浅谈大型储罐的设计方法

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石油和化工设备2018年第21卷

图1 不设环形边缘板底板

浅谈大型储罐的设计方法

黄小霞

（贵州东华工程股份有限公司， 贵州 贵阳 550002）

[摘 要] 本文对大型储罐的结构及设计，包括罐顶、罐壁、罐底的设计及储罐的抗风稳定校核等方面进行了简要阐述。[关键词] 大型储罐；结构设计；强度；抗风稳定校核

作者简介：黄小霞（1985—），女，仡佬族，贵州遵义人，工程

师。在贵州东华工程股份有限公司主要从事化工设备设计校核工作。

钢制储罐是用于储存液体或气体的钢制密闭性容器，在石油、化工、粮油、食品、消防、交通、国防等行业必不可少，也是重要的基础设施。社会经济生活中离不开大大小小的储罐，钢制储罐在国民经济发展中起着重要作用。我国用于储油的钢制储罐多以金属结构的地上储罐为主，本文着重介绍目前国内使用普遍的拱顶储罐。主要设计规范有GB50341，API 620和API 650。本文以GB50341-2014《立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范》为基础进行阐述。1 罐底设计

储罐罐底的焊接主要有搭接、对接和两者组合的三种形式。当底板较厚时宜采用对接形式。罐底的排版根据储罐直径的大小设置，当储罐直径小于12.5m 时，底板可不设置环形边缘板（见图1），当储罐内径大于或等于12.5m 时，罐底宜设置环形边缘板（见图2）。在设计中为了降低成本，常常一个储罐选用不同的材料，但为了保证焊接强度和受力，边缘板的材质应与底圈罐壁板的材质相同。

图2 设环形边缘板底板

2 罐壁设计

罐壁厚度的计算有两种方式，当储罐直径小于或等于60m 时，采用定设计点法，由GB50341-2014中式6.3.2-1和式6.3.2-2计算，当储罐直径大于60m 时采用变设计点法，应符合GB50341-2014中附录G 的规定，此处不作详细介绍。罐壁相邻两圈壁板的纵向接头应相互错开，距离不应小于300mm ，且纵环焊缝应采用对接，内表面对齐，上圈壁板的厚度不应大于下圈壁板厚度。罐壁上端应设置包边角钢，包边角钢与罐壁的连接可采用全焊透对接结构或搭接结构。包边角钢自身的对接焊缝应全焊透，包边角钢的大小通过计算确定。当设备所在区域有风压时，应设置抗风圈。通过计算，抗风圈可设置一道或多道，为了方便采购，通常选用抗风圈大小和角钢圈一致。

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3 罐顶设计

罐顶分为自支撑式锥顶、柱支

撑式锥顶和自支撑式拱顶。目前我

国使用最广泛、制作安装技术最成

熟的是拱顶储罐、浮顶储罐和内浮

顶储罐。

3.1 拱顶储罐

拱顶储罐是指罐顶为球冠状，

罐体为圆柱的一种钢制容器。拱顶

储罐制造简单，刚性好，能承受较

高的剩余压力，钢材耗量少，造

价相对较低，所以在国内许多行业应用最广泛，容积范围为100~50000m³。常用的储罐拱顶是将球面拱顶与罐壁之间采用边缘组焊结构（如包边角钢）而成的拱顶，由中心顶板和扇形板组焊形成（见图3）[1]。

3.2 浮顶储罐和内浮顶储罐

为了减少介质的蒸发损耗，通常会采用浮顶储罐和内浮顶储罐。浮顶是一个漂浮在贮液表面上的浮动顶盖，随着储液的输入输出而上下浮动，浮顶与罐壁之间有一个环形空间，这个环形空间有一个密封装置，使罐内液体在顶盖上下浮动时与大气隔绝。内浮顶储罐是带罐顶的浮顶罐，也是拱顶罐和浮顶罐相结合的新型储罐。内浮顶储罐的顶部是拱顶与浮顶的结合，外部为拱顶，内部为浮顶。内浮顶可减少介质的挥发损耗，外部的拱顶又可以防止雨水、积雪及灰尘等进入罐内，保证罐内介质清洁。这种储罐主要用于储存轻质油，如汽油、航空煤油等。内浮顶储罐采用直线式罐壁，壁板对接焊制，拱顶按拱顶储罐的要求制作。目前国内的内浮顶有两种结构：一种是与浮顶储罐相同的钢制浮顶；另一种是拼装成型的铝合金浮顶。

4 抗风稳定校核

储罐设计时应根据设计内压、风载荷等计算储罐是否会发生倾倒，当有可能发生倾倒时，须设置地脚螺栓进行锚固，锚固螺栓的最小规格为

图3 拱顶形式

M24，腐蚀裕量不应小于3mm。锚固时还应避免因锚固对罐壁产生过大的局部应力和变形，当储罐的设计温度大于90℃时，锚固时还要考虑热膨胀的影响。为便于设计，通常按照GB 50341中式11.1.2-1和式11.1.2-2进行校核，当满足上述公式要求时，储罐不会发生倾倒，不需设置地脚螺栓，反之则应设置地脚螺栓。此外储罐还应按照国家现行标准规定设置防雷、防静电接地装置等连接构件。

5 结束语

随着我国经济的快速发展，大型储罐的应用越来越广泛。钢制储罐是储存各种液体或气体原料及成品的专用设备，流程工业如没有储罐就无法正常生产，特别是原油这一国家战略物资储备更离不开各种容量和类型的储罐。在今后的经济发展中，大型储罐是不可或缺的重要设备，市场需求前景很好。

◆参考文献

[1] 徐英，杨一凡，朱萍，等编. 球罐和大型储罐[M]北京：化学工业出版社，2004.

[2] GB 50341-2014，立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范[S].

[3] GB 50128-2014，立式圆筒形钢制焊接储罐施工规范[S].

[4] HG/T 20584-2011，钢制化工容器制造技术要求[S].

收稿日期：2017-11-22；修回日期：2018-01-17

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