
高效自动焊接（如气电立焊等大线能量焊接方法）方面，有时
存在焊接接头性能恶化的现象，在设计选材时必须高度重视。
拱形罐
三、拱顶油罐基本尺寸确定（D、H） 在油罐容积一定条件下，直径和高度的尺寸可以有 多种组合，其中，总会有一种组合尺寸可使油罐建设 投资费最低或使油罐使用钢材最省。我国一斑是按钢 材耗量最省来确定油罐基本尺寸的。 当油罐容积较小时，油罐壁厚度取规定的最小壁 最厚，已能满足强度要求，这时整个罐壁厚度可取相 同的最小壁厚，此种油罐称之为壁厚油罐；当容积较 大时，罐壁厚度将随其所受油品静压力减小而由下至 上逐圈变薄，此类油罐称为变壁油罐（不等壁油罐）。 现介绍油罐容积一定的条件下，使耗钢量最省的 等壁厚度油罐基本尺寸的确定。
油罐自重+覆土重量>整个油罐承受最大浮力
R
=λ/t0
3 t0V
：Leabharlann 3 t0V即油罐耗钢量最省时，油罐高度与半径之比为罐顶、罐 底厚度之和与罐壁厚度之比。 当罐壁、罐底、罐顶厚度相等时，即to=t1=t2时，λ=2 to 此时H=2R
以上介绍的仅是耗钢量最省时，油罐尺寸的确定方 法。现在随着城市发展，人口增多，耕地面积越来越 少，因此，在决定油罐几何尺寸时，除了耗钢量外， 还应考虑油罐基础造价，土地费用及消防投资等，从 而得出油罐最佳直径和高度。 四、罐壁稳定性校核 （一）侧压稳定概念 拱顶油罐除受到油罐内油品静压力的作用外，同时还 受到风力的作用，即风载或称侧压力。随着油罐容积 的增大，油罐抗风稳定性将逐渐减弱。当风载超过罐 体本身所能承受的压力时，罐体将失稳而产生倾倒、 吸瘪等事故。
t0
g ( H 0.3) D 2[ ]
1( H 0.3)22 2160.9
0.76( H 0.3)
代入H值可计算出各圈板计算厚度t0，列表4-2
表4-2 各圈板有关数据
圈板号
简析立式拱顶钢油罐制作工艺及焊接变形控制策略
简析立式拱顶钢油罐制作工艺及焊接变形控制策略摘要：随着社会市场经济的快速发展，我国的交通运输业取得了快速的进步与发展，作为石油与石油产品的储存设备，对于油罐的需求量越来越多，其中应用最为广泛的就是立式拱顶钢油罐，在其制作过程中，保证焊接工艺的准确性，以便于对焊接变形进行有效控制是非常必要的，本文就主要对立式拱顶钢油罐的制作工艺及焊接变形控制予以简单分析。
关键词：立式拱顶钢油罐；制作工艺；焊接变形；控制策略由于立式拱顶钢油罐的特殊使用要求，为了保证其使用质量的合格性，国家在相关标准中对于其罐体各个部位的集合形状、尺寸允许变形量、焊接质量等都予以了明确规定，但是在实际的制作施工过程中，由于其体积比较大，尺寸成形控制具有较大难度，这使得其焊接施工过程中很容易出现焊接变形，对于其施工质量产生影响，作为其制作过程中的焊接变形控制显得非常的必要。
一、立式拱顶钢油罐的结构及施工方法在实际应用中，大型的立式拱顶钢油罐通常由灌顶、罐壁、罐底及相应的附件组成，其罐壁的钢板厚度通常为5到8毫米，并且壁板的厚度表现为从上到下逐渐增大的特点，在其制作的过程中，主要采用对接式与搭接式两种组合方式，不管是顶板的施工，还是壁板与底板的施工，都需要经过排版图的绘制、预制板的拼接、组装焊接等几道工序来完成，在安装的过程中，其安装顺序也是先进行底板的安装，再进行顶板安装的过程中，最后应用倒装的方法开展施工，在其拼接施工与组装施工的过程中，由于其具有较多的焊缝，并且为双面连续焊，这使得焊接胀缩所导致的几何变形与应力集中是难以完全避免的，所以在立式拱顶钢油罐的制作过程中，应该积极采取有效的措施，防止各种形式的几何变形，以便于保证所制作的成品不仅能够满足设计规范的相关要求，还能够有效的消除应力破坏隐患，这能够有效的延长油罐的使用寿命。
二、立式拱顶钢油罐罐底的制作及焊接变形控制本次研究中的钢油罐的罐体底板是应用条形边缘板与对称矩形中幅板通过搭接的方式来组成，在开始预制之前，首先需要进行制版图的绘制，在排版的过程中其直径按照设计直径放大0.1%~。
钢制拱顶储罐设计
钢制拱顶储罐设计
1.引言
2.结构设计
2.1材料的选择：
拱顶通常采用优质的低合金钢材料，如Q345、Q390等。
这些材料具
有较好的强度、韧性和耐腐蚀性，能够满足钢制拱顶储罐的使用要求。
2.2形状的确定：
拱顶的形状通常采用球形或半球形。
球形拱顶可以均匀分布荷载，并
通过自重产生正压力，增加罐壁的稳定性。
半球形拱顶则更加适用于较大
容量的储罐，可以减小拱顶的高度，降低工程造价。
2.3厚度的计算：
拱顶的计算厚度需满足以下条件：首先，要符合安全要求，具备足够
的抗弯强度和刚度；其次，要满足罐内液体和外部荷载的承载需求；最后，还需满足受压壁板的要求，保证拱顶与罐壁的协同工作。
3.强度计算
3.1压力校核：
3.2结构强度校核：
钢制拱顶储罐的结构强度校核主要包括下列几个方面：首先，计算拱
顶的弯矩和剪力，确定各个部位的受力情况，确保材料的强度。
其次，根
据拱顶的几何形状和加载条件，计算应力分布，通过有限元分析和理论计
算来进行校核。
4.结论
钢制拱顶储罐的设计涉及到结构设计和强度计算。
在结构设计方面，需要考虑材料的选择、拱顶形状的确定和厚度的计算。
在强度计算方面，需要进行压力校核和结构强度校核，确保储罐能够安全运行。
通过本文的设计，可以为钢制拱顶储罐的制造和使用提供一定的指导和参考。
钢制拱顶储罐设计
对于试验压力，试验正压取1.1倍的设计正压。
即：试验正压＝1.1x1960≈2160 Pa。
试验负压取罐顶附件载荷1200Pa＋（1.1～1.2）设计负压。
即：试验负压＝1200＋1.15x490≈1770Pa。
胜利勘察设计研究院有限公司
三、储罐设计参数（载荷）
3．储罐的动载荷
1）风载荷
在风载荷作用下，储罐可能会倾倒或滑移，风载荷的作用 也会导致罐壁局部被吹瘪。 2）地震载荷 地震载荷作用下可能会使储罐发生以下几种主要破坏形式：
a）底圈壁板局部外凸。地震时在水平加速度的作用下，
由于倾倒力矩使得罐壁一侧压应力材料超过临界压应力值，罐 壁失稳造成的；
胜利勘察设计研究院有限公司
三、储罐设计参数（载荷）
b）罐壁与罐底间的角焊缝撕裂。这是由于水平加速度作用
下水平惯性力使角焊缝的剪应力过大造成的；
c）底圈壁板沿圆周形成圆环状突出，这种现象又称为“象 腿”。
胜利勘察设计研究院有限公司
三、储罐设计参数（载荷）
三、储罐设计参数（载荷）
作用在储罐上的载荷，主要分为静载荷、操作载荷和动载
荷3大类。
1．储罐的静载荷 储罐静载荷包括储罐自重（包括附件，如：平台梯子、接 管、安全阀、呼吸阀等）、隔热层重量、储存液体的静液压力、 附加载荷、雪载荷。附加载荷是指储罐顶部检修人员及工具重
一、储罐的种类和特点
1．拱顶储罐 拱顶罐的罐顶为球面的一部分，它由构成球面的钢板和加
强筋或加强梁组成，直接支撑在罐壁上。
种类： 按加强构件的不同，可细分为：光壳拱顶、带肋 壳拱顶、网壳拱顶。 特点：结构简单、施工方便、造价低廉，能够承受较大的 内压，是最为经济的一种储罐，在石油化工及相关领域得到最
第八章 拱顶的设计
可 以 认 为 与 包 边 角 钢 相 连 的 罐 顶 和 罐 壁 各 16 倍 板 厚 的 截 面 可 与 包 边 角 钢 共 同 起 作 用 ，则 包 边 角 钢 本 身 的 截 面 积 应 满 足下式：
A Amin 16 ( 1 2 )
2 2
图
式 中 ： 1 ， 与 包 边 角 钢 相 连 的 壁 板 厚 度 ；
原 因 分 析 ：在 罐 顶 凹 瘪 后 的 检 查 中 发 现 ，加 热 蒸 汽 盘 管 焊缝泄漏 点较多， 蒸汽弥 漫在 罐内，且 罐内油 位较低。 这样 罐 内 形 成 了 很 大 空 间 的 和 空 气 混 在 一 起 的 常 压 饱 和 蒸 汽 ，当 暴雨时，在 罐顶形 成强烈 的热交 换，罐内 蒸汽经 热交换 后迅 速冷凝，由 于通气 孔直径 较小， 来不及 进气补 充，从而 形成 真空度，随 着时间 的延长 ，真空 度越来 越大，致 使油罐 失稳 破坏。
三、扇型顶板的尺寸
1 、 2 角 。 在确定瓜皮板尺寸之前，首先要确定
sin 1
sin 2
D1 2R
r R
式中： r 为 拱顶中 心孔的 弧长。 近似取 中心盖 板的半 径减 去搭接长度，称为中心孔半径。 瓜皮板的展开形状如图：
R1 Rtg 1 R2 Rtg 2
图
弧 AD 弧 AB 弧 CD
T1 Q qD 4 D sin D sin 4 sin D2q
水 平 分 力 T2 为 ：
T2 T1 cos qD 4 tan
包 边 角 钢 横 截 面 所 受 的 力 F：
D qD 2 F T2 2 8 tan
所需 包边 角 钢， 包括 罐 壁与 包边 角钢 共 同作 用的 部 分的 最 小 截 面 积 Amin 为 :
拱顶储罐结构特点和贮存油品类型
其他行业应用
危险废物贮存、输油管道的调节等
特殊贮存需求
中低沸点油品（如液化气、LPG等）、中等挥发性油品；非挥发性液体、腐蚀性液体（需特别加固和防腐工艺）
拱顶储罐结构特点和贮存油品类型
项目
描述
结构特点
罐顶形状
球冠状拱形顶盖
罐体形状
圆柱形
罐底结构
由钢板拼装而成，中部为中幅板，周边为边缘板
罐壁结构
由多圈钢板组对焊接而成，分为套筒式和直线式
承载能力
拱形顶盖具有良好的承载能力
集料效果
拱形顶盖设计有助于集料
贮存油品类型
适用油品
煤油、汽油、重油、柴油等
炼油、化工业
3000m2拱顶罐的设计
吉林化工学院课程设计II摘要石油的开采、炼制、消费离不开油库，油库的主题设备是储罐。
油库和储罐的发展是随着石油工业和国民经济的发展而发展的。
储罐材料经历了非金属到金属再到非金属的循环发展历程，储罐容量经历了由小到大再到特大的过程。
油罐的形式已经发展成多样化、配套化、系列化，其中立式、卧式金属球顶油罐和立式浮顶油罐使用最为广泛；球形底罐、球形罐、滴状罐等都得到了完善与发展。
本次课程设计设计了3100m³拱顶罐，设计过程根据SH3046《石油化工立式圆筒形钢制焊接储罐设计规范》设计，计算设计壁厚，罐壁，罐顶，罐底。
同时考虑东北气候，地震影响对储罐的影响所设计。
关键词：石油开发；拱顶罐AbstractOil mining, refining, consumer cannot leave the terminal, terminal equipment is the theme of the tank. Tank farm and the development of the storage tank is with the development of petroleum industry and national economic development. Tank has experienced the nonmetal to metal and non-metallic materials circulation development course, went through a process from small to large storage tank capacity.Oil tank in the form of a series, has developed into a diversified, form a complete set to change, including vertical and horizontal metal ball tank and vertical floating roof tank most widely used; Spherical bottom tank, spherical tank, dropwise tank has been perfect and development.The course design of design of 3100 m after dome-roof tank, according to the design process SH3046 《The petroleum chemical industry vertical cylindrical steel welded tank design specification》design, design of wall thickness calculation, the tank wall, roof and bottom. Considering climate in northeast China, earthquake effects on the influence of storage tank design.Key words: oil development; Dome-roof tank目录摘要 ....................................................................................................... 错误！未定义书签。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
三、储罐设计参数（载荷）
三、储罐设计参数（载荷）
作用在储罐上的载荷，主要分为静载荷、操作载荷和动载 荷3大类。 1．储罐的静载荷
储罐静载荷包括储罐自重（包括附件，如：平台梯子、接 管、安全阀、呼吸阀等）、隔热层重量、储存液体的静液压力、 附加载荷、雪载荷。附加载荷是指储罐顶部检修人员及工具重 量的外载荷。 2．储罐的操作载荷
储存容量＝πR2H1 式中 R——储罐内半径； H1——最高液位高度。
胜利勘察设计研究院有限公司
二、储罐的容量及经济尺寸选择
4）有效容量（工作容量）
有效容量亦称工作容量，是指储罐内允许最高工作液位与允许最 低工作液位之间的容量，是确定储罐公称容量的重要参数。计算有效容 量的公式为：
有效容量＝πR2（H1—H2） 式中 R——储罐内半径；
胜利勘察设计研究院有限公司
一、储罐的种类和特点
4．外浮顶储罐 浮顶储罐的罐顶是直接漂浮在液面上的浮顶，随液面的高低上下浮动。
浮顶与罐壁之间有密封装置，从而最大限度地降低了油品的蒸发损耗。
胜利勘察设计研究院有限公司
一、储罐的种类和特点
4．外浮顶储罐 种类：浮顶按其结构分为单盘式浮顶和双盘式浮顶。 特点： ●单盘式浮顶：结构简单，材料消耗少，但易遭受雨水腐蚀，整
要求也较高。 桁架式锥顶和柱支撑锥顶在国内很少使用，但国外普遍使 用柱支撑锥顶而较少使用拱顶。
胜利勘察设计研究院有限公司
一、储罐的种类和特点
3．无力矩顶储罐 无力矩顶由薄钢板和中心柱组成，薄钢板悬挂
在罐壁和中心柱之间，罐顶钢板只受拉力，不受弯 矩作用。由于使用很薄的钢板，所以材料消耗很少。 由于顶板过薄，容易损坏，且易遭受雨水腐蚀，安 全性差，目前已基本不使用。
3项费用合计起来的总费用最省的储罐尺寸才应该是最经济的储罐尺寸！ ● 一般来说，地基处理费用是确定储罐经济尺寸的关键因素，在地质条件 非常好的前提下，按罐体本身最省的原则确定的罐体尺寸总费用也是最省 的；在地质条件不良的前提下，按地基处理的费用最省原则确定的罐体尺 寸总费用也是最省的。
对于大型储罐区，结合地质条件确定储罐直径和高度是非常必要的。 只有这样，才能达到总工程造价最低，才是真正的储罐经济尺寸。
钢制拱顶储罐设计
一．储罐的种类和特点 二．储罐的容量及经济尺寸选择 三．储罐设计参数（载荷） 四．国内外储罐标准 五．储罐用材料 六．罐底设计 七．罐壁的设计 八．罐顶设计特点
立式圆筒形储罐一般按其顶部结构的不同，可分为以下几种： 1．拱顶储罐
胜利勘察设计研究院有限公司
一、储罐的种类和特点
1．拱顶储罐 拱顶罐的罐顶为球面的一部分，它由构成球面的钢板和加
强筋或加强梁组成，直接支撑在罐壁上。 种类： 按加强构件的不同，可细分为：光壳拱顶、带肋
壳拱顶、网壳拱顶。 特点：结构简单、施工方便、造价低廉，能够承受较大的
内压，是最为经济的一种储罐，在石油化工及相关领域得到最 为广泛的使用。
H1——允许最高工作液位高度； H2——允许最低工作液位高度。
胜利勘察设计研究院有限公司
二、储罐的容量及经济尺寸选择
2．经济尺寸
● 对罐体本身来讲，在容量一定的条件下，选择合适的直径与高度可以使 得罐体本身的造价最低。对于等壁厚拱顶罐，直径与高度相等时，罐体材 料最省。 ● 储罐经济尺寸确定三要素：罐体造价、基础处理造价及征地费用。
储罐的操作载荷是储罐在正常操作时，储罐内气相空间的 正压或负压造成的载荷，储罐气相空间的压力由储罐的操作条 件决定。
胜利勘察设计研究院有限公司
三、储罐设计参数（载荷）
一般来说，固定顶储罐的设计压力取安全阀的最大开启压 力，即：正压1960Pa（200mmH2O）
负压490Pa（－50mmH2O）。 对于试验压力，试验正压取1.1倍的设计正压。
体稳定性较差； ●双盘式浮顶：结构比较复杂，材料用量大，但整体稳定性好，
安全性较高。浮顶储罐浮顶上部直接暴露在大气 中，不易积存油气，所以安全性最好。 大型浮顶在结构上比拱顶更容易处理，且材料消耗较少， 故大型储罐几乎全部采用浮顶储罐。由于雨水及尘土能够通过 浮顶边缘密封与罐壁的间隙进入储罐内，浮顶储罐通常用于储 存雨水等杂质对品质影响不大的油品，例如原油等。
胜利勘察设计研究院有限公司
二、储罐的容量及经济尺寸选择
2）公称容量 公称容量是指按照储罐的几何尺寸计算所得，经圆整后，
以整数表示的容量。一般情况下，公称容量均小于计算容量。
胜利勘察设计研究院有限公司
二、储罐的容量及经济尺寸选择
3）储存容量（实际容积）
储存容量是指储罐实际上可储存的最大容量。计算容量减去 储罐上部不可用容量，便是储存容量。储存容量的公式为：
胜利勘察设计研究院有限公司
一、储罐的种类和特点
2．锥顶储罐 锥顶储罐的罐顶为圆锥形。
胜利勘察设计研究院有限公司
一、储罐的种类和特点
2．锥顶储罐 种类：按支撑条件的不同，可分为自支撑、柱支撑、桁架支撑 等几种。 特点： ●自支撑锥顶：适用于直径较小的储罐，结构简单、施工方便
等特点； ● 桁架式锥顶：结构复杂，材料消耗高，施工比较困难； ● 柱支撑锥顶：结构复杂、材料消耗高、施工困难，对基础的
胜利勘察设计研究院有限公司
一、储罐的种类和特点
5．内浮顶储罐 内浮顶储罐的罐顶为拱顶与浮顶的组合，外部为拱顶，内
部为浮顶。
胜利勘察设计研究院有限公司
一、储罐的种类和特点
5．内浮顶储罐 种类：按其浮顶的结构与材质不同，可分为钢制、铝制、不锈 钢制内浮顶等。 特点：内浮顶储罐的内部浮顶可以减少油品的蒸发损失，外部 的拱顶又可以避免雨水、尘土等杂物进入罐内污染油品，所以 用来储存易挥发的成品油，例如航煤、汽油等。
胜利勘察设计研究院有限公司
二、储罐的容量及经济尺寸选择
二、储罐的容量及经济尺寸选择
1．容量 在储罐的容量概念里，有如下几种说法：计算容量、公称
容量、储存容量、有效容量 1）计算容量
计算容量是指按照储罐的几何尺寸计算所得的容量。计算容 量的公式为：
计算容量＝πR2H 式中 R——储罐内半径； H——罐壁高度。