第5章(過程設(shè)備設(shè)計(jì))

1、CHAPTER Storing Device u教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn): :臥式儲罐基本結(jié)構(gòu)臥式儲罐基本結(jié)構(gòu)u教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn): : 雙鞍式支座臥式內(nèi)壓容器設(shè)計(jì)雙鞍式支座臥式內(nèi)壓容器設(shè)計(jì)第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備應(yīng)用應(yīng)用舉例舉例特點(diǎn)特點(diǎn)儲存或盛裝氣體、液體、液化氣體儲存或盛裝氣體、液體、液化氣體等介質(zhì)的設(shè)備。等介質(zhì)的設(shè)備。石油、化工、食品、制藥、輕工、石油、化工、食品、制藥、輕工、能源、環(huán)保等行業(yè)。能源、環(huán)保等行業(yè)。第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備第一節(jié)概述第一節(jié)概述應(yīng)用應(yīng)用舉例舉例特點(diǎn)特點(diǎn)氫氣儲罐、液化石油氣儲罐、石油氫氣儲罐、液化石油氣儲罐、石油儲罐、液氨儲罐等；儲罐、液氨儲罐等；燕化煉油廠儲罐區(qū)

2、燕化煉油廠儲罐區(qū)第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備應(yīng)用應(yīng)用舉例舉例特點(diǎn)特點(diǎn)儲罐內(nèi)的壓力直接受溫度的影響；儲罐內(nèi)的壓力直接受溫度的影響；介質(zhì)往往易燃、易爆或有毒。介質(zhì)往往易燃、易爆或有毒。第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備結(jié)構(gòu)形式結(jié)構(gòu)形式臥式臥式 立式立式 球形儲罐球形儲罐常識常識石油化工工業(yè)中，儲罐可按照儲存介質(zhì)的石油化工工業(yè)中，儲罐可按照儲存介質(zhì)的物理物理狀態(tài)、儲罐形狀、儲罐內(nèi)部壓力狀態(tài)、儲罐形狀、儲罐內(nèi)部壓力三種方法分類三種方法分類第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備介質(zhì)的物理狀態(tài)介質(zhì)的物理狀態(tài)儲存氣體的儲存氣體的大氣環(huán)境溫度下，儲存接近常壓氣體的儲罐大氣環(huán)境溫度下，儲存接近常壓氣體的儲罐 = =氣柜；氣柜；

3、大氣環(huán)境溫度下，儲存經(jīng)過加壓的氣體，通大氣環(huán)境溫度下，儲存經(jīng)過加壓的氣體，通常采用臥式、球形儲罐和高壓氣瓶。常采用臥式、球形儲罐和高壓氣瓶。第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備儲存液體的儲存液體的大氣環(huán)境溫度和氣相壓力接近于常壓的條件下，大氣環(huán)境溫度和氣相壓力接近于常壓的條件下，儲存液體（如石油、汽油、煤油、柴油等石油液儲存液體（如石油、汽油、煤油、柴油等石油液體產(chǎn)品），一般用立式圓筒形儲罐；當(dāng)在容量不體產(chǎn)品），一般用立式圓筒形儲罐；當(dāng)在容量不大于大于100m3 條件下，也經(jīng)常用臥罐。條件下，也經(jīng)常用臥罐。大氣環(huán)境溫度下，壓力儲存的液化氣體（如液化石大氣環(huán)境溫度下，壓力儲存的液化氣體（如液化石油氣體）

4、容量大于油氣體）容量大于 100m3時，通常用球形儲罐；容時，通常用球形儲罐；容量不大于量不大于100m3時，常用臥罐。時，常用臥罐。在低溫和接近于常壓條件下，儲存液化石油氣，在低溫和接近于常壓條件下，儲存液化石油氣，通常用立式圓筒形儲罐。通常用立式圓筒形儲罐。第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備介質(zhì)的物理狀態(tài)介質(zhì)的物理狀態(tài)儲存固體的儲存固體的稱為料倉稱為料倉儲罐的設(shè)計(jì)儲罐的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮哪些因素應(yīng)考慮哪些因素介介質(zhì)質(zhì)性性質(zhì)質(zhì)場場地地條條件件液液化化氣氣體體第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備介介質(zhì)質(zhì)性性質(zhì)質(zhì)可燃性可燃性飽和蒸氣壓飽和蒸氣壓密度密度腐蝕性腐蝕性毒性毒性化學(xué)反應(yīng)活性等化學(xué)反應(yīng)活性等第五章儲存設(shè)備第五

5、章儲存設(shè)備介質(zhì)特性介質(zhì)特性可燃性可燃性飽和蒸氣壓飽和蒸氣壓密度密度腐蝕性腐蝕性毒性毒性化學(xué)反應(yīng)活性等化學(xué)反應(yīng)活性等可燃性的分類和登記可以可燃性的分類和登記可以在有關(guān)消防規(guī)范中查得在有關(guān)消防規(guī)范中查得。第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備介質(zhì)特性介質(zhì)特性可燃性可燃性飽和蒸氣壓飽和蒸氣壓密度密度腐蝕性腐蝕性毒性毒性化學(xué)反應(yīng)活性等化學(xué)反應(yīng)活性等一定一定溫度溫度下的密閉容器中，達(dá)下的密閉容器中，達(dá)到氣液兩相平衡時氣液到氣液兩相平衡時氣液分界面分界面上的蒸氣壓力上的蒸氣壓力，隨溫度而變化，隨溫度而變化與容積大小無關(guān)與容積大小無關(guān)第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備介質(zhì)特性介質(zhì)特性可燃性可燃性飽和蒸氣壓飽和蒸氣壓密度密度

6、腐蝕性腐蝕性毒性毒性化學(xué)反應(yīng)活性等化學(xué)反應(yīng)活性等重力載荷重力載荷選材的首要依據(jù)選材的首要依據(jù)毒性程度直接影響設(shè)備制毒性程度直接影響設(shè)備制造技術(shù)與管理登記，以及造技術(shù)與管理登記，以及安全附件的配置。安全附件的配置。第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備場場地地條條件件環(huán)境溫度環(huán)境溫度保溫與否保溫與否室內(nèi)、外室內(nèi)、外載荷的影響載荷的影響地基地基影響振動頻率，影響振動頻率，還與基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)密切相關(guān)還與基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)密切相關(guān)第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備盛裝液化氣體盛裝液化氣體介質(zhì)特性介質(zhì)特性場地特性場地特性液化氣體的液化氣體的膨脹性、壓縮性膨脹性、壓縮性充裝量充裝量設(shè)計(jì)溫度下介質(zhì)的設(shè)計(jì)溫度下介質(zhì)的飽和液體密度飽和液體

7、密度溫度過低溫度過低裝量系數(shù)裝量系數(shù)充填量：裝量系數(shù)與儲罐實(shí)際容積和設(shè)計(jì)溫度下充填量：裝量系數(shù)與儲罐實(shí)際容積和設(shè)計(jì)溫度下介質(zhì)的飽和液體密度的乘積介質(zhì)的飽和液體密度的乘積 裝量系數(shù)：裝量系數(shù)：壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程規(guī)定規(guī)定裝量系數(shù)不得大于裝量系數(shù)不得大于0.95，一般取，一般取0.9失穩(wěn)校核失穩(wěn)校核第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備第二節(jié)臥式儲罐第二節(jié)臥式儲罐一、基本結(jié)構(gòu)一、基本結(jié)構(gòu)1、地面臥式儲罐、地面臥式儲罐（一）臥式圓柱形儲罐（一）臥式圓柱形儲罐第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備2、鞍式支座、鞍式支座數(shù)量、位置安排、包角

8、選取、標(biāo)準(zhǔn)選用數(shù)量、位置安排、包角選取、標(biāo)準(zhǔn)選用第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備(1)數(shù)量數(shù)量 ：一般是雙鞍座支承。：一般是雙鞍座支承。置于支座上的臥式容器，如果各支承點(diǎn)的水平高度相同，則采用多置于支座上的臥式容器，如果各支承點(diǎn)的水平高度相同，則采用多支承比采用雙支承好。但對于大型臥式容器，當(dāng)采用多支座時，如支承比采用雙支承好。但對于大型臥式容器，當(dāng)采用多支座時，如果各支座的水平高度有差異，或地基有不均勻的沉陷，或筒體不直果各支座的水平高度有差異，或地基有不均勻的沉陷，或筒體不直不圓等，則各支座的反力就要重新分配，這就可能使筒體的局部應(yīng)不圓等，則各支座的反力就要重新分配，這就可能使筒體的局部應(yīng)力大

9、為增加，因而體現(xiàn)不出多支座的優(yōu)點(diǎn)，故對于臥式容器最好是力大為增加，因而體現(xiàn)不出多支座的優(yōu)點(diǎn)，故對于臥式容器最好是采用雙支座。采用雙支座。第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備(2)位置安排：位置安排：將一個支座固定將一個支座固定(重量大，配管較多的一側(cè)重量大，配管較多的一側(cè)) ，其余支座應(yīng)是活動支座，其余支座應(yīng)是活動支座 對于雙支座，對于雙支座，A0.2L ，最大不超過最大不超過0.25L，且，且A0.5Rm 由彎矩圖知，梁的危險(xiǎn)截面在由彎矩圖知，梁的危險(xiǎn)截面在支座上和梁的跨中截面處，與支座上和梁的跨中截面處，與尺寸尺寸A/L有關(guān)。為使容器受力有關(guān)。為使容器受力最好。兩危險(xiǎn)截面處的彎矩相最好。兩危險(xiǎn)截面

10、處的彎矩相等，便可確定等，便可確定A/L的比值。的比值。 為充分利用封為充分利用封頭的加強(qiáng)效應(yīng)頭的加強(qiáng)效應(yīng) 圖 6-21 滾 動 支 座第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備(3) 、包角大小、包角大小影響應(yīng)力分布，也影響系統(tǒng)影響應(yīng)力分布，也影響系統(tǒng)穩(wěn)定性和重心高低穩(wěn)定性和重心高低120， 135 ，150 我國標(biāo)準(zhǔn)使用我國標(biāo)準(zhǔn)使用120和和150 第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備(4)、標(biāo)準(zhǔn)：、標(biāo)準(zhǔn)：A、JB/T 4731-2005鋼制臥式容器鋼制臥式容器B、JB/T4712.14712.4 -2007，容器支座容器支座內(nèi)容包括：內(nèi)容包括：鞍式支座、腿式支座、耳式支座、支承式支座鞍式支座、腿式支座、耳式支

11、座、支承式支座 鞍座標(biāo)準(zhǔn)鞍座標(biāo)準(zhǔn)的選用的選用利用標(biāo)準(zhǔn)選用支座時利用標(biāo)準(zhǔn)選用支座時要充分考慮要充分考慮設(shè)計(jì)溫度設(shè)計(jì)溫度地震設(shè)防烈度地震設(shè)防烈度支座允許載荷支座允許載荷是否設(shè)有墊板等是否設(shè)有墊板等第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備鞍座鞍座X XX型號型號(A , B，B, B , B,B)公稱直徑，公稱直徑，mm固定鞍座固定鞍座F,滑動鞍座滑動鞍座S鞍座材料應(yīng)在設(shè)備圖紙的材料欄內(nèi)填寫，表示鞍座材料應(yīng)在設(shè)備圖紙的材料欄內(nèi)填寫，表示方法：支座材料方法：支座材料/墊板材料墊板材料無墊板時只注明支座材料無墊板時只注明支座材料(5) 標(biāo)準(zhǔn)鞍座標(biāo)記方法標(biāo)準(zhǔn)鞍座標(biāo)記方法第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備第五章

12、儲存設(shè)備3、圈座：、圈座： 因自身重量而可能造成嚴(yán)重?fù)锨谋”谌萜鳎灰蜃陨碇亓慷赡茉斐蓢?yán)重?fù)锨谋”谌萜鳎?多于兩個支承的長容器多于兩個支承的長容器; 至少應(yīng)有一個活動支承結(jié)構(gòu)至少應(yīng)有一個活動支承結(jié)構(gòu)圈座圈座第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備4、地下臥式儲罐：采用目的主要是為了減少占地面積和、地下臥式儲罐：采用目的主要是為了減少占地面積和安全防火距離，或是為了避免環(huán)境溫度對它的影響。安全防火距離，或是為了避免環(huán)境溫度對它的影響。 1-犧牲陽極犧牲陽極2-浮子液面計(jì)浮子液面計(jì)3-金屬導(dǎo)線金屬導(dǎo)線4-電線保護(hù)測試點(diǎn)電線保護(hù)測試點(diǎn)5-壓力表壓力表6-護(hù)罩護(hù)罩7-安全閥安全閥8-罐裝氣相閥門罐裝氣相閥門9

13、-罐裝液相閥門罐裝液相閥門10-排污和倒空管閥門排污和倒空管閥門11-罐間氣相連接管罐間氣相連接管12-罐體罐體13-罐間液相連接管罐間液相連接管14-支座支座圖圖5-2 地下儲罐結(jié)構(gòu)示意圖地下儲罐結(jié)構(gòu)示意圖第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備埋地措施埋地措施地下室地下室埋土埋土地下支座地下支座涂瀝青防銹層或犧牲陽極法涂瀝青防銹層或犧牲陽極法地土埋設(shè)，達(dá)到預(yù)期埋土高度地土埋設(shè)，達(dá)到預(yù)期埋土高度第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備（二）立式平底筒形儲罐：（二）立式平底筒形儲罐：大型倉儲式常壓或低壓儲壓設(shè)備。大型倉儲式常壓或低壓儲壓設(shè)備。根據(jù)罐頂結(jié)構(gòu)分為固定頂儲罐、浮頂儲罐根據(jù)罐頂結(jié)構(gòu)分為固定頂儲罐、浮頂儲罐1、

14、固定頂儲罐：、固定頂儲罐：根據(jù)錐頂形式劃分：根據(jù)錐頂形式劃分： 錐頂儲罐錐頂儲罐 拱頂儲罐拱頂儲罐 傘頂儲罐傘頂儲罐 網(wǎng)殼頂儲罐網(wǎng)殼頂儲罐2、浮頂儲罐：、浮頂儲罐： 根據(jù)錐頂形式劃分：根據(jù)錐頂形式劃分： 外浮頂儲罐外浮頂儲罐 內(nèi)浮頂儲罐（帶蓋頂儲罐）內(nèi)浮頂儲罐（帶蓋頂儲罐）第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備（三）（三） 球形儲罐球形儲罐組合方案分：桔瓣式、足球瓣式和二者組合的混組合方案分：桔瓣式、足球瓣式和二者組合的混合式之分。合式之分。1分類分類按形狀：圓球形

15、、橢球形按形狀：圓球形、橢球形殼體層數(shù)殼體層數(shù) ： 單層球殼、多層球殼單層球殼、多層球殼支承方式支承方式 ：支柱式支座、筒形裙座、錐形裙座：支柱式支座、筒形裙座、錐形裙座 第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備1罐體罐體（上、下極板，上、（上、下極板，上、下溫帶板和赤道板）下溫帶板和赤道板）2支柱支柱3拉桿拉桿4操作平臺操作平臺5盤梯盤梯6附件附件2、球殼的主要結(jié)構(gòu)、球殼的主要結(jié)構(gòu) 第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備3、罐體、罐體1）純桔瓣式罐體）純桔瓣式罐體優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：球殼拼裝焊縫較規(guī)則，施焊球殼拼裝焊縫較規(guī)則，施焊組裝容易，可自動焊。分塊組裝容易，可自動焊。分塊對稱，便于布置支柱，罐體對稱，便于布置支柱，

16、罐體焊縫受力均勻。焊縫受力均勻。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：球瓣在各帶位置尺寸大球瓣在各帶位置尺寸大小不一，不能互換；下料及成小不一，不能互換；下料及成型復(fù)雜，板材利用率低，接管型復(fù)雜，板材利用率低，接管多時可能出現(xiàn)接管擁擠，焊縫多時可能出現(xiàn)接管擁擠，焊縫不易錯開不易錯開 適用于各種容量的球罐。適用于各種容量的球罐。第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備2）足球瓣式罐體）足球瓣式罐體優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：每塊板尺寸相同，互換性好，材每塊板尺寸相同，互換性好，材料利用率高，焊縫較短，焊接及料利用率高，焊縫較短，焊接及檢驗(yàn)工作量小。檢驗(yàn)工作量小。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：焊縫布置復(fù)雜，施工組裝困難，對焊縫布置復(fù)雜，施工組裝困難，對球殼板的制造精

17、度要求高，只適用球殼板的制造精度要求高，只適用于制造容器小于于制造容器小于120m3的球罐的球罐 由尺寸相同或相似的四邊形由尺寸相同或相似的四邊形或六邊形球瓣組焊而成，適或六邊形球瓣組焊而成，適用于容積小于用于容積小于120m3的球罐。的球罐。第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備特點(diǎn)特點(diǎn)赤道帶、溫帶赤道帶、溫帶桔瓣式桔瓣式極板極板足球瓣式足球瓣式材料利用率材料利用率高高焊縫長度焊縫長度縮短縮短球殼板數(shù)量球殼板數(shù)量減少減少適用于適用于大型球罐大型球罐球罐支柱與球殼板焊接接頭球罐支柱與球殼板焊接接頭避免搭在一起，球殼應(yīng)力分布均勻避免搭在一起，球殼應(yīng)力分布均勻極板尺寸極板尺寸比純桔瓣式大，易布置人孔及接管比

18、純桔瓣式大，易布置人孔及接管3）混合式罐體）混合式罐體第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備組組合合 方方式式 殼殼片片分分割割成成型型形形式式 優(yōu)優(yōu)點(diǎn)點(diǎn) 缺缺點(diǎn)點(diǎn) 應(yīng)應(yīng)用用 純純桔桔 瓣瓣式式 球球殼殼全全部部按按桔桔瓣瓣片片形形狀狀進(jìn)進(jìn)行行分分割割成成型型后后再再組組合合 球球殼殼拼拼裝裝焊焊縫縫較較規(guī)規(guī)則則， 施施焊焊組組裝裝容容易易， 實(shí)實(shí)施施自自動動焊焊； 便便于于布布置置支支座座， 焊焊接接接接頭頭受受力力均均勻勻， 質(zhì)質(zhì)量量較較可可靠靠。 球球瓣瓣在在不不同同帶帶位位置置尺尺寸寸大大小小不不一一，互互換換有有限限；下下料料成成型型復(fù)復(fù)雜雜，板板材材利利用用率率低低；球球極極板板尺尺寸寸往往

19、往往較較小小，人人孔孔、接接管管等等容容易易擁擁擠擠，有有時時焊焊縫縫不不易易錯錯開開。 適適用用于于各各種種容容量量的的球球罐罐。 足足球球 瓣瓣式式 由由相相同同或或相相似似的的四四邊邊形形或或六六邊邊形形組組焊焊而而成成 每每塊塊球球殼殼板板尺尺寸寸相相同同， 下下料料成成型型規(guī)規(guī)格格化化， 材材料料利利用用率率高高， 互互換換性性好好， 組組裝裝焊焊縫縫較較短短， 焊焊接接及及檢檢驗(yàn)驗(yàn)工工作作量量小小。 焊焊縫縫布布置置復(fù)復(fù)雜雜，施施工工組組裝裝困困難難，對對球球殼殼板板的的制制造造精精度度要要求求高高。 容容積積小小于于1 2 0 m3球球罐罐。 混混合合式式 赤赤道道帶帶和和溫溫帶

20、帶桔桔瓣瓣式式； 極極板板足足球球瓣瓣式式 材材料料利利用用率率高高 焊焊縫縫長長度度縮縮短短 殼殼板板數(shù)數(shù)量量少少 極極板板尺尺寸寸大大， 易易布布置置人人孔孔及及接接管管 避避免免球球罐罐支支座座與與球球殼殼板板焊焊接接接接頭頭搭搭在在一一起起，球球殼殼應(yīng)應(yīng)力力分分布布均均勻勻。 第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備桔瓣式和混合式罐體基本參數(shù)見桔瓣式和混合式罐體基本參數(shù)見 - GB/T17261-鋼鋼制球形儲罐型式與基本參數(shù)制球形儲罐型式與基本參數(shù)第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備(二二) 支座：柱式支座和裙式支座支座：柱式支座和裙式支座 作用作用用以支承本體重量和物料重量的重要結(jié)構(gòu)部件用以支承本體重量

21、和物料重量的重要結(jié)構(gòu)部件分分類類柱式支座柱式支座裙式支座裙式支座赤道正切柱式支座結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：赤道正切柱式支座結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：多根圓柱狀支柱在球殼赤道帶等距離布置，多根圓柱狀支柱在球殼赤道帶等距離布置，支柱中心線與球殼相切或相割而焊接起來。支柱中心線與球殼相切或相割而焊接起來。相割時，支柱的中心線與球殼交點(diǎn)同球心連線相割時，支柱的中心線與球殼交點(diǎn)同球心連線與赤道平面的夾角約為與赤道平面的夾角約為100200。柱式之間設(shè)置連接拉桿柱式之間設(shè)置連接拉桿穩(wěn)定（風(fēng)載、地震）穩(wěn)定（風(fēng)載、地震）優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)受力均勻，彈性好，能承受熱膨脹的受力均勻，彈性好，能承受熱膨脹的 變形，安裝方便；變形，安裝方便；缺點(diǎn)缺點(diǎn)球罐重心

22、高，相對而言，穩(wěn)定性差。球罐重心高，相對而言，穩(wěn)定性差。第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備圖圖5-22 支柱結(jié)構(gòu)圖支柱結(jié)構(gòu)圖 1-球殼球殼 8-可熔塞可熔塞 2-上部支柱上部支柱 9-接地凸緣接地凸緣 3-內(nèi)部筋板內(nèi)部筋板 10-底板底板 4-外部端板外部端板 11-下部支耳下部支耳 5-內(nèi)部導(dǎo)環(huán)內(nèi)部導(dǎo)環(huán) 12-下部支柱下部支柱 6-防火隔熱層防火隔熱層 13-上部支耳上部支耳 7-防火層夾子防火層夾子 1、支柱的結(jié)構(gòu)、支柱的結(jié)構(gòu)支柱的結(jié)構(gòu)支柱的結(jié)構(gòu)支柱支柱底板底板端板端板雙段式雙段式單段式單段式第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備1、柱式支座：最常用的是赤道正切柱式支座、柱式支座：最常用的是赤道正切柱式支

23、座 單段式單段式由一根圓管或卷制圓筒組成，其上端與球殼相接的圓由一根圓管或卷制圓筒組成，其上端與球殼相接的圓弧形狀通常由制造廠完成，下端與底板焊好，然后運(yùn)弧形狀通常由制造廠完成，下端與底板焊好，然后運(yùn)到現(xiàn)場與球罐進(jìn)行組裝和焊接。到現(xiàn)場與球罐進(jìn)行組裝和焊接。主要用于常溫球罐主要用于常溫球罐第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備適用于低溫球罐（設(shè)計(jì)溫度為適用于低溫球罐（設(shè)計(jì)溫度為-20 -100）；深冷球罐（設(shè)計(jì)溫度）；深冷球罐（設(shè)計(jì)溫度-100）等特殊材質(zhì)）等特殊材質(zhì)的支座。的支座。上段支柱上段支柱-必須選用與殼體相同的低溫材料，必須選用與殼體相同的低溫材料，一一般在制造廠內(nèi)與球瓣進(jìn)行組對焊接，并對連接焊

24、般在制造廠內(nèi)與球瓣進(jìn)行組對焊接，并對連接焊縫進(jìn)行焊后消除應(yīng)力熱處理，其設(shè)計(jì)高度一般為縫進(jìn)行焊后消除應(yīng)力熱處理，其設(shè)計(jì)高度一般為支柱總高度的支柱總高度的30%40%左右；左右；下段支柱下段支柱-可采用一般材料；可采用一般材料；上下兩段支柱采用相同尺寸的圓管或圓筒組成，上下兩段支柱采用相同尺寸的圓管或圓筒組成，在現(xiàn)場進(jìn)行地面組對在現(xiàn)場進(jìn)行地面組對. 雙段式支柱結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，但它與球雙段式支柱結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，但它與球殼相焊處的應(yīng)力水平較低，故得到廣泛應(yīng)用。殼相焊處的應(yīng)力水平較低，故得到廣泛應(yīng)用。雙段式雙段式第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備我國我國GB12337鋼制球形儲罐標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定鋼制球形儲罐標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定

25、支柱應(yīng)采用支柱應(yīng)采用鋼管制作鋼管制作； 分段長度不宜小于支柱總長的分段長度不宜小于支柱總長的1/31/3，段間環(huán)向，段間環(huán)向 接頭應(yīng)采用帶墊板對接接頭，應(yīng)接頭應(yīng)采用帶墊板對接接頭，應(yīng)全熔透全熔透； 支柱頂部應(yīng)設(shè)有球形或橢圓形的支柱頂部應(yīng)設(shè)有球形或橢圓形的防雨蓋板防雨蓋板； 支柱應(yīng)設(shè)置支柱應(yīng)設(shè)置通氣口通氣口； 儲存易燃物料及液化石油氣的球罐，還應(yīng)儲存易燃物料及液化石油氣的球罐，還應(yīng)設(shè)置設(shè)置 防火層防火層； 支柱底板中心應(yīng)設(shè)置支柱底板中心應(yīng)設(shè)置通孔通孔； 支柱底板的地腳螺栓孔應(yīng)為支柱底板的地腳螺栓孔應(yīng)為徑向長圓孔徑向長圓孔。第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備支柱與球殼支柱與球殼的連接的連接直接連接結(jié)構(gòu)形

26、式直接連接結(jié)構(gòu)形式加托板的結(jié)構(gòu)形式加托板的結(jié)構(gòu)形式U U形柱結(jié)構(gòu)形式形柱結(jié)構(gòu)形式支柱翻邊結(jié)構(gòu)形式支柱翻邊結(jié)構(gòu)形式（三）支柱與球殼的連接（三）支柱與球殼的連接 第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備圖圖5-23直接連接結(jié)構(gòu)形式直接連接結(jié)構(gòu)形式圖圖5-24 加托板的結(jié)構(gòu)型式加托板的結(jié)構(gòu)型式對大型球罐對大型球罐比較合適比較合適可解決由于可解決由于連接部下端連接部下端夾角小，間夾角小，間隙狹窄難以隙狹窄難以施焊的問題施焊的問題第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備圖圖5-25 U形柱結(jié)構(gòu)型式形柱結(jié)構(gòu)型式圖圖5-26 支柱翻邊結(jié)構(gòu)型式支柱翻邊結(jié)構(gòu)型式不但解除了連接不但解除了連接部位下端施焊的部位下端施焊的困難，確保了焊困難

27、，確保了焊接質(zhì)量，而且對接質(zhì)量，而且對該部位的應(yīng)力狀該部位的應(yīng)力狀態(tài)也有所改善，態(tài)也有所改善，但由于翻邊工藝但由于翻邊工藝問題，故尚未被問題，故尚未被廣泛采用。廣泛采用。特別適合低溫球特別適合低溫球罐對材料的要求罐對材料的要求第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備支柱與球殼連接端部結(jié)構(gòu)分平板式、半球式和橢圓式三種支柱與球殼連接端部結(jié)構(gòu)分平板式、半球式和橢圓式三種 平板式：平板式：易造成高應(yīng)力狀態(tài)，不常采用。易造成高應(yīng)力狀態(tài)，不常采用。半球形和橢圓形：半球形和橢圓形：彈性結(jié)構(gòu)，不宜形成邊緣高應(yīng)力狀態(tài)，彈性結(jié)構(gòu)，不宜形成邊緣高應(yīng)力狀態(tài)， 抗拉斷能力較強(qiáng)，推薦?？估瓟嗄芰^強(qiáng)，推薦。第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)

28、備（四）拉桿（四）拉桿作用作用類型類型用以承受風(fēng)載荷與地震載荷作用，用以承受風(fēng)載荷與地震載荷作用，增加球罐的穩(wěn)定性增加球罐的穩(wěn)定性可調(diào)式可調(diào)式固定式固定式a.單層交叉可調(diào)式拉桿單層交叉可調(diào)式拉桿b.雙層交叉可調(diào)式拉桿雙層交叉可調(diào)式拉桿c.相隔一柱單層交叉可調(diào)式拉桿相隔一柱單層交叉可調(diào)式拉桿第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備 可調(diào)式可調(diào)式每根拉桿的兩段之間采用可調(diào)每根拉桿的兩段之間采用可調(diào)螺母連接，以調(diào)節(jié)拉桿的松緊度螺母連接，以調(diào)節(jié)拉桿的松緊度可以改善拉桿的受力狀況，可以改善拉桿的受力狀況，從而獲得更好的球罐穩(wěn)定性從而獲得更好的球罐穩(wěn)定性a 單層交叉可調(diào)式拉桿單層交叉可調(diào)式拉桿b 雙層交叉可調(diào)式拉桿雙

29、層交叉可調(diào)式拉桿第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備圖圖5-23 相隔一柱單層交叉可調(diào)式拉桿相隔一柱單層交叉可調(diào)式拉桿C 相隔一柱單層交叉可調(diào)式拉桿相隔一柱單層交叉可調(diào)式拉桿第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備固定式固定式拉桿常用鋼管制作，管狀拉桿必拉桿常用鋼管制作，管狀拉桿必須開設(shè)排氣孔。拉桿一端焊在支須開設(shè)排氣孔。拉桿一端焊在支柱加強(qiáng)板上，另一端焊在交叉節(jié)柱加強(qiáng)板上，另一端焊在交叉節(jié)點(diǎn)的中心固定板上。也可取消中點(diǎn)的中心固定板上。也可取消中心板將拉桿直接十字焊接。心板將拉桿直接十字焊接。固定式拉桿的固定式拉桿的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：制作簡單、施工方便，但不可調(diào)節(jié)制作簡單、施工方便，但不可調(diào)節(jié)。拉桿可承受拉伸和壓縮載荷，

30、大。拉桿可承受拉伸和壓縮載荷，大大提高了支柱的承載能力，近年來大提高了支柱的承載能力，近年來國外已在大型球罐上應(yīng)用。國外已在大型球罐上應(yīng)用。圖圖5-24 固定式拉桿固定式拉桿1-補(bǔ)強(qiáng)板補(bǔ)強(qiáng)板 2-支柱支柱 3-拉桿拉桿 4-中心板中心板第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備三人孔和接管三人孔和接管1、人孔的尺寸一般為、人孔的尺寸一般為DN500，設(shè)置兩個分別開在上、下極板的中，設(shè)置兩個分別開在上、下極板的中心。心。 檢驗(yàn)和維修用。檢驗(yàn)和維修用。作作用用工作人員進(jìn)出球罐進(jìn)行工作人員進(jìn)出球罐進(jìn)行檢驗(yàn)和維修檢驗(yàn)和維修 球罐在施工過程中，罐內(nèi)球罐在施工過程中，罐內(nèi)通風(fēng)、排煙除塵通風(fēng)、排煙除塵 腳手架的腳手架的搬

31、運(yùn)，內(nèi)件搬運(yùn)，內(nèi)件的組裝等的組裝等若球罐需進(jìn)行若球罐需進(jìn)行消除應(yīng)力整體熱處理消除應(yīng)力整體熱處理 球罐球罐上人孔上人孔調(diào)節(jié)空氣和排煙調(diào)節(jié)空氣和排煙 下人孔下人孔 通進(jìn)柴油和放置噴火嘴通進(jìn)柴油和放置噴火嘴此時，人孔應(yīng)設(shè)置在上下極板的中心。此時，人孔應(yīng)設(shè)置在上下極板的中心。第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備要求要求 位置及個數(shù)位置及個數(shù)人孔的位置應(yīng)適當(dāng)，球罐應(yīng)開設(shè)人孔的位置應(yīng)適當(dāng)，球罐應(yīng)開設(shè) 兩個人孔，分別設(shè)置在上下極板上兩個人孔，分別設(shè)置在上下極板上。 大小大小人孔直徑必須保證工作人員能攜帶工具人孔直徑必須保證工作人員能攜帶工具 進(jìn)出球罐方便。球罐人孔直徑以進(jìn)出球罐方便。球罐人孔直徑以DN500為宜，為

32、宜，小小 于于DN500人員進(jìn)出不便；人員進(jìn)出不便；大于大于DN500，削弱較，削弱較 大，導(dǎo)致補(bǔ)強(qiáng)元件結(jié)構(gòu)過大。大，導(dǎo)致補(bǔ)強(qiáng)元件結(jié)構(gòu)過大。 若球罐必須進(jìn)行焊后整體熱處理，人孔應(yīng)設(shè)置在若球罐必須進(jìn)行焊后整體熱處理，人孔應(yīng)設(shè)置在 上下極板的中心。上下極板的中心。 人孔的材質(zhì)應(yīng)根據(jù)球罐的不同工藝操作條件選取。人孔的材質(zhì)應(yīng)根據(jù)球罐的不同工藝操作條件選取。第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)在球罐上最好采用在球罐上最好采用帶整體鍛件凸緣補(bǔ)強(qiáng)帶整體鍛件凸緣補(bǔ)強(qiáng)的回轉(zhuǎn)蓋的回轉(zhuǎn)蓋或或水平吊蓋型式水平吊蓋型式在有壓力情況下人孔法蘭一般采用在有壓力情況下人孔法蘭一般采用帶頸帶頸對焊法蘭對焊法蘭，密封面大都采用，

33、密封面大都采用凹凸面凹凸面形式形式第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備2接管：接管：盡量選用和設(shè)備相同或相近的材料，盡量布置在上下極板上，以盡量選用和設(shè)備相同或相近的材料，盡量布置在上下極板上，以便集中控制。所有接管都需設(shè)置加強(qiáng)筋，以增加接管部分的剛性便集中控制。所有接管都需設(shè)置加強(qiáng)筋，以增加接管部分的剛性接管結(jié)構(gòu)接管結(jié)構(gòu) ：一般用：一般用厚壁管厚壁管或或整體鍛件凸緣整體鍛件凸緣等補(bǔ)強(qiáng)措施提高其強(qiáng)度等補(bǔ)強(qiáng)措施提高其強(qiáng)度材料材料：最好選用與球殼相同或相近的材質(zhì)；低溫球罐應(yīng)選用最好選用與球殼相同或相近的材質(zhì)；低溫球罐應(yīng)選用低溫配管用鋼管，并保證在低溫下具有足夠的沖擊韌性；低溫配管用鋼管，并保證在低溫下具有

34、足夠的沖擊韌性；布管位置布管位置：球罐接管除工藝特殊要求外，盡量布置在上下極球罐接管除工藝特殊要求外，盡量布置在上下極板上，以便集中控制，并使接管焊接能在制造廠完成制作和板上，以便集中控制，并使接管焊接能在制造廠完成制作和無損檢測后統(tǒng)一進(jìn)行焊后消除應(yīng)力熱處理；無損檢測后統(tǒng)一進(jìn)行焊后消除應(yīng)力熱處理；加強(qiáng)筋加強(qiáng)筋：球罐上所有接管均需設(shè)置加強(qiáng)筋，小接管群可采用球罐上所有接管均需設(shè)置加強(qiáng)筋，小接管群可采用聯(lián)合加強(qiáng)，單獨(dú)接管需配置聯(lián)合加強(qiáng)，單獨(dú)接管需配置3 3塊以上加強(qiáng)筋，將球殼、補(bǔ)強(qiáng)凸塊以上加強(qiáng)筋，將球殼、補(bǔ)強(qiáng)凸緣、接管和法蘭焊在一起，增加接管部分的剛性；緣、接管和法蘭焊在一起，增加接管部分的剛性；連

35、接面連接面：球罐接管法蘭應(yīng)采用凹凸面法蘭。球罐接管法蘭應(yīng)采用凹凸面法蘭。第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備（四）附件（四）附件各類儀表、平臺、梯子、隔熱及保溫裝置等等各類儀表、平臺、梯子、隔熱及保溫裝置等等 梯子和平臺的目的梯子和平臺的目的水噴淋裝置以及水噴淋裝置以及隔熱或保冷設(shè)施隔熱或保冷設(shè)施其它安全附件其它安全附件便于工作人員操作、安裝和檢查便于工作人員操作、安裝和檢查控制球罐內(nèi)部物料溫度和壓力控制球罐內(nèi)部物料溫度和壓力作為球罐附件的還有液面計(jì)、作為球罐附件的還有液面計(jì)、壓力表安全閥和溫度計(jì)等壓力表安全閥和溫度計(jì)等選用時要注意其先進(jìn)、安全、可靠，選用時要注意其先進(jìn)、安全、可靠，并滿足有關(guān)工藝要求

36、和安全規(guī)定。并滿足有關(guān)工藝要求和安全規(guī)定。第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備（五）低溫儲槽（五）低溫儲槽具有雙層金屬殼體的低溫絕熱儲存容器具有雙層金屬殼體的低溫絕熱儲存容器非真空絕熱型非真空絕熱型真空絕熱型真空絕熱型容易產(chǎn)生低溫脆性，在容器的選材、結(jié)構(gòu)設(shè)容易產(chǎn)生低溫脆性，在容器的選材、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造檢驗(yàn)等方面采取嚴(yán)格的措施，并選計(jì)和制造檢驗(yàn)等方面采取嚴(yán)格的措施，并選擇良好的低溫絕熱結(jié)構(gòu)和密封結(jié)構(gòu)擇良好的低溫絕熱結(jié)構(gòu)和密封結(jié)構(gòu) 第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備先根據(jù)內(nèi)壓或外壓容器設(shè)計(jì)方法初步計(jì)算厚度先根據(jù)內(nèi)壓或外壓容器設(shè)計(jì)方法初步計(jì)算厚度 校核筒體在附加載荷作用下的周向、軸向強(qiáng)度和校核筒體在附加載荷作用下

37、的周向、軸向強(qiáng)度和穩(wěn)定性穩(wěn)定性 考慮支座安裝位置、支座反力和支座考慮支座安裝位置、支座反力和支座的包角的影響，計(jì)及各種附加載荷的包角的影響，計(jì)及各種附加載荷 臥式儲罐的計(jì)算臥式儲罐的計(jì)算第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備二、設(shè)計(jì)計(jì)算二、設(shè)計(jì)計(jì)算臥式儲罐的計(jì)算過程：臥式儲罐的計(jì)算過程： 給定設(shè)計(jì)條件：壓力、溫度、直徑、長度、材料等給定設(shè)計(jì)條件：壓力、溫度、直徑、長度、材料等 計(jì)算圓筒和封頭的厚度計(jì)算圓筒和封頭的厚度 設(shè)置鞍座位置設(shè)置鞍座位置A 計(jì)算容器質(zhì)量、鞍座反力、軸向彎矩計(jì)算容器質(zhì)量、鞍座反力、軸向彎矩(m、F、M1、M2) 計(jì)算軸向應(yīng)力計(jì)算軸向應(yīng)力1 4計(jì)算切向應(yīng)力計(jì)算切向應(yīng)力、h計(jì)算周向應(yīng)力計(jì)

38、算周向應(yīng)力5-8 、 6三類應(yīng)力按此順序逐一符合三類應(yīng)力按此順序逐一符合要求，則設(shè)計(jì)結(jié)束。要求，則設(shè)計(jì)結(jié)束。若三類應(yīng)力中有任何一個不符合若三類應(yīng)力中有任何一個不符合許用要求，則需要做相應(yīng)調(diào)整。許用要求，則需要做相應(yīng)調(diào)整。第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備調(diào)整方法調(diào)整方法增加圓筒或封頭厚度增加圓筒或封頭厚度調(diào)整鞍座位置調(diào)整鞍座位置調(diào)整鞍座形式調(diào)整鞍座形式設(shè)置加強(qiáng)件、加強(qiáng)板或加強(qiáng)圈設(shè)置加強(qiáng)件、加強(qiáng)板或加強(qiáng)圈第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備容器受力分析容器受力分析1.壓力：內(nèi)壓或外壓壓力：內(nèi)壓或外壓2.儲罐重量：圓筒儲罐重量：圓筒+封頭封頭+附件的總重量附件的總重量3.物料重量：正常操作時物料重量：正常操作時

39、=物料重量物料重量 水壓試驗(yàn)時水壓試驗(yàn)時=充水重量充水重量4.其他載荷：其他載荷：環(huán)境影響下的載荷，如風(fēng)載、雪載、地震載等環(huán)境影響下的載荷，如風(fēng)載、雪載、地震載等臥罐總重量作用的總長度為臥罐總重量作用的總長度為L=L+（4/3）H兩凸形封頭折算成兩凸形封頭折算成同直徑圓筒長度同直徑圓筒長度第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備(一一)載荷分析：載荷分析：將雙鞍座臥式儲罐簡化為長度為將雙鞍座臥式儲罐簡化為長度為L，受均布載荷作用的外伸梁，受均布載荷作用的外伸梁, L是取的是取的切線位置，而不是取的焊縫位置切線位置，而不是取的焊縫位置簡化力學(xué)模型簡化力學(xué)模型臥罐總重量作用的總長度為臥罐總重量作用的總長度為L

40、=L+（4/3）H兩凸形封頭折算成同直徑圓筒長度兩凸形封頭折算成同直徑圓筒長度1、單位長度的均布載荷單位長度的均布載荷）LHLFHLQq341 (234支座支座反力反力24(3Fq LH）第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備2、豎向剪力、豎向剪力 和力偶和力偶M1)、封頭本身和封頭中物料、封頭本身和封頭中物料重力重力等效為作用在梁等效為作用在梁端點(diǎn)的剪力和力偶。端點(diǎn)的剪力和力偶。HqFq32qHqHHqm4)8332(21)(422212HRqmmMiHqFq32qF第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備封頭本身和其中物料的總量封頭本身和其中物料的總量作用在其重心上作用在其重心上凸形封頭（包括物料）重心近似凸形

41、封頭（包括物料）重心近似到封頭切線距離到封頭切線距離凸形封頭（包括物料）重量近似在簡支梁端點(diǎn)的等效載荷為凸形封頭（包括物料）重量近似在簡支梁端點(diǎn)的等效載荷為剪力：剪力：力偶：力偶：Hq32He83HqFq32qHm421第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備2)液體靜壓力及其合力在梁端點(diǎn)的力偶液體靜壓力及其合力在梁端點(diǎn)的力偶圖圖5-4 液體靜壓力液體靜壓力及其合力及其合力罐內(nèi)充滿的液體對平板封罐內(nèi)充滿的液體對平板封頭有一向外的水平推力，頭有一向外的水平推力，其力矩近似：其力矩近似：4422iiicqRRqRSym其他封頭計(jì)算形式不同，對于球型封頭該力偶不存在，其他封頭計(jì)算形式不同，對于球型封頭該力偶不存

42、在，m2=0對橢圓形、碟形封頭，對橢圓形、碟形封頭，略去差異，對其他凸形封頭的推力力矩均簡化為為略去差異，對其他凸形封頭的推力力矩均簡化為為2222(1)4iiqRHmR224iqRm 第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備)(42212HRqmmMi3）所以梁端點(diǎn)的力偶為：）所以梁端點(diǎn)的力偶為：第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備所以此時梁受力情況為：所以此時梁受力情況為： 均布載荷均布載荷）LHLFHLQq341 (234HqFq32端點(diǎn)處剪力端點(diǎn)處剪力)(42212HRqmmMi端點(diǎn)處力偶端點(diǎn)處力偶第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備（二）筒體內(nèi)力（二）筒體內(nèi)力1、彎矩：、彎矩：第一部

43、分力偶、第二部分剪力、第三部分支座第一部分力偶、第二部分剪力、第三部分支座反力、第四部分均布載荷反力、第四部分均布載荷 )(11ALCFM)341 (4)(212221LHLHRCiM1為正值時，表示上半部筒為正值時，表示上半部筒體受壓，下半部分受拉體受壓，下半部分受拉 22212()()( )( )432224iqLLLLMRHHqFAq(1) 圓筒在支座跨中截面處的彎矩圓筒在支座跨中截面處的彎矩第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備(2)、圓筒在支座截面處的彎矩、圓筒在支座截面處的彎矩)1 (232)(4232222CARCLACFAAqAHqAHRqMiiLHC3412LRHRCii2223M2一

44、般為負(fù)值，表示筒體上半部受拉伸，下半部受壓縮。一般為負(fù)值，表示筒體上半部受拉伸，下半部受壓縮。第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備2、剪力、剪力 (1)支座離封頭切線距離支座離封頭切線距離A0.5Ri，外伸圓筒和封頭兩部外伸圓筒和封頭兩部分的重量應(yīng)該考慮分的重量應(yīng)該考慮，所以，所以)342()32(HLALFAHqFVR(2)支座離封頭切線距離支座離封頭切線距離A0.5Ri，可以忽略外伸圓筒和，可以忽略外伸圓筒和封頭兩部分的重量，所以封頭兩部分的重量，所以VF只考慮支座截面上只考慮支座截面上的剪力，的剪力，因?yàn)橹ё驗(yàn)橹ё缇嘀悬c(diǎn)處截面的跨距中點(diǎn)處截面的剪力等于剪力等于0 0第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)

45、備（三）、圓筒應(yīng)力計(jì)算和強(qiáng)度校核（三）、圓筒應(yīng)力計(jì)算和強(qiáng)度校核（1）圓筒上的軸向應(yīng)力及校核圓筒上的軸向應(yīng)力及校核（2）支座截面處圓筒和封頭上的切向切應(yīng)力支座截面處圓筒和封頭上的切向切應(yīng)力 和封頭的附加拉伸應(yīng)力及校核和封頭的附加拉伸應(yīng)力及校核（3）支座截面處圓筒的周向彎曲應(yīng)力支座截面處圓筒的周向彎曲應(yīng)力（4）支座截面處圓筒的周向壓縮應(yīng)力支座截面處圓筒的周向壓縮應(yīng)力（5）周向彎曲應(yīng)力和周向壓縮應(yīng)力的強(qiáng)度校核周向彎曲應(yīng)力和周向壓縮應(yīng)力的強(qiáng)度校核圓筒圓筒周向應(yīng)力周向應(yīng)力第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備1、圓筒上的軸向應(yīng)力、圓筒上的軸向應(yīng)力除支座附近截面外，其他各處圓筒在承受軸向彎矩時，除支座附近截面外，其

46、他各處圓筒在承受軸向彎矩時，仍然可以看成抗彎截面模量為仍然可以看成抗彎截面模量為Rie 的空心圓截面梁，的空心圓截面梁，而并不承受周向彎矩的作用。而并不承受周向彎矩的作用。如果圓筒不設(shè)加強(qiáng)圈，且如果圓筒不設(shè)加強(qiáng)圈，且A0.5Ri，由于支座處截面受剪力由于支座處截面受剪力作用而產(chǎn)生周向彎矩，在周向彎矩的作用下，導(dǎo)致支座處圓作用而產(chǎn)生周向彎矩，在周向彎矩的作用下，導(dǎo)致支座處圓筒的上半部發(fā)生變形，產(chǎn)生所謂筒的上半部發(fā)生變形，產(chǎn)生所謂“扁塌扁塌”現(xiàn)象，見圖現(xiàn)象，見圖5-5。“扁塌扁塌”一旦發(fā)生，那么支座處圓筒截面的上部就成為難以抵一旦發(fā)生，那么支座處圓筒截面的上部就成為難以抵抗軸向彎矩的抗軸向彎矩的“

47、無效截面無效截面”，而剩下的圓筒下部截面才是能夠，而剩下的圓筒下部截面才是能夠承擔(dān)軸向彎矩的承擔(dān)軸向彎矩的“有效截面有效截面”?！氨馑馑爆F(xiàn)現(xiàn)象象2（三）筒體的應(yīng)力計(jì)算與強(qiáng)度校核（三）筒體的應(yīng)力計(jì)算與強(qiáng)度校核第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備齊克據(jù)實(shí)驗(yàn)測定結(jié)果齊克據(jù)實(shí)驗(yàn)測定結(jié)果認(rèn)為，與認(rèn)為，與“有效截面有效截面”弧長對應(yīng)的半圓心角弧長對應(yīng)的半圓心角等于鞍座包角等于鞍座包角之半之半加上加上/6，即，即圖圖5-5 “扁塌扁塌”現(xiàn)象現(xiàn)象)5360(12162第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備最大合成應(yīng)力發(fā)生在截面最高點(diǎn)或最低點(diǎn)最大合成應(yīng)力發(fā)生在截面最高點(diǎn)或最低點(diǎn) eieiRMpRWM211112eieiRMp

48、RWM211122最高點(diǎn)最高點(diǎn)最低點(diǎn)最低點(diǎn)p為正壓時，為正壓時，為拉應(yīng)力，最大應(yīng)力為正應(yīng)力，出現(xiàn)在截面最低點(diǎn)，為拉應(yīng)力，最大應(yīng)力為正應(yīng)力，出現(xiàn)在截面最低點(diǎn)， p為負(fù)壓時，為負(fù)壓時，為壓應(yīng)力，最大應(yīng)力為壓應(yīng)力，出現(xiàn)在截面最高點(diǎn)。為壓應(yīng)力，最大應(yīng)力為壓應(yīng)力，出現(xiàn)在截面最高點(diǎn)。 1、圓筒上的軸向應(yīng)力、圓筒上的軸向應(yīng)力(1) 跨中截面上筒體的最大軸向應(yīng)力跨中截面上筒體的最大軸向應(yīng)力工作壓力工作壓力P產(chǎn)生產(chǎn)生的軸向應(yīng)力：的軸向應(yīng)力： eipR2軸向彎矩產(chǎn)生軸向彎矩產(chǎn)生的軸向應(yīng)力的軸向應(yīng)力 最高點(diǎn)（壓縮應(yīng)力）最高點(diǎn)（壓縮應(yīng)力）最低點(diǎn)（拉伸應(yīng)力）最低點(diǎn)（拉伸應(yīng)力）eiRM211eiRM212（5-6）（5-

49、7）第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備當(dāng)圓筒在鞍座平面上沒有當(dāng)圓筒在鞍座平面上沒有加強(qiáng)圈且不被封頭加強(qiáng)加強(qiáng)圈且不被封頭加強(qiáng)(ARi/2)時，時，3位于水平位于水平中心線處，即距垂直線夾中心線處，即距垂直線夾角為角為 536012162不存在扁塌現(xiàn)象時，不存在扁塌現(xiàn)象時， 存在扁塌現(xiàn)象時存在扁塌現(xiàn)象時 )5360(12162（2）支座截面處的軸向應(yīng)力：）支座截面處的軸向應(yīng)力： a、位置：位置： 當(dāng)圓筒在鞍座平面上當(dāng)圓筒在鞍座平面上有加強(qiáng)圈或被封頭加有加強(qiáng)圈或被封頭加強(qiáng)強(qiáng)(ARi/2)時，軸向時，軸向拉伸應(yīng)力拉伸應(yīng)力3位于橫截位于橫截面最高點(diǎn)面最高點(diǎn) A A、支座截面處由于軸向彎矩引起的軸向拉伸應(yīng)力：、

50、支座截面處由于軸向彎矩引起的軸向拉伸應(yīng)力： 第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備3 4 433 b、大?。捍笮。?eiRKMWM2122123第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備B、支座截面處圓筒由軸向彎矩引起的軸向、支座截面處圓筒由軸向彎矩引起的軸向(壓縮壓縮)應(yīng)力應(yīng)力4位置始終處于截面最低點(diǎn)位置始終處于截面最低點(diǎn)（2）支座截面處的軸向力：支座截面處的軸向力： 3 4 433 第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備eiRKM222=2320024sin2cossinsineiiinRRRMIyM（5-9）其中其中K1、K2分別是因扁塌效應(yīng)而使圓筒整截面抗彎分別是因扁塌效應(yīng)而使圓筒整截面抗彎斷面系數(shù)減少的折扣系數(shù)，與鞍

51、座包角大小有關(guān)斷面系數(shù)減少的折扣系數(shù)，與鞍座包角大小有關(guān) 第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備操作壓力引起的薄膜應(yīng)力及軸向彎矩產(chǎn)生的軸操作壓力引起的薄膜應(yīng)力及軸向彎矩產(chǎn)生的軸向拉伸向拉伸(壓縮壓縮)應(yīng)力進(jìn)行疊加（式中應(yīng)力進(jìn)行疊加（式中M2為負(fù)值）為負(fù)值） eieiRKMpRWM21221232在截面最高點(diǎn)：在截面最高點(diǎn)： eieiRKMpRWM22221242在截面最低點(diǎn)：在截面最低點(diǎn)： 其中其中K1、K2分別是因扁塌效應(yīng)而使圓筒整截面抗彎分別是因扁塌效應(yīng)而使圓筒整截面抗彎斷面系數(shù)減少的折扣系數(shù)，與鞍座包角大小有關(guān)斷面系數(shù)減少的折扣系數(shù)，與鞍座包角大小有關(guān) 第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備(3)筒體軸向應(yīng)

52、力的校核筒體軸向應(yīng)力的校核 已計(jì)算得到筒體上最大軸向應(yīng)力有已計(jì)算得到筒體上最大軸向應(yīng)力有1、2、3、4 圓筒上的軸向應(yīng)力由兩部分組成，即圓筒上的軸向應(yīng)力由兩部分組成，即壓力壓力及及軸向彎矩軸向彎矩引引起的軸向應(yīng)力疊加，此時應(yīng)根據(jù)容器的不同工作條件進(jìn)起的軸向應(yīng)力疊加，此時應(yīng)根據(jù)容器的不同工作條件進(jìn)行組合，求出最大拉應(yīng)力和最大壓應(yīng)力行組合，求出最大拉應(yīng)力和最大壓應(yīng)力。拉伸應(yīng)力拉伸應(yīng)力壓縮應(yīng)力壓縮應(yīng)力 t cr t第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備在在操作工況、試驗(yàn)工況和充水工況操作工況、試驗(yàn)工況和充水工況下，臥式儲罐所受的載下，臥式儲罐所受的載荷并不相同，應(yīng)分別進(jìn)行筒體應(yīng)力計(jì)算和強(qiáng)度校核：荷并不相同，應(yīng)

53、分別進(jìn)行筒體應(yīng)力計(jì)算和強(qiáng)度校核：A.對于操作狀態(tài)應(yīng)滿足下列條件：對于操作狀態(tài)應(yīng)滿足下列條件：a、計(jì)算得到、計(jì)算得到14 ，取出最大拉應(yīng)力（最大正值）：取出最大拉應(yīng)力（最大正值）： 1234max,tac b、計(jì)算得到、計(jì)算得到14 ，取出最大壓應(yīng)力（最小負(fù)值）：取出最大壓應(yīng)力（最小負(fù)值）： 1234max,t B.對于水壓試驗(yàn)狀態(tài)應(yīng)滿足下列條件：對于水壓試驗(yàn)狀態(tài)應(yīng)滿足下列條件：a、充滿水未加壓時、充滿水未加壓時,計(jì)算得到計(jì)算得到14 ，取出最大壓應(yīng)力（最小負(fù)值）取出最大壓應(yīng)力（最小負(fù)值） 1234max,tac b、加壓狀態(tài)下、加壓狀態(tài)下,計(jì)算得到計(jì)算得到14 ，取出最大拉應(yīng)力（最大正值）取出

54、最大拉應(yīng)力（最大正值）12340.2max,0.9s 第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備 1b1點(diǎn)點(diǎn) 2b2點(diǎn)點(diǎn) 3a1點(diǎn)點(diǎn) 4a2點(diǎn)點(diǎn)第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備也即也即 ttcr 壓縮應(yīng)力且 t 拉伸應(yīng)力12 ttcrt 且34 tttcr 且對于對于1、4兩點(diǎn)，兩點(diǎn)，非操作狀態(tài)時非操作狀態(tài)時比操作狀態(tài)時比操作狀態(tài)時大；大；而而2、3(3)兩點(diǎn)兩點(diǎn)則是操作狀態(tài)則是操作狀態(tài)時比非操作狀時比非操作狀態(tài)時大。態(tài)時大。 4（壓）（壓）2（拉）（拉） 3（拉）（拉）1（壓）（壓） 3第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備2筒體和封頭的切向剪應(yīng)力及校核筒體和封頭的切向剪應(yīng)力及校核剪力在支座

55、截面處為最大，該剪力在圓筒中壁剪力在支座截面處為最大，該剪力在圓筒中壁引起切應(yīng)力，其大小視鞍座包角及筒體剛性引起切應(yīng)力，其大小視鞍座包角及筒體剛性（即是否有加強(qiáng)）而異，分別有三種情況：（即是否有加強(qiáng)）而異，分別有三種情況： 第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備(1)筒體有加強(qiáng)圈，但筒體有加強(qiáng)圈，但A0.5Ri，僅考慮加強(qiáng)圈加強(qiáng)作用。，僅考慮加強(qiáng)圈加強(qiáng)作用。不存在扁塌現(xiàn)象不存在扁塌現(xiàn)象,整個截面承整個截面承受剪應(yīng)力受剪應(yīng)力截面上的切向剪應(yīng)力截面上的切向剪應(yīng)力分布呈正弦函數(shù)關(guān)系分布呈正弦函數(shù)關(guān)系 , 在水平在水平中心線處有最大值。中心線處有最大值。 HLALtRFKtRVKeieiR34233maxsin

56、3KAB最大值在最大值在A、B位置，即位置，即=90和和270 時時第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備( (2) )筒體未被加強(qiáng)筒體未被加強(qiáng)：A0.5Ri，A0.207L 承受剪應(yīng)力有效截面的范圍：承受剪應(yīng)力有效截面的范圍：)19360(401202此時的此時的K3和前面及后面的和前面及后面的K3數(shù)數(shù)值都不同值都不同AB最大切應(yīng)力在最大切應(yīng)力在 )202(22處處 當(dāng)當(dāng)o120=、o135、o150時，可對應(yīng)求得時，可對應(yīng)求得=K31.171 、 0.958 和和 0.799HLALtRFKtRVKeieiR34233max第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備(3) 筒體被封頭加強(qiáng)筒體被封頭加強(qiáng)(即即A0.

57、5Ri)而當(dāng)而當(dāng) (即鞍座底部即鞍座底部)時，切應(yīng)力為時，切應(yīng)力為0。 )202(22在鞍座邊角處在鞍座邊角處 鞍座邊角以上筒體的切向剪應(yīng)力方向向下，鞍座邊角以上筒體的切向剪應(yīng)力方向向下，隨角度變化，鞍座邊角以下筒體的切向剪隨角度變化，鞍座邊角以下筒體的切向剪應(yīng)力方向向上，隨角度變化。應(yīng)力方向向上，隨角度變化。圓筒中切應(yīng)力達(dá)到最大圓筒中切應(yīng)力達(dá)到最大3maxieK FRCD此時外伸部分重量忽略，由此假設(shè)外伸此時外伸部分重量忽略，由此假設(shè)外伸部分無剪力，看右圖部分無剪力，看右圖當(dāng)當(dāng)分別為分別為120、135和和150時，時，K3 =0.880、0.645和和0.485。第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)

58、備4)封頭的切向剪應(yīng)力封頭的切向剪應(yīng)力封頭對圓筒起加強(qiáng)作用時，即封頭對圓筒起加強(qiáng)作用時，即A0.5Ri，封頭中的內(nèi)力會在水平封頭中的內(nèi)力會在水平方向?qū)Ψ忸^產(chǎn)生附加拉伸應(yīng)力方向?qū)Ψ忸^產(chǎn)生附加拉伸應(yīng)力我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中稱為封頭的最大我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中稱為封頭的最大切向剪應(yīng)力切向剪應(yīng)力4hiheK FRcossinsin8324K第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備 筒體切向切應(yīng)力的校核筒體切向切應(yīng)力的校核 ：tt8 .0max封頭中的切向切應(yīng)力不用另行校核（由于封頭與圓筒材料封頭中的切向切應(yīng)力不用另行校核（由于封頭與圓筒材料均相同，其有效厚度往往不小于圓筒的有效厚度。）均相同，其有效厚度往往不小于圓筒的有效厚度。

59、） 切向切（剪）應(yīng)力的校核切向切（剪）應(yīng)力的校核封頭對圓筒起加強(qiáng)作用時，需校核封頭的附加拉伸應(yīng)力封頭對圓筒起加強(qiáng)作用時，需校核封頭的附加拉伸應(yīng)力和內(nèi)壓所引起的拉伸應(yīng)力相疊加的應(yīng)力值：和內(nèi)壓所引起的拉伸應(yīng)力相疊加的應(yīng)力值： h是內(nèi)壓在封頭中引起的應(yīng)力是內(nèi)壓在封頭中引起的應(yīng)力當(dāng)封頭承受外壓時，則當(dāng)封頭承受外壓時，則上式不必計(jì)算內(nèi)壓引起上式不必計(jì)算內(nèi)壓引起的拉伸應(yīng)力。的拉伸應(yīng)力。 對于橢圓形封頭對于橢圓形封頭 2112261hDKheihKpD2對于碟形封頭，對于碟形封頭， heihMpD2rRM1341對于半球形封頭，對于半球形封頭， heihpD4thh25. 1第五章儲存設(shè)備第五章儲存設(shè)備支座

60、截面處圓筒的周向彎曲應(yīng)力支座截面處圓筒的周向彎曲應(yīng)力支座反力在支座圓筒截面上引起切應(yīng)力，支座反力在支座圓筒截面上引起切應(yīng)力，支座截面上的切向切應(yīng)力導(dǎo)致在圓筒徑向截面產(chǎn)生周向彎矩支座截面上的切向切應(yīng)力導(dǎo)致在圓筒徑向截面產(chǎn)生周向彎矩有加強(qiáng)圈、無加強(qiáng)圈、封頭是否加強(qiáng)的周向彎矩有加強(qiáng)圈、無加強(qiáng)圈、封頭是否加強(qiáng)的周向彎矩M有加強(qiáng)圈、無加強(qiáng)圈、封頭是否加強(qiáng)的抗彎截面模量有加強(qiáng)圈、無加強(qiáng)圈、封頭是否加強(qiáng)的抗彎截面模量W周向彎矩引起的周向彎曲應(yīng)力周向彎矩引起的周向彎曲應(yīng)力與周向壓縮應(yīng)力一同校核與周向壓縮應(yīng)力一同校核3、支座截面處筒體的周向應(yīng)力、支座截面處筒體的周向應(yīng)力+周向應(yīng)力周向應(yīng)力 支座截面處圓筒的支座截