卧式油罐的结构设计

卧式油罐的结构设计

摘要：本文论述了油库使用的储油罐的设计过程，主要从容器直径的选取和厚度的计算开始，对封头进行计算，开孔及管口的法兰和接管配置进行设计，在设计的基础上，确定正确的设计压力、适当的储存量、合适的材料、合理的结构以及相应的制造技术要求，以确保储罐的安全性和经济性。

关键词：储油罐设计配置机构合理

卧式油罐是用以储存原油、植物油，化工溶剂、水或其他石油产品的长形容器。卧式油罐是由端盖及卧式圆形或椭圆形罐壁和鞍座所构成，通常用各类油库保存成品油或原油。

一、容器直径的选取和厚度的计算

容器结构设计首先要选取容器直径，容器的直径按钢制压力容器的工程直径系列选取。除非用户有要求，一般取长径比为2～5，很多情况下取2～3就可以了。本台20m3石油储罐卧式储罐要求容器的几何容积为20m3 。我们先设定直径，再根据此直径和容积求出筒体长度，验算其长径比。设定的直径应符合封头的规格。我们设定直径为2200mm，查标准GB/T 25198-2010《压力容器用封头》附录C，得知此规格的封头容积为 1.5459m3，得筒体容积为20-1.5459x2=16.9082m3。得到：筒体长度为4450.2mm .长径比为4450.2/2200=2.023。比较理想，则我们确定本例石油储罐储罐的内直径为2200mm，筒体长度圆整为4450mm。

有了容器直径，即可计算圆筒的厚度。首先，设计温度下圆筒的计算厚度按照GB150.3-2011《压力容器第3部分：设计》公式3-1（p94）[2]计算（公示的适用范围为Pc≤0.4[σ]tφ，本例中

0.4[σ]tφ=0.4x189x1=75.6>Pc=1.77所以，参数满足公式的适用范围。计算容器筒体的计算厚度：

计算出厚度为10.35mm。碳钢和低碳钢制容器壳体加工成形后，满足不包括腐蚀裕量的最小厚度不小于3mm，因此计算厚度为10.35mm，其名义厚度为计算厚度与腐蚀裕量之和，再向上圆整到钢板的商品厚度。本例腐蚀裕量为2mm，与计算厚度之和为12.65mm，与之最接近的钢板商品厚度为14mm，故确定容器厚度为14mm。

然后对选用的筒体厚度进行应力校核：

设计温度下圆筒的计算应力按式（3-3）计算：

[σ]tφ=189x1=189

σt1500mm时，开孔最大直径d≤1/3Di，且d≤1000mm；

凸形封头或球壳的开孔最大直径d≤1/2Di。

锥壳（或锥形封头）的开孔最大直径d≤1/3Di，Di为开孔中心处的锥壳内直径。

在椭圆形或蝶形封头过渡部分开孔时，其孔的中心线宜垂直于封头表面。

我们小于DN50的小接管选用了厚壁管补强，大于等于DN50的接管选用补强圈补强。用等面积补强方法计算接管开孔补强都满足要求。

法兰及其密封面型式是设计协议书中要求的，并且应满足TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》第3.17第（2）条的规定：盛装石油储罐、毒性程度为极度和高度危害介质以及强渗透中度危害介质的压力容器，其管法兰应当按照行业标准HG/T20592～HG/T20635系列标准的规定，至少应用高颈对焊法兰、带加强环的金属缠绕垫片和专用级高强螺栓组合。压力等级必须高于设计压力；其材质一般与筒体相配；确定管口在壳体上的位置时，在空间较为紧张的情况下，一般也应保持焊缝与焊缝间的距离不小于50mm，以避免焊接热影响区的相互叠加。本例选定气相回流口距左封头400mm，液位计口距右封头150mm。因20m3石油储罐卧式储罐工作温度为40℃，故其工作状态下不需要保温层，故选定法兰密封面到筒体外表面的距离为150mm。

除了用户要求的管口外，TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》第3.18条（p16）还对检查孔的设置进行了规定，压力容器应当根据需要设置人孔、手孔等检查孔，检查孔的开设位置、数量和尺寸等应当满足进行内部检验的需要。HG/T 20583-2011表8.2.1（p440）中规定了设置的最小数量[3]，

本例直径为2200mm，按规定必须开设一个人孔。查标准HG/T 21524-2005《水平吊盖带颈对焊法兰人孔》，选择压力2.5MPa级、公称直径450的人孔，密封型式为MFM型，其接管为φ480x12。因人孔开孔较大，所以人孔一定要使用补强圈补强，查标准JB/T 4736-2002《补强圈》，补强圈外径为760，厚度一般等同于筒体。人孔的位置以方便出入人孔为原则。

四、结束语

石油储罐卧式储罐的设计要严格执行R0004-2009《固定式压力容器安全技术检查规程》、GB150.1～150.4-2011《压力容器》以及JB/T4731-2005《钢制卧式容器》等相关标准。在此基础上，确定正确的设计压力、适当的储存量、合适的材料、合理的结构以及相应的制造技术要求，以确保储罐的安全性和经济性。同时，在石油储罐卧式储罐的制造过程中也要严格各项标准，确保石油储罐储罐的安全性。

参考文献

[1] TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》.

[2] GB150.1～150.4-2011《压力容器》.