罐管结构设计-油罐部分1

1、强度要求：卸载后不应留下塑性变形。 强度要求：卸载后不应留下塑性变形。 有抵抗断裂的能力。 水压试验和正常操作） 2、有抵抗断裂的能力。（水压试验和正常操作） 有抵抗风载荷的能力。 建造和使用期间） 3、有抵抗风载荷的能力。（建造和使用期间） 有抗地震的能力。 使用期间能抵御最大地震烈度， 4、有抗地震的能力。（使用期间能抵御最大地震烈度，7-9级） 油罐要坐落在稳固的基础上。（控制不均匀沉陷） 。（控制不均匀沉陷 5、油罐要坐落在稳固的基础上。（控制不均匀沉陷）
由于能源战略， 由于能源战略 ， 许多原油进口国都增加了原油储备 如日本在70年代中期60日的储油量就达到了5010 70年代中期60日的储油量就达到了5010万 量 ， 如日本在 70年代中期60日的储油量就达到了5010 万 60年代初期大了许多倍 年代初期大了许多倍。 顿，比60年代初期大了许多倍。 80年代初期西方一些工业化国家就对本国原油储备 80年代初期西方一些工业化国家就对本国原油储备 量作了政策规定，分别是：英国90 90天 法国90 90天 量作了政策规定，分别是：英国90天，法国90天，西德 70天 70天。
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5000m3 拱顶罐-1
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5000m3 拱顶罐-2
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10000m3 浮顶罐
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10000m3 浮顶罐
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3.4 油罐钢材的选择
对于立式油罐而言，最重要的部位也是受力状况最严重、 对于立式油罐而言，最重要的部位也是受力状况最严重、消耗金属 最多的部位—罐壁和罐底的边板 罐壁和罐底的边板。 最多的部位 罐壁和罐底的边板。 设计油罐时，靠下部几圈壁板的厚度应根据强度条件确定， 设计油罐时，靠下部几圈壁板的厚度应根据强度条件确定，而上部 几圈壁板的厚度则按刚度条件确定。 几圈壁板的厚度则按刚度条件确定。 我国目前通常的设计选材是： 我国目前通常的设计选材是： 1000～10000m 油罐： 1000～10000m3油罐： 一般可分别采用A 钢板。 一般可分别采用A3F和A3钢板。 油罐： 2万～5万m3油罐： 上部：由刚度确定的罐壁采用A 钢板； 上部：由刚度确定的罐壁采用A3F钢板； 下部：由强度确定的罐壁采用16MnR钢板。 下部：由强度确定的罐壁采用16M 钢板。
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3.4 油罐钢材的选择
英国油罐规范BS2654根据强度等级将材料分为三类： （1）材料等级等于或小于43级（相当于我国的A3R） δ ≤ 12.5mm ,不做冲击试验； δ > 12.5mm ，做却贝V冲击试验，试验温度取20℃（或按图1-6 ，page.9）选取温度，要求CVN ≥ 27J（2.754kgf.m） （2）材料等级为43以上至50级（相当于我国的16MnR钢） δ ≤ 12.5mm ,不做冲击试验； t试 δ > 12.5mm ，做切贝V冲击试验， = −5 ℃（或按图1-6）选取温 度，要求CVN ≥ 41J（4.182 kgf.m） （3）材料等级大于50级（相当于我国的16MnVR或更高） t 任何厚度均需做冲击冲击试验，试 = −15 ℃（或按图1-6）选取温度 ，要求CVN ≥41J（4.182 kgf.m）
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3.1金属油罐的发展趋势
二、发展趋势（Developing Trend）
（1）大型化 1962年美国芝加哥桥梁公司首建10万米 浮顶罐， D=87m， 年美国芝加哥桥梁公司首建10 1962年美国芝加哥桥梁公司首建10万米3浮顶罐， D=87m， H=21m。 H=21m。 1964年Shell公司在欧洲建成10万米 浮顶罐。 公司在欧洲建成10 1964年Shell公司在欧洲建成10万米3浮顶罐。 1967年委内瑞拉建成15万米 浮顶罐，D=115m，H=14.6m。 年委内瑞拉建成15 1967年委内瑞拉建成15万米3浮顶罐，D=115m，H=14.6m。 日本在1965年首建10 1965年首建10万米 1971年建成16万米 年建成16 80年代初 日本在1965年首建10万米3罐，1971年建成16万米3罐，80年代初 建成20 20万米 建成20万米3罐。 目前世界上最大的油罐为24 24万米 目前世界上最大的油罐为24万米3 。 （2）操作管理自动化
是否越大越好？
7
3.1金属油罐的发展趋势
28.00 24.00
定性分析：
20.00
V ，W 定量分析：
16.00
12.00
8.00 0.00 4.00 8.00 12.00 16.00 20.00
log V = −4.61229×10 ×W + 3.20176
8
−6
3.2对钢油罐的基本要求
一、基本要求
C eq = C + M n C r + M o + V N i + Cu + + 6 5 15
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3.4 油罐钢材的选择
罐壁材料的三项基本要求
3、冲击韧性要求（Impact Toughness） 、冲击韧性要求（ ）
影响油罐脆性断裂的因素： 影响油罐脆性断裂的因素： ①材料本身性质； 材料本身性质； ②裂纹所在部位的应力水平； 裂纹所在部位的应力水平； ③裂纹的尺寸和形状； 裂纹的尺寸和形状； ④罐壁温度； 罐壁温度； ⑤钢板的厚度。 钢板的厚度。
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3.4 油罐钢材的选择
罐壁材料的三项基本要求
1、强度要求（Strength） 、强度要求（ ）
①采用高强度钢在经济上比较合算； 采用高强度钢在经济上比较合算； 由于罐壁最大厚度的限制。 ②由于罐壁最大厚度的限制。 规定： （美）API-650规定：壁板的最大厚度为 规定 壁板的最大厚度为38mm； ； 规定： （英）BS 2654规定：壁板的最大厚度为 规定 壁板的最大厚度为40mm； ； 规定： （日）JISB 8501-1976规定：低碳钢为 规定 低碳钢为38mm，高强度钢为 ，高强度钢为45mm。 。
目的要求 ：
了解油罐建设的发展过程和钢油罐的种类， 了解油罐建设的发展过程和钢油罐的种类，掌握油 罐设计的基本要求和油罐钢材的选用原则。 罐设计的基本要求和油罐钢材的选用原则。
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3
4
3.钢油罐设计的基本知识 3.钢油罐设计的基本知识
3.1金属油罐的发展趋势
Economy） 一、经济背景（Background in Economy） 经济背景（
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3.1金属油罐的发展趋势
三、大型油罐的优点
1、节省钢材 油罐容积越大，单位容积所需的钢材量越少，投资费用越低。 油罐容积越大，单位容积所需的钢材量越少，投资费用越低。 2、节省投资 5000m3油罐平均每吨钢材造价为 ，则: 油罐平均每吨钢材造价为1， 10000 m3，0.88 20000 m3 ，0.86 50000 m3 ，0.84 4*10 万方：100% 万方： 20*2万方：141% 万方： 万方 占地面积小（防火距离要求） 3、占地面积小（防火距离要求） 便于操作管理（检尺、维护、保卫） 4、便于操作管理（检尺、维护、保卫） 节省配件和罐区管网（阀门、仪表、消防、配件） 5、节省配件和罐区管网（阀门、仪表、消防、配件） 6、便于实现自动控制
油气储运工程专业课油气储运工程专业课-管罐结构设计
管罐结构设计
(Strength Design of the Oil Tanks and Pipes)
油罐部分
油气储运研究所
3.钢油罐设计的基本知识 3.钢油罐设计的基本知识
学习内容：
金属油罐的发展趋势 对钢油罐的基本要求 钢油罐的种类 钢油罐钢材的选择
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球罐
用途分类： 中高压：储存液化气、天然气，1-3MPa，常温； 中低压：低温，液氨、乙烯、丙烯；0.4-2MPa,T=-20~100 ℃ 低压： 深冷，液化气，为保冷多采用双重球罐，T<-100 ℃ ； 外观形状分：圆球形、椭球形 球壳板组合：足球瓣形、瓜瓣形、混合形状 表面积小、受力均匀、风载荷影响小（顶风面积小）、基础简单； 材料要求严格、制造与安装较困难、现场组装与焊接技术要求高、 检验工作量大。 用途：储存液化石油气、LNG、液态烃、乙烯、丙烯、氧气、氮气、氢气 、有毒液体与气体介质。
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3.3 钢油罐的种类
二、立式圆柱形油罐的种类： 立式圆柱形油罐的种类：
Tanks） 24万 1、浮顶油罐（Floating-Roof Tanks）:24万m3 浮顶油罐（Floating内浮顶油罐（ FloatingTanks） 10000m 2、内浮顶油罐（Enclosed Floating-Roof Tanks）：<10000m3 拱顶油罐（ Tanks） 3、拱顶油罐（Dome Roof Tanks） 锥顶油罐（ Tanks） 4、锥顶油罐（Cone Roof Tanks）：由梁柱承担并传递至罐壁 悬链式油罐（ Tanks） 5、悬链式油罐（Suspending Roof Tanks）
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3.2对钢油罐的基本要求
二、油罐大型化所带来的问题
1、防止不均匀地基沉陷：增加抵抗不均匀沉陷的能力； 防止不均匀地基沉陷：增加抵抗不均匀沉陷的能力； 2、防止脆性破坏：钢材的强度越高，可焊性越低，断裂韧性越 防止脆性破坏：钢材的强度越高，可焊性越低， 越容易产生断裂；钢板越厚， 低，越容易产生断裂；钢板越厚，在焊缝或热影响区附近越易于 产生裂纹，从而增加了断裂的危险性。 产生裂纹，从而增加了断裂的危险性。 抗风稳定性：大型化导致t/D下降，油罐刚性降低， t/D下降 3、抗风稳定性：大型化导致t/D下降，油罐刚性降低，导致油 罐抵抗风载荷的能力下降。 罐抵抗风载荷的能力下降。 4、抗地震能力； 抗地震能力； 5、事故危害性增大。 事故危害性增大。
钢板越厚、罐壁温度越低，越容易发生脆性破坏。 钢板越厚、罐壁温度越低，越容易发生脆性破坏。
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思考题？
为什么钢油罐的发展日趋大型化？ 为什么钢油罐的发展日趋大型化？ 为什么立式油罐的高度随罐容积的增加而减小？ 为什么立式油罐的高度随罐容积的增加而减小？ 什么原因导致沸腾钢的冷脆敏感性强？ 什么原因导致沸腾钢的冷脆敏感性强？ 油罐的选材原则是否适用于管道的选材原则？ 油罐的选材原则是否适用于管道的选材原则？