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1、 《管道及儲(chǔ)罐強(qiáng)度設(shè)計(jì)》 課程設(shè)計(jì) 題 目 2000m3拱頂油罐裝配圖的繪制 所在院系 石油工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 儲(chǔ)運(yùn)1101 《油罐及管道強(qiáng)度設(shè)計(jì)》 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 題 目 2000m3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

2、要 求 一、原始數(shù)據(jù) 1．適用范圍及設(shè)計(jì)條件 油罐用于儲(chǔ)存柴油及不易揮發(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 850kg/ m3 （8）腐蝕裕量 1mm 2．設(shè)計(jì)基本參數(shù)和尺寸 (1) 罐體 2000m3罐體的基本參數(shù)和尺寸見(jiàn)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(jì) 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(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(jiàn)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(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(jiàn)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(shí)的采光，安裝在罐頂平臺(tái)

5、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(jiàn)表二。 d.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(jiàn)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(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、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(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(biāo)準(zhǔn)確定相應(yīng)構(gòu)件的規(guī)格尺寸； 3．學(xué)會(huì)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(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份。 起止時(shí)間 2012年7月2日 至 2012年 7月 13 日 指導(dǎo)教師簽名 年 月 日

7、 系（教研室）主任簽名 年 月 日 學(xué)生簽名 年 月 日 - 17 - 西安石油大學(xué)課程設(shè)計(jì) 目 錄 1 緒 論 - 1 - 1.1 金屬油罐設(shè)計(jì)的基本知識(shí) - 1 - 1.1.1 金屬油罐的發(fā)展趨勢(shì) - 1 - 1.1.2 對(duì)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(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) - 5 - 2.1 適用范圍 - 5 - 2.2 設(shè)計(jì)、制造遵循的主要指標(biāo)規(guī)范 - 5 - 2.3 罐

8、體規(guī)格尺寸范圍 - 5 - 2.4 罐頂盤(pán)梯及平臺(tái) - 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(jì)口 - 7 - 2.9 消防設(shè)施 - 7 - 2.10 避雷及防靜電 - 7 - 2.11 油罐基礎(chǔ) - 7 - 2.11.1 基本要求 - 7 - 2.11.2 油罐基礎(chǔ)設(shè)計(jì)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(shuō)明 - 8 - 2.14.1 選用原則 - 8 - 2.15 油罐的制造、檢驗(yàn)及驗(yàn)收 - 8 - 2.16 原始數(shù)據(jù) - 8 - 2.16.1 適用范圍及設(shè)計(jì)條件 - 8 - 2.17 開(kāi)口說(shuō)明 - 9 - 2.18 技術(shù)要求 - 9 - 3設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū) - 10 - 3.1 設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)計(jì)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(jì)算 - 11 - 3

10、.4 油罐罐底的設(shè)計(jì)計(jì)算 - 13 - 3.5 罐頂?shù)脑O(shè)計(jì)計(jì)算 - 13 - 3.5.1 計(jì)算載荷（設(shè)計(jì)壓力）的確定 - 14 - 3.5.2 油罐罐頂?shù)男：?- 15 - 參考文獻(xiàn) - 17 - 西安石油大學(xué)課程設(shè)計(jì) 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(lái)，油罐的設(shè)計(jì)與施工技術(shù)都較過(guò)去有了更快的發(fā)展。從世界范圍來(lái)講，這一狀況與前一時(shí)期國(guó)際上的能源危機(jī)有關(guān)。由于能源危機(jī)，近若干年來(lái)許多工業(yè)化的、靠進(jìn)口原油的國(guó)家都增加了原油的儲(chǔ)備量，這就迫使這些國(guó)家不得不建造更多

11、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(lái)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。 (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(kù)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(guó)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

12、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(wú)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(lái)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(gè)基本要求。 油罐的大型化使罐壁鋼板越來(lái)越厚。然而，由于罐壁在施工現(xiàn)場(chǎng)無(wú)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(lái)說(shuō)，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(shuō)月容易產(chǎn)生斷裂。這就要求油罐的設(shè)計(jì)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(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(guò)程中遇到的第一個(gè)問(wèn)題。 一般來(lái)說(shuō)，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(guò)程中遇到的第二個(gè)問(wèn)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(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(guò)程中遇到的第三個(gè)問(wèn)題。 一般來(lái)說(shuō)，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(guò)程中遇到的第四個(gè)問(wèn)題。 地震可能給油罐帶來(lái)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

15、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(guò)程中遇到的第五個(gè)問(wèn)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(guò)程中遇到的第六個(gè)問(wèn)題。 1.2 金屬油罐的分類 在各類石油庫(kù)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。

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(shè)周期短、日常的維護(hù)及管理比較方便，因而石油庫(kù)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(lái)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

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(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(guó)內(nèi)尚未采用，國(guó)外用的也不多。這種油罐自問(wèn)世以來(lái)，實(shí)際上沒(méi)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(kù)中應(yīng)用非常廣泛。在大型油庫(kù)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(kù)和加

18、油站由于儲(chǔ)量本來(lái)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(kù)。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

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(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

20、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(mén)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(mén)課的理解無(wú)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(wèn)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(lái)，我國(guó)油氣儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的建設(shè)得到了空前的發(fā)展，對(duì)油氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施的安全可靠性提出了越來(lái)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。 2 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2.1 適用范圍 此設(shè)計(jì)中油罐儲(chǔ)存介質(zhì)為柴油

21、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)防烈度 8度（近震） 場(chǎng)地土類型 Ⅱ類 儲(chǔ)液密度 850kg/m3 腐蝕裕量 1mm 當(dāng)介質(zhì)腐蝕性較強(qiáng)，腐蝕速率超過(guò)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。 2.2 設(shè)計(jì)、制造遵循的主要指標(biāo)規(guī)范 SH3046《石油化工立

22、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》 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(pán)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(pán)梯。盤(pán)梯均按左旋布置，用戶可根據(jù)實(shí)際情況自行改動(dòng)。 2.5 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。

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(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。 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(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。 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(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

24、。 2.6.4 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。 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(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。 2.8 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。 2.9 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

25、集中僅提供泡沫發(fā)生器與罐壁連接的開(kāi)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。 2.10 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。 2.11 油罐基礎(chǔ) 2.11.1 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。基礎(chǔ)表面凹凸度從油罐中心向周邊測(cè)

26、量不應(yīng)超過(guò)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。 2.11.2 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)。 2.12 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。 2.13 罐體外壁涂漆 此設(shè)計(jì)中油罐的罐體外壁無(wú)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。 2.14 選用說(shuō)明 2.14.1

27、 選用原則 (1)油罐的工作條件必須滿足本說(shuō)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(guò)重。 2.15 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。 2.16 原始數(shù)據(jù) 2.16.1 適用范圍及設(shè)計(jì)條件 拱頂

28、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 II類 （7）儲(chǔ)液密度 850Kg/m3 （8）腐蝕余量 1mm 2.17 開(kāi)口說(shuō)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(jì)開(kāi)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(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(kāi)口應(yīng)避開(kāi)罐壁焊縫，開(kāi)口接管或補(bǔ)強(qiáng)圈邊緣

30、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。 3設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū) 3.1 設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù) ① 罐容積：2000m3 ② 儲(chǔ)存介質(zhì)：柴油(密度850 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℃ 3.2 油罐尺寸的確定 參考中華人民共和國(guó)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= 15800mm，H=11100mm，拱頂高度為1735mm,總高為12835mm。 3.3

31、油罐罐壁的設(shè)計(jì)計(jì)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(zhǎng)度取50mm。 油罐罐壁鋼板的尺寸規(guī)格定為17505200mm 油罐周長(zhǎng) 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(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)49612/5180=10

32、 油罐的高度H=11100mm 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)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(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)

33、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(guò)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(yīng)力作為臨界應(yīng)力值，將公式反推回來(lái)成為關(guān)于求解壁厚的計(jì)算式。油罐的上

34、兩層圈板是按照剛度條件來(lái)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） 設(shè)此時(shí)的厚度在6~16mm之間,由文獻(xiàn)［5］《立式圓筒型鋼制焊接儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)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(jì)算 第二層壁板計(jì)算時(shí)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(jì)算 第三層壁板計(jì)算時(shí)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(jì)算

35、第四層壁板計(jì)算時(shí)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(jì)算 第五層壁板計(jì)算時(shí)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(jì)算 　第六層壁板計(jì)算時(shí)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(jì)算 　第七層壁板計(jì)算時(shí)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(xiàn)[1]表5.2.1進(jìn)行選取定為：。 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100mm； 所以D1=15800+28+2100=16016mm b. 中幅板的設(shè)計(jì)

37、 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。 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(zhǎng) （4-6） 每塊頂板所對(duì)的圓心角為 =8136.4=59.04 頂板塊數(shù) 塊 大端弦長(zhǎng) （4-7） 式中 —搭接寬度，mm； m

39、m； 所以 小端弦長(zhǎng) （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(zhǎng)為8136.4mm，大端弦長(zhǎng)7124mm，小端弦長(zhǎng)947.1mm的板組成。 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 =+++

40、 （4-9） 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(kāi)啟壓力)； —雪載荷，取441Pa； —活載荷Pa，通常取400Pa通常當(dāng)雪載時(shí)， 。 7.85103 9.8610-3=461.58Pa （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qe=461.58+500+441+400=1802.58Pa 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

41、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 （4-11） 式中 —呼氣閥的開(kāi)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=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(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 （4-13） =2020.3 Pa 由2.2.5.1計(jì)算載荷（設(shè)計(jì)壓力）而知， 462Pa Pa 罐頂

43、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q5—呼氣閥的開(kāi)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。 [P]>,所以球殼安全。

44、 參考文獻(xiàn) [1]潘家華 郭光臣 高錫祺. 《油罐及管道強(qiáng)度設(shè)計(jì)》. 石油工業(yè)出版社. 1986. 48-60. 85-91. [2]帥健 于桂杰. 《管道及儲(chǔ)罐強(qiáng)度設(shè)計(jì)》. 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(yàn)收規(guī)范[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社1990. [4] SH 3048-93 石油化工鋼制設(shè)備抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1993. [5] GB 50205-2001 鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2001. [6] SH 3046-92 石油化工立式圓筒形鋼制焊接儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)規(guī)范[S],北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1992. [7] 余國(guó)琮.化工容器設(shè)計(jì)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1980 [8] GB 150-2001鋼制壓力容器—國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[S].國(guó)家壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).北京：學(xué)苑出版社，1989. [9] 湛康燾. 機(jī)械制圖[M].上海：上海交通大學(xué)出版社. 1999. [10] 郭光臣. 油庫(kù)設(shè)計(jì)與管理[M].山東：石油大學(xué)出版社. 1990. [11] 朱熙然. 工程力學(xué)[M].上海：上海交通大學(xué)出版社. 1997. [12] 成大先. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社. 2002.