大型立式儲(chǔ)油罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

摘要本設(shè)計(jì)的題目是大型立式儲(chǔ)油罐的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。顧名思義，大型立式儲(chǔ)油罐的作用便是用來(lái)大規(guī)模儲(chǔ)藏油類原材料的封閉容器。本設(shè)計(jì)的尺寸大小為直徑15m，長(zhǎng)度10.5m，材質(zhì)16Mn，壁厚10mm的大型立式儲(chǔ)罐。本文的目的是對(duì)大型儲(chǔ)油罐依據(jù)國(guó)內(nèi)以及國(guó)際的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)對(duì)大型立式儲(chǔ)油罐進(jìn)行的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。使我國(guó)的大型立式儲(chǔ)油罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案更符合我國(guó)的國(guó)情和滿足國(guó)內(nèi)的對(duì)于大型儲(chǔ)罐的需求。液化油體等具有易燃易爆的特點(diǎn)，大型立式儲(chǔ)油罐屬于具有較大危險(xiǎn)的儲(chǔ)存容器。針對(duì)液化石油氣儲(chǔ)罐的危險(xiǎn)特性，結(jié)合本專業(yè)《過(guò)程設(shè)備與壓力容器設(shè)計(jì)》所學(xué)的知識(shí)，在設(shè)計(jì)上充分考慮液大型立式儲(chǔ)油罐各項(xiàng)參數(shù)，確保大型立式儲(chǔ)油罐能安全運(yùn)行，對(duì)化工行業(yè)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。目前，全世界公認(rèn)的儲(chǔ)罐大型話的優(yōu)點(diǎn)有：占地總面積相對(duì)較?。还?jié)省建造罐體的總體資金（包括管網(wǎng)和配件等） ；節(jié)省鋼材的消耗量和工程中的材料等；使儲(chǔ)藏和運(yùn)輸過(guò)程變得更加便捷。但是儲(chǔ)罐大型化發(fā)展而產(chǎn)生的新問(wèn)題也有很多，例如：對(duì)管板壁材料的要求提高了。在儲(chǔ)罐大型化的同時(shí)，對(duì)焊接的技術(shù)也變得具有更高的要求；事故產(chǎn)生危險(xiǎn)的可能性大大增加，消防安全措施也要隨之增強(qiáng) [3]。本次設(shè)計(jì)有以下過(guò)程：1.寫(xiě)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(xiě)主要工藝過(guò)程。5.撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。本次設(shè)計(jì)的有以下設(shè)計(jì)任務(wù)： 1.罐體經(jīng)濟(jì)尺寸的選擇； 2.罐壁的設(shè)計(jì)；包括罐壁的強(qiáng)度計(jì)算，罐體風(fēng)力的穩(wěn)定計(jì)算，罐體的抗震設(shè)計(jì),罐壁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等。3.儲(chǔ)罐罐底的設(shè)計(jì)；4.儲(chǔ)罐罐頂?shù)脑O(shè)計(jì)；5.貯罐附件的設(shè)計(jì)及選用；6。焊接工藝等內(nèi)容。經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)后的大型立式儲(chǔ)油罐具有建造時(shí)間段，施工方式簡(jiǎn)單，儲(chǔ)油量大，抗腐蝕能力強(qiáng)，保養(yǎng)維護(hù)便捷，降低了安全事故發(fā)生的概率，使用時(shí)間更長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞:結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；強(qiáng)度計(jì)算； 設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)AbstractThetopicofthisdesignisalargeverticalstoragetanksofmechanismdesign.Asthenameimplies,largeverticalstoragetanksistoformlarge-scalestorageoilclosedcontainerofrawmaterials.Thedesignofthesizefor15mindiameter,lengthis10.5m,16Mn,materialthicknessof10mmlargeverticalstoragetanks.Thepurposeofthisarticleistolargeoiltanksonthebasisofthestatusquoanddevelopmenttrendofdomesticandinternationalforthestructuredesignoflargeverticalstoragetanks.ThestructuredesignschemeoflargeverticalstoragetanksinChinaconformstoChina'snationalconditionsandmeetthedomesticdemandforlargestoragetank.Liquefiedoilbodyhasthecharacteristicsofflammableandexplosive,suchaslargeverticalstoragetankswithlargerdangerbelongstostoragecontainers.Basedonthedangerouscharacteristicsofliquefiedpetroleumgasstoragetank,andcombinedwiththeprofessionalprocessequipmentandpressurevesseldesignknowledge,onthedesignfullyconsiderfluidlargeverticalstoragetanksofvariousparameters,ensurethesafeoperationoflargevertical storagetanks,the chemicalindustry hasimportant practicalsignificance.Atpresent,theworldrecognizedtheadvantagesoflargestoragetankwordsare:coveringatotalareaofrelativelysmall;Savetobuildtankstotalcapital(includingpipeandfittings,etc.);Savetheconsumptionofsteelandengineeringofmaterials,etc.;Thestorageandtransportationbecomemoreconvenient.However,thedevelopmentoflarge-scalestoragetank,andalsohasalotofnewproblems,suchas:therequirementofpipewallmaterialsincreased.Inlarge-scalestoragetankatthesametime,thetechnologyhasbecomeahigherrequirementsforwelding;Accidentshavegreatlyincreasesthepossibilityofdanger,firesafetymeasureswillalsogrow.Thisdesignhasthefollowingprocess:1.Towritethestructureofseveralkindsofdesignscheme.2.Thestrengthcalculationandsizeselection.3.Drawthestructuredesign.4.Writethemaintechnologicalprocess.5.Writethedesignspecification.Thisdesignhasthefollowingdesigntask:1.Theeconomyoftanksizechoice;2.Thedesignofthetankwall;Includingthetankwallstrengthcalculation,windstabilitycalculationoftank,seismicdesignofthetanks,tankwallstructuredesign,etc.3.Thedesignofthetankbottom;4.Thedesignofthetankroof;5.Thedesignoftankaccessoriesandselection;6.Weldingtechnologyandsoon.Afterthedesignoflargeverticalstoragetankswithconstructionperiod,constructionsimple,bigoil,corrosionresistanceisstrong,themaintenanceisconvenient,reducetheprobabilityofsafetyaccidents,advantagesofusingtimeislonger.keywords:Thestructuredesign;Strengthcalculation; Designadvantages目錄第一章緒論.............................................................................................11.1儲(chǔ)罐的發(fā)展概況................................................................................3第二章設(shè)計(jì)方案.....................................................................................42.1各種設(shè)計(jì)方法....................................................................................42.1.1正裝法...........................................................................................42.1.2倒裝法...........................................................................................42.2各種方法優(yōu)缺點(diǎn)比較........................................................................72.2.1正裝法...........................................................................................72.2.2倒裝法...........................................................................................82.3油罐的基礎(chǔ)........................................................................................8第三章罐壁設(shè)計(jì)...................................................................................103.1罐壁的強(qiáng)度計(jì)算..............................................................................103.1.1罐壁厚的計(jì)算.............................................................................103.1.2罐壁的應(yīng)力校核.......................................................................123.2儲(chǔ)罐的風(fēng)力穩(wěn)定計(jì)算......................................................................123.2.1抗風(fēng)圈.........................................................................................123.2.2抗風(fēng)圈所需要的最小截面系數(shù)WZ.........................................133.2.3加強(qiáng)圈計(jì)算.................................................................................153.3儲(chǔ)罐的抗震計(jì)算................................................................................173.3.1地震載荷的計(jì)算...........................................................................173.3.2抗震驗(yàn)算.......................................................................................193.3.3液面晃動(dòng)波高計(jì)算.......................................................................213.3.4地震對(duì)儲(chǔ)罐的破壞.......................................................................223.3.5儲(chǔ)罐抗震加固措施.......................................................................223.4罐壁結(jié)構(gòu)............................................................................................223.4.1截面與連接形式...........................................................................223.4.2罐壁的開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)...........................................................................253.4.3罐壁保溫結(jié)構(gòu)...............................................................................25第四章罐底設(shè)計(jì).....................................................................................264.1罐底結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)....................................................................................264.1.1罐底的結(jié)構(gòu)形式和特點(diǎn)...............................................................264.1.2罐底的排板形式與節(jié)點(diǎn)...............................................................264.2.1中幅板的薄膜力...........................................................................28第五章罐頂設(shè)計(jì)...................................................................................325.1拱頂結(jié)構(gòu)及主要的幾何尺寸............................................................325.2扇形頂板尺寸....................................................................................335.3包邊角鋼............................................................................................34第六章貯罐附件及其選用.....................................................................376.1人孔....................................................................................................376.2通氣孔 386.3量液孔 396.4貯罐進(jìn)出液口 396.5法蘭和墊片 39第七章 焊接工藝 407.1板材檢驗(yàn) 407.2 鋼材的矯形：凈化與板加工 407.3焊接材料的選用 407.4貯罐底板、壁板、頂板制造、組裝與焊接 417.5壁板的制造與安裝 427.6 頂蓋的組裝與焊接 427.7 焊縫的檢驗(yàn)和總體試驗(yàn) 43參考文獻(xiàn) 44致謝 45沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 緒論1沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 緒論2沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 緒論第一章 緒論1.1儲(chǔ)罐的發(fā)展概況油品和各種液體化學(xué)品的儲(chǔ)存設(shè)備 —大型儲(chǔ)罐是石油化工裝置和儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)設(shè)施中非常重要的部分。由于大型儲(chǔ)罐的容積大、使用壽命長(zhǎng)。設(shè)計(jì)規(guī)范制造的費(fèi)用相比較低，使用的材料較少，很節(jié)約。自從 20世紀(jì)70年代以來(lái)，發(fā)展比較快的是內(nèi)浮頂儲(chǔ)油罐和大型浮頂油罐。法國(guó)是第一個(gè)發(fā)展油罐內(nèi)部覆蓋層的。 美國(guó)在此后也開(kāi)始建造此種儲(chǔ)罐。一些世界技術(shù)先進(jìn)的國(guó)家， 都備有較齊全的儲(chǔ)罐計(jì)算機(jī)專用程序， 對(duì)儲(chǔ)罐進(jìn)行動(dòng)態(tài)以及靜態(tài)的技術(shù)分析， 同時(shí)關(guān)于儲(chǔ)罐的重要理論問(wèn)題，如對(duì)大型儲(chǔ)罐 T形焊縫部位的疲勞進(jìn)行分析，，以及關(guān)于抗震分析等，以試驗(yàn)分析為基礎(chǔ)深入的進(jìn)行研究，大量的數(shù)據(jù)都來(lái)源于實(shí)驗(yàn)， 進(jìn)而驗(yàn)證了理論的準(zhǔn)確性，從而使研究變得更加具有使用價(jià)值和發(fā)展前景。近幾十年來(lái)，世界各國(guó)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。3沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 設(shè)計(jì)方案第二章 設(shè)計(jì)方案2.1各種設(shè)計(jì)方法2.1.1正裝法正裝法施工時(shí)大型儲(chǔ)罐的常規(guī)采用的施工方法， 原理為：罐底施工完成后，施工最下面一層管壁按照從下至上的順序依次施工到頂層， 先整圈壁組對(duì)焊接后成為一個(gè)筒體，然后與罐底板組焊大角焊縫，之后在第一圈上安裝第二圈壁板， 逐層向上施工，直至最頂層。2.1.2倒裝法大型儲(chǔ)罐倒裝法施工工藝作為新型的大型福鼎儲(chǔ)罐施工工藝，施工優(yōu)勢(shì)明顯，存在的主要風(fēng)險(xiǎn)是提升過(guò)程中罐體傾斜。某工程中通過(guò)重新設(shè)計(jì)液壓頂裝置并計(jì)算分析承載力，限制其施工載荷來(lái)最大限度地使罐體在頂升過(guò)程中保持平穩(wěn)，保障施工過(guò)程的安全質(zhì)量?，F(xiàn)場(chǎng)達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)化、制度化、規(guī)范化的安全施工。大型儲(chǔ)罐倒裝法施工工藝在施工上優(yōu)勢(shì)明顯；減少了大量的高空作業(yè)時(shí)間、人員操作方便、施工的效率比較高、施工質(zhì)量能在控制范圍之內(nèi)、安全性大大提高。大型儲(chǔ)罐倒裝法施工工藝采用倒裝法組裝壁板，液壓缸作為提升工具，從最頂層壁板開(kāi)始一次逐層提升，并隨壁板的提升安裝各層附件（抗風(fēng)圈、加強(qiáng)圈、包邊角鋼等）。4沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 設(shè)計(jì)方案倒裝法防傾斜安全技術(shù)措施1）液壓提升系統(tǒng)2）液壓缸的數(shù)量參照公式n＝k·p／T式中n為液壓缸數(shù)量；k為安全系數(shù)；p為提升總重；T為液壓缸噸位。液壓缸提升系統(tǒng)設(shè)計(jì)：⑴在新的液壓缸提升系統(tǒng)中，采用泵站控制液壓缸，一個(gè)泵站控制 4個(gè)液壓缸，60個(gè)液壓缸由 15個(gè)泵站控制，15個(gè)泵站由一個(gè)總控制系統(tǒng)控制。采用分級(jí)控制系統(tǒng)可以精確地控制每個(gè)液壓缸提升的高度，如若出現(xiàn)某一邊的液壓缸上升高度過(guò)快或者過(guò)慢，可以通過(guò)液壓缸控制系統(tǒng)停止提升某一邊液壓缸來(lái)達(dá)到同步提升的效果。⑵液壓缸提升示意如圖 2-1所示。在液壓缸提升系統(tǒng)中，在液壓桿上加上一個(gè)帶滾輪的撐桿，可以利用液壓缸基座起到撐護(hù)的作用，避免因提升高度出現(xiàn)罐體的傾斜。5沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 設(shè)計(jì)方案圖2.1液壓缸提升抗風(fēng)裝置采用倒裝法施工，上層罐壁提升后，需要懸空較長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行下層圍板、立縫組對(duì)焊接作業(yè)。由于在提升過(guò)程中和提升到位后的圍板過(guò)程中， 罐壁抵抗橫向風(fēng)能力較差，為保證安全施工，設(shè)計(jì)了抗風(fēng)裝置。該裝置專為罐體抗風(fēng)安全性考慮設(shè)計(jì)，立柱上下接頭均采取鉸鏈形式， 套管與脹圈焊接連接，套管側(cè)面采用鉸鏈結(jié)構(gòu)，既滿足受力結(jié)構(gòu)，又便于安裝拆除 (為組對(duì)、焊接、打磨工序提供操作空間 )。抗風(fēng)裝置的立柱在罐體提升前安裝，提升到位后用方銷子銷在立柱與套管的間隙。 隨罐體的提升高度和儲(chǔ)罐容積確定安裝數(shù)量，均勻布置 [4]。通過(guò)采用上述安全技術(shù)措施之后，倒裝法施工大型儲(chǔ)罐罐體傾斜得到有效的控制，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中未出現(xiàn)儲(chǔ)罐傾斜， 儲(chǔ)罐中心線垂直度的檢查完全符合國(guó)家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。大型儲(chǔ)罐制作安裝施工屬于高危作業(yè)， 為保證施工質(zhì)量，安全快速地完成施6沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 設(shè)計(jì)方案工任務(wù)，采用倒裝法施工安全可靠， 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步， 倒裝法施工大型儲(chǔ)罐將得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。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)至儲(chǔ)罐基礎(chǔ)上，將其卷筒豎起來(lái)，展成罐體裝上頂蓋封閉安裝而建成。見(jiàn)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)。2.2各種方法優(yōu)缺點(diǎn)比較2.2.1正裝法優(yōu)點(diǎn)：這種裝焊方法充分利用了大型吊裝設(shè)備的各種作用，能加大預(yù)置得深度，便于掌握，易于推廣儲(chǔ)罐的自動(dòng)焊接技術(shù)，對(duì)于50000m3~100000m3浮頂罐比較試用。缺點(diǎn)：對(duì)施工場(chǎng)地的要求為場(chǎng)地寬闊， 技術(shù)上存在一定的難度難度， 高空操作任務(wù)較多，存在安全隱患。需要多種設(shè)備和夾具的配合，一般情況下都要搭腳手架，此外，裝配工作在吊架吊臺(tái)上工作，第一、操作不方便，焊接質(zhì)量會(huì)比較差，需要花費(fèi)的時(shí)間也會(huì)很多，第二、高空焊接薄鋼很容易受到影響從而使材料產(chǎn)生形變， 工序較為煩瑣，工種之間可能會(huì)相互制約，從而使施工期延遲，存在安全隱患，因此在大型儲(chǔ)罐中很少人在設(shè)計(jì)中采用正裝法。7沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 設(shè)計(jì)方案2.2.2倒裝法優(yōu)點(diǎn)：（1）施工速度快，工作效率高。（2）這種方法不用搭腳手架，避免了高空作業(yè)，安全增加，有利于提高工程質(zhì)量。（3）所需的起重設(shè)備及其施工工具比較簡(jiǎn)單。但相比于卷裝法來(lái)說(shuō)，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。 z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(lái)，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(jiàn)幾種： [7](1)護(hù)坡型基礎(chǔ):一般用于地基較好時(shí)的拱頂式鋼油罐或容積小于10000立方米的浮頂式鋼油罐。(2)環(huán)梁式基礎(chǔ):一般用于地基較差時(shí)的浮頂式鋼油罐或容積大于5000m3的大型拱頂式鋼制油罐。高座式基礎(chǔ):一般用于容積小于1000m3,用于儲(chǔ)存強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)材料或不需要利用油泵的自流卸鋼油罐。8沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 設(shè)計(jì)方案環(huán)臺(tái)式基礎(chǔ)一般用于大型容積為5000m3及其以上的浮頂式鋼油罐。圖2-2油罐的各種基礎(chǔ)9沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 罐壁設(shè)計(jì)第三章 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PPiC(mm)（3-1）2[]tP式中：P—設(shè)計(jì)壓力：0.2（Mpa）；Pi—罐的內(nèi)徑：15000（mm）；[ ]t—設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力 230（Mpa）；—焊縫系數(shù)：查表得 0.9；C1—鋼板的負(fù)偏差0.8（mm）；C2—腐蝕裕度C2 KB；K—腐蝕，輕微腐蝕 1.0（mm）；B—容器的使用壽命 10年；C3—壁厚減薄量0（mm）；0.2 150001.8 9.04 10mm2 230 0.9 0.2取10mm大型儲(chǔ)罐的圓筒形罐壁承受儲(chǔ)液的靜壓， 此靜液壓是按照三角形分布， 由上至下逐漸增大，故罐壁厚度也由上至下逐漸增厚。但是，在實(shí)際工程中不可能釆用連續(xù)變化截面厚度的鋼板去制造儲(chǔ)罐，故在設(shè)計(jì)中只能根據(jù)鋼板規(guī)格，釆用逐級(jí)增厚的階梯形變截面壁。10沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 罐壁設(shè)計(jì)裝儲(chǔ)液時(shí)：[p0液（h30）]Rc1液[][0.0180.00082（h30）]1563.4=20.10.1141480.000645(h30)11700.85P0—剩余壓力30）R=0.001（h30）1563.4試水時(shí)：水20.000771(h30)水（h[]11700.85由此計(jì)算出各圈板的厚度，按儲(chǔ)液及試水時(shí)兩者較大者作為計(jì)算壁厚， 計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表。（圈板號(hào)由上至下排列）表計(jì)算壁厚（單位：cm）hh-30最小計(jì)算厚圈板號(hào)液水度11701400.204480.107940.2123403100.3140980.239010.3235104800.4237480.370080.4346806500.5333980.501150.5458508200.6430480.632220.65610209900.7526980.763290.777119011600.8623480.894360.9081303.01273.00.9352330.9814830.99計(jì)算出最小壁厚后，罐壁的取值尚須考慮以下幾個(gè)方面。①鋼板負(fù)公差：鋼板出廠時(shí)允許存在一定的厚度偏差，見(jiàn)參考文獻(xiàn) [1]第55頁(yè)表3-2，各層圈板的實(shí)際厚度為：11沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 罐壁設(shè)計(jì)2.4; 3.5; 4.7; 5.9; 7.1; 8.4; 9.7; 10.6 (單位：mm)②考慮到鋼板的規(guī)格和最小壁厚要求等因素最終確定鋼板的名義厚度為： （見(jiàn)參考文獻(xiàn)[1]第56頁(yè)表3-3和表3-4)6; 6; 6; 6; 8; 9; 10; 11 (單位：mm）3.1.2 罐壁的應(yīng)力校核tpDi(c)0.215000(101.8)（3-2）2(c)203.36MPa230MPa2(101.8)0.9因此該結(jié)論滿足材料要求按照試驗(yàn)應(yīng)力公式校核TPT[Di(c)]0.9s（3-3）2(c)式中：s—為材料的屈服極限s345MPa,PT0.2MPa0.25[15000(101.8)T2(101.8)254.2MPa0.90.9s0.9345MPa310.5MPaT254.2MPa0.9s310.5MPa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[8]浮頂儲(chǔ)罐沒(méi)有固定頂蓋，敞口的油罐應(yīng)設(shè)置抗風(fēng)圈以保持油罐受風(fēng)載荷時(shí)的圓12沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 罐壁設(shè)計(jì)度。以維持儲(chǔ)罐整體形狀，故需在儲(chǔ)罐的頂部設(shè)置抗風(fēng)圈， 我國(guó)通常將抗風(fēng)圈置于包邊角鋼以下的一米的位置上?？癸L(fēng)圈的外形有圓形的，也有多邊形的，它是由鋼板和型鋼拼裝組成的組合斷面結(jié)構(gòu)。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 3.1[4]所示，圓拱所對(duì)應(yīng)的圓心角為 60°圖3.1抗風(fēng)圈區(qū)段儲(chǔ)罐上半部罐壁所承受的風(fēng)載荷有抗風(fēng)圈承擔(dān)ZMmzx（3-4）[]式中Z—抗風(fēng)圈所必須的最小截面系數(shù)（m3）；[]—材料許用應(yīng)力（Mpa）；13沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 罐壁設(shè)計(jì)且 s 345MPa [ ] 0.9 345 310.5MPaMmzx—圓拱的跨中彎矩（N·m）；P0R2（3-5）Mmax21式中R—儲(chǔ)罐半徑.（m）；—圓拱對(duì)應(yīng)的圓心角601.047弧度；P0—罐壁駐點(diǎn)線上單位弧長(zhǎng)的風(fēng)載荷（ N·m）；由風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)得出P00.5（0.8P10.8H）0.32P1H（3-6）H—罐壁全高（m）；P1—設(shè)計(jì)風(fēng)速（N/m2）；P1K1K10其中體形系數(shù)K1=H0.7,風(fēng)速高度變化，系數(shù)K21.15(取離地15m高處的值)D則有Z0.07D2HW0（3-7）式中D—儲(chǔ)罐直徑（m）；0—建罐地區(qū)的基本風(fēng)速（N/m2）；查表得550（N/m2）；Z—抗風(fēng)圈所必須的最小截面系數(shù)（mm3）；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)則有:

min ZP10.71.15550442.75N/m2P00.32P1H0.32442.7510.51487.64N/m14沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 罐壁設(shè)計(jì)MmaxP07.523.14210467.47N/m11.0472Mmax10467.47107mm3Z]3.37[310.5取min3.5104mm3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 63×6，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[12]設(shè)置加強(qiáng)圈的目的就是為了防止油罐下部筒體被吹癟， 加強(qiáng)圈的功能是在罐壁上形成節(jié)線圈。當(dāng)兩個(gè)節(jié)線圈之間的罐壁許用臨界壓力大于設(shè)計(jì)外壓時(shí)， 我們可以判定該罐體具有一定的抗風(fēng)能力。判定儲(chǔ)罐的側(cè)壓穩(wěn)定條件為：PcrP0(3-8)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SH3046—92推薦的方法，得在外壓作用下的臨界壓力公式2.59E2.5Pcr1.5L（3-9）D15沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 罐壁設(shè)計(jì)式中Pcr—臨界壓力（Pa）；9E—圓筒材料的彈性模量：192×10（Pa）；—圓筒壁厚（m）；D—圓筒直徑（m）；L—圓角長(zhǎng)度（m）；Pcr2.59192109(10103)2.50.82104Pa151.510.5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P02.25SZw0q（3-10）式中P0—罐壁設(shè)計(jì)外壓（Pa）；—風(fēng)載荷體形系數(shù)；—風(fēng)壓高度變化系數(shù)；w0 —基本風(fēng)壓（Pa）；—罐內(nèi)負(fù)壓（Pa）；對(duì)固定頂儲(chǔ)罐，罐壁的設(shè)計(jì)外壓計(jì)算公式為：0P02.25Zw0q（3-11）w0—基本風(fēng)壓（Pa）；—風(fēng)載荷體形系數(shù)；P0 2.25 1.0 550 1.2 800 0.03 1266.3Pa PCr故滿足要求。16沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 罐壁設(shè)計(jì)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)算關(guān)于自震周期的計(jì)算儲(chǔ)罐的罐液耦連震動(dòng)基本自震周期是：HwHw]DDT17.743105[eD0.7147（3-12）D3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；Hw—儲(chǔ)罐底面到儲(chǔ)液面的高度： 10.5m；D—儲(chǔ)罐的內(nèi)直徑：15mm3—位于罐壁高度 1/3處的罐壁名義厚度：10×10-3m10.50.714710.5]1515則T17.743105[(2.718)15101.131102(s)15103水平地震作用幾效應(yīng)計(jì)算FHKZmeqg（3-14）meqmL（3-15）式中 FH—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meq—等效質(zhì)量（Kg）；17沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 罐壁設(shè)計(jì)mL—儲(chǔ)液質(zhì)量（Kg）；g—重力加速度取9.81m/s2—?jiǎng)右合禂?shù)；KZ—綜合影響系數(shù)取KZ；=0.4mLV油800Kg/m3D2H80015210.51483650kg44meq0.017148365025222.05KgFH0.40.8225222.059.8181156.49N水平地震作用對(duì)罐底的傾覆力矩M1=0.45 FHHW 0.45 81156.49 10.5 383464.42N/m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crKCE1（3-16）D1KCHD1]（3-17）0.0915[10.0429][10.17061H第一周罐壁穩(wěn)定許用臨界應(yīng)力[cr]cr（3-18）1.5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）；1—第一圈罐壁的有效厚度（ m）；H—罐壁的高度（m）； KC—系數(shù)； —設(shè)備重要度差別；18沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 罐壁設(shè)計(jì)KC0.0915[10.042910.5][10.170615.030]0.1650.01010.5KCE10.1651921060.010107PacrD12.1115.030[cr]cr2.111071.41107Pa1.51.51.003.3.2抗震驗(yàn)算罐底周邊單位長(zhǎng)度上的提離力4M1Ft （3-19）D12FL0byHWSg（3-20）式中 Ft—罐底周邊單位長(zhǎng)度上的提離力（ N/m）；FL0—儲(chǔ)液和罐底的最大提離反抗力（ N/m）；當(dāng)其值大于0.02HwD1Sg時(shí)，取0.02HwD1Sg；y—罐底環(huán)形邊緣板的屈服點(diǎn)（ Pa）；罐底環(huán)形邊緣的有效厚度（m)PX—儲(chǔ)液密度（Kg/m3）；(P0gy)D[(1013251.259.8110.5)]15.03076.24Pay[]1062b10620.010Ft4383464.422.16103N/m15.032FL00.01076.2410.58009.8125.06N/m0.02HWD1Sg0.0210.58009.8115.0302.48104N/m19沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 罐壁設(shè)計(jì)FL0 0.02HWD1 Sg FL0 25.06N/m罐底周邊單位長(zhǎng)度上的提離反抗力FLFL0N1（3-21）D1式中FL—罐底周遍單位長(zhǎng)度上的提離反抗力（ N/m）；N1—第一圈罐壁底部所承受的重力（ N）；N1mLg14836509.811.46106NFL25.061.461073.09105N/m3.1415.03無(wú)錨固儲(chǔ)罐應(yīng)滿足的條件罐底部壓應(yīng)力CN1M1（3-22）A1Z1式中C—罐壁底部的豎向壓應(yīng)力（Pa）；A1—第一圈罐壁的截面積，A1D11(m);Z1—第一圈罐壁的截面抵抗矩，Z10.785D121（m）；c1.461070.785383464.423.12107Pa3.1415.030.01015.0320.010由于ccr所以采取用錨固螺栓通過(guò)螺栓座把儲(chǔ)罐錨固在基儲(chǔ)上。錨固螺栓應(yīng)力[4M1N1]Dr（3-23）btnAbt20沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 罐壁設(shè)計(jì)bt [ bt]式中 bt—地腳螺栓的拉應(yīng)力，若 bt 0，則地腳螺栓的拉應(yīng)力為 0（Pa）；n—地腳螺栓的個(gè)數(shù)（20個(gè)）；Abt—個(gè)地腳螺栓的有效截面積（ m3）；Dr—地腳螺栓的中心圓直徑（m）；[bt]—地腳螺栓抗震設(shè)計(jì)的許用應(yīng)力（Pa）；[0]；[0]1.2[t]；[t]；[bt]230MPa[1.2230bt]276MPa1.00bt12[4383464.421.46106]2.32108Pa[bt]d0.07204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h(yuǎn)V12R；21.850.08TW；式中 1—浮頂影響系數(shù)，取0.85；2—阻尼修正系數(shù)，當(dāng)TW大于10s時(shí)，取 2=1.05；—地震影響系數(shù)，取 0.82；TW2Dch(3.68HW)18.87s10s（3-24）3.68gD故取2=1.05；21沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 罐壁設(shè)計(jì)hV 0.85 1.05 0.82 7.5 5.49m3.3.4地震對(duì)儲(chǔ)罐的破壞相關(guān)實(shí)踐表明，在水平地震作用下，儲(chǔ)油罐會(huì)因?yàn)楣薜滋岣叨鹩凸薜膿p壞，從而造成儲(chǔ)油罐可靠度大幅度的下降。 因?yàn)榇笮土⑹絻?chǔ)油罐的戒指多存在易燃、 易爆等特性，若其遭受到地震災(zāi)害，極易引起次生火災(zāi)，其后果不言而喻，隨著大型立式儲(chǔ)油罐的大范圍使用，立式儲(chǔ)油罐防震減災(zāi)能力也一次變得尤為重要。3.3.5儲(chǔ)罐抗震加固措施當(dāng)驗(yàn)算核實(shí)罐壁的厚度達(dá)不到抗震要求時(shí)， 必須增加添設(shè)補(bǔ)強(qiáng)板，加強(qiáng)環(huán)，支撐等加固措施。⑴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，并且厚度不可以小于 4mm的鋼板加強(qiáng)，壁板底板要與加強(qiáng)板焊接牢固，并且焊接的質(zhì)量一定要保證。⑵同時(shí)可在罐內(nèi)或罐外設(shè)置加強(qiáng)環(huán)，加強(qiáng)環(huán)距離罐的水平焊縫，不得小于150mm。罐壁與加強(qiáng)環(huán)相互連接成型，儲(chǔ)罐的直徑?jīng)Q定了其截面的尺寸大小。3.4罐壁結(jié)構(gòu)3.4.1截面與連接形式縱截面是由罐壁上若干個(gè)壁板組成，形狀是一個(gè)階梯型，由下至上逐級(jí)減薄。一般情況下，下壁板厚度要大于上壁板的厚度。22沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 罐壁設(shè)計(jì)罐壁的下部通過(guò)內(nèi)外角焊縫與罐底的邊緣板相連，上部有一圈包邊角鋼，這樣既增加了焊縫的韌性和強(qiáng)度，還能夠加強(qiáng)罐壁的剛性。當(dāng)有液壓作用時(shí)，縱向應(yīng)力在罐壁中占據(jù)了主導(dǎo)地位。那么就是說(shuō)罐壁的流度由罐壁的縱焊縫所決定。所以壁板的縱向焊接接頭需要進(jìn)行全焊透的對(duì)接類型。 我們平時(shí)常用的關(guān)于罐壁縱向焊接的接頭如圖 3-2所示。圖3-2 罐底縱向焊接接頭形式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(kāi) 1/3板長(zhǎng)，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。23沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 罐壁設(shè)計(jì)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)防烈度不大于度的地區(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(guò)渡，而在地震小于 7度的地區(qū)可取K2=K1[3]。圖3-4 底層壁板與邊緣板的焊接24沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 罐壁設(shè)計(jì)3.4.2罐壁的開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)儲(chǔ)罐罐壁上的開(kāi)孔，可以開(kāi)為圓形或者橢圓形，當(dāng)開(kāi)控的形狀為橢圓形時(shí)，孔的長(zhǎng)徑與短徑之比需要不小于 2.0，橢圓形開(kāi)孔的長(zhǎng)軸方向?yàn)榄h(huán)形是最好的。開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)的計(jì)算方法采用等面積法，當(dāng)圓孔的直徑 D≤100mm時(shí)，可以不用考慮補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)。3.4.3罐壁保溫結(jié)構(gòu)和罐壁相互焊接的保溫結(jié)構(gòu)在與罐壁電焊聯(lián)接時(shí)， 應(yīng)用罐壁焊縫施焊的焊接工藝和與罐壁材料相對(duì)應(yīng)的焊接材料。從而避免對(duì)焊接過(guò)程對(duì)罐壁造成傷害。保溫支撐件可以使用型鋼或用扁鋼焊接成型， 支撐件承面寬度小于保溫層厚度大約10-20mm。支撐件間距，高溫介質(zhì)時(shí)小于等于2-3m，中低溫的介質(zhì)不大于3-5m。支撐件位置應(yīng)設(shè)在閥門(mén)或者法蘭上方，其位置不能影響未來(lái)進(jìn)行螺栓拆卸工作25沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 罐底設(shè)計(jì)第四章 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)特別像一個(gè)倒圓錐形。因此而命名，中間低四周高，罐底的坡度有 2%—5%。隨排除污泥雜質(zhì)，水分的要求高低而定。在罐底中央需要焊接一個(gè)集液槽，將沉降的污泥和存液在這個(gè)地方集中起來(lái)， 從而傍邊由彎管自上或由下引出排放。這種罐底形式有以下特點(diǎn)：⑴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。⑵因易于清洗，對(duì)于燃料油罐可以不再設(shè)置清掃孔。⑶倒圓錐形罐底可以增加儲(chǔ)罐容量，儲(chǔ)罐直徑越大，罐底坡度越陡，可增加的容量越多。⑷因較少形成凹凸變形和較少沉積，可以改善罐底腐蝕狀況。⑸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26沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 罐底設(shè)計(jì)如下排板方法。如圖 4.1[1]圖4-1罐底排版圖在邊緣板與邊緣板，邊緣板與和幅板之間，以及中幅板之間的焊接可以采用搭接焊結(jié)構(gòu)，也可以采用對(duì)接焊結(jié)構(gòu)，例如：如圖 4.2的焊接方式，選擇對(duì)的接焊工藝。圖4-2加墊板的V型破口圖27沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 罐底設(shè)計(jì)罐底的排板模式選擇帶墊板的單面焊接的對(duì)接結(jié)構(gòu)。 這種方法與采用傳統(tǒng)的搭接焊接方式相比較，對(duì)接焊的焊接強(qiáng)度很高，能保持罐底的平整與穩(wěn)定，節(jié)省罐底材料。但設(shè)計(jì)和施工過(guò)程要求嚴(yán)格，總的來(lái)說(shuō)方法不如搭接焊方便。罐壁底圈與罐底的內(nèi)外交焊縫都采用連續(xù)焊的方式， 焊接高度等同于罐底的邊緣板厚度。當(dāng)邊緣板的厚度大于等于 10mm時(shí)，為改善受力的情況，從而避免應(yīng)力的集中。4.2罐底的應(yīng)力計(jì)算4.2.1中幅板的薄膜力2ML02M01（4-1）N1(1)21Rt0罐壁與邊緣板之間的約束彎矩11(1)3l344(212L0M)1)240t1211(1Rt0M0（4-2）1117l(1)31211(1M)40tRt0式中t—邊緣板厚（mm）；1—罐壁第一圈壁板特征系數(shù)，13(12)42；R21—泊松比，0.3；R—儲(chǔ)罐半徑，7.5m；28沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 罐底設(shè)計(jì)1—儲(chǔ)罐第一圈厚度，10mm；t0—中幅板的平均厚度，6mm；L0—底板上的液壓高度，10.5m；P—作用在罐底上的儲(chǔ)液壓力，P=gL0；—儲(chǔ)液密度，800Kg/m3；L—邊緣板彎曲剛度，14.03m；D—邊緣板彎曲剛度DEt3；12(1M2)K—彈性地基系數(shù)（一般取為400KN/m2）；β—罐壁邊緣板特征系數(shù)，3(1M2)4R2t2；P8.24104Pa；D192109831090.9104；12(10.32)43(10.32)5.25；143(10.32)4.58；222250.0150.00911(10)39.2010414.0330.3[24.58210.51]240844.58424.58(0.0100.7)M07.50.006111714.03(10)30.74.5824.580.0104087.50.0061.38106N/mNP212(8.2410421.38106)1.64105Pa514.032邊緣板上表面的徑向應(yīng)力分布為邊緣板上表面的環(huán)向應(yīng)力分布為

N6x（4-3）xt2tN6Mx（4-4）yt2t29沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 罐底設(shè)計(jì)式中 x-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)系圖4-3力的平衡關(guān)系圖再分別求出0xl及l(fā)xl的彎矩Mx222(pl3M0)xM0px2(0xl5l2)28pM0)x3117M0)x21pM0)l2l5l(l2(p12l2plx(42(xl)25252l2當(dāng)x=0時(shí)xo1.38106N/m當(dāng)x=l時(shí)2當(dāng)xl時(shí)

xx

38.2410414.03211.381061.91106N/m4020所以當(dāng)x=l時(shí)，x有最大值且x1.91106N/m2所以4.0610761.911064.99MPa2s690MPax8284.0610760.31.911062s690MPay825.02MPa8故均為安全。30沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 罐底設(shè)計(jì)4.3罐底焊接方式罐底板除弓形邊緣板之間對(duì)接外，其余的如邊緣板與中幅板之間、中幅板與中幅板之間均為搭接。邊緣板與中幅板之間搭接寬度應(yīng)大于 5倍板厚且不小于 25mm。在罐底與罐壁的聯(lián)接出應(yīng)用兩側(cè)連續(xù)角焊， 焊角高度等于邊緣板的厚度，內(nèi)側(cè)的角焊縫應(yīng)焊接為圓滑的不等邊角焊，以此用來(lái)避免應(yīng)力的集中分布。31沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第五章 罐頂設(shè)計(jì)第五章 罐頂設(shè)計(jì)5.1拱頂結(jié)構(gòu)及主要的幾何尺寸5.1.1拱頂結(jié)構(gòu)拱頂罐是目前立式圓柱形儲(chǔ)油罐當(dāng)中應(yīng)用最廣泛、 使用最多的一種罐頂形式，拱形的主體形狀是球體，它本身是非常重要的結(jié)構(gòu)，儲(chǔ)罐沒(méi)有衍架和立柱，結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，剛性優(yōu)秀，能承受較高的剩余壓力（油品耗損非常低） ，鋼材耗量少。拱頂蓋的拱頂是球的第一部分，他由中心頂板、扇形頂板組成，當(dāng)罐徑比較大、頂板又較薄時(shí)，在頂板的內(nèi)側(cè)還應(yīng)焊接加強(qiáng)肋。中心頂板又叫中心蓋板，扇形頂板又叫瓜皮板。瓜皮板一般做成偶數(shù)，對(duì)稱安排。罐頂?shù)耐鈧?cè)應(yīng)采用連續(xù)焊接，內(nèi)側(cè)間接焊接。拱頂蓋有兩種形式：一種是灌頂與罐壁的聯(lián)接為圓弧過(guò)度相焊的結(jié)構(gòu)， 他的邊緣應(yīng)力小，承壓能力較高，但需要沖壓成型，施工比較困難；另一種是采用包邊角鋼將拱頂與罐壁分焊接相聯(lián)的結(jié)構(gòu)，制造較方便，廣泛用于承壓較低的液體儲(chǔ)罐。圖5-1罐頂?shù)暮?jiǎn)單結(jié)構(gòu)32沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第五章 罐頂設(shè)計(jì)5.1.2 拱頂?shù)那拾霃揭驗(yàn)樵跉怏w壓力作用下，球頂與儲(chǔ)罐壁厚度相等時(shí)球頂?shù)膹?qiáng)度為等直徑立式圓柱形罐壁強(qiáng)度的 2倍。為了取得等強(qiáng)度，球頂直徑是管壁直徑的 2倍，即取球頂?shù)那拾霃脚c油罐直徑的差值不超過(guò) 20%[6]⑴拱頂?shù)那蛎姘霃揭话闳?Rn=0.8～1.2D式中D-儲(chǔ)罐直徑，15m；取Rn=1.0D=15000mm0、、D2、a、b、根據(jù)圖可知，有sin0=D1510=30°(5-1)2Rn2152sin0=D2(5-2)2Rn式中D2-中小孔直徑，查表得D2=2000mmsin0=20000.06670=3.872°215000a-取25mmb-取30mm5.2扇形頂板尺寸扇形頂板的塊數(shù) n最好為偶數(shù)，扇形頂板小頭的弧長(zhǎng) CD不得小于180mm，則瓜邊板的展開(kāi)式狀。R1=Rtg 0=15000tg30°=8660.3mmR2=Rtg =15000tg4.096=1003.4mm33沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第五章 罐頂設(shè)計(jì)ABD11=(1500040)40238872mmn20AD2R(0)215000(303.278)6889.90mm360360CDD22364mmn圖5-2拱頂?shù)膸缀纬叽缂肮习逭归_(kāi)圖5.3包邊角鋼包邊角鋼通常采用下圖給出的 A、B兩種形式。A型焊接工作量小，但角鋼需要加熱后沖壓成型，比較麻煩。 B型焊接工作量大，但施工工藝比較簡(jiǎn)單容易。 B型每隔一段間距需加設(shè)筋板，筋板周圍間距可取 1.5m左右。34沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第五章 罐頂設(shè)計(jì)圖5-3包角鋼的型式表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，mm10<D≤20∠75×75×85.4球殼的設(shè)計(jì)5.4.1頂板厚度的選取拱頂頂板厚度與罐的大小有關(guān)。對(duì)于 1000m3或者更小的儲(chǔ)罐，可采用光面球殼（不加筋），而較大的儲(chǔ)罐采用加筋拱頂較為經(jīng)濟(jì)，使其在滿足拱頂穩(wěn)定性的情況下拱頂蓋的重量是最輕的。35沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第五章 罐頂設(shè)計(jì)國(guó)內(nèi)拱頂罐的系列非常的多，目前而言并沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。拱頂板厚度大致如下：公稱容量/m3100100020003000500010000頂板厚度45或5*5*5*6*6*~7*/mm注：表中星號(hào)表示加筋5.5罐頂失穩(wěn)破壞實(shí)例（《油氣儲(chǔ)運(yùn)》1999年第3期）青島石油化工廠 507號(hào)油罐為5000m3立式圓柱形拱頂鋼油罐。灌頂各設(shè)一個(gè) DN250機(jī)械呼吸閥和液壓安全閥，下方均設(shè)有波紋型不銹鋼絲阻火器；頂板厚度 6mm，頂板和筋板材質(zhì)均為 Q235-AF。此罐原設(shè)計(jì)儲(chǔ)存柴油，因此罐壁并沒(méi)有進(jìn)行保溫處理，于 1992年11月29日放生了灌頂凹陷事故，面積超過(guò)60㎡，下陷最深處達(dá)到了 50cm，罐頂部分焊縫被拉傷，罐壁上部分出現(xiàn)了凹陷現(xiàn)象。原因分析：辣油存儲(chǔ)溫度為 65℃~75℃，由于油罐沒(méi)有進(jìn)行保溫處理，需要長(zhǎng)時(shí)間加熱，油氣上升時(shí)，溫降梯度過(guò)大，容易導(dǎo)致石蠟油油氣凝結(jié)在阻火器鋼絲網(wǎng)上，是油罐護(hù)膝通道阻塞。還有，大流量的付油，使其負(fù)壓超過(guò)了了限制，因此灌頂失穩(wěn)。36沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第六章 貯罐附件及其選用第六章 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㎜，Di〉3000時(shí)，人孔直徑不小于 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： ⑴設(shè)計(jì)壓力小于或等于 2.5Mpa；⑵兩相鄰開(kāi)孔中心的間距應(yīng)不小于兩孔直徑之和的兩倍； ⑶接管公稱外徑小于或等于㎜。由于89〈600，故需要開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)，采取密集補(bǔ)強(qiáng)等 :⑴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(kāi)孔的補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)。②兩相鄰開(kāi)孔邊緣的間距不得小于Din)e。③在圓筒上，最大開(kāi)孔尺寸應(yīng)在d0.5；④應(yīng)與殼體焊成整體，2.5(2Di且采用全熔透焊縫，過(guò)濾部分打磨圓角。補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)：d①所需補(bǔ)強(qiáng)面積，有 的大小確定。Di2所以d600=2.190.4Di150001022所以A0.75dmm237沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第六章 貯罐附件及其選用所以A 0.75 600 10 4500mm2②有效補(bǔ)強(qiáng)范圍。對(duì)于圓筒有：Lc=0.472Pi

2Di

2322 10 3=0.472 1500015000=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的中心處安裝， 目的是起呼吸作用，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dDD1d1EHnDN20027527531520550324438沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第六章 貯罐附件及其選用6.3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(lái)測(cè)定液量或取樣用。量液孔德正下方應(yīng)避開(kāi)加熱器或其它設(shè)備， 其法蘭要求水平，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)出液口罐體的進(jìn)液口應(yīng)該開(kāi)在罐頂位置，據(jù)罐壁位置約 750mm，孔徑應(yīng)取為300mm，罐體的出液口必須開(kāi)在罐壁第一圈的位置，距罐底距離為 200mm，孔徑大小取為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。要選擇DN200的法蘭，法蘭材料為16MnR，匹配溫度0°-30°，螺母材料為Q235。U型螺栓材料為M12。39沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第七章 焊接工藝第七章 焊接工藝焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的一般工藝過(guò)程，如圖 7.1所示，焊接時(shí)整個(gè)過(guò)程中的核心工序。材料零件裝配焊接調(diào)整涂漆成品入庫(kù)加工處理安裝質(zhì)量檢驗(yàn)圖7-1焊接工藝過(guò)程圖7.1板材檢驗(yàn)[15]首先檢測(cè)板材是否合格。其次檢查板材的質(zhì)量是否有缺陷。7.2 鋼材的矯形：凈化與板加工凈化常用方法用鋼絲刷，砂紙等對(duì)剛才表面的銹跡進(jìn)行清除。 材料在搬運(yùn)和貯存中容易產(chǎn)生扭曲，彎曲，隆起等一些缺陷，在剪切冷割，焊接中也會(huì)容易產(chǎn)生變形，從而妨礙后面工作的進(jìn)行，因此必須矯正。7.3焊接材料的選用40沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第七章 焊接工藝表7.1 焊接材料選用表焊條 焊劑手工電弧焊 J507或J506 4317.4貯罐底板、壁板、頂板制造、組裝與焊接⑴底板制造①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；②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③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200mm⑵組裝①組裝底板鋪設(shè)前，先在基礎(chǔ)上，畫(huà)出十字中線，安排板