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1、 緒論 1.1 金屬油罐設(shè)計(jì)的基本知識(shí) 1.1.1 金屬油罐的發(fā)展趨勢(shì) 近一、二十年來，油罐的設(shè)計(jì)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(shí)期國際上的能源危機(jī)有關(guān)。由于能源危機(jī)，近若干年來許多工業(yè)化的、靠進(jìn)口原油的國家都增加了原油的儲(chǔ)備量，這就迫使這些國家不得不建造更多更大的油罐。這一經(jīng)濟(jì)需求不僅促進(jìn)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(shè)計(jì)與施工技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展和深化。 現(xiàn)在油罐發(fā)展的總體趨勢(shì)是走向大型化，而所以有此趨勢(shì)是由于大型化具有下列優(yōu)點(diǎn)： (1)節(jié)省鋼材。 (2)減少投資。 (3)占地面積小。

2、(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(jì)利益，這也就是這種趨勢(shì)的動(dòng)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?。這一點(diǎn)也是衡量一個(gè)國家在油罐設(shè)計(jì)、研究、建造等方面技術(shù)水平高低的一個(gè) 尺度。 1.1.2 對(duì)金屬油罐的基本要求 對(duì)金屬油罐的基本要求主要有以下五個(gè)方面： (1)強(qiáng)度要求。油罐在卸載以后不應(yīng)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(fēng)荷的能力。在整個(gè)建造及使用期間，在建罐地區(qū)的最大風(fēng)荷下不產(chǎn)生破壞。 (4)有抗地震的能力。要求

3、在整個(gè)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(chǔ)之上。油罐的基礎(chǔ)在整個(gè)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(gè)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(chǎng)無法進(jìn)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(qiáng)度（指屈服極限、強(qiáng)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(shè)計(jì)人員要正

4、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(qiáng)度要求的同時(shí)，恰當(dāng)?shù)靥岢鰯嗔秧g性的要求及檢驗(yàn)的方法和手段。這是油罐大型化過程中遇到的第一個(gè)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(xiǎn)性。這是油罐大型化過程中遇到的第二個(gè)問題。 隨著油罐的大型化，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(fēng)荷的能力下降了。采取何種方法校核油罐抵抗風(fēng)荷的能力，以及用何種方法增強(qiáng)這種能力，這是油罐大型化過程中遇到的第三個(gè)問題。 一般來說，鋼板強(qiáng)度等級(jí)越高，其可焊性越低，這就要求油罐設(shè)計(jì)人員選材時(shí)注意其可焊性，同時(shí)采取合適

5、的焊接工藝。焊前的預(yù)熱、焊接順序、線能量的大小、環(huán)境條件（大氣溫度、適度、風(fēng)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(gè)問題。 地震可能給油罐帶來很大的破壞，為人民的生命、財(cái)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(shí)與油罐一致運(yùn)動(dòng)的那部分儲(chǔ)液（地震波中短周期成分起作用）所占的比例越小，而參與晃動(dòng)的那部分儲(chǔ)夜（地震波中長(zhǎng)周期成分起作用）所占的比例越大。對(duì)大型油罐地震破壞的研究及其相應(yīng)的抗震措施是油罐大型化過程中遇到的第五個(gè)問題。 油罐大了，油罐基礎(chǔ)所占的面積也大了，許多大型油罐基礎(chǔ)的直徑在100m以上。在這樣大的，面積上要找到均勻的工

6、程地質(zhì)狀況往往是比較困難的。大型油罐基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)、如何恰當(dāng)?shù)靥岢鰧?duì)于沉陷的要求，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(gè)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(chǔ)存不同性質(zhì)的油品。按照這些油罐建造的特點(diǎn)，可分為地上油罐和地下油罐兩種類型。地上油罐大多采用鋼板焊接而成，由于它的投資較少、建設(shè)周期短、日常的維護(hù)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(gè)油罐建在地下，所以儲(chǔ)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(shè)周期長(zhǎng)、施工難度較大、操

7、作及維護(hù)不如地上油罐方便，故當(dāng)有特殊要求時(shí)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(duì)大型油罐更是如此。臥式油罐通常作為小容器使用。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(chǔ)存揮發(fā)性大的油品，但這種油罐結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工困難，建設(shè)費(fèi)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(shí)際上沒有得到推廣。球罐用于儲(chǔ)存液化氣，其設(shè)計(jì)一般劃在受壓容器范圍內(nèi)。 臥式油罐的

8、優(yōu)點(diǎn)是能承受較高的正壓和負(fù)壓，有利于減少油品的蒸發(fā)損耗；可在工廠制造然后運(yùn)往現(xiàn)場(chǎng)安裝，搬運(yùn)和拆遷都方便。臥罐的缺點(diǎn)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(gè)油罐體積小，當(dāng)使用較多油罐時(shí)占面積大。 臥式油罐在油庫中應(yīng)用非常廣泛。在大型油庫中常用它儲(chǔ)存一些周轉(zhuǎn)數(shù)量較少的不同品種的油料。小型油庫和加油站由于儲(chǔ)量本來就不大，臥罐常常成為主要的儲(chǔ)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(chǔ)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(shí)還用它儲(chǔ)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

9、自流放入罐內(nèi)，放空罐的埋地深度也由工藝計(jì)算決定。有時(shí)為了達(dá)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(shè)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(shè)計(jì)時(shí)主要考慮的因素。 （1）直接埋地立式圓筒形油罐。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(chǔ)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(fù)雜、要求嚴(yán)格、施工周期較長(zhǎng)、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

10、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(xì)土）方式埋設(shè)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(biāo)高0.2m的臥式油罐，多為普通碳鋼鋼板制造。由于實(shí)際需要的容積不大（大多不大于50 m3），便于廠家整體制造、運(yùn)輸及施工。 1.3 課題意義 “油罐及管道強(qiáng)度設(shè)計(jì)”是油氣儲(chǔ)運(yùn)專業(yè)本科生的一門重要的專業(yè)課。而該課程的課程設(shè)計(jì)對(duì)于學(xué)生加深這門課的理解無疑是有幫助的。它使學(xué)生對(duì)油氣油罐及管道強(qiáng)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(chǔ)罐分析與設(shè)計(jì)的基本概念、基本原理與基本方法。 近年來，我國油氣儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的建設(shè)得到了空前的發(fā)展，

11、對(duì)油氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施的安全可靠性提出了越來越高的要求，油氣管道與儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)的新技術(shù)、新方法不斷發(fā)展，需要將油氣管道和儲(chǔ)罐強(qiáng)度設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)理論、設(shè)計(jì)計(jì)算方法和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范予以總結(jié)，為油氣儲(chǔ)運(yùn)工程技術(shù)人員提供較為全面的參考資料。 4 拱頂罐裝配圖課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 4.1 設(shè)計(jì)說明書 4.1.1 適用范圍 此設(shè)計(jì)中油罐儲(chǔ)存介質(zhì)為柴油及不易揮發(fā)的相類似油品。 設(shè)計(jì)條件 設(shè)計(jì)壓力 正壓： 1960Pa 負(fù)壓： 490Pa 設(shè)計(jì)溫度 -19℃≤t≤90℃ 基本風(fēng)壓 686 Pa 雪載荷 441 Pa 抗震設(shè)防烈

12、度 8度（近震） 場(chǎng)地土類型 Ⅱ類 儲(chǔ)液密度 ≤1000kg/m3 腐蝕裕量 1mm 當(dāng)介質(zhì)腐蝕性較強(qiáng)，腐蝕速率超過0.1mm/a時(shí)，應(yīng)根據(jù)介質(zhì)對(duì)碳鋼腐蝕速率確定適當(dāng)?shù)母g裕量，并相應(yīng)增加油罐壁板及油罐底版的厚度或采取其它防腐措施。 4.1.2 設(shè)計(jì)、制造遵循的主要指標(biāo)規(guī)范 SH3046《石油化工立式圓筒形鋼制焊接儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)規(guī)范》 GBJ128《立式圓筒形鋼制焊接油罐施工及驗(yàn)收規(guī)范》 SH3048《石油化工鋼制設(shè)備抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB50205《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》 4.1.3 罐體規(guī)格尺寸范圍 4.1.3.1 公稱容積： m3

13、4.1.3.2 公稱直徑：DN mm 4.1.4 罐頂盤梯及平臺(tái) 此設(shè)計(jì)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(shí)際情況自行改動(dòng)。 4.1.5 罐體的防腐 此設(shè)計(jì)中對(duì)油罐內(nèi)壁防腐未做具體規(guī)定，當(dāng)用戶根據(jù)介質(zhì)情況需要對(duì)油罐做內(nèi)防腐時(shí)，選用者可根據(jù)具體要求確定防腐級(jí)別，并提出相應(yīng)的技術(shù)要求。 一般防腐可采用刷二遍底漆，二遍面漆。 4.1.6 油罐附件 4.1.6.1 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(yīng)與透光孔相對(duì)應(yīng)。以便采光通氣。當(dāng)只有一個(gè)透光孔時(shí)，人孔應(yīng)設(shè)在透光孔之180位置上。 4.1.6.

14、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(yīng)在罐頂平臺(tái)附近并與透光孔相對(duì)應(yīng)。以便測(cè)定儲(chǔ)液計(jì)量或取樣。 4.1.6.3 透光孔 透光孔主要用于油罐放空后的通氣和檢修時(shí)的采光，安裝在罐頂平臺(tái)附近，與人孔對(duì)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。 4.1.6.4 呼吸閥 呼吸閥只要用于固定油罐上的通風(fēng)裝置，一般安裝在罐頂中心附近，起呼吸作用。 4.1.6.5 排水槽 排水槽用于油罐排水（污）放凈之用。 4.1.7 接口 此設(shè)計(jì)中所設(shè)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

15、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(biāo)高。 4.1.8 液位指示計(jì)口 此設(shè)計(jì)中未設(shè)液位指示計(jì)口，選用者可根據(jù)具體情況設(shè)定液位指示計(jì)口的規(guī)格、定位尺寸、方位。定貨時(shí)須注明油罐高度。 4.1.9 消防設(shè)施 此設(shè)計(jì)中油罐采用泡沫消防，根據(jù)油罐容積大小不同，設(shè)置不同數(shù)量、不同規(guī)格的泡沫發(fā)生器。本圖集中僅提供泡沫發(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(yīng)根據(jù)儲(chǔ)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。 4.1.10 避雷及防靜電 此設(shè)計(jì)中油罐未設(shè)置避雷及防靜電設(shè)施。選用時(shí)由選用單位相應(yīng)專業(yè)根據(jù)有關(guān)規(guī)范確定設(shè)置避雷及防靜電設(shè)施。 4.1

16、.11 油罐基礎(chǔ) 4.1.11.1 基本要求 油罐基礎(chǔ)應(yīng)符合GBJ128《立式圓筒形鋼制焊接油罐施工及驗(yàn)收規(guī)范》 和SH3046《石油化工立式圓筒形鋼制焊接儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)規(guī)范》中的規(guī)定。其基本要求如下： (1)基礎(chǔ)面層應(yīng)為絕緣防腐層，基礎(chǔ)表面任意方向上不應(yīng)有凸起的棱角?；A(chǔ)表面凹凸度從油罐中心向周邊測(cè)量不應(yīng)超過25mm。 (2)基礎(chǔ)錐面坡度：對(duì)一般地基應(yīng)為15/1000，對(duì)軟弱地基一般不應(yīng)大于35/1000。基礎(chǔ)沉降基本穩(wěn)定后的錐面坡度應(yīng)不小于8/1000。 4.1.11.2 油罐基礎(chǔ)設(shè)計(jì)條件 選用者可按工程實(shí)際情況，對(duì)其中的空白項(xiàng)加以補(bǔ)充后，提供給土建專業(yè)，作為油罐基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)依據(jù)

17、。 4.1.12 罐體保溫 此設(shè)計(jì)中油罐的罐體保溫應(yīng)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。 4.1.13 罐體外壁涂漆 此設(shè)計(jì)中油罐的罐體外壁無保溫時(shí)要求涂?jī)杀榈灼幔瑑杀槊嫫?。?dāng)油罐有外壁保溫時(shí)，不涂刷面漆。 4.1.14 選用說明 4.1.14.1 選用原則 (1)油罐的工作條件必須滿足本說明的設(shè)計(jì)條件，如不能滿足上述設(shè)計(jì)條件，應(yīng)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(jìn)、出口管的規(guī)格與本系列推薦的不同時(shí)，應(yīng)對(duì)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(shí)應(yīng)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

18、據(jù)需要現(xiàn)場(chǎng)焊接。其它支架允許現(xiàn)場(chǎng)焊接，但支架的載荷不能過重。 4.1.15 油罐的制造、檢驗(yàn)及驗(yàn)收 此設(shè)計(jì)中油罐的制造、檢驗(yàn)及驗(yàn)收按GBJ128《立式圓筒形鋼制焊接油罐施工及驗(yàn)收規(guī)范》進(jìn)行。 4.1.16 原始數(shù)據(jù) 4.1.16.1 適用范圍及設(shè)計(jì)條件 拱頂油罐儲(chǔ)存介質(zhì)為柴油及不易揮發(fā)的相類似油品。 （1）設(shè)計(jì)壓力 正壓：1960Pa 負(fù)壓：490Pa （2）設(shè)計(jì)溫度 -19℃≤t≤90℃ （3）計(jì)算風(fēng)壓 686Pa （4）雪載荷 441Pa （5）抗震設(shè)防烈度 8 度 （6）場(chǎng)地土地類型

19、 II類 （7）儲(chǔ)液密度 ≤1000Kg/m3 （8）腐蝕余量 1mm 4.1.17 開口說明 （1）進(jìn)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500mm。 （4）呼吸閥公稱直徑為100mm。 （5）量油孔公稱直徑為150mm。 （6）溫度計(jì)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。 4.1.18 技術(shù)要求 （1）本油罐按GBJ128

20、《立式圓筒行鋼制焊接油罐施工及驗(yàn)收規(guī)范》進(jìn)行制造、試驗(yàn)和驗(yàn)收。 （2）本油罐罐體在基礎(chǔ)檢查驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行整體安裝。 （3）本油罐所用鋼板的技術(shù)條件應(yīng)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(yīng)避開罐壁焊縫，開口接管或補(bǔ)強(qiáng)圈邊緣距罐壁焊縫應(yīng)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(shí)不刷面漆） （6）管口及梯子方位按圖所示。 4.2 設(shè)計(jì)任務(wù)書 《油罐及管道強(qiáng)度設(shè)計(jì)》 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 題 目 m3拱頂油罐裝配圖的繪制 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào)

21、 專業(yè)班級(jí) 設(shè) 計(jì) 內(nèi) 容 與 要 求 一、原始數(shù)據(jù) 1.適用范圍及設(shè)計(jì)條件 錐頂油罐儲(chǔ)存介質(zhì)為柴油及不易揮發(fā)的相類似油品。 （1）設(shè)計(jì)壓力 正壓：1960Pa 負(fù)壓：490Pa （2）設(shè)計(jì)溫度 -19℃≤t≤90℃ （3）基本風(fēng)壓 686Pa （4）雪載荷 441 Pa （5）抗震設(shè)防烈度 8度 （6）場(chǎng)地土類型 II類 （7）儲(chǔ)液密度 ≤1000kg/ m3 （8）腐蝕裕量 1mm 二、主要構(gòu)件名稱及規(guī)格 1.罐體 m3罐體的基本參數(shù)和尺寸見表一。 表一：固定

22、頂油罐系列基本參數(shù)和尺寸 容積（m3） 油罐 內(nèi)徑 （mm） 罐底 直徑 （mm） 高度（mm） 罐壁 厚度 （mm） 頂(底) 板厚 度（mm） 主體 材料 油罐 總質(zhì) 量（kg） 公稱 計(jì)算 壁 高 頂 高 總 高 2.油罐附件 （1）罐壁人孔 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(yīng)與透光孔相對(duì)應(yīng)，以便采光通氣。當(dāng)只有一個(gè)透光孔時(shí)，人孔應(yīng)設(shè)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

23、 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)量 (kg) 40~700 1 600 126 1 500 47.7 1 150 7.6 （2）量油孔 量油孔一般適用于人工檢尺的油罐，其公稱直徑是DN150mm。安裝位置應(yīng)在罐頂平臺(tái)附近并與透光孔相對(duì)應(yīng)，以便測(cè)定儲(chǔ)液計(jì)量或取樣。其選用見表二。 （3）透光孔 透光孔主要用于油罐放空后的通氣和檢修時(shí)的采光，安裝在罐頂平臺(tái)附近，與人孔對(duì)稱或在同一方位上布置 。其中心距罐壁1000mm。透光

24、孔的公稱直徑為DN500mm，其規(guī)格及選用見表二。 （4）呼吸閥 呼吸閥主要用于固定頂油罐上的通風(fēng)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。 表三：呼吸閥選用表 輸液量 （m3） 管徑 （mm） 數(shù)量 規(guī)格 質(zhì)量 (kg) 連接尺寸及標(biāo)準(zhǔn) <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 >300 300 1 DN300

25、34 （5） 排水槽 排水槽用于油罐排水（污）放凈之用。排水槽的相應(yīng)的結(jié)構(gòu)尺寸可查閱相關(guān)的規(guī)范。 二、設(shè)計(jì)要求 1.了解錐頂油罐的基本結(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(biāo)準(zhǔn)確定相應(yīng)構(gòu)件的規(guī)格尺寸。 3.使用AutoCAD繪制圖紙。 三、擬交成果 1. m3拱頂油罐裝配圖一張(1#)； 2. 排水槽詳圖(3#)； 3. 課程設(shè)計(jì)詳細(xì)說明書一份。 起止時(shí)間 年 月 日 至 年 月 日 指導(dǎo)教師簽名 年 月 日

26、 系（教研室）主任簽名 年 月 日 學(xué)生簽名 年 月 日 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4.3 設(shè)計(jì)計(jì)算書 4.3.1 設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù) ① 罐容積： m3 ② 儲(chǔ)存介質(zhì)：汽油(密度840 Kg/m3) ③ 地震烈度：8度 ④ 風(fēng)壓：686N/m2 ⑤ 風(fēng)壓變化系數(shù)：1.0 ⑥ 溫度：－19℃～90℃ 4.3.2 油罐尺寸的確定 參考中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)鋼制立式圓筒形固定頂儲(chǔ)罐系列HG 21502.1確定D= mm，H= mm，拱頂高度為 mm,總高為 mm。 4.3.3 油罐罐壁的設(shè)計(jì)計(jì)算 4.3.3.1 油罐

27、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(zhǎng)度取50mm。 油罐罐壁鋼板的尺寸規(guī)格定為17505200mm 油罐周長(zhǎng) （4-1） 每圈罐壁筒節(jié)所需鋼板 △：每塊鋼板的加工余量 △=10mm(經(jīng)驗(yàn)值) 這樣除去邊緣的加工余量后,每塊鋼板的實(shí)際可用長(zhǎng)度L’為: L’=5200-210=5180mm 實(shí)際每圈所需鋼板數(shù) 油罐的高度H= mm 每塊鋼板除去余量后實(shí)際寬度B為: B=1750-210=1730m

28、m 罐壁鋼板層數(shù) 取m= 由以上得出,油罐罐壁由 層鋼板,每層 塊鋼板組焊而成。 4.3.3.2 罐壁各層鋼板厚度的計(jì)算 罐壁各層鋼板厚度的計(jì)算由文獻(xiàn)[1]中5.3.1-1和5.3.1-2進(jìn)行，公式5.3.1-1和5.3.1-2分別為： （4-2） （4-3） 式中 —儲(chǔ)存介質(zhì)時(shí)的設(shè)計(jì)厚度，mm； —儲(chǔ)存水時(shí)的設(shè)計(jì)厚度，mm； —儲(chǔ)液密度，kg/m3； H—計(jì)算的罐壁板至罐壁頂端的垂直距離，m； D—儲(chǔ)罐內(nèi)徑，m； —設(shè)計(jì)溫度

29、下罐壁鋼板的許用應(yīng)力，Mpa； —常溫下罐壁鋼板的許用應(yīng)力，Mpa； —焊縫系數(shù)，取0.9； —鋼板的厚度負(fù)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(jìn)行鋼板厚度的向上圓整。 —在設(shè)計(jì)中取為1mm； —通過查Q235-A，確定＝0.25mm。 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(yīng)力作為臨界應(yīng)力值，將公式反推回來成為關(guān)于求解壁厚的計(jì)算式。油罐的上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(qiáng)度條件確定它們各自的厚度的。 1 第一層壁板的厚度計(jì)算（從底部算起）

30、 設(shè)此時(shí)的厚度在5-7mm之間,由文獻(xiàn)[1]中表3.2.2得出 =111Mpa 第一層壁板高度：H＝9.517m mm mm 所以向上圓整為5mm 2 第二層壁板的厚度計(jì)算 第二層壁板計(jì)算時(shí)的高度為：H＝ mm mm 圓整為 mm 3 第三層壁板的厚度計(jì)算 第三層壁板計(jì)算時(shí)的高度為： mm mm 圓整為 mm 4 第四層壁板的厚度計(jì)算 第四層壁板計(jì)算時(shí)的高度為： mm mm 圓整為 mm 5 第五層壁板的厚度計(jì)算 第五層壁板計(jì)算時(shí)的高度為: mm mm 圓整為 mm 6 第六層壁板的厚度計(jì)算 第六層壁板計(jì)算時(shí)的

31、高度為： mm mm 圓整為 mm 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 第二層罐壁 Q235-A 第三層罐壁 Q235-A 第四層罐壁 Q235-A 第五層罐壁 Q235-A 第六層罐壁 Q235-A 罐壁頂端裝置的包邊角鋼按文獻(xiàn)[1]表5.2.1進(jìn)行選取定為：。 4.3.4 油罐罐底的設(shè)計(jì)計(jì)算 a. 油罐罐底直徑的計(jì)算 D1=D+2δ1+2δ （4-4） 式中D1—罐底直徑，mm； δ—邊緣板外伸量，為10

32、0mm； 所以D1= b. 中幅板的設(shè)計(jì) 中幅板的厚度選取先按文獻(xiàn)[5]表4.1.1選取一個(gè)基值為不小于6mm，設(shè)計(jì)時(shí)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(duì)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(yán)重，焊接及地基要求而增加的； 1mm為腐蝕余量。 4.3.5 罐頂?shù)脑O(shè)計(jì)計(jì)算 頂板的塊數(shù)確定按選取的頂板尺寸： 中心板取半徑為 mm 拱頂曲率半徑R=1.2D 所以R= 罐頂起始角

33、 （4-5） 式中 D—油罐直徑; R—罐頂曲率半徑。 由公式（4-5）可得 拱頂頂板長(zhǎng) （4-6） 每塊頂板所對(duì)的圓心角為 = 頂板塊數(shù) 大端弦長(zhǎng) （4-7） 式中 —搭接寬度,mm； ,mm； 所以

34、 小端弦長(zhǎng) （4-8） 式中 —搭接寬度，mm； r—拱頂中心孔的半徑,mm； 所以 mm 所以罐頂由 塊，每塊長(zhǎng)為 mm，大端弦長(zhǎng) mm，小端弦長(zhǎng) mm的板組成。 4.3.5.1 計(jì)算載荷（設(shè)計(jì)壓力）的確定 罐頂向下外載荷（設(shè)計(jì)外壓）應(yīng)包括自重、罐內(nèi)真空（排油時(shí)）度、雪載、活載荷組成。設(shè)計(jì)外壓會(huì)使球殼受壓失穩(wěn)，也會(huì)使包邊角鋼被拉壞（橫推力）。 設(shè)計(jì)外壓 =+++ （4-9） 式中 —頂結(jié)構(gòu)單位面積

35、自重Pa； —為操作時(shí)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(dāng)雪載時(shí)，取。 （4-10） 式中 —鋼的密度，一般??； g—重力加速度，一般取； —頂板厚度。 由公式（4-9）可得 罐頂內(nèi)載荷（設(shè)計(jì)內(nèi)壓）由(油氣壓力—重力)，這一載荷使球殼產(chǎn)生薄膜應(yīng)力破壞，并使包邊角鋼成為受壓環(huán)。 內(nèi)載荷

36、 （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(shè)計(jì)壓力P取設(shè)計(jì)外壓與設(shè)計(jì)內(nèi)壓的最大值，所以設(shè)計(jì)外壓= Pa。 4.3.5.2 油罐罐頂?shù)男：? 根據(jù)古典球殼臨界載荷公式 （4-12） 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。 由公式（4-12）得 試驗(yàn)值比上述理論小2~2.5倍，

37、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(dǎo)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） 由（2-10）可知 罐頂內(nèi)載荷（設(shè)計(jì)內(nèi)壓）由(油氣壓力—重力)，這一載荷使球殼產(chǎn)生薄膜應(yīng)力破壞，并使包邊角鋼成為受壓環(huán)。 內(nèi)載荷 （4-14） 式中

38、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。 =1900Pa 拱頂設(shè)計(jì)壓力P取設(shè)計(jì)外壓與設(shè)計(jì)內(nèi)壓的最大值，若它們的最大值>,則球殼安全。否則不安全。 5 700m3拱頂罐裝配圖課程設(shè)計(jì) 5.1 設(shè)計(jì)說明書 5.1.1 適用范圍 此設(shè)計(jì)中油罐儲(chǔ)存介質(zhì)為柴油及不易揮發(fā)的相類似油品。 設(shè)計(jì)條件 設(shè)計(jì)壓力 正壓： 1960Pa 負(fù)壓： 490Pa 設(shè)計(jì)溫度 -19℃≤t≤90℃ 基本風(fēng)壓 686 P

39、a 雪載荷 441 Pa 抗震設(shè)防烈度 8度（近震） 場(chǎng)地土類型 II類 儲(chǔ)液密度 ≤1000kg/m3 腐蝕裕量 1mm 當(dāng)介質(zhì)腐蝕性較強(qiáng)，腐蝕速率超過0.1mm/a時(shí)，應(yīng)根據(jù)介質(zhì)對(duì)碳鋼腐蝕速率確定適當(dāng)?shù)母g裕量，并相應(yīng)增加油罐壁板及油罐底版的厚度或采取其它防腐措施。 5.1.2 設(shè)計(jì)、制造遵循的主要指標(biāo)規(guī)范 SH3046《石油化工立式圓筒形鋼制焊接儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)規(guī)范》 GBJ128《立式圓筒形鋼制焊接油罐施工及驗(yàn)收規(guī)范》 SH3048《石油化工鋼制設(shè)備抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB50205《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》 5.1.3 罐

40、體規(guī)格尺寸范圍 5.1.3.1 公稱容積：700m3 5.1.3.2 公稱直徑：DN10200mm 5.1.4 罐頂盤梯及平臺(tái) 此設(shè)計(jì)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(shí)際情況自行改動(dòng)。 5.1.5 罐體的防腐 此設(shè)計(jì)中對(duì)油罐內(nèi)壁防腐未做具體規(guī)定，當(dāng)用戶根據(jù)介質(zhì)情況需要對(duì)油罐做內(nèi)防腐時(shí)，選用者可根據(jù)具體要求確定防腐級(jí)別，并提出相應(yīng)的技術(shù)要求。 一般防腐可采用刷二遍底漆，二遍面漆。 5.1.6 油罐附件 5.1.6.1 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(yīng)與透光孔相對(duì)應(yīng)。以便采光通氣。當(dāng)

41、只有一個(gè)透光孔時(shí)，人孔應(yīng)設(shè)在透光孔之180位置上。 5.1.6.2 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(yīng)在罐頂平臺(tái)附近并與透光孔相對(duì)應(yīng)。以便測(cè)定儲(chǔ)液計(jì)量或取樣。 5.1.6.3 透光孔 透光孔主要用于油罐放空后的通氣和檢修時(shí)的采光，安裝在罐頂平臺(tái)附近，與人孔對(duì)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。 5.1.6.4 呼吸閥 呼吸閥只要用于固定油罐上的通風(fēng)裝置，一般安裝在罐頂中心附近，起呼吸作用。 5.1.6.5 排水槽 排水槽用于油罐排水（污）放凈之用。 5.1.7 接口 此設(shè)計(jì)中

42、所設(shè)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(biāo)高。 5.1.8 液位指示計(jì)口 此設(shè)計(jì)中未設(shè)液位指示計(jì)口，選用者可根據(jù)具體情況設(shè)定液位指示計(jì)口的規(guī)格、定位尺寸、方位。定貨時(shí)須注明油罐高度。 5.1.9 消防設(shè)施 此設(shè)計(jì)中油罐采用泡沫消防，根據(jù)油罐容積大小不同，設(shè)置不同數(shù)量、不同規(guī)格的泡沫發(fā)生器。本圖集中僅提供泡沫發(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(yīng)根據(jù)儲(chǔ)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。 5.1.10 避雷及防靜電 此設(shè)計(jì)中油罐未設(shè)置避雷及防靜電設(shè)施。選

43、用時(shí)由選用單位相應(yīng)專業(yè)根據(jù)有關(guān)規(guī)范確定設(shè)置避雷及防靜電設(shè)施。 5.1.11 油罐基礎(chǔ) 5.1.11.1 基本要求 油罐基礎(chǔ)應(yīng)符合GBJ128《立式圓筒形鋼制焊接油罐施工及驗(yàn)收規(guī)范》 和SH3046《石油化工立式圓筒形鋼制焊接儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)規(guī)范》中的規(guī)定。其基本要求如下： (1)基礎(chǔ)面層應(yīng)為絕緣防腐層，基礎(chǔ)表面任意方向上不應(yīng)有凸起的棱角?；A(chǔ)表面凹凸度從油罐中心向周邊測(cè)量不應(yīng)超過25mm。 (2)基礎(chǔ)錐面坡度：對(duì)一般地基應(yīng)為15/1000，對(duì)軟弱地基一般不應(yīng)大于35/1000?；A(chǔ)沉降基本穩(wěn)定后的錐面坡度應(yīng)不小于8/1000。 5.1.11.2 油罐基礎(chǔ)設(shè)計(jì)條件 選用者可按工程實(shí)際

44、情況，對(duì)其中的空白項(xiàng)加以補(bǔ)充后，提供給土建專業(yè)，作為油罐基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)依據(jù)。 5.1.12 罐體保溫 此設(shè)計(jì)中油罐的罐體保溫應(yīng)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。 5.1.13 罐體外壁涂漆 此設(shè)計(jì)中油罐的罐體外壁無保溫時(shí)要求涂?jī)杀榈灼?，兩遍面漆。?dāng)油罐有外壁保溫時(shí)，不涂刷面漆。 5.1.14 選用說明 5.1.14.1 選用原則 (1)油罐的工作條件必須滿足本說明的設(shè)計(jì)條件，如不能滿足上述設(shè)計(jì)條件，應(yīng)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(jìn)、出口管的規(guī)格與本系列推薦的不同時(shí)，應(yīng)對(duì)油罐附件（呼吸閥）的規(guī)格尺寸按工藝條件核算后方可

45、選用。必要時(shí)應(yīng)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(chǎng)焊接。其它支架允許現(xiàn)場(chǎng)焊接，但支架的載荷不能過重。 5.1.15 油罐的制造、檢驗(yàn)及驗(yàn)收 此設(shè)計(jì)中油罐的制造、檢驗(yàn)及驗(yàn)收按GBJ128《立式圓筒形鋼制焊接油罐施工及驗(yàn)收規(guī)范》進(jìn)行。 5.1.16 原始數(shù)據(jù) 5.1.16.1 適用范圍及設(shè)計(jì)條件 拱頂油罐儲(chǔ)存介質(zhì)為柴油及不易揮發(fā)的相類似油品。 （1）設(shè)計(jì)壓力 正壓：1960Pa 負(fù)壓：490Pa （2）設(shè)計(jì)溫度 -19℃≤t≤90℃ （3）計(jì)算風(fēng)壓 686Pa （4）雪載荷

46、 441Pa （5）抗震設(shè)防烈度 8 度 （6）場(chǎng)地土地類型 II類 （7）儲(chǔ)液密度 ≤1000Kg/m3 （8）腐蝕余量 1mm 5.1.17 開口說明 （1）進(jìn)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500mm。 （4）呼吸閥公稱直徑為100mm。 （5）量油孔公稱直徑為150mm。 （6）溫度計(jì)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）

47、為200mm。 5.1.18 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(yàn)收規(guī)范》進(jìn)行制造、試驗(yàn)和驗(yàn)收。 （2）本油罐罐體在基礎(chǔ)檢查驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行整體安裝。 （3）本油罐所用鋼板的技術(shù)條件應(yīng)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(yīng)避開罐壁焊縫，開口接管或補(bǔ)強(qiáng)圈邊緣距罐壁焊縫應(yīng)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(shí)不刷面漆） （6）管口及梯子方位按圖所示。 5.2 設(shè)計(jì)任務(wù)書 《油罐及管道強(qiáng)度設(shè)計(jì)》 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 題 目 700m3

48、拱頂油罐裝配圖的繪制 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 專業(yè)班級(jí) 設(shè) 計(jì) 內(nèi) 容 與 要 求 一、原始數(shù)據(jù) 1.適用范圍及設(shè)計(jì)條件 錐頂油罐儲(chǔ)存介質(zhì)為柴油及不易揮發(fā)的相類似油品。 （1）設(shè)計(jì)壓力 正壓：1960Pa 負(fù)壓：490Pa （2）設(shè)計(jì)溫度 -19℃≤t≤90℃ （3）基本風(fēng)壓 686Pa （4）雪載荷 441Pa （5）抗震設(shè)防烈度 8度 （6）場(chǎng)地土類型 II類 （7）儲(chǔ)液密度 ≤1000kg/ m3 （8）腐蝕裕量 1mm 二、主要構(gòu)件名稱及規(guī)格 1.罐體

49、 700m3罐體的基本參數(shù)和尺寸見表一。 表一：固定頂油罐系列基本參數(shù)和尺寸 容積（m3） 油罐 內(nèi)徑 （mm） 罐底 直徑 （mm） 高度（mm） 罐壁 厚度 （mm） 頂(底) 板厚 度（mm） 主體 材料 油罐 總質(zhì) 量（kg） 公稱 計(jì)算 壁 高 頂 高 總 高 700 777 10200 10330 9517 1115 10632 5 6 Q235-A 22780 2.油罐附件 （1）罐壁人孔 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(yīng)與透光孔相對(duì)應(yīng)，以便采光通氣。當(dāng)

50、只有一個(gè)透光孔時(shí)，人孔應(yīng)設(shè)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 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)量 (kg) 40~700 1 600 126 1 500 47.7 1 150 7.6 （2）量油孔 量油孔一般適用于人工檢尺的油罐，其公稱直徑是DN150mm。安裝位置應(yīng)在罐頂平臺(tái)附近并與透光孔相對(duì)應(yīng)，以便測(cè)定儲(chǔ)液計(jì)量或取樣。其選用見表二。 （3）透

51、光孔 透光孔主要用于油罐放空后的通氣和檢修時(shí)的采光，安裝在罐頂平臺(tái)附近，與人孔對(duì)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。 （4）呼吸閥 呼吸閥主要用于固定頂油罐上的通風(fēng)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。 表三：呼吸閥選用表 輸液量 （m3） 管徑 （mm） 數(shù)量 規(guī)格 質(zhì)量 (kg) 連接尺寸及標(biāo)準(zhǔn) <100 100 1 DN100 4.7 PN6,DNXX JB/T81-94 101~150 150 1 DN150 9.4 151~250 200

52、 1 DN200 14.4 251~300 250 1 DN250 19.6 >300 300 1 DN300 34 （5） 排水槽 排水槽用于油罐排水（污）放凈之用。排水槽的相應(yīng)的結(jié)構(gòu)尺寸可查閱相關(guān)的規(guī)范。 二、設(shè)計(jì)要求 1.了解錐頂油罐的基本結(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(biāo)準(zhǔn)確定相應(yīng)構(gòu)件的規(guī)格尺寸。 3.使用AutoCAD繪制圖紙。 三、擬交成果 1. 700m3拱頂油罐裝配圖一張(1#)； 2. 排水槽詳圖(3#)； 3. 課程設(shè)計(jì)詳細(xì)說明書一份。

53、 起止時(shí)間 年 月 日 至 年 月 日 指導(dǎo)教師簽名 年 月 日 系（教研室）主任簽名 年 月 日 學(xué)生簽名 年 月 日 5.3 設(shè)計(jì)計(jì)算書 5.3.1 設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù) ① 罐容積：700m3 ② 儲(chǔ)存介質(zhì)：汽油(密度840 Kg/m3) ③ 地震烈度：8度 ④ 風(fēng)壓：686N/m2 ⑤ 風(fēng)壓變化系數(shù)：1.0 ⑥ 溫度：－19℃～90℃ 5.3.2 油罐尺寸的確定 參考中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)鋼制立式圓筒形固定頂儲(chǔ)罐系列HG 21502.1確定D=10200mm，H

54、=9517mm，拱頂高度為1115mm,總高為10632 mm。 5.3.3 油罐罐壁的設(shè)計(jì)計(jì)算 5.3.3.1 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(zhǎng)度取50mm。 油罐罐壁鋼板的尺寸規(guī)格定為17505200mm 油罐周長(zhǎng)mm （5-1） 每圈罐壁筒節(jié)所需鋼板 △：每塊鋼板的加工余量 △=10mm(經(jīng)驗(yàn)值) 這樣除去邊緣的加工余量后,每塊鋼板的實(shí)際可用長(zhǎng)度L’為: L’=5200-210=5180mm 實(shí)際每圈所需鋼板數(shù)

55、 油罐的高度H=9517mm 每塊鋼板除去余量后實(shí)際寬度B為: B=1750-210=1730mm 罐壁鋼板層數(shù) 取n=6 由以上得出,油罐罐壁由6層鋼板,每層7塊鋼板組焊而成。 5.3.3.2 罐壁各層鋼板厚度的計(jì)算 罐壁各層鋼板厚度的計(jì)算由文獻(xiàn)[1]中5.3.1-1和5.3.1-2進(jìn)行，公式5.3.1-1和5.3.1-2分別為： （5-2） （5-3） 式中 —儲(chǔ)存介質(zhì)時(shí)的設(shè)計(jì)厚度，mm； —儲(chǔ)存水時(shí)的設(shè)計(jì)厚度，mm； —儲(chǔ)液密度，kg/m3； H—計(jì)算的罐

56、壁板至罐壁頂端的垂直距離，m； D—儲(chǔ)罐內(nèi)徑，m； —設(shè)計(jì)溫度下罐壁鋼板的許用應(yīng)力，Mpa； —常溫下罐壁鋼板的許用應(yīng)力，Mpa； —焊縫系數(shù)，取0.9； —鋼板的厚度負(fù)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(jìn)行鋼板厚度的向上圓整。 —在設(shè)計(jì)中取為1mm； —通過查Q235-A，確定＝0.25mm。 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(yīng)力作為臨界應(yīng)力值，將公式反推回來成為關(guān)于求解壁厚的計(jì)算式。油罐的上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(qiáng)度條件

57、確定它們各自的厚度的。 1 第一層壁板的厚度計(jì)算（從底部算起） 設(shè)此時(shí)的厚度在5-7mm之間,由文獻(xiàn)[1]中 表3.2.2得出 =111Mpa 第一層壁板高度：H＝9.517m mm mm 所以向上圓整為8mm 2 第二層壁板的厚度計(jì)算 第二層壁板計(jì)算時(shí)的高度為：H＝9.517-1.68=7.837m mm mm 圓整為5mm 3 第三層壁板的厚度計(jì)算 第三層壁板計(jì)算時(shí)的高度為：H=7.837-1.68=6.157m mm mm 圓整為5mm 4 第四層壁板的厚度計(jì)算 第四層壁板計(jì)算時(shí)的高度為：H=6.157-1.68=4.477m mm mm

58、 圓整為5mm 5 第五層壁板的厚度計(jì)算 第五層壁板計(jì)算時(shí)的高度為:H=4.477-1.68=2.797m mm mm 圓整為5mm 6 第六層壁板的厚度計(jì)算 第六層壁板計(jì)算時(shí)的高度為：H＝2.797-1.68＝1.117m mm mm 圓整為5mm 表5-1 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 5 第三層罐壁 Q235-A 5 第四層罐壁 Q235-A 5 第五層罐壁 Q235-A 5 第六層罐壁 Q235-A 5 罐壁頂端裝置的包邊角鋼按文獻(xiàn)[1]表5.

59、2.1進(jìn)行選取定為：。 5.3.4 油罐罐底的設(shè)計(jì)計(jì)算 (1) 油罐罐底直徑的計(jì)算 D1=D+2δ1+2δ （5-4） 式中 D1—罐底直徑，mm； δ—邊緣板外伸量，為100mm； D=10200+25+2100=10410mm (2) 中幅板的設(shè)計(jì) 中幅板的厚度選取先按文獻(xiàn)[5]表4.1.1選取一個(gè)基值為不小于6mm，設(shè)計(jì)時(shí)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(duì)地基的影響，取中幅板的厚度為： =6+5+1=12mm 其中 6

60、mm為中幅板必需的最小值； 5mm是為腐蝕余量較嚴(yán)重，焊接及地基要求而增加的； 1mm為腐蝕余量。 5.3.5 罐頂?shù)脑O(shè)計(jì)計(jì)算 頂板的塊數(shù)確定按選取的頂板尺寸： 中心板取半徑為750mm 拱頂曲率半徑R=1.2D 所以R=1.210200=12240mm 罐頂起始角 （5-5） 式中 D—油罐直徑; R—罐頂曲率半徑。 拱頂頂板長(zhǎng)

61、 （5-6） 每塊頂板所對(duì)的圓心角為 = 頂板塊數(shù) 塊 大端弦長(zhǎng) （5-7） 式中 —搭接寬度，mm； mm； 所以 小端弦長(zhǎng) （5-8） 式中 —搭接寬度； r—拱頂中心孔的半徑； 所以 所以罐頂由6塊，每塊長(zhǎng)為5257mm，大端弦長(zhǎng)537

62、2.3mm，小端弦長(zhǎng)835mm的板組成。 5.3.5.1 計(jì)算載荷（設(shè)計(jì)壓力）的確定 罐頂向下外載荷（設(shè)計(jì)外壓）應(yīng)包括自重、罐內(nèi)真空（排油時(shí)）度、雪載、活載荷組成。設(shè)計(jì)外壓會(huì)使球殼受壓失穩(wěn)，也會(huì)使包邊角鋼被拉（橫推力）。 設(shè)計(jì)外壓 =+++ （5-9） 式中 —頂結(jié)構(gòu)單位面積自重Pa； —為操作時(shí)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(dāng)雪載時(shí)，取。 （5-10） Pa

63、 罐頂內(nèi)載荷（設(shè)計(jì)內(nèi)壓）由(油氣壓力—重力)，這一載荷使球殼產(chǎn)生薄膜應(yīng)力破壞，并使包邊角鋼成為受壓環(huán)。 內(nèi)載荷 （5-11） 式中 --呼氣閥的開啟壓力，通常取Pa； --作用于球殼上的內(nèi)載荷，Pa。 Pa 拱頂設(shè)計(jì)壓P取設(shè)計(jì)外壓與設(shè)計(jì)內(nèi)壓的最大值，所以設(shè)計(jì)外壓=1900Pa。 5.3.5.2 油罐罐頂?shù)男：? 根據(jù)古典球殼臨界載荷公式

64、 （5-12） 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(yàn)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(dǎo)數(shù)n=12），則光球殼許用外壓力（外載荷） [P]=[q]=0.1E(t/R)2 （5-13） =4847.72 Pa 由5.3.5.1計(jì)算載荷（設(shè)計(jì)壓力）而知， 462Pa Pa 罐頂內(nèi)載荷（設(shè)計(jì)內(nèi)壓）由(油氣壓力—重力)，這一載荷使球殼產(chǎn)生薄膜應(yīng)力破壞，并使包邊角鋼成為受壓環(huán)。 內(nèi)載荷 （5-14） 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(shè)計(jì)壓力P取設(shè)計(jì)外壓與設(shè)計(jì)內(nèi)壓的最大值，所以設(shè)計(jì)外壓=1900Pa。 [q]>,所以球殼安全。