常压储罐与低温储罐

x min x 1 0 .934 m

1 .25 30 0 .02807 1 .93
33
罐壁计算——变点设计法（API650)
3、 第 3 圈壁 板的计算 壁 厚 用试 算法求 a 3 ， 取 H 3 18.35 2 1.93 14.49m 圈 壁 板的折算 高度 为 0.947m。
罐壁设计
02 01 02 a 2 。
h1 01 a 2 2.1 1.25 R 01
当
当 1.375
其 中 a 2 的 算 法见 下 面 。 3、
0i ai
R 01
h1
2.625时,Hale Waihona Puke Baidu 02 a 2
四、罐体设计
罐壁计算——变点设计法（API650)
2、
R 0( i 1)

罐壁设计
hi 1
求第 2 圈计算 壁厚 02 （计 算中 i =2）
R 01 h1 30 0.02807 1.93 2.1
1.375<2.1<2.625
02 a 2 ( 01 a 2 )( 2.1
常压与低温储罐
钢制焊接常压储罐设计
2
一、立式储罐设计标准
常用储罐(立式、圆筒、常压）标准： API 650 API620 GB50341 SH 3046-92 《钢制焊接石油储罐》 《大型焊接低压储罐与建造》 《立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范》 《石油化工立式圆筒形钢制焊接储罐设 计规范》 HG21502.1-92 HG21502.2-92 SY/T 0608 《钢制立式圆筒形固定顶储罐系列》 《钢制立式圆筒形内浮顶储罐系列》 《大型焊接低压储罐的设计与建造》
四、罐体设计
罐壁计算——变点设计法（API650)
K
C
罐壁设计
01 28.07 1.12 a 2 25.07
1 K K K ( K 1)
x1 0.61 R a 2 0.32CH 2
1 1.12 1.12
1.12 (1.12 1)
0.058
x1 0 .925 m ， x 2 1 .264 m ， x 3 1 .04 m ； x min x1 0 .925 m
罐壁设计
a2
9800 (16 . 42 0 . 925 ) 60 24 . 10 mm 2 210 . 014 10 6 0 . 9
t ai
0i 1 K ( K 1) ；C ； ai 0 1 K K
x min{x1 , x 2 , x3 }
D ( H i x) 2[ ]
③ 若 ai ai 0 ， 则 计 算 结 束 。 否则 ai 0 ai ，重 复执 行 ②。
23
四、罐体设计
载荷
罐壁设计
对于常压储罐，一般操作时内压很小（正压力 。因此在设计油罐壁厚时常常 200mmH 2 O ； 负 压 力 50mmH 2 O ）
罐壁厚度的计算式
忽略。
罐壁厚度的计算式
0 C1 C2
式 中 ： ， 罐 壁 的 设 计 厚 度 ； 0， 罐 壁 的 计 算 厚 度 ；
还有，BS 2654 / JISB 8501 / DIN 4119 等国外标准。
参考书《管道及储罐强度设计》
3
二、立式储罐结构
自支撑锥顶罐
支撑式锥顶罐
4
三、储罐结构
网壳顶储罐 拱顶罐
无加强筋（ ≤ 1000m3) 拱顶罐 带加强筋（>1000m3)
5
三、储罐结构
拱顶罐 带加强筋（>1000m3)
答案：
第一圈 变点法 定点法 第二圈 第三圈
38.15mm 38.87mm
35.56mm 33.93mm
26.9 6mm 29.0 0mm
35
四、罐体设计
拱顶（多为自支撑） 带肋拱顶 自支撑锥顶 支撑式锥顶 其他特殊罐顶
01 ( H 0.305 ) D 9800 (18 .35 0.305 ) 60 28 .07 mm 2[ ] 2 210 .014 10 6 0.9
0.703 D H H [ ] HD 2[ ]
01 1.06
用 试算 法求 a 2 ， 取 H 2 18.35 1.93 16.24m 第 一次 试算：
a2

1.25 R 01
h1
)
9800 (16.42 0.305) 60 25.07 mm 2 210.014 10 6 0.9
31
( H 2 0.305) D 2[ ]
x 2 CH 2 0.058 16.42 0.952m
0.61 30 0.02507 0.32 0.058 16.42 0.834m
x 3 1.22 Rt a 2 1.22 30 0.02507 1.058m
xmin 0.834m
a2
C1 ， 钢 板 厚 度 允 许 负 偏 差 ； C2 ， 腐 蚀 裕 量 。
24
四、罐体设计
罐壁计算——定点设计法
pR H x R t t pR H x R 2t 2t
r , r R ， p H x
罐壁设计

19
四、罐体设计
罐壁最小厚度限制
罐壁设计
20
四、罐体设计
罐壁最大厚度限制（GB50341)
罐壁设计
罐壁钢板越厚，越难保证焊缝质量。由于施工现场难以对 焊缝进行热处理，故须限制储罐的最大壁厚。 最大许用壁厚与材质和许用最低温度有关。
21
四、罐体设计
罐壁最大厚度限制 （GB50341)
29
四、罐体设计
罐壁计算——变点设计法（API650)
例题
罐壁设计
例 1 已 知 50000m 3 的 储 罐 直 径 D=60m ， 罐 壁 高 19.35m ， 最 高 液 位 18.35m ， 每 圈 壁 板 高 度 为 1.93m 。 试 水 时 的 许 用 应 力 [ ] 210 .014 10 6 Pa 。 要 求 用 变 点设计法计算在充水条件下最下面 3 圈壁板的计算厚度。 解 ： 1、 求 底 圈 板 的 计 算 壁 厚
a3
四、罐体设计
罐壁设计
与求 解 a 2 的过 程 相 类 似 ， 经 过 三 次试 算最 后 求 得第 3
9800 (14.49 0.947) 60 21.07 mm 2 210.014 10 6 0.9
03 21.07 mm
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四、罐体设计
罐壁计算——变点设计法（API650)
第一圈壁板的计算
H HD 2
01 为 两 式 中 的 较 小 值 。
注：本节所有公式中的变量均以国际单位表示的数值代入。
27
四、罐体设计
罐壁计算——变点设计法（API650)
2、 第 二圈 壁 板 的计 算 当
R 01 R 01 h1 h1 1.375时, 2.625时,
（美）API-650规定：壁 板的最大厚度为45mm； （英）BS 2654规定：壁 板的最大厚度为40mm； （ 日 ） JISB 8501-1976 规 定 ： 低 碳钢 为 38mm， 高强度钢为45mm。
罐壁设计
22
四、罐体设计
最大环向应力的位置
罐壁设计
罐壁各圈板的壁厚应按每圈的最大环向应力计算。
( H 2 x min ) D 2[ ]

9800 (16.42 0.834) 60 24.24mm 2 210.014 10 6 0.9
32
四、罐体设计
罐壁计算——变点设计法（API650)
第二次试算： 与 第 一 试 算 相 类 似 。 K 1 .16 ； C 0 .077 ；
按照无力矩薄膜理论，若只考虑液压产生的环向应力，则 最大环向力位于每层圈板的最下端。 若考虑到上下圈板连接处因变厚度而产生的力矩和剪力， 则各圈环向力的最大值不在最下端，而是在圈板下端以上 某一高度的位置上。理论和实测都表明：对于中小型罐， 这一高度约为30cm；对于中大型油罐，折算高度与具体的 油罐有关，并随圈板的不同而不同。
6
三、储罐结构
浮顶储罐（单盘）
7
三、储罐结构
浮顶储罐（双盘）
8
三、储罐结构
9
三、储罐结构
内浮顶储罐
10
拱顶结构
包边结构
标准结构
11
三、储罐结构
12
四、罐体设计
罐底设计
Φ<12.5m
Φ>12.5m
13
边缘板结构
对接的罐底边缘板 搭接的罐底边缘板
14
四、罐体设计
罐底设计
15
四、罐体设计
第 三圈 及 以 上各 圈 壁 厚 的 计 算 0i ai (i 3)
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四、罐体设计
罐壁计算——变点设计法（API650)
4、 ai (i 2) 的计 算 ① 求 ai 的初 值 ② K
ai 0
D( H i 0.305) 2[ ]
罐壁设计
x1 0.61 R ai 0 0.32CH i x 2 CH i x3 1.22 R ai 0
取 以 上 两 种 结 果 的 较 小 值 ， 所 以 底 圈 板 的 计 算 壁 厚 01 28 .07 mm 。
30
0.703 60 1.06 18 .35 28 .23mm

9800 18 .35 60 9800 18 .35 210 .014 10 6 0.9 2 210 .014 10 6 0.9
例子
罐壁设计
试以变点法确定在试水情况下的储罐底部三圈壁板
厚 度 。 已 知 储 罐 直 径 D =85.34m ， 高 度 H =19.51m ， 底 部 三 圈 数 1. 0 。
高 度 均 为 2.438m 。试 水 时 的 许 用 应 力 [ ] 206.682MPa ，焊 缝 系
罐底设计
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四、罐体设计
outside
罐底设计
inside
W=ρgHw L t M
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四、罐体设计
罐壁设计
罐壁计算主要分为以下三步： （1）考虑液柱静压力的强度计算 （2）风载荷作用下的罐壁筒体稳定性校核 （3）抗震设计
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四、罐体设计
罐壁设计基础知识
板间的焊接方式
罐壁设计
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四、罐体设计
罐壁计算——定点设计法
罐壁设计
26
四、罐体设计
罐壁计算——变点设计法（API650)
罐壁设计
变点法是根据不同情况改变折减高度。具体方法如下：
1、
H 0.305D 01 2 01 1.06 0.703D H
根 据 第 一 强 度 理 论 ， 有 ： 1
计算厚度
式 中 ： ， 焊 缝 系 数 ； x， 折 减 高 度 。 美 国 标 准 API650 ， x =1ft=0.305m ， 则
H 0 .305 R 。
H x R
第三次试算：
K 1 .165 ； C 0 .079 ；
x1 0 .934 m ， x 2 1 .297 m ， x 3 1 .0037 m ；
a2
02 24 .09 ( 28 .07 24 .09 ) 2 .1
25 .76 mm
9800 (16 . 42 0 . 934 ) 60 24 . 09 mm 2 210 . 014 10 6 0 . 9
纵向焊缝：对接（焊缝间错开 5倍较厚板厚，且100mm） 环向焊缝：对接、搭接和混合式焊缝 浮顶罐罐壁环向焊缝必须是对接； 拱顶罐罐壁环向焊缝可选择任一种焊接方式。
罐壁最小厚度
对于油罐上部的罐壁，由于考虑到安装和使用的稳定性 要求，因而有最小厚度要求。 油罐的稳定性与δ2.5/D1.5有关，所以油罐越大，所用钢 板的最小厚度越厚。