大型立式圓筒形儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及焊接工藝設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、Illiv大型立式圓筒形儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)及焊接工藝設(shè)計(jì)畢業(yè)論文Q235儲(chǔ)罐畢業(yè)設(shè)計(jì)作者：劉僑系別：機(jī)電工程系班級(jí)：焊接III學(xué)院：四川1201建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院內(nèi)容摘要油品和各種液體化學(xué)品的儲(chǔ)存設(shè)備一儲(chǔ)罐，是石油化工裝置和儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)設(shè)施的重要組成部分。近幾 十年來，發(fā)展了各種形式的儲(chǔ)罐，但最常用的還是立 式圓筒形儲(chǔ)罐。本文設(shè)計(jì)的即為立式圓筒形儲(chǔ)罐。立 式圓筒形儲(chǔ)罐需在現(xiàn)場(chǎng)施工，并且外觀及內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)上要經(jīng)濟(jì)適用，另外在設(shè)計(jì)的過程中注意儲(chǔ)罐所受 的自然環(huán)境對(duì)儲(chǔ)罐的影響，如增強(qiáng)儲(chǔ)罐的防風(fēng)、防雪、 抗震等功能。根據(jù)儲(chǔ)存介質(zhì)的要求來進(jìn)行立式圓筒形儲(chǔ)罐的選 材，本文中儲(chǔ)罐的介質(zhì)為煤油，罐體采用Q235A鋼

2、材。罐壁結(jié)構(gòu)釆用不等厚罐壁，罐底釆用設(shè)環(huán)形邊緣板罐 底，罐頂釆用拱頂結(jié)構(gòu)。根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境要求及 儲(chǔ)罐鋼材、罐身厚度等參數(shù)選擇合適的焊接方法及焊 接材料，采用埋弧焊及手工電弧焊結(jié)合的焊接方法, 做到所使用的方法快速簡(jiǎn)便且耐用O最后是對(duì)儲(chǔ)罐整 體進(jìn)行檢測(cè)。本文參照壓力容器、大型儲(chǔ)罐等標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合設(shè)計(jì)III經(jīng)驗(yàn)，著重闡述了大型立式圓筒形儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及焊接工藝設(shè)計(jì)的要點(diǎn)。關(guān)鍵詞：立式儲(chǔ)罐；埋弧焊；手工電弧焊;焊接結(jié)構(gòu)；焊接工藝AbstractOil and various liquid chemicals storage equipment 一 tanks, chemical plant and

3、oil storage and transportation facilities, an important component of the system As the vertical cylindrical storage tanks need to site cons true tion, which in appearance and st rue ture design to achieve economical and pay attention to the natural environment of the storage tank storage tank suffer

4、ed the impact of the design process to be enhanced, to reach wind, snow, ear thquake, etc. role This t ank wall st rue ture using ladder-type tank wall, tank bottom edge of plate with circular tank bottom set, tank top with dome structure.Storage medium according to the requirements of the selection

5、 of vertical cylindrical tanks, the media in this article for the kerosene tank, tank with Q235A steel. According to the construetion site environmentai requirements and t ank st eel, body t hickness and ot her parameters can select the appropriate welding met hods and welding ma/t erials, t his pap

6、er combined with submerged arc welding and manual arc welding met hod, the met hod used to achieve fast and easy and durable Finally, the iterative experiments on the overall testThis reference pressure vessels, large tanks and other standards, combined with design experience, focusing on the large

7、vertical cylindrical storage tank struetural design and welding process design elementsKeywords： Vertical Tank； SAW； Manual metal arc welding1122目錄（）J緒論1. 1 立式圓，121.3埋弧焊14手工電弧焊3XI2立式圓筒形儲(chǔ)罐的罐壁設(shè)計(jì)回252罐壁的開孔補(bǔ)強(qiáng) 2.5.3壁板寬度3立式圓筒形儲(chǔ)罐的罐底設(shè)計(jì) 3.1罐底結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1.1罐底的結(jié)構(gòu)形式和特點(diǎn)3.1.2罐底的排板形式與特點(diǎn) 32罐底的應(yīng)力計(jì)算444455668101010111617181

8、919191921XIII4立式圓筒形儲(chǔ)罐的罐頂設(shè)計(jì)18194.1拱頂結(jié)構(gòu)及主要的幾何尺寸1819272842扇形頂板尺寸 43包邊角鋼 5儲(chǔ)罐的附件及其選用51透光孔2852人孔2953通氣孔3054量液孔315.5儲(chǔ)罐進(jìn)出液口315.6法蘭和墊片325.7盤梯3234346備料工藝 6.1原材料儲(chǔ)備6.2356. 2. 1鋼材的矯正35622鋼材的表面清理3663放樣、號(hào)料366.4下料和邊緣加工2665 彎曲和成型267裝備工藝287. 1整體裝配與焊接287. 11 裝配方法概述287.1.2倒裝法裝配和焊接287.2部件裝配與焊接297.2.1罐底的組裝 - 7.2.2頂圈壁板的組裝

9、-7.2.3頂板的組裝.7.2.4頂板的組裝- 7.2.5罐壁與罐底的連接 73罐壁板組對(duì)用卡具7.3.1專用卡具的結(jié)構(gòu)與工作原理29292929424242732操作順序 8焊接工藝.&1材料焊接性分析82焊接方法8.3焊接材料8.4焊接設(shè)備& 5檢測(cè) 結(jié)論 致謝.參考文獻(xiàn)43454545464748484848附錄A （英文文獻(xiàn)）附錄B （中文翻譯）引言Q235A韌性和塑性較好，有一定的伸長(zhǎng)率，具有良好的焊接性能和熱 加工性。Q235A 般在熱軋狀態(tài)下使用，用其軋制的型鋼、鋼筋、鋼板、鋼 管可用于制造各種焊接結(jié)構(gòu)件、橋梁及一般不重要的機(jī)器零件，如螺栓、 拉桿、釧釘、套環(huán)和連桿等。由Q+數(shù)字

10、+質(zhì)量等級(jí)符號(hào)+脫氧方法符號(hào)組成。它的鋼號(hào)冠以， 代表鋼材的屈服點(diǎn)，后面的數(shù)字表示屈腿數(shù)值，單位是MPa,例如Q235 表示屈服點(diǎn)（os）為235MPa的碳素結(jié)構(gòu)鋼。必要時(shí)鋼號(hào)后面可標(biāo)出表示質(zhì)量等級(jí)和脫氧方法的符號(hào)。質(zhì)量等級(jí)符 號(hào)分別為A、B、C、D。A指不做沖擊，B在20度以上，C在0度以上，D 在-20度以上，A到D所不同的，指的是它們性能中沖擊溫度的不同。分別 為：Q235A級(jí)，是不作沖擊韌性試驗(yàn)要求；Q235B級(jí)，是作常溫（20C）沖 擊韌性試驗(yàn)；Q235C級(jí)，是作0C沖擊韌性試驗(yàn)；Q235D級(jí)，是作-20C沖 擊韌性試驗(yàn)。脫氧方法符號(hào)：F表示沸騰鋼；b表示半鎮(zhèn)靜鋼：Z表示鎮(zhèn)靜 鋼；T

11、Z表示特殊鎮(zhèn)靜鋼，鎮(zhèn)靜鋼可不標(biāo)符號(hào)，即Z和TZ都可不標(biāo)。例如Q235-AF表示A級(jí)沸騰鋼。碳 C ： W0. 22%硅 Si： W0. 35%猛 Mn： W1.4%硫 S ： W0 050%磷 P ： W0 045%輅Cr：允許殘余含量WO. 030%Ni：允許殘余含量W0. 030%銅Cu：允許殘余含量WO. 030%力學(xué)性能抗拉強(qiáng)度ob (MPa)： 370500屈服強(qiáng)度 o s (MPa): W16 時(shí)：$235;1640 時(shí)：工225; 4060 時(shí):M215; 60100 時(shí)：2215; 100150 時(shí)：$195; 150 時(shí)：M185 伸長(zhǎng)率 65 (%)： W40 時(shí):N26;

12、40 60 時(shí):工25; 60 100時(shí):$24; 100150 時(shí):22; 150200 時(shí):21;冷彎(彎180 ):【縱向】鋼厚度W16時(shí)，彎心直徑d=a；鋼厚度16100時(shí)，彎心直徑d=2a；【橫向】鋼厚度W16時(shí)，彎心直徑d=l. 5a；鋼厚度16100時(shí)，彎心 直徑d=2. 5a1緒論1.1立式圓筒形儲(chǔ)罐的發(fā)展油品和各種液體化學(xué)品的儲(chǔ)存設(shè)備一儲(chǔ)罐，是石油化工裝置和儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)設(shè)施的重要組成部分。自1972年釆用鋼制焊接儲(chǔ)罐后，其容量逐步擴(kuò)大, 目前最大容量以達(dá)到24x10%，。近幾十年來，發(fā)展了各種形式的儲(chǔ)罐，例 如大型臥式圓筒形、球形、立式圓筒形儲(chǔ)罐等。其中在石油化工生產(chǎn)中大 量采用

13、大型立式圓筒形儲(chǔ)罐。這是由于大型立式圓筒形儲(chǔ)罐具有容積大、 使用壽命長(zhǎng)、熱設(shè)計(jì)規(guī)范、制造的費(fèi)用低、節(jié)約材料、易于制造、便于在 內(nèi)部裝設(shè)工藝附件以及工作介質(zhì)在內(nèi)部相互作用等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)前大型儲(chǔ)罐需要深入探討研究的問題很多，如更完善解決油品和易 揮發(fā)產(chǎn)品損耗和環(huán)境污染，為此要開發(fā)損耗更小、建造和維修更方便的內(nèi) 浮頂罐；儲(chǔ)罐的大型化，為此開發(fā)了儲(chǔ)罐用的高強(qiáng)的鋼；儲(chǔ)罐的CAD輔助 設(shè)計(jì)；儲(chǔ)罐計(jì)量和儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的自動(dòng)化；儲(chǔ)罐清洗的機(jī)械化，儲(chǔ)罐維護(hù)修補(bǔ) 的化學(xué)化等。此外，由于儲(chǔ)罐的大型化帶來的儲(chǔ)罐穩(wěn)定性、罐頂結(jié)構(gòu)和設(shè) 計(jì)、全天候的儲(chǔ)罐附件、消防措施、罐基礎(chǔ)等都是當(dāng)前立式圓筒形儲(chǔ)罐的 研究重點(diǎn)。以上的諸多問題是本設(shè)

14、計(jì)的研究的重點(diǎn)，要更好的優(yōu)化大型立 式儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)，從而做到制造的大型立式儲(chǔ)罐既節(jié)約環(huán)保又經(jīng)濟(jì)適用。20世紀(jì)70年代以來，內(nèi)浮頂儲(chǔ)油罐和大型浮頂油罐發(fā)展較快。第一個(gè) 發(fā)展油罐內(nèi)部覆蓋層的是法國(guó)。1955年美國(guó)也開始建造此種類型的儲(chǔ)罐。1962年美國(guó)德士古公司就開始使用帶蓋浮頂罐，并在紐瓦克建有世界上最 大直徑為187 ft （61.6 m）的帶蓋浮頂罐。至1972年美國(guó)已建造了 600 多個(gè)內(nèi)浮頂罐。1978年國(guó)內(nèi)3000亦鋁浮盤投入使用，通過測(cè)試蒸發(fā)損耗標(biāo) 定，收到顯著效果。近40年來，儲(chǔ)罐大型化迅速發(fā)展。1962年美國(guó)首先建成了 10x10切F大 型浮頂原油罐（直徑87加，罐高約21/）；

15、19631964年間荷蘭歐羅巴港 建成了 4臺(tái)10xl04m3浮頂油罐（直徑115?，罐高1 4.6/h）； 1971年日本建 成了 16X10SF浮頂油罐（直徑109/ ,罐高117. 8/n）；接著沙特阿拉伯建成 20X10SF巨型浮頂油罐（直徑U0/M ,罐高22. 5加）。1985年中國(guó)從日本引 進(jìn)第一臺(tái)lOxioSF浮頂油罐，到目前已建成10X10SF浮頂油罐（直徑80加， 罐高21.80?）幾十臺(tái)。目前國(guó)內(nèi)對(duì)10X10SF油罐有比較成熟的設(shè)計(jì)、施工 和使用的經(jīng)驗(yàn)，國(guó)產(chǎn)大型儲(chǔ)罐用高強(qiáng)度鋼材已能夠批量生產(chǎn)嘰國(guó)內(nèi)外有很多儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)和建造標(biāo)準(zhǔn)，并且對(duì)儲(chǔ)罐的發(fā)展起了很大的 推動(dòng)作用。例如國(guó)外

16、標(biāo)準(zhǔn)：美國(guó)石油學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)鋼制焊接油罐API 650、日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)鋼制焊接油罐結(jié)構(gòu)JISB850K英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)石油工業(yè)立式鋼制焊 接油罐BS2654、美國(guó)石油學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)大型焊接低壓儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)和建造推薦 規(guī)定API 620o中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)：立式圓筒形鋼制焊接油罐設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50341、石油化 工立式圓筒形鋼制焊接儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)規(guī)范SH 3046、立式圓筒形鋼制焊接油 罐施工及驗(yàn)收規(guī)范GBJ 128、鋼制焊接常壓容器第十二章立式圓筒形儲(chǔ)罐JB/T 4725o1.2 Q235A 鋼材Q235A韌性和塑性較好，有一定的伸長(zhǎng)率，具有良好的焊接性能和 熱加工性。Q235A 般在熱軋狀態(tài)下使用，用其軋制的型鋼、鋼筋、鋼 板、鋼管

17、可用于制造各種焊接結(jié)構(gòu)件、橋梁及一般不重要的機(jī)器零件, 如螺栓、拉桿、擲釘、套環(huán)和連桿等?；瘜W(xué)成份：碳 C : 0. 140.22 ；硅 Si： W0.30 ；猛 Mn： 0. 300 65；硫 S : W0.050 ；磷 P : W0.045 ；鋸Cr：允許殘余含量W0.030；鎳Ni：允許殘余含量W0.030 ；銅Cu：允許殘余含量W0.030。1.3埋弧焊埋弧焊（含埋弧堆焊及電渣堆焊等）是一種重要的焊接方法，其固有 的焊接質(zhì)量穩(wěn)定、焊接生產(chǎn)率高、無弧光及煙塵很少等優(yōu)點(diǎn)，使其成為壓 力容器、管段制造、箱型梁柱等重要鋼結(jié)構(gòu)制作中的主要焊接方法。埋弧 焊是當(dāng)今生產(chǎn)效率較髙的機(jī)械化焊接方法之一，

18、它的全稱是埋弧自動(dòng)焊，又 稱焊劑層下自動(dòng)電弧焊。埋弧焊的優(yōu)點(diǎn)是第一生產(chǎn)效率高，這是因?yàn)?，一方面焊絲導(dǎo)電長(zhǎng)度縮 短，電流和電流密度提高，因此電弧的溶深和焊絲溶敷效率都大大提高。（一 般不開坡口單面一次溶深可達(dá)20mm）另一方面由于焊劑和溶渣的隔熱作用, 電弧上基本沒有熱的輻射散失，飛濺也少，雖然用于熔化焊劑的熱量損耗有 所增大，但總的熱效率仍然大大增加。第二是焊縫質(zhì)量高，熔渣隔絕空氣 的保護(hù)效果好，焊接參數(shù)可以通過自動(dòng)調(diào)節(jié)保持穩(wěn)定，對(duì)焊工技術(shù)水平要 求不高，焊縫成分穩(wěn)定，機(jī)械性能比較好。第三是勞動(dòng)條件好，除了減輕手 工焊操作的勞動(dòng)強(qiáng)度外，它沒有弧光輻射，這是埋弧焊的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。埋弧焊的應(yīng)用范圍目前

19、主要用于焊接各種鋼板結(jié)構(gòu)?？珊附拥匿摲N包 括碳素結(jié)構(gòu)鋼，不銹鋼，耐熱鋼及其復(fù)合鋼材等。埋弧焊在造船，鍋爐， 化工容器，橋梁，起重機(jī)械及冶金機(jī)械制造業(yè)中應(yīng)用最為廣泛。此外，用 埋弧焊堆焊耐磨耐蝕合金或用于焊接鎳基合金，銅合金也是較理想的。埋弧焊這種焊接方法也有不足之處，如不及手工焊靈活，一般只適合 于水平位置或傾斜度不大的焊縫；工件邊緣準(zhǔn)備和裝配質(zhì)量要求較高、費(fèi) 工時(shí)；由于是埋弧操作，看不到熔池和焊縫形成過程，因此，必須嚴(yán)格控 制焊接規(guī)范。1.4手工電弧焊這種焊接技術(shù)使用不同的方法保護(hù)焊接熔池，防止和大氣接觸。熱 能也是由電弧提供。和MIG焊一樣，電極為自耗電極。金屬電極外由礦 物質(zhì)熔劑包覆，熔

20、劑熔化時(shí)形成焊渣蓋住焊接熔池。此外，包覆的熔劑 還釋放出氣體保護(hù)焊接熔池，而且，還含有合金元素用來補(bǔ)償合金熔池 的合金損失。在有些情況下，包覆的熔劑內(nèi)含有所有合金元素，中部的 焊條僅是碳鋼。然而，在采用這些類型的焊條時(shí)，需要特別小心，因?yàn)?所有飛濺都具有軟鋼性質(zhì)，在使用過程中焊縫會(huì)銹蝕。如果使用直流電弧，焊條連接到正極，但如果使用鈦型焊條，也可 以使用交流電弧。電壓一般為2030V,電流取決于焊接材料的厚度、 焊條規(guī)格、焊接結(jié)構(gòu)，范圍在15400A。152立式圓筒形儲(chǔ)罐的罐壁設(shè)計(jì)2.1罐壁的整體設(shè)計(jì)儲(chǔ)罐按給定的設(shè)計(jì)容積進(jìn)行設(shè)計(jì)，在滿足給定的設(shè)計(jì)容積的條件下變換直徑和高度可以得到許多種組合，其中

21、最省費(fèi)用的經(jīng)濟(jì)尺寸考慮的方法 是將罐壁、罐頂、罐底、罐基礎(chǔ)的造價(jià)和土地費(fèi)用，用單位面積每年平均 費(fèi)用來衡量。當(dāng)釆用不等壁厚儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)滿足公式(1.1) 1,1 oD = -H3(2.1)在根據(jù)體積公式(1.2)與公式(1.1)解得罐體的直徑及高度。(2.2)式中V儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)容積3000；D儲(chǔ)罐直徑；丹一儲(chǔ)罐高度。最后得到：儲(chǔ)罐直徑D =22m 9 儲(chǔ)罐高度H =8.25/ t 罐壁分5節(jié)，由下 到上四節(jié)每節(jié)高度為2m,最上面一層為0. 25m。2.2儲(chǔ)罐的強(qiáng)度計(jì)算2. 2.1儲(chǔ)罐壁厚計(jì)算儲(chǔ)罐采用不等壁厚進(jìn)行計(jì)算，壁厚公式（2. 3） 121PD2刃-+ G + c?2（2. 3）式中刃一許

22、用應(yīng)力150MPa ；人一計(jì)算壓力，工作內(nèi)壓+每節(jié)筒壁的液柱靜壓Ps=P + pghP=0.3MPa ;D 儲(chǔ)罐直徑22000;0焊縫系數(shù)1. 0;C,腐蝕裕量1 nun ;C】一厚度負(fù)偏差1.8” ;P 煤油密度800焙/ nr ；h 計(jì)算壁厚每部分筒節(jié)高度（“ ）O最后得到從上至下每層壁厚厚度：S、= 25mm S2 = Timm S3 = 28” S4 = 29mm S5 = 30mm2. 2. 2罐壁的應(yīng)力校核由于儲(chǔ)罐的罐壁厚度與直徑之比很小，屬于薄壁容器，所受彎曲力矩較小，故國(guó)內(nèi)外按薄膜理論計(jì)算罐壁的應(yīng)力。應(yīng)滿足公式（2.4）、（2.5） 121(2.4)(2.5)式中6 每一節(jié)罐壁

23、任一點(diǎn)T處的應(yīng)力；丁 一材料的屈服極限為225MPa ;距液面T處罐壁的計(jì)算壓力；D 儲(chǔ)罐直徑D=29 m；O焊縫系數(shù)1. 0；s壁厚。罐壁應(yīng)力校核結(jié)果：0.9丁 = 0.9 x 225 = 202.5MPcr7 = 150MP門=1498MPab丁, =1445MPaoy = 45.6 MPab打=146.7 MPa% = 1476MPa故計(jì)算結(jié)果均符合要求。2.3儲(chǔ)罐的風(fēng)力穩(wěn)定計(jì)算加強(qiáng)圈計(jì)算是在風(fēng)載荷作用下，罐壁筒體應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定性校核，防止儲(chǔ) 罐被風(fēng)吹癟。判定儲(chǔ)罐的側(cè)壓穩(wěn)定條件為叫Per R)式中罐壁許用臨界應(yīng)力(Pa)仇一設(shè)計(jì)外壓(Pa)罐壁許用臨界應(yīng)力的計(jì)算由SH3046-92推薦的方法

24、，得在外壓作用下的臨界壓力公式：門 2.59 EJ2 5 仔Di5L(2.6)式中臨界壓力(Pa);E圓筒材料的彈性模量：192Xl(r (Pa)；5圓筒壁厚(m);D圓筒直徑(m)；L圓角長(zhǎng)度(m)o= 4.54x10“2.59x192x109x(25x10-3)2$22L5x8.25罐壁設(shè)計(jì)外壓計(jì)算罐壁設(shè)計(jì)外壓用下式表示，即吒=2.25“s“z%+。(2.7)式中P。一罐壁設(shè)計(jì)外壓(Pa)；“一風(fēng)載荷體形系數(shù)；“:一風(fēng)壓高度變化系數(shù)；Ho基本風(fēng)壓(Pa)；q罐內(nèi)負(fù)壓(Fa)。對(duì)固定頂儲(chǔ)罐，罐壁的設(shè)計(jì)外壓計(jì)算公式為:4 =225“zWo+G叫一基本風(fēng)壓550 (Pa)；兒一風(fēng)載荷體形系數(shù)10

25、。=2.25xl.0x550+1.2x800x 0.03 = 1266 3Pa PCr故滿足要求。由于 化，所以在罐壁上不需要設(shè)置加強(qiáng)2. 4儲(chǔ)罐的抗震計(jì)算2. 4.1地震載荷的計(jì)算自震周期計(jì)算:儲(chǔ)罐的罐液耦連震動(dòng)基本自震周期為川3皿宀.7小D(2.8)式中7； 儲(chǔ)罐的罐液耦連震動(dòng)基本自震周期e 自然對(duì)數(shù)的底：2.718；爪一儲(chǔ)罐底面到儲(chǔ)液面的高度：7. 425m；D儲(chǔ)罐的內(nèi)直徑：22m；一位于罐壁高度1/3處的罐壁名義厚度：29x105“ o42、7 4?5I 7?= 1.31x10-2=7込冏2.7命+。.7147遼尹22牯話討水平地震作用幾效應(yīng)計(jì)算FH = S叫 qglfteq = r(

26、2. 9)(2. 10)式中F一儲(chǔ)罐的水平地震作用（N）；水平地震影響系數(shù)，按罐液耦連震動(dòng)基本自震周期確定; 叫一等效質(zhì)量（Kg）； 叫一儲(chǔ)液質(zhì)量（Kg）；g重力加速度取9.8 bn/s2 ；0動(dòng)液系數(shù)；心一綜合影響系數(shù)取Kz =0. 4O動(dòng)液系數(shù)，計(jì)算如下：當(dāng) Hw/R = l.425 /11 = 0.675 1.5 時(shí),(p = 0.0175(2. 11)Z7F)-mL = pV = 800Kg / x = 113982meq = 113982 x0.0175 = l 994685KgFh = 0.4 x 0.82x1994.685 x9.81 = 6418.26N水平地震作用對(duì)罐底的傾覆

27、力矩=0A5FhHw = 0.45 x 6418.26 x 7.425 = 21445- m罐壁豎向穩(wěn)定許用臨界應(yīng)力計(jì)算：第一周罐壁(自下往上數(shù))的豎向穩(wěn)定臨界應(yīng)力叫HD/Q =0.0915(1 + 0.0429 ly 1 0.1706才第一周罐壁穩(wěn)定許用臨界應(yīng)力:b = - cr 1.57/(2. 12)(2. 13)(2. 14)式中罐壁材料的彈性模量(Pa)；9 一第一圈罐壁的平均直徑22. 03 (m)；6第一圈罐壁的有效厚度0.03 (m)；H罐壁的高度& 25 (m)；心一系數(shù)； 一設(shè)備重要度差別1. 00oq 2599 03Kc = 0.09151 + 0.0429J l-0.1

28、706x - = 0.40.038.25o- =0.4x192x106x- = 1.05x107P 22.031.05x107 =7x1q61.5x1.00 4. 2抗震驗(yàn)算 罐底周邊單位長(zhǎng)度上的提離力尸=他f 7tD（2.15）FLO = BbQbyHwpsg（2. 16）式中E罐底周邊單位長(zhǎng)度上的提離力（N/w）;儲(chǔ)液和罐底的最大提離反抗力（N/加）；當(dāng)其值大于 0.02HwD ,ps 時(shí)，取0.02HwDl psS ；。一罐底環(huán)形邊緣板的屈服點(diǎn)（加）；4-罐底環(huán)形邊緣的有效厚度 G）;P儲(chǔ)液密度（Kg/M）。吒+他106101325 + 1.25x9.81x8.2510)x222x0.0

29、15= 74.38P4x214453 14x22.032= 5629N/mFlq = 0.015V74.38x7.425x800x9.81 = 31 237V / m0.02Hw D、ps g = 0.02 x 7.425 x 22.03 x 800x9.81 = 2.57x 105/hTo Y002Heesg罐底周邊單位長(zhǎng)度上的提離反抗力:/. Flq =31.23N / m(2.17)式中件一罐底周遍單位長(zhǎng)度上的提離反抗力（N/加）;第一圈罐壁底部所承受的重力（N）;N、=gg = 113982 x9.81 = 1118163.42/VFl =31.23 +1118163.423.14x2

30、2.03= 161957N/?無錨固儲(chǔ)罐應(yīng)滿足的條件: 罐底部壓應(yīng)力：f, 10s H 3.68gD（2.19） 故取 =1.05；hv = 0.85 xl.05 x0.82 xll = 7.76m2. 4.4地震對(duì)儲(chǔ)罐的破壞儲(chǔ)罐在地震時(shí)的破壞，有1.儲(chǔ)罐本身的震害，如浮頂沉沒，焊縫破裂,罐壁下部屈服等；2.液面晃動(dòng)對(duì)儲(chǔ)罐的危害，晃動(dòng)造成的液體高度變化對(duì) 罐壁產(chǎn)生的動(dòng)液壓一般不大，但產(chǎn)生的沖擊力，有可能破壞罐頂和罐壁頂 部的焊縫；3.儲(chǔ)液負(fù)數(shù)設(shè)備和基礎(chǔ)發(fā)生破壞川。2. 4.5儲(chǔ)罐抗震加固措施當(dāng)驗(yàn)算核實(shí)罐壁厚度不滿足抗震要求時(shí)，應(yīng)采取加補(bǔ)強(qiáng)板，加強(qiáng)環(huán)，支 撐等加固措施。1、加強(qiáng)板在最下層壁板圓孔

31、以下罐內(nèi)(外)沿罐壁圓周增設(shè)寬度不小 于300mm,厚度不小于4mm的鋼板加強(qiáng)，加強(qiáng)板要和壁板底板焊牢，并 保證焊接質(zhì)量2、加強(qiáng)環(huán)可在罐內(nèi)或罐外設(shè)置，距離罐的水平焊縫不得小于150mm。 加強(qiáng)環(huán)與罐壁連接成型，其截面尺寸按儲(chǔ)罐的直徑?jīng)Q定。見表2.1。表2. 1加強(qiáng)環(huán)尺寸儲(chǔ)罐直徑(m)加強(qiáng)環(huán)尺寸備注2036L125X80X8采用其他形狀的截面，其斷面系數(shù)應(yīng)相同2.5.1截面與連接形式罐壁為一個(gè)圓筒形的鋼板焊接結(jié)構(gòu)，由于該罐壁是不等厚度的且較厚, 因此各板之間采用對(duì)接，即所有的縱向焊縫及環(huán)焊縫均采用對(duì)接，這樣可 以減輕自重。罐壁的最下圈通過內(nèi)外角焊縫與罐底的邊緣板相連，最上部一圈包邊 角鋼，這樣既

32、可以增加焊縫的強(qiáng)度，還可以增加罐壁的剛性。在液壓作用下，罐壁中的縱向應(yīng)力是占控制地位的。即罐壁的流度實(shí) 際上是罐壁的縱焊縫所決定的。因而壁板的縱向焊接接頭應(yīng)采用全焊透的 對(duì)接型o常見的罐壁縱向焊接接頭如圖2.1所示。16圖2.1罐壁縱向焊接接頭形式（圖要換，焊縫剖面線錯(cuò)誤，兩側(cè)母材的剖面線方向是不同的）為減少焊接影響和變形，相鄰兩壁板的縱向焊接接頭宜向同一方向逐圈 錯(cuò)開1/3板長(zhǎng)，焊縫最小間距不小于1000 mmo底圈壁板的縱向焊接接頭與罐底邊緣板對(duì)接焊縫接頭之間的距離不得小于300 mmo以內(nèi)徑為基準(zhǔn)的對(duì)接如圖2. 2。圖2. 2以內(nèi)徑為基準(zhǔn)的環(huán)向?qū)咏宇^形式（圖要換，焊縫剖面線錯(cuò)誤）底層壁

33、板與罐底邊緣板之間的連接應(yīng)采用兩側(cè)連續(xù)角焊。在地震設(shè)防烈度不大于7度的地區(qū)建罐，底層壁板與邊緣壁板之間的連接應(yīng)釆用如圖的焊接形式，且角焊接頭應(yīng)圓滑過渡，而在地震小于7度的地區(qū)可取圖2. 3底層壁板與邊緣板的焊接罐壁上的開孔可為圓形，橢圓形，當(dāng)開設(shè)橢圓形時(shí)，孔的長(zhǎng)徑與短徑 之比應(yīng)不大于2.0,其長(zhǎng)軸方向最好為環(huán)向。開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算釆用等面積法, 當(dāng)孔直徑DW 100mm時(shí)，可不考慮補(bǔ)強(qiáng)。罐壁開孔按管補(bǔ)強(qiáng)板外緣與罐壁縱向焊接接頭的距離不得小于250mm, 與環(huán)向焊接接頭之間的距離不得小于lOOmmo2. 5.3壁板寬度壁板寬度越小，材料就越省。但環(huán)向接頭數(shù)就越多，增加安裝工作量。 我國(guó)一般取壁板厚度不

34、小于lGOOmnio2. 5.2罐壁的開孔補(bǔ)強(qiáng)19553立式圓筒形儲(chǔ)罐的罐底設(shè)計(jì)3.1罐底結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3. 1.1罐底的結(jié)構(gòu)形式和特點(diǎn)釆用倒圓錐形罐底。這種罐底及其基礎(chǔ)成倒 圓錐形。中間低四周高，罐底坡度一般取2%-5%o隨排除污泥雜質(zhì)，水分 的要求高低而定。在罐底中央焊有集液槽，沉降的污泥和存液集中與此， 由彎管自上或由下引出排放（”。這種罐底形式的特點(diǎn)如下：1、液體放凈口處于罐底中央。不管日后罐底如何變形，放凈口總是 處于罐底的最低點(diǎn)，這對(duì)排凈沉降的雜質(zhì)，水分，提高儲(chǔ)存液體的質(zhì) 量十分有利。2、因易于清洗，對(duì)于燃料油罐可以不再設(shè)置清掃孔。3、倒圓錐形罐底可以增加儲(chǔ)罐容量，儲(chǔ)罐直徑越大，罐底坡度

35、越陡， 可增加的容量越多。5、4、因較少形成凹凸變形和較少沉積，可以改善罐底腐蝕狀況。罐底受力比較復(fù)雜，儲(chǔ)罐基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，施工要求比正圓錐形罐底更加嚴(yán)格。罐底的排板形式根據(jù)儲(chǔ)罐大小，控制焊接變形等制造工藝決定。對(duì)于直徑大于12. 5m的儲(chǔ)罐，罐底外緣受罐作用力及邊緣力較大，故底板的外周比中部厚。圖3. 1罐底排版圖邊緣板之間的焊接采用對(duì)接結(jié)構(gòu)，邊緣板與中幅板之間以及中幅板之間 的焊接釆用搭接（到底是搭接還是對(duì)接）焊結(jié)構(gòu)如圖3. 2,選擇對(duì)接焊工藝。 焊縫下面應(yīng)緊貼墊板，墊板厚度應(yīng)不小于4mm,寬度不小于50mm,以改善 焊接質(zhì)量，加強(qiáng)焊縫，減少腐蝕。當(dāng)邊緣板厚度不大于6mm焊接可不開坡 口，但焊縫

36、間隙應(yīng)大于6mm。當(dāng)邊緣板厚度大于6mm應(yīng)開V型坡口。罐底排板選擇帶墊板的單面焊對(duì)接結(jié)構(gòu)。與采用傳統(tǒng)的搭接焊相比，對(duì)接焊強(qiáng)度高，能保持罐底平整，節(jié)省罐底材料。但要求嚴(yán)格，施工不如搭 接焊方便。罐底與罐壁底圈的內(nèi)外交焊縫均釆用連續(xù)焊，焊接高度等于罐底的邊 緣板厚度。當(dāng)邊緣板厚度大于等于10 mm時(shí)，為改善受力情況避免應(yīng)力集 中，采用如圖（圖幾沒標(biāo)出來）所示的角焊方法。根據(jù)儲(chǔ)罐的直徑為D=22 m,中幅板厚度取10 mmo因?yàn)榈锥葹?0 mm,環(huán)形邊緣板厚度取15 mm。罐壁內(nèi)表面至邊緣板與中幅板之間的連接焊縫的最小距離為700mm。底離為80mm。3.2罐底的應(yīng)力計(jì)算中幅板的薄膜力罐壁與邊緣板之

37、間的約束彎矩(3.2)式中t邊緣板厚（mm）;罐壁第一圈壁板特征系數(shù),2M0+M厶20. (I) (FW ( 20厶1)麗()口寸(6(5 %1+巴(與屈 20/(5)40,%B _430-A2)“一泊松比，0. 3；R儲(chǔ)罐半徑,Um；儲(chǔ)罐第一圈厚度，30mm；G中幅板的平均厚度 10mm；底板上的液壓高度，7. 425m；P作用在罐底上的儲(chǔ)液壓力，PW）； 儲(chǔ)液密度，800Kg/m3 ；/邊緣板受彎寬度，21. 03m；一邊緣板彎曲剛度”島rK彈性地基系數(shù)(一般取為400KN/M)；B罐壁邊緣板特征系數(shù)，p =P = 5.83x10% D =192x10-x15；x10-=59x10412(

38、1-0.30 1117x21.0330x32.24 丄 a。 0.74015 x 2.24 + 30 x)V112xO.O152右 224V112xO.O322x2.242 x7.4251 1 QAf) Q()3 x5.83x10P. = x(8.24xio4- 2xl3S xl()-) = 1.64xl05Pa -514.032 x21 .O311x15= 2.77xlO6N/nyv=2x2.77xl(rx2.24；t0 3x7.425 =9J5xl()7/v + _117x21.0330 o2x2.24x 型凹11x15*240 154x2.24 2x2.24 + 30(1-0.3)/11

39、x15圖3. 3力的平衡關(guān)系圖再分別求出。及二曰的彎矩虬:（?！肮ㄔ唬 丄(1Z _ 12 約)，+ 刃丄( + 4 許” 25 2I2 1 151525 5 2/2當(dāng) X=0 時(shí) Mx = Mo = 2.77 xio6N/m亞*3x5.83x104 x21.0321“6 小“ “6當(dāng) X=時(shí) Mi =+ X2.77 x 10r =3.32x10 N/m2402當(dāng)歸時(shí)Mx =0 所以當(dāng)x=時(shí)，有最大值且=3.32xl(/Nm9.75x1076x3.32xl06. “ “門 小 c “門所以才=一；= 571MP v2b =450MPa_ 9.75x1()76x03x332x1()6151

40、51=6A8MPa 89,故需要開孔補(bǔ)強(qiáng)，采取密集補(bǔ)強(qiáng)等：1、適用范圍：（1）適用于承受內(nèi)壓的圓角的徑向單個(gè)原形開孔的補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)。（2）兩相鄰開孔邊緣的間距不得小于2彳巴尹）6。（3）在圓筒上，最大開孔尺寸應(yīng)在#5 0.5。（4）應(yīng)與殼體焊成整體，且釆用全熔透焊縫，過濾部分 打磨圓角。2、補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)：（1）所需補(bǔ)強(qiáng)面積，由公式5.1的確定。(5.1)= 1.04 0.4A = O.75J5rw/w2A = 0.75x600x30 = 1350Ow/n2（2）對(duì)于圓筒有效補(bǔ)強(qiáng)范圍，由公式5. 2確定。Le =0.472Z?(6 = 0.472 x 22000 x ()J = 206” 22000故補(bǔ)

41、強(qiáng)面積為A = 13500腫。5.3通氣孔通氣孔主要用于儲(chǔ)存不易揮發(fā)介質(zhì)的固定頂儲(chǔ)罐。在儲(chǔ)罐的頂部靠近罐頂中心安裝,起呼吸作用。通氣孔規(guī)格為DN200 111,主要尺寸見表5.1,通 氣孔結(jié)構(gòu)如圖51。圖5.1通氣孔表5.1通氣孔規(guī)格尺寸（mm）規(guī)格dDDIdxEHnDN2OO027502750315020055032445.4量液孔使用于安裝有通氣孔的貯罐，公稱直徑一般為DV150安裝于固定罐壁附近的頂部，往往在透氣孔附近。用來測(cè)定液量或取樣用。量液孔的正下方應(yīng)避開其它設(shè)備，其法蘭要求水平山。5.5儲(chǔ)罐進(jìn)出液口進(jìn)液口開在罐頂，據(jù)罐壁750 mm,孔徑取為300mm,出液口開在罐壁的位置，距罐

42、底200mm,孔徑取為300mm。5.6法蘭和墊片法蘭連接應(yīng)滿足的基本要求是：法蘭可靠，選擇合理，如在操作壓力 和溫度有浮動(dòng)，介質(zhì)有較強(qiáng)的腐蝕的情況下，仍能緊密不漏，保證生產(chǎn)的 正常進(jìn)行，有足夠的抵抗所有作用力的強(qiáng)度和剛度，能保證裝卸而不影響 密封性能叭所有法蘭及墊片的型號(hào)如表5. 2所示。表5. 2法蘭與補(bǔ)強(qiáng)圈型號(hào)開孔類型開孔直徑mm法蘭型號(hào)PN = 2.5MPa補(bǔ)強(qiáng)圈型號(hào)透光孔500DN5OOdN5OO人孔600DN600dN6OO通氣孔200DN2OO量液孔150D7V15O儲(chǔ)罐進(jìn)出液孔300DN3OOdN3OO5.7盤梯盤梯具有占地小、用料省的特點(diǎn)。設(shè)計(jì)盤梯時(shí)，首先要考慮安全，以輕巧、

43、美觀、節(jié)省材料、便于安裝施工、使用方便為原則。其凈寬均不應(yīng)小于600“，從安全出發(fā)，盤梯踏步應(yīng)采用柵格板或花紋鋼板制作。一般按每級(jí)梯子踏步能承受100蚣活動(dòng)集中荷載。盤梯垂直高度H=8250mm,設(shè)計(jì)每一臺(tái)階高度為h=200mm ,臺(tái)階間距為L(zhǎng)=300 mm oTIN = = 42h盤梯包角:6備料工藝6.1原材料儲(chǔ)備根據(jù)立式圓筒形儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)，購(gòu)進(jìn)材質(zhì)為Q235-A的熱軋鋼板和角鋼以及焊接材料。入庫(kù)前對(duì)母材及焊接材料進(jìn)行化學(xué)成分和技術(shù)性能的檢驗(yàn)， 檢驗(yàn)合格的原材料入庫(kù)，并對(duì)材料分類標(biāo)記、合理存放和保管，防止混雜、 受潮、生銹、損傷。數(shù)量如表6.1所示。表6.1原材料數(shù)量類型厚度mm規(guī)格mm數(shù)量

44、254100X2100171100X22001274100X2100171100X22001鋼板284100X2100171100X22001294100X2100171100X22001304100X2100171100X2200152100X210013000X10400024105000X41007154800X19008角鋼125X80X85000146.2鋼材的預(yù)處理鋼材進(jìn)入車間加工之前進(jìn)行表面處理時(shí)金屬結(jié)構(gòu)制造中最重要的首道 工序o 一般鋼材經(jīng)過預(yù)處理比手工或風(fēng)動(dòng)鋼絲刷清理鋼材耐腐蝕壽命要長(zhǎng)5 倍多。它不僅能提高產(chǎn)品質(zhì)量，延長(zhǎng)產(chǎn)品壽命，減少環(huán)境污染，而且有利 于數(shù)控切割機(jī)的正常作業(yè)

45、。6. 2. 1鋼材的矯正鋼材的矯正是鋼材在軋制過程中，以及吊裝、運(yùn)輸或在庫(kù)內(nèi)堆放、儲(chǔ) 存中都可能產(chǎn)生變形。如整體、局部的彎曲，表面的凹凸不平，扭曲。波 浪變形等。這些變形必須予以矯正，夠則將會(huì)影響在焊接架構(gòu)的制造過程 中各工序的正常進(jìn)行，并降低產(chǎn)品質(zhì)量，故首先要對(duì)鋼材進(jìn)行矯平和矯直 O所有鋼材進(jìn)行機(jī)械矯正，采用的機(jī)器型號(hào)如下：1、鋼板釆用板材矯平機(jī)型號(hào)為 CDW43S-40X2500技術(shù)參數(shù)：最大矯平厚度40 mm；最大校平寬度2500 mm；最小校平厚度10 m； 板材屈服點(diǎn)360 MPa。2、角鋼釆用滾式角鋼校平機(jī)型號(hào)為JX125G技術(shù)參數(shù)：校直角鋼范圍為40X40X3 (mm)；125

46、X125X12 (mm)；角鋼送進(jìn)速度25mm/s。6. 2.2鋼材的表面清理清除鋼材和零件表面的銹、油污和氧化物等是焊接生產(chǎn)中常被忽視的一 道工序。這道工序被忽略或沒有認(rèn)真進(jìn)行，可使正常生產(chǎn)受阻。一般鋼材 表面采用機(jī)械法清理。鋼板釆用鋼材預(yù)處理裝置型號(hào)為GYX-3M技術(shù)參數(shù)：鋼板寬10003000 mm；長(zhǎng)240012000 mm。6. 3放樣、號(hào)料按照設(shè)計(jì)圖樣，在放樣平臺(tái)上用1： 1的比例尺寸，劃出結(jié)構(gòu)的圖形和平面展開尺寸，并制作樣板，再根據(jù)樣板來劃線。對(duì)接接頭加上焊縫收縮量，焊縫縱向收縮量取0. 2mm/m。放樣的目的：1、檢查設(shè)計(jì)圖樣的正確性。2、確定零件毛坯的下料尺寸。3、制作樣板。

47、6.4下料和邊緣加工制造焊接結(jié)構(gòu)的金屬材料在劃線與號(hào)料的基礎(chǔ)上，進(jìn)行機(jī)械切割、熱切 割下料。切割的邊緣，特別是裝配焊接的邊緣，通常要進(jìn)行邊緣加工。1、鋼板釆用0MNIMAT系列數(shù)控切割機(jī)下料技術(shù)數(shù)據(jù)：軌距6000 mm；切割寬度5100 mm；整機(jī)寬度7100 mm；驅(qū)動(dòng)速度224 m/min。2、角鋼采用聯(lián)合沖剪機(jī)下料型號(hào)為QD30Y20技術(shù)數(shù)據(jù)：剪板厚度20 mm；可剪型材最大尺寸角鋼150X13 mm。3、坡口的加工采用坡口加工機(jī)進(jìn)行型號(hào)為HP-26技術(shù)數(shù)據(jù)：被加工鋼板的抗拉強(qiáng)度390750 MPa；坡口最大寬度3520 mm；工件最大厚度70 mm；坡口角度調(diào)整范圍2050 ；最小鈍邊髙1. 5 mm；加工坡口速度0.83. 4 m/min。6.5彎曲和成型在焊接結(jié)構(gòu)制造中，彎曲及成型加工占有相當(dāng)大的比重。制造某些焊接 結(jié)構(gòu)時(shí)