大型立式儲(chǔ)油罐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、1課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目大型立式儲(chǔ)油罐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)和設(shè)計(jì)要求：技術(shù)參數(shù)和設(shè)計(jì)要求：技術(shù)參數(shù)：直徑 15m 長度 10.5m 材質(zhì) 16Mn 壁厚 10mm設(shè)計(jì)要求：工作壓力 2.0kgf/cm2 實(shí)驗(yàn)壓力 2.5kgf/cm2 常溫下微沖擊設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)任務(wù)：1.寫出該結(jié)構(gòu)的幾種設(shè)計(jì)方案2.強(qiáng)度計(jì)算及尺寸選擇3.繪制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖4.撰寫主要工藝過程5.撰寫設(shè)計(jì)說明書工作計(jì)劃與進(jìn)度安排：工作計(jì)劃與進(jìn)度安排：1查閱資料 2 天2設(shè)計(jì)計(jì)算并撰寫設(shè)計(jì)說明書 5 天3上機(jī)繪圖 4 天4答辯 1 天指導(dǎo)教師（簽字）： 年 月 日 專業(yè)負(fù)責(zé)人（簽字）： 年 月 日學(xué)院院長（簽字）： 年 月

2、日21 儲(chǔ)罐及其發(fā)展概況油品和各種液體化學(xué)品的儲(chǔ)存設(shè)備儲(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。由于大型儲(chǔ)罐的容積大、使用壽命長。熱設(shè)計(jì)規(guī)范制造的費(fèi)用低，還節(jié)約材料。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)部覆蓋層的施法國。1955 年美國也開始建造此種類型的儲(chǔ)罐。1962 年美國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 187ft（61.6mm）的帶蓋浮頂罐。至 1972 年美國已建造了 600 多個(gè)內(nèi)浮頂罐。1978 年國內(nèi) 3000m3 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 20 年也相繼出現(xiàn)各種形式和

3、結(jié)構(gòu)的內(nèi)浮盤或覆蓋物1。世界技術(shù)先進(jìn)的國家，都備有較齊全的儲(chǔ)罐計(jì)算機(jī)專用程序，對(duì)儲(chǔ)罐作靜態(tài)分析和動(dòng)態(tài)分析，同時(shí)對(duì)儲(chǔ)罐的重要理論問題，如大型儲(chǔ)罐 T 形焊縫部位的疲勞分析，大型儲(chǔ)罐基礎(chǔ)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性分析，抗震分析等，以試驗(yàn)分析為基礎(chǔ)深入研究，通過試驗(yàn)取得大量數(shù)據(jù)，驗(yàn)證了理論的準(zhǔn)確性，從而使研究具有使用價(jià)值。近幾十年來，發(fā)展了各種形式的儲(chǔ)罐，尤其是在石油化工生產(chǎn)中大量采用大型的薄壁壓力容器。它易于制造，又便于在內(nèi)部裝設(shè)工藝附件，并便于工作介質(zhì)在內(nèi)部相互作用等。32 設(shè)計(jì)方案2.1 各種設(shè)計(jì)方法2.1.1 正裝法此種方法的特點(diǎn)是指把鋼板從罐底部一直到頂部逐塊安裝起來，它在浮頂罐的施工安裝中用得較多

4、，即所謂充水正裝法，它的安裝順序是在罐低及二層圈板安裝后，開始在罐內(nèi)安裝浮頂，臨時(shí)的支撐腿，為了加強(qiáng)排水，罐頂中心要比周邊浮筒低，浮頂安裝完以后，裝上水除去支撐腿，浮頂即作為安裝操作平臺(tái)，每安裝一層后，將上升到上一層工作面，繼續(xù)進(jìn)行安裝。2.1.2 倒裝法先從罐頂開始從上往下安裝，將罐頂和上層罐圈在地面上安裝，焊好以后將第二圈板圍在第一罐圈的外圍，以第一罐圈為胎具，對(duì)中點(diǎn)焊成圓圈后，將第一罐圈及罐頂蓋部分整體吊至第一、二罐圈相搭接的位置，停于點(diǎn)焊，然后在焊死環(huán)焊縫。用同樣的方法把下面的部分依次點(diǎn)焊環(huán)焊，直到罐底板的角接焊死即成。2.1.3 卷裝法將罐體先預(yù)制成整幅鋼板，然后用胎具將其卷筒，在運(yùn)

5、至儲(chǔ)罐基礎(chǔ)上，將其卷筒豎起來，展成罐體裝上頂蓋封閉安裝而建成。2.2 各種方法優(yōu)缺點(diǎn)比較2.2.12.2.1 正裝法這種裝焊方法需要采用多種設(shè)備和裝配夾具，大多數(shù)裝配焊接都要搭腳手架，此外，裝配工作在吊架吊臺(tái)上工作，不僅操作不方便，不宜保證焊接4質(zhì)量，還花費(fèi)時(shí)間，而且高空焊接薄鋼焊接容易變形，工序煩瑣，各工種相互制約，施工速度慢，也不安全，所以在大型儲(chǔ)罐中很少采用正裝法。2.2.22.2.2 倒裝法這種方法不用搭腳手架，并且操作人員是在地面上工作，安全增加，有利于提高工程質(zhì)量，但相比于卷裝法來說，由于倒裝法也是在工地作用，因此勞動(dòng)強(qiáng)度還是比較大，而卷裝法生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量上都比前兩中大有提高。

6、 綜上所述，采用卷裝法。2.3 油罐的基礎(chǔ)為了確保有一個(gè)穩(wěn)定性，排水良好，具有足夠承載能力，必須建造油罐基礎(chǔ)或底座，大的油罐常需帶有混淋土的基礎(chǔ)，以便把整個(gè)基礎(chǔ)封閉起來，增加穩(wěn)定性。油罐基礎(chǔ)座，根據(jù)油罐的類型，容易滿足生產(chǎn)使用要求，地形、地貌、地基條件，以及施工技術(shù)條件的因素。合理選用的油罐基礎(chǔ)有以下常見幾種：護(hù)坡式基礎(chǔ)、環(huán)墻式基礎(chǔ)、外環(huán)墻式基礎(chǔ)、特殊構(gòu)造的基礎(chǔ)。根據(jù)比較選用，護(hù)坡式基礎(chǔ)2。53 罐壁設(shè)計(jì)3.1 罐壁的強(qiáng)度計(jì)算3.1.1 罐壁厚的計(jì)算 （3.1）)( 2mmCPPPti式中：設(shè)計(jì)壓力：0.2（Mpa） ；P罐的內(nèi)徑：15000（mm） ；iP設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力 230（M

7、pa） ；t焊縫系數(shù)：查表得 0.9；鋼板的負(fù)偏差 0.8（mm） ；1C腐蝕裕度；2CKB2CK腐蝕，輕微腐蝕 1.0（mm） ；B容器的使用壽命 10 年；壁厚減薄量 0（mm） ；3Cmm1004. 98 . 12 . 09 . 02302150002 . 0取mm103.1.2 罐壁的應(yīng)力校核(3.2）MPaMPaccDpit23036.2039 . 0)8 . 110(2)8 . 110(150002 . 0)(2)(故滿足材料要求按照試驗(yàn)應(yīng)力公式校核 （3.3）siTTccDP9 . 0)(2)(mm10MPat36.2036式中：為材料的屈服極限,sMPas345MPaPT2 .

8、 0MPaT2 .2549 . 0)8 . 110(2)8 . 110(1500025. 0而 MPaMPas5 .3103459 . 09 . 0MPaMPasT5 .3109 . 02 .254 故滿足要求。3.2 儲(chǔ)罐的風(fēng)力穩(wěn)定計(jì)算3.2.1 抗風(fēng)圈浮頂儲(chǔ)罐沒有固定頂蓋，為使儲(chǔ)罐在風(fēng)載作用下保持上口圓度，以維持儲(chǔ)罐整體形狀，故需在儲(chǔ)罐上部整個(gè)圓周上設(shè)置一個(gè)抗風(fēng)圈。3.2.2 抗風(fēng)圈所需要的最小截面系數(shù) WZ假定作用月儲(chǔ)罐外壁還風(fēng)面的風(fēng)后按正弦曲線分布。風(fēng)取分布范圍所對(duì)應(yīng)的抗風(fēng)圈區(qū)段為兩段較的圓拱，如圖 3.14所示，圓拱所對(duì)應(yīng)的圓心角為60MPaT2 .2547圖 3.1 抗風(fēng)圈區(qū)段儲(chǔ)罐

9、上半部罐壁所承受的風(fēng)載荷有抗風(fēng)圈承擔(dān) (3.4)mzxZM式中抗風(fēng)圈所必須的最小截面系數(shù)（m3） ；Z 材料許用應(yīng)力（Mpa） ；且 MPas345MPa5 .3103459 . 0 圓拱的跨中彎矩（Nm） ；mzxM （3.5）12220maxRPM式中 R儲(chǔ)罐半徑.（m） ； 圓拱對(duì)應(yīng)的圓心角 ；弧度047. 160 P0罐壁駐點(diǎn)線上單位弧長的風(fēng)載荷（Nm） ；由風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)得出 (3.6)HPHPP11032. 08 . 08 . 05 . 0）（H罐壁全高（m） ；P1設(shè)計(jì)風(fēng)速（N/m2） ；0111KKP 其中體形系數(shù) K1=,風(fēng)速高度變化，系數(shù)(取離地 15m 高7 . 0DH15.

10、12K處的值)則有 (3.7)0207. 0HWDZ式中 D儲(chǔ)罐直徑（m） ； 建罐地區(qū)的基本風(fēng)速（N/m2） ；查表得 550（N/m2） ；0 抗風(fēng)圈所必須的最小截面系數(shù)（mm3） ；Z在選擇抗風(fēng)圈截面時(shí)，應(yīng)滿足使抗風(fēng)圈的截面系數(shù)Zmin則有:21/75.44255015. 17 . 0mNP mNHPP/64.14875 .1075.44232. 032. 010mNPM/47.104671047.114.35.72220max 21/75.442mNPmNP/64.1487034min105 . 3mmmNM/5 .10467max8 37max1037. 35 .31047.1046

11、7mmMZ取 34min105 . 3mm當(dāng)抗風(fēng)圈遇到盤梯而需開口時(shí)，應(yīng)進(jìn)行加強(qiáng)，使其斷面系數(shù)不低于 。開口的罐壁應(yīng)采用角鋼加強(qiáng)，角鋼兩端伸出開口的長度應(yīng)不小于抗風(fēng)圈的最小寬度。抗風(fēng)圈腹板開口邊緣應(yīng)采用垂直安放的扁鋼加強(qiáng)。抗風(fēng)圈的外周邊可以是圓形或多邊型，它可以采用型鋼或型鋼與鋼板的組合件制成。所用的鋼板最小厚度為 5mm。角鋼的最小尺寸為 636，如圖所示抗風(fēng)圈形式。為滿足強(qiáng)度條件，抗風(fēng)圈本身的接頭必須采用全焊透的對(duì)接焊縫，抗風(fēng)圈與罐壁之間的焊接，上表面采用連續(xù)滿角焊，下面可采用斷焊。3.2.3 加強(qiáng)圈計(jì)算在風(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

12、(3.8)0PPcr式中 Pcr罐壁許用臨界應(yīng)力（Pa） ； P0設(shè)計(jì)外壓（Pa） ；罐壁許用臨界應(yīng)力的計(jì)算由 SH304692 推薦的方法，得在外壓作用下的臨界壓力公式 (3.9)LDEPcr5 . 15 . 259. 2式中 Pcr臨界壓力（Pa） ； E圓筒材料的彈性模量：192109（Pa） ； 圓筒壁厚（m） ； D圓筒直徑（m） ； L圓角長度（m） ；9PaPcr45 . 15 . 2391082. 05 .1015)1010(1019259. 2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 （3.10）qwPZS0025. 2式中 P0罐壁設(shè)計(jì)外壓（Pa） ； 風(fēng)載荷體形系數(shù)；

13、s 風(fēng)壓高度變化系數(shù)；z 基本風(fēng)壓（Pa） ；0w 罐內(nèi)負(fù)壓（Pa） ；q對(duì)固定頂儲(chǔ)罐，罐壁的設(shè)計(jì)外壓計(jì)算公式為：0 （3.11）qwPZ0025. 2基本風(fēng)壓（Pa） ；0w 風(fēng)載荷體形系數(shù)；sCrPPaP3 .126603. 08002 . 15500 . 125. 20故滿足要求。 加強(qiáng)圈數(shù)量及間距由于 Pcr P0，所以在罐壁上不需要設(shè)置加強(qiáng)圈。3.3 儲(chǔ)罐的抗震計(jì)算3.3.1 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 （3.12）3517147. 010743. 7DDDHeTwDHw式中 T1儲(chǔ)罐的罐液耦連震動(dòng)基本自震周期（s） ； e 自然對(duì)數(shù)的底：2.718；

14、acrpP41082. 0PaP3 .1266010 Hw儲(chǔ)罐底面到儲(chǔ)液面的高度：10.5m； 儲(chǔ)罐的內(nèi)直徑：15mmD位于罐壁高度 1/3 處的罐壁名義厚度：1010-3m3則)(10131. 110101515155 .107147. 0)718. 2(10743. 723155 .1051sT水平地震作用幾效應(yīng)計(jì)算 （3.14）gmKFeqZH （3.15）Leqmm式中 儲(chǔ)罐的水平地震作用（N） ；HF 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 meq等效質(zhì)量（Kg） ； mL儲(chǔ)液質(zhì)量（Kg） ； g 重力加速度取 9.81m/s2 動(dòng)液系數(shù)；KZ綜合影響系數(shù)取 KZ=0.4；

15、kgHDmKgVmL14836505 .101548004/800223油Kgmeq05.252221483650017. 0NFH49.8115681. 905.2522282. 04 . 0水平地震作用對(duì)罐底的傾覆力矩M1=mNHFWH/42.3834645 .1049.8115645. 045. 0罐壁豎向穩(wěn)定許用臨界應(yīng)力計(jì)算第一周罐壁的豎向穩(wěn)定臨界應(yīng)力 (3.16)11DEKCcr (3.17)1706. 010429. 01 0915. 011HDHKC第一周罐壁穩(wěn)定許用臨界應(yīng)力sT2110131. 105.25222eqmNFH49.8115642.3834641M11 (3.18

16、)5 . 1crcr式中 E罐壁材料的彈性模量（Pa） ； D1第一圈罐壁的平均直徑（m） ； 第一圈罐壁的有效厚度（m） ；1 H罐壁的高度（m） ； KC系數(shù)； 設(shè)備重要度差別；165. 05 .10030.151706. 01010. 05 .100429. 01 0915. 0CKPaDEKCcr76111011. 2030.15010. 010192165. 0Pacrcr771041. 100. 15 . 11011. 25 . 13.3.2 抗震驗(yàn)算罐底周邊單位長度上的提離力 （3.19）2114DMFt （3.20）gHFSWybL0式中 罐底周邊單位長度上的提離力（N/m）

17、；FtFL0儲(chǔ)液和罐底的最大提離反抗力（N/m） ；當(dāng)其值大于時(shí)，??；gS10.02HwDgS0.02HwD1y罐底環(huán)形邊緣板的屈服點(diǎn)（Pa） ；)mb度（罐底環(huán)形邊緣的有效厚PX儲(chǔ)液密度（Kg/m3） ；PaDgyPby24.76010. 02030.1510)5 .1081. 925. 1101325(210)(660mNFt/1016. 203.1542.383464432165. 0CKPacr71011. 2Pacr71041. 1Pay24.76mNFt/1016. 23mNFl/06.25012mNFL/06.2581. 98005 .1024.76010. 00mNgDHSW/

18、1048. 2030.1581. 98005 .1002. 002. 041 gDHFSWL1002. 0mNFL/06.250罐底周邊單位長度上的提離反抗力 （3.21）110DNFFLL式中罐底周遍單位長度上的提離反抗力（N/m） ；LF N1第一圈罐壁底部所承受的重力（N） ；NgmNL611046. 181. 91483650mNFL/1009. 303.1514. 31046. 106.2557無錨固儲(chǔ)罐應(yīng)滿足的條件罐底部壓應(yīng)力 （3.22） 1111ZMANC式中 罐壁底部的豎向壓應(yīng)力（Pa） ；C A1第一圈罐壁的截面積， (m);111AD Z1第一圈罐壁的截面抵抗矩，（m）

19、；12110.785DZPac7271012. 3010. 003.15785. 042.383464010. 003.1514. 31046. 1由于 crc所以采取用錨固螺栓通過螺栓座把儲(chǔ)罐錨固在基儲(chǔ)上。錨固螺栓應(yīng)力 （3.23）btrbtnANDM411 btbt式中地腳螺栓的拉應(yīng)力，若0，則地腳螺栓的拉應(yīng)力為 0（Pa） ；btbtmNFl/1009. 35Pac71012. 313n 地腳螺栓的個(gè)數(shù)（20 個(gè)） ；個(gè)地腳螺栓的有效截面積（m3） ；btADr 地腳螺栓的中心圓直徑（m） ； 地腳螺栓抗震設(shè)計(jì)的許用應(yīng)力（Pa） ；bt； ； ； 0bt 2 . 10tMPat230MP

20、abt27600. 12302 . 11032. 21046. 107. 042.38346444201862btbtPad故滿足要求3.3.3 液面晃動(dòng)波高計(jì)算罐內(nèi)液面晃動(dòng)波高； ；RhV21WT08. 085. 12式中浮頂影響系數(shù)，取 0.85；1阻尼修正系數(shù)，當(dāng)大于 10s 時(shí)，取=1.05；2WT2地震影響系數(shù)，取 0.82； （3.24）ssDHhcgDTWW1087.18)68. 3(68. 32故取=1.05；2mhV49. 55 . 782. 005. 185. 03.3.4 地震對(duì)儲(chǔ)罐的破壞儲(chǔ)罐在地震時(shí)的破壞，重要有 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

21、。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。 Pabt81032. 249. 5vh143.3.5 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 3.11。表 3.1 加

22、強(qiáng)環(huán)尺寸儲(chǔ)罐直徑（m）加強(qiáng)環(huán)尺寸備注20DL100638采用其他形狀的截面，其斷面系數(shù)應(yīng)相同3.4 罐壁結(jié)構(gòu)3.4.1 截面與連接形式罐壁為一個(gè)圓柱形的鋼板焊接結(jié)構(gòu)，由于該罐壁是等厚度的且較厚，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。罐臂的下部通過內(nèi)外角焊縫與罐底的邊緣板相連，上部有一圈包邊角鋼，這樣既可以增加焊縫的強(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。常見的罐壁縱向焊接接頭如圖 3.2 所示。15圖 3.2 罐底縱向焊接接頭形式為減少焊

23、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，焊縫最小間距不小于 1000mm。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 300mm。以內(nèi)徑為基準(zhǔn)的對(duì)接如圖 3.3。圖 3.3 以內(nèi)徑為基準(zhǔn)的環(huán)向?qū)咏宇^形式底層壁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16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)采用如圖的焊接形式，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 K2=K13 。 圖 3.4 底層壁板與邊緣板的焊接3.4.2 罐壁的開孔補(bǔ)強(qiáng)罐壁上的開孔可為圓形，橢圓形，當(dāng)開設(shè)橢圓形時(shí)，孔的長徑與短徑之比

24、應(yīng)不大于 2.0，其長軸方向最好為環(huán)向。開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算采用等面積法，當(dāng)孔直徑 D100mm 時(shí)，可不考慮補(bǔ)強(qiáng)。罐壁開空按管補(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 100mm。3.4.3 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。我國一般取壁板厚度不小于 1600mm。3.4.4 罐壁保溫結(jié)構(gòu)與罐壁相焊接的保溫結(jié)構(gòu)在與罐壁相焊時(shí)，應(yīng)用罐壁焊縫施焊的焊接工藝和與罐壁材料相適應(yīng)的焊接材料。避免對(duì)罐壁造成傷害。17保溫支撐件可用型鋼或用扁鋼焊接而成，支撐件的承面寬度應(yīng)小于保溫層厚度 1020mm。支撐件間距，高溫介質(zhì)時(shí)不大于

25、23m，中低溫介質(zhì)不大于 35m。支撐件的位置應(yīng)設(shè)在閥門或法蘭上方，其位置不能影響螺栓的拆卸。184 罐底設(shè)計(jì)4.1 罐底結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1.1 罐底的結(jié)構(gòu)形式和特點(diǎn)采用倒圓錐形罐底。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%。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)2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

26、越大，罐底坡度越陡，可增加的容量越多。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。5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。4.1.2 罐底的排板形式與節(jié)點(diǎn)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。易采用如下排板方法。如圖 4.1119圖 4.1 罐底排版圖邊緣板之間，邊緣板與中幅板之間，以及中幅板之間的焊接可采用搭接焊結(jié)構(gòu)，也可采用對(duì)接焊結(jié)構(gòu)，如圖 4.2,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

27、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，但焊縫間隙應(yīng)大于 6mm。當(dāng)邊緣板厚度大于 6mm 應(yīng)開 V 型坡口。圖 4.2 加墊板的 V 型破口圖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20焊方便。罐底與罐壁底圈的內(nèi)外交焊縫均采用連續(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 10mm 時(shí)，為改善受力情況避免應(yīng)力集中，采用如圖所示的角焊方法。4.2 罐底的應(yīng)力計(jì)算4.2.14.2.1 中幅板的薄膜力 （4.1）0110210)1 (22RtMLMN罐壁與邊緣板之間的約束彎矩

28、（4.2）310111011021413310)(4017)1 (211) 1)1 (22(4)(24011tlRtMRtMLltM式中 t邊緣板厚（mm） ； 罐壁第一圈壁板特征系數(shù)，；1421221)1 (3R 泊松比，0.3；R儲(chǔ)罐半徑，7.5m；儲(chǔ)罐第一圈厚度，10mm；1中幅板的平均厚度，6mm；0t底板上的液壓高度，10.5m；0LP作用在罐底上的儲(chǔ)液壓力，P= ；0gL儲(chǔ)液密度，800Kg/m3 ；L邊緣板彎曲剛度，14.03m；21D邊緣板彎曲剛度；)1 (1223MEtDK彈性地基系數(shù)（一般取為 400KN/m2） ；罐壁邊緣板特征系數(shù)，；4222)1 (3tRM ；PaP4

29、1024. 842939109 . 0)3 . 01 (1210810192D ；25. 501. 05)3 . 01 (3422258. 4009. 05)3 . 01 (342221mNM/1038. 1)810(4003.1417006. 05 . 77 . 0010. 058. 42158. 41 1006. 05 . 7)7 . 0010. 0(58. 425 .1058. 4258. 443 . 003.141020. 9)810(2401163243430NN721006. 4006. 05 . 77 . 0010. 058. 425 .103 . 058. 438. 12PaP

30、526421064. 1)03.141038. 121024. 8(512邊緣板上表面的徑向應(yīng)力分布為 （4.326ttNxx）邊緣板上表面的環(huán)向應(yīng)力分布為 （4.426tMtNxy）式中-邊緣板受彎區(qū)域內(nèi)任一點(diǎn)的彎矩 如圖 4.3 所示的力的平衡關(guān)系xmNM/1038. 160NN71006. 4PaP521064. 122圖 4.3 力的平衡關(guān)系圖再分別求出及的彎矩 Mx 20lx lxl2 2)3(52200pxMxlMpl)20(lx 220220320)42(51)12217(51)2(58llMpplxlMpxlMplx)2(lxl當(dāng) x=0 時(shí) mNox/1038. 16當(dāng) x=

31、時(shí) 2lmNx/1091. 11038. 1214003.141024. 836624當(dāng)時(shí) lx 0 x所以當(dāng) x=時(shí)，有最大值且2lxmNx/1091. 16所以MPaMPasx690299. 481091. 1681006. 4267 MPaMPasy690202. 581091. 13 . 0681006. 4267故均為安全mNx/1091. 16MPax99. 4MPay02. 5235 罐頂設(shè)計(jì)5.1 拱頂結(jié)構(gòu)及主要的幾何尺寸拱頂罐是目前立式圓柱形儲(chǔ)罐中使用最廣泛的一種罐頂形式，拱形的主體是球體，它本身是重要的結(jié)構(gòu)，儲(chǔ)罐沒有衍架和立柱，結(jié)構(gòu)簡單，剛性好，承壓能力強(qiáng)。球面由中小蓋板瓜

32、皮板組成，瓜皮板一般做成偶數(shù)，對(duì)稱安排，板與板之間相互搭接，搭接寬度不小于 5 倍板厚，且不小于 25mm 實(shí)際搭接寬度多采用 40mm 罐頂?shù)耐鈧?cè)采用連接焊，內(nèi)側(cè)間斷焊，中心蓋板搭在瓜皮板上，搭接寬度一般取 50mm，頂板的厚度為 46mm。用包邊角鋼連接的拱頂只有一個(gè)曲率，所以又稱球頂。這種結(jié)構(gòu)形式在拱頂與罐壁的連接處， （即拱腳）邊緣應(yīng)力較大，為防止油罐破壞裝油高度不宜超過拱腳，即拱頂部分不能裝油，但球頂罐制作方便，因而得到較廣泛的應(yīng)用。（1） 拱頂?shù)那蛎姘霃揭话闳?Rn=0.81.2D式中 D-儲(chǔ)罐直徑，15m；取 Rn=1.0D=15000mm（2）0 、D2 、a、b、根據(jù)圖可知，

33、有 sin0 = 0 =30 (5.1)21152152RnD sin0 = (5.2)RnD22 式中 D2 -中小孔直徑，查表得 D2 =2000mm sin0 = 0 =3.8720667. 01500022000 a-取 25mm b-取 30 mm245.2 扇形頂板尺寸扇形頂板塊數(shù) n 最好為偶數(shù)，扇形頂板小頭的弧長 CD 不得小于 180 mm， 則瓜邊板的展開式狀。R1=Rtg0 =15000tg30=8660.3mmR2=Rtg=15000tg4.096=1003.4mm=mm11nDBA7223884020)4015000(mm90.6889)278. 330(360150

34、002)(36020RDAmmnDDC364225.3 包邊角鋼（1）包邊角鋼與罐頂板之間采用連接較弱，僅需在外側(cè)采用單面連續(xù)焊，以保證儲(chǔ)罐的密封，焊腳高度不宜大于頂板厚度的 3/4，且不大于4mm。（2）根據(jù) SH3046 規(guī)定儲(chǔ)罐所應(yīng)采用最小包邊角鋼見表 5.11。表 5.1 包邊角鋼最小尺寸儲(chǔ)罐內(nèi)徑 D1m包邊角鋼最小尺寸，mm10D2075758mmBA72.2388mmDA9 .6889mmDC364256 貯罐附件及其選用6.1 人孔人孔主要在檢修和消除液渣時(shí)，以及容器內(nèi)部附件的安裝和拆卸進(jìn)出貯罐用，安裝于罐壁第一圈板上，其中心距離罐底約 750，Di3000 時(shí)，人孔直徑不小于

35、500，取 600。由于不需補(bǔ)強(qiáng)的最大孔徑要滿足下述全部要求：設(shè)計(jì)壓力小于或等于25Mpa；兩相鄰開孔中心的間距應(yīng)不小于兩孔直徑之和的兩倍；接管公稱外徑小于或等于 89。由于 89600，故需要開孔補(bǔ)強(qiáng)，采取密集補(bǔ)強(qiáng)等:適用范圍：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)。兩相鄰開孔邊緣的間距不得小于。在圓筒上，最大開孔尺寸應(yīng)在；eniD)2(5 . 25 . 0iDd應(yīng)與殼體焊成整體，且采用全熔透焊縫，過濾部分打磨圓角。補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)： 所需補(bǔ)強(qiáng)面積，有的大小確定。2iDd所以=2iDd4 . 019. 221015000600所以275. 0mmdA所以245001060075. 0mmA

36、 有效補(bǔ)強(qiáng)范圍。對(duì)于圓筒有：Lc=0.472Pi322Di26 =0.472321500010215000 =83.9mm 故補(bǔ)強(qiáng)面積為 A=4500mm2 ，補(bǔ)強(qiáng)板取 Dg200 材料 16Mn6.2 通氣孔用于貯存易揮發(fā)介質(zhì)的固定頂罐上再貯罐頂部靠近頂罐中心處安裝，起呼吸作用，如圖 6.1 所示：圖 6.1 通氣孔表 6.1 通氣孔規(guī)格尺寸（mm）規(guī)格dDD1d1EHn200ND2752753152055032446.3 量液孔使用于安裝有通氣孔的貯罐，公稱直徑一般為 DN150 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。量液孔德正下方應(yīng)避開加熱器或其它設(shè)備，其法蘭

37、要求水平，為了使量液孔嚴(yán)密，蓋內(nèi)側(cè)刻有一圈特別的凹槽，測(cè)量時(shí)，量液尺沿著導(dǎo)向槽放于罐27底，導(dǎo)向槽或量液孔殼應(yīng)用有色金屬（Al）制成，以免量液尺與其摩擦產(chǎn)生火花，而發(fā)生危險(xiǎn)。6.4 貯罐進(jìn)出液口 進(jìn)液口開在罐頂，據(jù)罐壁 750 mm,孔徑取為 300mm，出液口開在罐壁第一圈的位置，距罐底 200mm,孔徑取為 300mm.6.5 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。 選擇 DN200 的法蘭，材料為 16MnR，選擇 D

38、N200 的法蘭，材料為 16MnR,匹配溫度 0-30，螺母材料為 Q235。 287 焊接工藝焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的一般工藝過程，如圖 7.1 所示，焊接時(shí)整個(gè)過程中的核心工序。件件件件件件 件件件件件件件件件件件件 件件件件件件件件圖 7.1 焊接工藝過程圖7.1 板材檢驗(yàn)，首先檢測(cè)板材是否合格。7.2 鋼材的矯形：凈化與板加工。凈化常用方法用鋼絲刷，砂紙等。材料在搬運(yùn)和貯存中會(huì)產(chǎn)生扭曲，彎曲，隆起等缺陷，在剪切冷割，焊接中也會(huì)產(chǎn)生變形，妨礙后面工作的進(jìn)行，因此必須矯正。7.3焊接材料的選用。表 7.1 焊接材料選用表焊條焊劑手工電弧焊J507或J506431297.4 貯罐底板、壁板、頂板制造

39、、組裝與焊接（1）底板制造 為補(bǔ)償焊接收縮，罐底的排版直徑比設(shè)計(jì)直徑達(dá) 5-2mm； 罐底邊緣板對(duì)接應(yīng)采用機(jī)械加工自動(dòng)或半自動(dòng)加工 罐底板上任意兩個(gè)相鄰焊接接頭之間的距離，以及邊緣板對(duì)接接頭距離底圈壁板縱焊縫的距離，不大于 200mm（2） 組裝 組裝底板鋪設(shè)前，先在基礎(chǔ)上，畫出十字中線，安排板圈鋪設(shè)，中間板條，然后再向兩側(cè)鋪設(shè)，中幅板和邊緣板。罐底的焊接，焊前應(yīng)注意焊口的清渣與干燥，在鋼板搭接處不允許夾有泥沙，油污等。采用卷制法底中心板，則明顯的提高了中心板的制造質(zhì)量和生產(chǎn)效率，卷板間采用對(duì)接接頭，以改善罐底中心板的安裝條件，中心板焊接順序的方向是由中心板中心順序向四周進(jìn)行。卷制中心板在工廠加工雙房發(fā)生裝采用簡易楔形夾緊器來固定，并墊有墊板，來保證焊接質(zhì)量。邊緣板與罐壁的焊接，順序是先焊邊緣板上的對(duì)接焊縫，再焊接邊緣板與罐壁最下一圈板之間的環(huán)形角焊縫，最后焊邊緣板的搭接焊縫。收縮焊縫的焊接時(shí)中幅板與邊緣板之間的對(duì)接焊縫，它的焊接必須是除了配工件處整個(gè)貯罐的最后一道工序（3） 底板的焊接采用手工電弧焊 ，焊條 J507 或 J506 電壓 18V 電流100A。 7.5 壁板的制造與安裝 對(duì)于最大，厚度不超過 18mm 的各種容器的液體或氣體貯罐，先進(jìn)國家已采用工廠中卷制