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1、 《管道及儲罐強度設計》 課程設計 題 目 2000m3拱頂油罐裝配圖的繪制 所在院系 石油工程學院 專業(yè)班級 儲運1101 《油罐及管道強度設計》 課程設計任務書 題 目 2000m3拱頂油罐裝配圖的繪制 學生姓名 學號 專業(yè)班級 設 計 內(nèi) 容 與

2、要 求 一、原始數(shù)據(jù) 1．適用范圍及設計條件 油罐用于儲存柴油及不易揮發(fā)的相類似油品。 （1）設計壓力 正壓：1960Pa 負壓：490Pa （2）設計溫度 -19℃≤t≤90℃ （3）基本風壓 686Pa （4）雪載荷 441 Pa （5）抗震設防烈度 8度 （6）場地土類型 II類 （7）儲液密度 850kg/ m3 （8）腐蝕裕量 1mm 2．設計基本參數(shù)和尺寸 (1) 罐體 2000m3罐體的基本參數(shù)和尺寸見表一。 容積（m3） 油罐 內(nèi)徑 （mm） 罐底 直徑

3、 （mm） 高度（mm） 頂板 厚度 （mm） 底板 厚度 （mm） 主體 材料 油罐 總質(zhì) 量（kg） 公 稱 計 算 壁 高 頂 高 總 高 中幅板 邊緣板 2000 2176 15800 15920 11100 1735 12835 6 7 7 Q235-A 53310 表一：2000m3拱頂油罐基本參數(shù)和尺寸 (2)油罐附件 a.罐壁人孔 容積（m3） 罐壁人孔 透光孔 量油孔 數(shù)量 直徑(mm) 質(zhì)量 (kg) 數(shù)量 直徑(mm) 質(zhì)量 (kg) 數(shù)量 直徑(mm) 質(zhì)

4、量 (kg) 1000~2000 1 600 126 2 500 47.7 1 150 7.6 罐壁人孔安裝于罐壁最底圈壁板上，其中心距離罐底約800mm。人孔位置應與透光孔相對應，以便采光通氣。當只有一個透光孔時，人孔應設在透光孔至180度位置上。人孔的規(guī)格及制造目前已定型化，其規(guī)格及選用見表二。 表二：人孔、透光孔及量油孔選用表 b.量油孔 量油孔一般適用于人工檢尺的油罐，其公稱直徑是DN150mm。安裝位置應在罐頂平臺附近并與透光孔相對應，以便測定儲液計量或取樣。其選用見表二。 c.透光孔 透光孔主要用于油罐放空后的通氣和檢修時的采光，安裝在罐頂平臺

5、附近，與人孔對稱或在同一方位上布置 。其中心距罐壁1000mm。透光孔的公稱直徑為DN500mm，其規(guī)格及選用見表二。 d.呼吸閥 呼吸閥主要用于固定頂油罐上的通風位置，一般安裝在罐頂中心附近，起呼吸作用。其規(guī)格及選用見表三。 輸液量 （m3） 管徑 （mm） 數(shù)量 規(guī)格 質(zhì)量 (kg) 連接尺寸及標準 <100 100 1 DN100 4.7 PN6,DNXX JB/T81-94 101~150 150 1 DN150 9.4 151~250 200 1 DN200 14.4 251~300 250 1 DN250 19.

6、6 >300 300 1 DN300 34 表三：呼吸閥選用表 e.排水槽 排水槽用于油罐排水（污）放凈之用。排水槽的相應的結(jié)構(gòu)尺寸可查閱相關(guān)的規(guī)范。 二、設計要求 1．了解拱頂油罐的基本結(jié)構(gòu)和局部構(gòu)件； 2．根據(jù)給定油罐大小，查閱相關(guān)標準確定相應構(gòu)件的規(guī)格尺寸； 3．學會使用AUTOCAD制圖； 4．相關(guān)技術(shù)要求參考有關(guān)規(guī)范。 三、完成內(nèi)容 1．2000m3拱頂油罐裝配圖紙一張(1#)； 2. 排水槽詳圖（3#） 3. 課程設計說明書一份。 起止時間 2012年7月2日 至 2012年 7月 13 日 指導教師簽名 年 月 日

7、 系（教研室）主任簽名 年 月 日 學生簽名 年 月 日 - 17 - 西安石油大學課程設計 目 錄 1 緒 論 - 1 - 1.1 金屬油罐設計的基本知識 - 1 - 1.1.1 金屬油罐的發(fā)展趨勢 - 1 - 1.1.2 對金屬油罐的基本要求 - 1 - 1.2 金屬油罐的分類 - 2 - 1.2.1 地上鋼油罐 - 3 - 1.2.2 地下油罐 - 3 - 1.3 課題意義 - 4 - 2 設計說明書 - 5 - 2.1 適用范圍 - 5 - 2.2 設計、制造遵循的主要指標規(guī)范 - 5 - 2.3 罐

8、體規(guī)格尺寸范圍 - 5 - 2.4 罐頂盤梯及平臺 - 5 - 2.5 罐體的防腐 - 6 - 2.6 油罐附件 - 6 - 2.6.1 罐壁人孔 - 6 - 2.6.2 量油孔 - 6 - 2.6.3 透光孔 - 6 - 2.6.4 呼吸閥 - 6 - 2.6.5 排水槽 - 6 - 2.7 接口 - 6 - 2.8 液位指示計口 - 7 - 2.9 消防設施 - 7 - 2.10 避雷及防靜電 - 7 - 2.11 油罐基礎 - 7 - 2.11.1 基本要求 - 7 - 2.11.2 油罐基礎設計條件 - 7 - 2.12 罐體保溫 - 7

9、- 2.13 罐體外壁涂漆 - 8 - 2.14 選用說明 - 8 - 2.14.1 選用原則 - 8 - 2.15 油罐的制造、檢驗及驗收 - 8 - 2.16 原始數(shù)據(jù) - 8 - 2.16.1 適用范圍及設計條件 - 8 - 2.17 開口說明 - 9 - 2.18 技術(shù)要求 - 9 - 3設計計算書 - 10 - 3.1 設計原始數(shù)據(jù) - 10 - 3.2 油罐尺寸的確定 - 10 - 3.3 油罐罐壁的設計計算 - 10 - 3.3.1 油罐罐壁鋼板的尺寸、排板確定 - 10 - 3.3.2 罐壁各層鋼板厚度的計算 - 11 - 3

10、.4 油罐罐底的設計計算 - 13 - 3.5 罐頂?shù)脑O計計算 - 13 - 3.5.1 計算載荷（設計壓力）的確定 - 14 - 3.5.2 油罐罐頂?shù)男：?- 15 - 參考文獻 - 17 - 西安石油大學課程設計 1 緒 論 1.1 金屬油罐設計的基本知識 1.1.1 金屬油罐的發(fā)展趨勢 近一、二十年來，油罐的設計與施工技術(shù)都較過去有了更快的發(fā)展。從世界范圍來講，這一狀況與前一時期國際上的能源危機有關(guān)。由于能源危機，近若干年來許多工業(yè)化的、靠進口原油的國家都增加了原油的儲備量，這就迫使這些國家不得不建造更多

11、更大的油罐。這一經(jīng)濟需求不僅促進了油罐事業(yè)的發(fā)展，也使越來越多的新課題，隨著這些新課題的研究和解決，這就使油罐的設計與施工技術(shù)進一步發(fā)展和深化。 現(xiàn)在油罐發(fā)展的總體趨勢是走向大型化，而所以有此趨勢是由于大型化具有下列優(yōu)點： (1)節(jié)省鋼材。 (2)減少投資。 (3)占地面積小。 (4)便于操作管理。 (5)節(jié)省管線及配件。 由以上分析可以看出，油罐大型化有許多經(jīng)濟利益，這也就是這種趨勢的動力。目前油庫的組成結(jié)構(gòu)與十年前相比有了很大的改觀，由油罐的“小而多”變?yōu)椤按蠖佟薄＿@一點也是衡量一個國家在油罐設計、研究、建造等方面技術(shù)水平高低的一個 尺度。 1.1.2 對金屬油罐的基

12、本要求 對金屬油罐的基本要求主要有以下五個方面： (1)強度要求。油罐在卸載以后不應留下塑性變形。 (2)有抵抗斷裂的能力。無論在水壓或操作條件下，油罐不得產(chǎn)生斷裂破壞。 (3)有抵抗風荷的能力。在整個建造及使用期間，在建罐地區(qū)的最大風荷下不產(chǎn)生破壞。 (4)有抗地震的能力。要求在整個使用期間內(nèi)，在建罐地區(qū)的最大烈度下不產(chǎn)生烈性變形。 (5)油罐要坐落在穩(wěn)固的基礎之上。油罐的基礎在整個使用期間期間的不均勻沉陷要在允許的范圍之內(nèi)。 上述基本要求是就總體而言的，具體的某一構(gòu)件還要有其各自的特殊要求。 如前所述，油罐大型化以后給人們帶來了一些利益，但另一方面隨著油罐大型化，也出現(xiàn)了一

13、些新的技術(shù)課題。因而要付出更大的努力才能滿足以上五個基本要求。 油罐的大型化使罐壁鋼板越來越厚。然而，由于罐壁在施工現(xiàn)場無法進行退火處理，所以允許的壁板厚度是有一定限度的。一般來說，鋼板的強度（指屈服極限、強度極限）越高，則斷裂韌性越低，也就是說月容易產(chǎn)生斷裂。這就要求油罐的設計人員要正確選材，特別是在氣候寒冷的地區(qū)建罐，更要注意在滿足強度要求的同時，恰當?shù)靥岢鰯嗔秧g性的要求及檢驗的方法和手段。這是油罐大型化過程中遇到的第一個問題。 一般來說，鋼板越厚在焊縫或熱影響區(qū)附近越易于產(chǎn)生裂紋，由于這些原始裂紋的存在，從而增加了斷裂的危險性。這是油罐大型化過程中遇到的第二個問題。 隨著油罐的大型

14、化，壁厚t與直徑D之比，即t/D值降低，這使油罐剛性降低，從而使油罐抵抗風荷的能力下降了。采取何種方法校核油罐抵抗風荷的能力，以及用何種方法增強這種能力，這是油罐大型化過程中遇到的第三個問題。 一般來說，鋼板強度等級越高，其可焊性越低，這就要求油罐設計人員選材時注意其可焊性，同時采取合適的焊接工藝。焊前的預熱、焊接順序、線能量的大小、環(huán)境條件（大氣溫度、適度、風速）等都與焊縫質(zhì)量有密切關(guān)系。這是油罐大型化過程中遇到的第四個問題。 地震可能給油罐帶來很大的破壞，為人民的生命、財產(chǎn)造成很大的損失。但造成小油罐與大地震破壞的因素并不完全相同，油罐越大，則在地震時與油罐一致運動的那部分儲液（地震波

15、中短周期成分起作用）所占的比例越小，而參與晃動的那部分儲夜（地震波中長周期成分起作用）所占的比例越大。對大型油罐地震破壞的研究及其相應的抗震措施是油罐大型化過程中遇到的第五個問題。 油罐大了，油罐基礎所占的面積也大了，許多大型油罐基礎的直徑在100m以上。在這樣大的，面積上要找到均勻的工程地質(zhì)狀況往往是比較困難的。大型油罐基礎的設計、如何恰當?shù)靥岢鰧τ诔料莸囊?，以及采用何種結(jié)構(gòu)以增加油罐抵抗不均勻沉陷的能力等是油罐大型化過程中遇到的第六個問題。 1.2 金屬油罐的分類 在各類石油庫中，使用著各種類型的油罐，儲存不同性質(zhì)的油品。按照這些油罐建造的特點，可分為地上油罐和地下油罐兩種類型。

16、地上油罐大多采用鋼板焊接而成，由于它的投資較少、建設周期短、日常的維護及管理比較方便，因而石油庫中的油罐絕大多數(shù)為地上式；地下油罐多采用鋼板或鋼板混凝土兩種材料建造，由于整個油罐建在地下，所以儲存介質(zhì)的溫度比較穩(wěn)定，氣體蒸發(fā)的損耗較少。但由于這種油罐的投資較高、建設周期長、施工難度較大、操作及維護不如地上油罐方便，故當有特殊要求時才選用。 1.2.1 地上鋼油罐 鋼油罐的種類一般是按照幾何形狀來劃分的。通常可分為三類： (1)立式圓柱型油罐 (2)臥式圓柱型油罐 (3)雙曲率油罐（如滴狀油罐和球形油罐） 在以上三類油罐中，立式圓柱型油罐占大多數(shù)，對大型油罐更是如此。臥式油罐通常作

17、為小容器使用。滴狀油罐可承受的0.4~1.2kgf/cm2剩入壓力，可消除小呼吸損耗，適于儲存揮發(fā)性大的油品，但這種油罐結(jié)構(gòu)復雜，施工困難，建設費用高，故在國內(nèi)尚未采用，國外用的也不多。這種油罐自問世以來，實際上沒有得到推廣。球罐用于儲存液化氣，其設計一般劃在受壓容器范圍內(nèi)。 臥式油罐的優(yōu)點是能承受較高的正壓和負壓，有利于減少油品的蒸發(fā)損耗；可在工廠制造然后運往現(xiàn)場安裝，搬運和拆遷都方便。臥罐的缺點是單位容積的耗鋼量高，比立式油罐高出一倍以上，而且因單個油罐體積小，當使用較多油罐時占面積大。 臥式油罐在油庫中應用非常廣泛。在大型油庫中常用它儲存一些周轉(zhuǎn)數(shù)量較少的不同品種的油料。小型油庫和加

18、油站由于儲量本來就不大，臥罐常常成為主要的儲油容器。因便于拆遷，臥罐還常用于野戰(zhàn)油庫。除用作一般儲油容器外，根據(jù)工藝需要還常把臥罐用作罐裝罐、放空罐、壓力罐、真空罐等。由于臥罐能承受較高的內(nèi)壓，有時還用它儲存液化氣。它一般安裝在地面鞍型支座上。用于油品放空的臥罐常埋入地下，使管線中的存油能自流放入罐內(nèi)，放空罐的埋地深度也由工藝計算決定。有時為了達到隱蔽的目的，也將臥罐埋入土中或置入地下掩體內(nèi)。 1.2.2 地下油罐 常用的地下油罐有立式圓筒形及臥式圓筒形兩種。由于油罐設置在地面以下，所以土壤的地質(zhì)條件、腐蝕性以及地下水的情況，是地下油罐結(jié)構(gòu)設計時主要考慮的因素。 （1）直接埋地立

19、式圓筒形油罐。這種油罐的頂板、壁板以及底板，一般情況下多采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，為了防止儲存介質(zhì)的滲漏，油罐的壁板及底板的內(nèi)側(cè)襯一層鋼板。這種結(jié)構(gòu)的油罐，施工技術(shù)較為復雜、要求嚴格、施工周期較長、投資較大。 （2）覆土立式圓筒形油罐。立式圓筒形油罐置于被土覆蓋的罐室中，罐式頂部和周圍的覆土厚度不小于0.5m，多為普通碳鋼鋼板制造。 （3）埋地臥式圓筒形油罐。采用直接覆土或罐池充沙（細土）方式埋設在地下，且罐內(nèi)最高液面低于罐外4m范圍內(nèi)地面的最低標高0.2m的臥式油罐，多為普通碳鋼鋼板制造。由于實際需要的容積不大（大多不大于50 m3），便于廠家整體制造、運輸及施工。 1.3 課題

20、意義 “油罐及管道強度設計”是油氣儲運專業(yè)本科生的一門重要的專業(yè)課。而該課程的課程設計對于學生加深這門課的理解無疑是有幫助的。它使學生對油氣油罐及管道強度及其相關(guān)問題有了比較全面的了解，并且掌握各類壓力管道及儲罐分析與設計的基本概念、基本原理與基本方法。 近年來，我國油氣儲運系統(tǒng)的建設得到了空前的發(fā)展，對油氣儲運設施的安全可靠性提出了越來越高的要求，油氣管道與儲罐設計的新技術(shù)、新方法不斷發(fā)展，需要將油氣管道和儲罐強度設計的基礎理論、設計計算方法和標準規(guī)范予以總結(jié)，為油氣儲運工程技術(shù)人員提供較為全面的參考資料。 2 設計說明書 2.1 適用范圍 此設計中油罐儲存介質(zhì)為柴油

21、及不易揮發(fā)的相類似油品。 設計條件 設計壓力 正壓： 1960Pa 負壓： 490Pa 設計溫度 -19℃≤t≤90℃ 基本風壓 686 Pa 雪載荷 441 Pa 抗震設防烈度 8度（近震） 場地土類型 Ⅱ類 儲液密度 850kg/m3 腐蝕裕量 1mm 當介質(zhì)腐蝕性較強，腐蝕速率超過0.1mm/a時，應根據(jù)介質(zhì)對碳鋼腐蝕速率確定適當?shù)母g裕量，并相應增加油罐壁板及油罐底版的厚度或采取其它防腐措施。 2.2 設計、制造遵循的主要指標規(guī)范 SH3046《石油化工立

22、式圓筒形鋼制焊接儲罐設計規(guī)范》 GBJ128《立式圓筒形鋼制焊接油罐施工及驗收規(guī)范》 SH3048《石油化工鋼制設備抗震設計規(guī)范》 GB50205《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》 2.3 罐體規(guī)格尺寸范圍 1 公稱容積：2000 m3 2 公稱直徑：DN15800mm 2.4 罐頂盤梯及平臺 此設計中所有油罐均采用45升角的螺旋盤梯。盤梯均按左旋布置，用戶可根據(jù)實際情況自行改動。 2.5 罐體的防腐 此設計中對油罐內(nèi)壁防腐未做具體規(guī)定，當用戶根據(jù)介質(zhì)情況需要對油罐做內(nèi)防腐時，選用者可根據(jù)具體要求確定防腐級別，并提出相應的技術(shù)要求。

23、 一般防腐可采用刷二遍底漆，二遍面漆。 2.6 油罐附件 2.6.1 罐壁人孔 罐壁人孔均安裝于罐壁最底圈壁板上，其中心距離罐底約800mm。人孔位置應與透光孔相對應。以便采光通氣。當只有一個透光孔時，人孔應設在透光孔之180位置上。 2.6.2 量油孔 量油孔一般適用于人工檢尺的油罐，其公稱直徑為DN150mm。安裝位置應在罐頂平臺附近并與透光孔相對應。以便測定儲液計量或取樣。 2.6.3 透光孔 透光孔主要用于油罐放空后的通氣和檢修時的采光，安裝在罐頂平臺附近，與人孔對稱或在同一方位上布置。其中心距罐壁1000mm。透光孔的公稱直徑為DN500mm

24、。 2.6.4 呼吸閥 呼吸閥只要用于固定油罐上的通風裝置，一般安裝在罐頂中心附近，起呼吸作用。 2.6.5 排水槽 排水槽用于油罐排水（污）放凈之用。 2.7 接口 此設計中所設置的接口數(shù)量、規(guī)格及用途是推薦性的。選用者可根據(jù)需要，參照表中給出的各種管口要求，自行變更其規(guī)格、數(shù)量，安裝方位及標高。 2.8 液位指示計口 此設計中未設液位指示計口，選用者可根據(jù)具體情況設定液位指示計口的規(guī)格、定位尺寸、方位。定貨時須注明油罐高度。 2.9 消防設施 此設計中油罐采用泡沫消防，根據(jù)油罐容積大小不同，設置不同數(shù)量、不同規(guī)格的泡沫發(fā)生器。本圖

25、集中僅提供泡沫發(fā)生器與罐壁連接的開孔數(shù)量、規(guī)格尺寸及方位。泡沫發(fā)生器由選用者確定。并應根據(jù)儲存介質(zhì)的特性，校核空氣泡沫發(fā)生器的規(guī)格和數(shù)量。 2.10 避雷及防靜電 此設計中油罐未設置避雷及防靜電設施。選用時由選用單位相應專業(yè)根據(jù)有關(guān)規(guī)范確定設置避雷及防靜電設施。 2.11 油罐基礎 2.11.1 基本要求 油罐基礎應符合GBJ128《立式圓筒形鋼制焊接油罐施工及驗收規(guī)范》 和SH3046《石油化工立式圓筒形鋼制焊接儲罐設計規(guī)范》中的規(guī)定。其基本要求如下： (1)基礎面層應為絕緣防腐層，基礎表面任意方向上不應有凸起的棱角。基礎表面凹凸度從油罐中心向周邊測

26、量不應超過25mm。 (2)基礎錐面坡度：對一般地基應為15/1000，對軟弱地基一般不應大于35/1000。基礎沉降基本穩(wěn)定后的錐面坡度應不小于8/1000。 2.11.2 油罐基礎設計條件 選用者可按工程實際情況，對其中的空白項加以補充后，提供給土建專業(yè)，作為油罐基礎的設計依據(jù)。 2.12 罐體保溫 此設計中油罐的罐體保溫應由選用者按照工程的具體情況，確定保溫材料、保溫結(jié)構(gòu)及保溫厚度。 2.13 罐體外壁涂漆 此設計中油罐的罐體外壁無保溫時要求涂兩遍底漆，兩遍面漆。當油罐有外壁保溫時，不涂刷面漆。 2.14 選用說明 2.14.1

27、 選用原則 (1)油罐的工作條件必須滿足本說明的設計條件，如不能滿足上述設計條件，應由選用者重新校核所選用的油罐厚度及穩(wěn)定性。 (2)油罐的進、出口管的規(guī)格與本系列推薦的不同時，應對油罐附件（呼吸閥）的規(guī)格尺寸按工藝條件核算后方可選用。必要時應加大其規(guī)格尺寸或增加數(shù)量。 (3)噴淋管的支架由選用者根據(jù)需要現(xiàn)場焊接。其它支架允許現(xiàn)場焊接，但支架的載荷不能過重。 2.15 油罐的制造、檢驗及驗收 此設計中油罐的制造、檢驗及驗收按GBJ128《立式圓筒形鋼制焊接油罐施工及驗收規(guī)范》進行。 2.16 原始數(shù)據(jù) 2.16.1 適用范圍及設計條件 拱頂

28、油罐儲存介質(zhì)為柴油及不易揮發(fā)的相類似油品。 （1）設計壓力 正壓：1960Pa 負壓：490Pa （2）設計溫度 -19℃≤t≤90℃ （3）計算風壓 686Pa （4）雪載荷 441Pa （5）抗震設防烈度 8 度 （6）場地土地類型 II類 （7）儲液密度 850Kg/m3 （8）腐蝕余量 1mm 2.17 開口說明 （1）進油口公稱直徑為50mm,伸出高度（H）為200mm。 （2）出油口公稱直徑為50mm,伸出高度（H）為200mm。 （3）透光孔公稱直徑為5

29、00mm。 （4）呼吸閥公稱直徑為100mm。 （5）量油孔公稱直徑為150mm。 （6）溫度計開口公稱直徑為25mm,伸出高度（H）為200mm。 （7）罐壁人孔公稱直徑為600mm。 （8）排水口公稱直徑為50mm,伸出高度（H）為200mm。 2.18 技術(shù)要求 （1）本油罐按GBJ128《立式圓筒行鋼制焊接油罐施工及驗收規(guī)范》進行制造、試驗和驗收。 （2）本油罐罐體在基礎檢查驗收合格后方可進行整體安裝。 （3）本油罐所用鋼板的技術(shù)條件應符合GB3274《碳素結(jié)構(gòu)剛和低合金結(jié)構(gòu)剛熱軋厚鋼板和剛帶》的有關(guān)規(guī)定。 （4）所有罐壁開口應避開罐壁焊縫，開口接管或補強圈邊緣

30、距罐壁焊縫應大于100mm。 （5）油罐安裝完畢后，罐體外表面刷二遍底漆，二遍面漆。（有保溫時不刷面漆） （6）管口及梯子方位按圖所示。 3設計計算書 3.1 設計原始數(shù)據(jù) ① 罐容積：2000m3 ② 儲存介質(zhì)：柴油(密度850 Kg/m3) ③ 地震烈度：8度 ④ 風壓：686N/m2 ⑤ 風壓變化系數(shù)：1.0 ⑥ 溫度：－19℃～90℃ 3.2 油罐尺寸的確定 參考中華人民共和國行業(yè)標準鋼制立式圓筒形固定頂儲罐系列HG 21502.1確定D= 15800mm，H=11100mm，拱頂高度為1735mm,總高為12835mm。 3.3

31、油罐罐壁的設計計算 3.3.1 油罐罐壁鋼板的尺寸、排板確定 上下圈板之間采用套筒式搭接，搭接長度取50mm。 油罐罐壁鋼板的尺寸規(guī)格定為17505200mm 油罐周長 3.1415800=49612mm （4-1） 每圈罐壁筒節(jié)所需鋼板 n=L/5200≈49612/5200≈10 △：每塊鋼板的加工余量 △=10mm(經(jīng)驗值) 這樣除去邊緣的加工余量后,每塊鋼板的實際可用長度L’為: L’=5200-210=5180mm 實際每圈所需鋼板數(shù)49612/5180=10

32、 油罐的高度H=11100mm 每塊鋼板除去余量后實際寬度B為: B=1750-210=1730mm 罐壁鋼板層數(shù)11100/1730≈6.42 取n=7 由以上得出,油罐罐壁由7層鋼板,每層10塊鋼板組焊而成。 3.3.2 罐壁各層鋼板厚度的計算 罐壁各層鋼板厚度的計算由文獻[1]中5.3.1-1和5.3.1-2進行，公式5.3.1-1和5.3.1-2分別為： （4-2） （4-3） 式中 —儲存介質(zhì)時的設計厚度，mm； —儲存水時

33、的設計厚度，mm； —儲液密度，kg/m3； H—計算的罐壁板至罐壁頂端的垂直距離，m； D—儲罐內(nèi)徑，m； —設計溫度下罐壁鋼板的許用應力，Mpa； —常溫下罐壁鋼板的許用應力，Mpa； —焊縫系數(shù)，取0.9； —鋼板的厚度負偏差，mm； —腐蝕余量，mm； 每層罐壁鋼板取，中的最大值，最后按GB709進行鋼板厚度的向上圓整。 —在設計中取為1mm； —通過查Q235-A，確定＝0.6mm。 由前面介紹知鋼板選材為20R：壁厚確定公式是將油罐視作薄壁容器，根據(jù)薄膜理論，按所選壁板能夠承受的最大應力作為臨界應力值，將公式反推回來成為關(guān)于求解壁厚的計算式。油罐的上

34、兩層圈板是按照剛度條件來確定其厚度的，下部的4層圈板則是按照強度條件確定它們各自的厚度的。 1 第一層壁板的厚度計算（從底部算起） 設此時的厚度在6~16mm之間,由文獻［5］《立式圓筒型鋼制焊接儲罐設計規(guī)范》中表3.2.2得出 =157Mpa 第一層壁板高度：H＝11.1m mm 所以向上圓整為8mm 2 第二層壁板的厚度計算 第二層壁板計算時的高度為：H＝11.1-1.73=9.37m mm mm 圓整為7mm 3 第三層壁板的厚度計算 第三層壁板計算時的高度為：H=9.37-1.73=7.64m mm mm 圓整為6mm 4第四層壁板的厚度計算

35、第四層壁板計算時的高度為：H=7.64-1.73=5.91m mm mm 圓整為6mm 5第五層壁板的厚度計算 第五層壁板計算時的高度為:H=5.91-1.73=4.18m mm mm 圓整為6mm 6第六層壁板的厚度計算 　第六層壁板計算時的高度為：H＝4.18-1.73=2.45m mm mm 圓整為6mm 7第七層壁板的厚度計算 　第七層壁板計算時的高度為：H＝2.45-1.73=0.72m mm mm 圓整為6mm 表4-1 罐壁鋼板材料及厚度 名稱 材料 厚度（mm） 第一層罐壁 Q235-A 8 第二層罐壁 Q235-A 7

36、 第三層罐壁 Q235-A 6 第四層罐壁 Q235-A 6 第五層罐壁 Q235-A 6 第六層罐壁 Q235-A 6 第七層管壁 Q235-A 6 罐壁頂端裝置的包邊角鋼按文獻[1]表5.2.1進行選取定為：。 3.4 油罐罐底的設計計算 a. 油罐罐底直徑的計算 D1=D+2δ1+2δ （4-4） 式中D1—罐底直徑，mm； δ—邊緣板外伸量，為100mm； 所以D1=15800+28+2100=16016mm b. 中幅板的設計

37、 中幅板的厚度選取先按文獻[5]表4.1.1選取一個基值為不小于6mm，設計時考慮了腐蝕余量以及焊接方法的選擇及焊接的易操作性，加之其對地基的影響，取中幅板的厚度為： =6+5+1=12mm 其中 6mm為中幅板必需的最小值； 5mm是為腐蝕余量較嚴重，焊接及地基要求而增加的； 1mm為腐蝕余量。 3.5 罐頂?shù)脑O計計算 頂板的塊數(shù)確定按選取的頂板尺寸： 中心板取半徑為1000mm 拱頂曲率半徑R=1.2D 所以R=1.215800=18960mm 罐頂起始角

38、 （4-5） 式中 D—油罐直徑; R—罐頂曲率半徑。 拱頂頂板長 （4-6） 每塊頂板所對的圓心角為 =8136.4=59.04 頂板塊數(shù) 塊 大端弦長 （4-7） 式中 —搭接寬度，mm； m

39、m； 所以 小端弦長 （4-8） 式中 —搭接寬度； r—拱頂中心孔的半徑； 所以 所以罐頂由7塊，每塊長為8136.4mm，大端弦長7124mm，小端弦長947.1mm的板組成。 3.5.1 計算載荷（設計壓力）的確定 罐頂向下外載荷（設計外壓）應包括自重、罐內(nèi)真空（排油時）度、雪載、活載荷組成。設計外壓會使球殼受壓失穩(wěn)，也會使包邊角鋼被拉壞（橫推力）。 設計外壓 =+++

40、 （4-9） 式中 —頂結(jié)構(gòu)單位面積自重Pa； —為操作時最大真空度，一般取500Pa(1.2倍呼吸閥開啟壓力)； —雪載荷，取441Pa； —活載荷Pa，通常取400Pa通常當雪載時， 。 7.85103 9.8610-3=461.58Pa （4-10） 式中 —鋼的密度，一般取； g—重力加速度，一般取； —頂板厚度。 由公式（4-9）可得qe=461.58+500+441+400=1802.58Pa 罐頂內(nèi)載荷（設計內(nèi)壓）由(油氣壓力—重力)，這一載荷使球殼

41、產(chǎn)生薄膜應力破壞，并使包邊角鋼成為受壓環(huán)。 內(nèi)載荷 （4-11） 式中 —呼氣閥的開啟壓力，通常取=2000Pa； —作用于球殼上的內(nèi)載荷，Pa。 Pa 拱頂設計壓力P取設計外壓與設計內(nèi)壓的最大值，所以設計外壓=1900 Pa。 3.5.2 油罐罐頂?shù)男：? 根據(jù)古典球殼臨界載荷公式 （4-12）

42、 式中 —臨界載荷，kgf/cm； t—板厚，cm； E—彈性模量，kgf/cm； R—球殼曲率半徑，cm； —波桑系數(shù)，取0.3。 試驗值比上述理論小2~2.5倍，而工程上拱頂為鋼板拼焊，幾何形狀誤差大，取許用壓力為Pcr的（安全導數(shù)n=12），則光球殼許用外壓力（外載荷） [P]=[q]=0.1E(t/R)2 （4-13） =2020.3 Pa 由2.2.5.1計算載荷（設計壓力）而知， 462Pa Pa 罐頂

43、內(nèi)載荷（設計內(nèi)壓）由(油氣壓力—重力)，這一載荷使球殼產(chǎn)生薄膜應力破壞，并使包邊角鋼成為受壓環(huán)。 內(nèi)載荷 （4-14） 式中q5—呼氣閥的開啟壓力，通常取q5=2000Pa； —作用于球殼上的內(nèi)載荷，Pa。 Pa 拱頂設計壓力P取設計外壓與設計內(nèi)壓的最大值，所以設計外壓=1900Pa。 [P]>,所以球殼安全。

44、 參考文獻 [1]潘家華 郭光臣 高錫祺. 《油罐及管道強度設計》. 石油工業(yè)出版社. 1986. 48-60. 85-91. [2]帥健 于桂杰. 《管道及儲罐強度設計》. 石油工業(yè)出版社. 2006. 174-187. [3] GBJ 128-90 立式圓筒形鋼制焊接油罐施工及驗收規(guī)范[S].北京:中國標準出版社1990. [4] SH 3048-93 石油化工鋼制設備抗震設計規(guī)范[S].北京：中國標準出版社，1993. [5] GB 50205-2001 鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范[S].北京：中國標準出版社，2001. [6] SH 3046-92 石油化工立式圓筒形鋼制焊接儲罐設計規(guī)范[S],北京:中國標準出版社，1992. [7] 余國琮.化工容器設計[M].北京：化學工業(yè)出版社，1980 [8] GB 150-2001鋼制壓力容器—國家標準[S].國家壓力容器標準化技術(shù)委員會.北京：學苑出版社，1989. [9] 湛康燾. 機械制圖[M].上海：上海交通大學出版社. 1999. [10] 郭光臣. 油庫設計與管理[M].山東：石油大學出版社. 1990. [11] 朱熙然. 工程力學[M].上海：上海交通大學出版社. 1997. [12] 成大先. 機械設計手冊[M]. 北京：化學工業(yè)出版社. 2002.