浅谈大型立式储罐罐底设计

浅谈大型立式储罐罐底设计

【摘要】大型储罐已经成为石油化工装置和储运系统的重要组成部分，而储罐的安全在很大程度上又取决于储罐的设计。由于储罐的罐底承受着来自各方巨大的压力，因此，罐底的设计是大罐设计的重要部分。本文主要从罐底结构、设计参数的选取、罐底排版方式等方面来介绍大型立式储罐罐底的设计，对大罐设计、施工和维修都有着重要的意义。

【关键词】储罐罐底设计

1 储罐的介绍

储罐是一种用于储存液体、固体或气体的密封容器。在工业中通常使用的是钢制储罐，钢制储罐是石油、化工、粮油、食品、消防、交通、冶金、国防等行业必不可少的、重要的基础设施，钢制储罐在国民经济发展中起着非常重要的作用。

根据储罐放置位置、存储介质、形状和用途的不同，储罐大致可分为以下几种形式：

按照放置的位置不同，分为地上储罐、地下储罐、半地下储罐、海上储罐、海底储罐等。

按照存储介质不同，分为原油储罐、燃油储罐、润滑油储罐、食用油储罐、消防水罐等。

按照形状不同，分为立式储罐、卧式储罐、球形储罐等。

按照用途不同，分为生产油罐、存储油罐等。

近几十年，发展了各种形式的储罐，尽管储罐的形式多种多样，但最常用的还是地上立式圆筒形储罐。

2 大型立式储罐的结构

如图1所示，我们可以看到立式储罐的基本结构形式，它主要由以下几部分组成：罐基础、罐底板、罐壁板、罐顶，以及加强圈、垫板、包边角钢等其他附件。

图1 立式储罐结构形式

2.1 罐顶

罐顶是储罐重要的组成部分之一，由于罐内储存具有一定蒸汽压力的液体介质，因此要求罐顶能承受在存储温度下具有的压力、罐顶自重、雪载及活载的能力，从而保证储罐整体的稳定。目前储罐罐顶结构主要有以下三种：锥顶结构、拱顶结构和钢网壳结构。

2.2 罐壁板

罐壁板的质量占将近整个储罐质量的一半，也是储罐重要的组成部分。罐壁板厚度的大小是整个储罐的钢材使用量和总质量的决定因素，是判断储罐是否经济合理最关键的指标。参照SH3046标准中规定，当各圈板厚度不同时，以内径齐平为标准。

2.3 罐底板

立式圆筒形储罐的罐底由边缘板和中幅板组成，罐底板可采用对接或者搭接结构。根据储罐内径的大小，罐底结构也分为两种，当储罐内径小于12.5m时，罐底可不加环形边缘板；当储罐内径大于或等于12.5m时，罐底宜加环形边缘板。具体形式如图2所示。图2b 加环形边缘板

图2 罐底结构

罐底的受力分析也比较复杂，它承受着上方液体的压力、下方基础的支撑力，在靠近罐壁处，还受到罐壁和边缘力的作用。储罐的罐底板与罐基础紧密连接，对罐底板日后的维修也很困难。所以，罐底板质量的优劣对储罐寿命和储罐存储能力起着重要影响。

3 罐底主要参数设计

3.1 中幅板的最小公称厚度

根据GB 50341规定不包括腐蚀裕量，中幅板最小公称厚度：油罐内经D≤10m 时，中幅板最小公称厚度取5mm；油罐内经D＞10 m时，中幅板最小公称厚度取6mm。

3.2 环形边缘板的最小公称厚度

根据GB 50341规定不包括腐蚀裕量，环形边缘板的最小公称厚度如表1所示：

（式1）

式中：

Lm——罐壁内表面至环形边缘板与中幅板连接焊缝的最小径向距离（mm）；

tb——罐底环形边缘板的最小公称厚度（不包括腐蚀裕量）（mm）；

Hw——设计最高液位（m）；

ρ——储液相对密度（取储液与水密度之比）。

第二，底圈罐壁外表面沿径向至边缘板外缘的距离L1，不应小于50mm；

第三，采用搭接时，中幅板应搭接在环形边缘板的上面，搭接宽度Lw不应小于60mm。