論文范文微內壓儲罐設計解析

1、微內壓儲罐設計解析微內壓儲罐設計解析【摘要】在各個國家中，對于微內壓儲罐的規(guī)范都各不相同， 其中專業(yè)技術設計人員，在實際微內壓儲罐設計造成失誤的浪費。【關鍵詞】微內壓；儲罐；設計；罐壁；規(guī)范；中圖分類號：u272. 4文獻標識碼：a文章編號：%1. 刖s本文在對微內壓儲罐的設計當中，根據(jù)多方面內容來闡述微內壓 儲罐的設計內容，本文針對壓儲罐的公式進行推導與說明，主要是為 了對儲罐的一些不同之生進行分析與比較。%1. 微內壓儲罐設計規(guī)范中的公式和概念從罐頂與罐壁的弱連接結構、罐底部不被抬起的最大內壓、抗壓 環(huán)發(fā)生屈曲破壞時的壓力、設計內壓和錨固、通氣（呼吸）幾個方面解 析了微內壓儲罐設計中遇到的

2、一些問題，如“弱項”結構條件、抗壓 環(huán)塑性失穩(wěn)臨界條件、罐壁將被抬起而未被抬起時的臨界壓力、儲罐 錨固、呼吸閥配置等，同時對規(guī)范中的一些公式進行了推導和說明, 并對gb50341- 2003及a pi 650的一些不同點進行了比較和分析?，F(xiàn)對gb503411）立式圓筒形鋼制焊接油罐設計規(guī)范附錄a微 內壓油罐（該附錄等效采用api 650 （2）附錄f）中涉及的罐頂承受內 壓能力及通風、錨固諸問題進行解析，以期對設計人員更好地把握微 內壓儲罐的設計提供幫助。三罐頂與罐壁的弱連接結構罐頂與罐壁采用弱連接結構（弱項）時，臨界狀態(tài)抗壓環(huán)有效截面 積為式中，a-抗壓環(huán)（罐頂與罐壁連接處）有效截面積.m-

3、罐壁和由罐壁、罐頂所支撐構件（不包括罐頂板）的總質量0-罐頂板與水平面的夾角，g-重力加速度，取9. 81 m/s2o該內容為gb50341第7. 1. 6條 中的內容，但微內壓罐也包括“弱頂”罐,為敘述的完整性，首先對該 公式進行解析。經(jīng)分析可認為，該確定面積a為罐壁將被抬起而尚未被抬起，抗 壓環(huán)材料恰好達到屈服強度，即塑性失穩(wěn)臨界狀態(tài)時的抗壓環(huán)有效面 積。對此可按文獻3,圓柱形金屬油罐設計證明如下。作用在固定頂上的總垂直載荷為：式中q-作用在罐頂上的總有效垂直荷載，內壓吋向上；d-一罐內徑,cm;q-作用在罐頂單位面積上的有效荷載，即內壓值減去罐頂板自 重。在臨界狀態(tài)時,q二罐壁和由罐避諱

4、、罐頂所支撐構件(不包括罐頂 板)的總自重。罐承受內壓時，抗壓環(huán)處于受壓狀態(tài)，見圖1。罐壁、 罐頂連接處抗壓環(huán)單位弧長上的力為：%1. 設計壓力固定頂儲罐的工作壓力是正常操作中罐頂氣和空間的最大壓力 值。儲罐的工作壓力在靜止時是由罐內介質的飽和蒸汽壓決定的，在 進料和出料時，由于罐內氣相空間的改變，而使罐內壓力升高或降低。 微內壓儲罐的設計壓力一般由工藝專業(yè)根據(jù)工況給出。若未給出吋， 可由式(1)計算：(1)其中：p-設計壓力(kpa) ； d-罐內徑(m)； -罐頂板有效厚度(mm)； a-罐頂與罐壁連接處的有效截面積(mm2),按gb 50341-2003立式 圓筒形鋼制焊接油罐設計規(guī)范7

5、. 1. 5確定；罐頂與罐壁連接處，罐頂與水平面z間的夾角。式仃)限制了 設計壓力，是為了防止罐壁、罐頂結合部不發(fā)生屈崩破壞。當計算結 果pp0時，儲罐不能重新利用；popw6kpa時，pow設計壓力w 計算結果；當p>6kpa時，表明罐頂罐壁連接結構裕量較大，pow 設計壓力w6kp&。%1. 罐體結構校核儲罐儲存液體時，罐壁沿高度所承受的內壓力主要是內裝介質的 靜壓，呈三角形分布，自上而下逐漸增大。設計中采用定點法設計壁 厚，按gb 50341-2003立式圓筒形鋼制焊接油罐設計規(guī)范6.3. 1 條計算。罐內壓產(chǎn)生的舉升力q按式（2）計算：（2）特別地，當罐內 壓產(chǎn)生的舉升力

6、q大于罐壁、罐頂及其所支撐構件的總重時，gb 50341-2003罐壁厚度計算公式中的計算液位高度ii應加上由內壓 產(chǎn)生的當量液位高度。將新得到的各圈罐壁板最小公稱厚度與測厚得 到的各圈罐壁板厚度對照比較，進行校核。2.2罐底板1.環(huán)形邊緣底板厚度環(huán)形邊緣底板的最小公稱厚度（不包括腐蝕 裕量）與第一層罐壁厚度及其靜水壓試驗吋應力有關，如前所述，壓 力的增加可能導致罐壁厚度的增加，具體可按gb50341-2003立式 圓筒形鋼制焊接油罐設計規(guī)范5. 1. 2選擇。將選取的值加上厚度附 加量后與測量的值比較，進行校核。2 罐底板的排版罐底邊緣板靠近角焊縫處的應力值很高，略向中心移動便迅速衰 減。高

7、應力區(qū)一般位于罐內600mm范圍內，中幅板只要地基不發(fā)生 問題，受力很小。因此罐底板的排版要保證罐壁內表面至邊緣板與屮 幅板z間的連接焊縫的最小徑向距離不小于式（3）計算值和600nini 的大值。式中：lm-罐壁內表面至邊緣板與中幅板連接焊縫的最小徑向距 離（mm） ; tb-罐底環(huán)形邊緣板的最小公稱厚度（不包括腐蝕裕 量）（mm） ;hw-設計最高液位加上由內壓產(chǎn)牛的當量液位高度（m） p - 儲液相對密度（取儲液與水密度z比）。將測量得到的罐壁內表面至 邊緣板與中幅板之間的連接焊縫的徑向距離與計算值比較，進行校核。3. 罐頂與罐壁連接結構處的有效面積罐頂與罐壁連接結構處的 有效面積應符合

8、式（4）要求：（4）符號意義同上。（1）gb 50341中式（1）和式（9）涉及的抗壓環(huán)失穩(wěn)為材料達到屈服 強度下的失穩(wěn)。此種抗壓環(huán)結構，與薄壁圓筒或球殼不同，剛性很大， 一般不會產(chǎn)生彈性失穩(wěn)（屈曲）。（2）gb 50341屮式（1）用于“弱頂” 結構?！叭蹴敗庇腥齻€條件,控制抗壓環(huán)截面積是其中一個條件，該式 的要點在于：第一,在內壓作用下罐壁將被提離而尚未提離;第二，與 此同時在內壓作用下抗壓環(huán)材料已達到其屈服強度。此吋，當有一點 外部干擾或結構自身存在某些微小缺陷時，抗壓環(huán)包邊角鋼便會屈曲 進而從連接焊接處破裂泄壓，達到保護罐主體的目的。弱頂結構一般 指支撐式錐頂，罐頂坡度多為lb16o弱

9、頂罐一般設置呼吸閥,但開啟 壓力很低。式（9）用于一般固定頂結構，是一種臨界狀態(tài)，在某種意義 上也覆蓋/弱頂0。當pf達到預定值后，抗壓環(huán)就會失穩(wěn)破壞。（3）式 （1）和式（9）涉及在塑性狀態(tài)下的屈曲，按api 650附錄f規(guī)定,其抗壓 環(huán)材料屈服強度為220 mpa。當材料的實際屈服強度高于235 mpa吋, 抗壓環(huán)的承壓能力會相應提高。從安全角度考慮，式（1）和式（9）均未 考慮儲液的反提離作用，最危險狀態(tài)為基木無儲液而油氣壓力乂較高 的狀態(tài)。4. 抗壓環(huán)的抗屈曲能力與d2成反比，與截面面積a成正比，與 tgh成正比。相對而言，錐頂罐容易失穩(wěn)，特別是罐頂斜度為1b16（h 角不足3. 6b）的錐頂罐最容易失穩(wěn)。而拱頂罐ii角一般在30b左右， 不容易失穩(wěn)。大直徑罐不僅容易失穩(wěn)，而且容易被提離。5. 按gb50341規(guī)范中計算確定的抗壓環(huán)有效截面積，