工学立式储罐罐壁强设计

四、油罐的种类 按几何形状划分:
立式圆柱形油罐； 卧式圆柱形油罐(小型罐,用于少量储油、加油站、
零位罐)； 特 殊 形 状（ 双 曲 率 ）油 罐 ：球 罐（ 用 于 储 存 液 化 气 ）；
滴 形 油 罐（ 受 力 状 况 好 ，可 承 受 0.4-1.2at 压力，可消除小呼吸损耗，但 结构复杂，施工困难，极少使 用 ）。
5、 载荷 对于常压储罐，一般操作时内压很小（正压力 200 mmH 2O ；负 压 力 50mmH 2O ）。因 此 在 设 计 油 罐 壁 厚 时 常 常 忽略。 当 储 存 油 品 的 oil H2O 时 ， 按 试 水 的 静 压 力 计 算 ； 当 储 存 油 品 的 oil H2O 时 ， 按 油 品 的 静 压 力 计 算 。 6、 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 ； C1 ， 钢 板 厚 度 允 许 负 偏 差 ；C2 ， 腐 蚀 裕 量 。
二、 罐壁的定点设计法
r , r R ， qz H x
N r
qz
N H xR
N
0
0
H xR
对于立式圆柱形油罐，根据其顶的结构ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ分为：
1． 锥顶油罐
锥顶罐图
大型锥顶罐图
2． 悬链式油罐
悬链式油罐图
3． 拱顶罐
拱顶罐图
罐顶是球面的一部分。
优点：施工容易，造价低。
缺 点 ：中 间 无 支 撑 ，直 径 受 到 限 制 。容 积 太 大 ，蒸 汽 空 间 大 ， 呼 吸 损 耗 大 。 最 大 的 拱 顶 罐 5 万m3 。
全 均 匀 的 工 程 地 质 状 况 ）。 2. 钢罐自身
施 工 ： 焊 接 （ 现 场 无 法 进 行 退 火 处 理 ）。 强度：增加壁厚。最大壁厚有限制。 稳定性:风力作用下罐壁的稳定性。 抗震：抗震措施的研究。
三、油罐对钢材的要求
由刚度决定的可用沸腾钢，由强度决定的必须用镇定钢。 油 罐 罐 壁 ： 上 部 壁 板 按 刚 度 条 件 确 定 。（ D↗ ， 最 小 壁 厚 ↗ ）。
纵向焊缝：对接（焊缝间错开 500mm） 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。 2、 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 2.5 / D1.5 有 关 ，所 以 油 罐 越 大（D ），所 用 钢 板 的 最 小 厚 度 越 厚 （ s min ）。
罐壁和底：同拱顶罐。
包边角钢、抗风圈 、加强 圈、盘梯、扶梯、人 孔、通气 阀、立
柱等。
5、 内浮顶罐
内浮顶罐
（用于储存要求高的油品，如航煤、航汽等）
顶为拱顶与浮顶的结合。
优点：一方面减少了油品的蒸发损耗，另一方面可避免雨水、尘土
等进入罐内。
第二节 罐壁钢板厚度设计
第二节 罐壁钢板厚度设计
一、 几个基本知识点 1、 板间的焊接方式
下部壁板按强度条件确定。16MnR，A3R。 按强度要求确定的壁板有三项要求： 1. 强度要求：选高强钢。
① 经济。16MnR 比 A3R 贵 10%，强度提高 30%。 ② 建造大罐有最大壁厚限制。 2．可焊性要求 (1)碳 的 当 量 含 量 （ 低 好 ）。 (2)热 影 响 区（ 与 碳 的 当 量 含 量 和 冷 却 速 率 有 关 ）硬 度（ 低 好 ）。 Ceq 越高，冷却速率越快，热影响区硬度越高。 3．冲击韧性要求：防止油罐产生脆性断裂。
第七章
立式储罐罐壁强度设计
第一节
钢油罐设计基础知识
第一节 钢油罐设计的基本知识 一、钢油罐的发展趋势——大型化
原因：增加原油的储备量 （1）国家能源战略需要。 （2）民间用来应付原油价格波动。
油罐大型化的主要优点： 经济：节省钢材、节省投资（施工费用）、占地面积小 （因罐与罐之间有防火距离），节省配件和罐区管网。 方便：便于操作管理，几台大罐比一群小罐在检尺、维
护、保卫等方面更方便。
二、油 罐 大 型 化 遇 到 的 新 课 题 油罐大型化遇到的问题是危险性增加，包括：
发 生 事 故 后 损 失 大 （ 经 济 、 环 保 、 安 全 等 方 面 ）； 技 术 上 易 出 问 题 （ 基 础 、 钢 罐 自 身 ）。 1. 基础：不均匀沉陷（难以寻找直径 100m 的面积上完
式 中 ： ， 焊 缝 系 数 ， 取 0.9 ； x， 折 减 高 度 。
美 国 标 准 API650 ， x= 0. 305m ， x=1ft ， 则
0
H
0.305 R
。
三、 壁的变点设计法
变点法是根据不同情况改变折减高度。具体方法如下：
1、 第一圈壁板的计算
01
H
0.305D 2
拱顶罐的组成：
顶、罐壁、底。
顶与壁由包边角钢相连。
大型的拱顶罐还有加强圈。
附属设施：呼吸阀、阻火器、量油孔、人孔、盘梯等。
4、 浮顶罐
单盘式浮顶罐
优 点 ： 减 少 蒸 发 损 耗 （ 大 、 小 呼 吸 ）。
双盘式浮顶罐
罐顶的自重由储液支承，受力状况好。
组成：
顶 ： 单 盘 ， 浮 船 （ 密 封 ）。
3. 罐壁最大厚度 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。 4. 最大环向应力的位置 罐壁各圈板的壁厚应按每圈的最大环向应力计算。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。