渭南罐區(qū)100000立方米原油儲罐設(shè)計畢業(yè)設(shè)計1

1、學(xué)生畢業(yè)設(shè)計題 目渭南罐區(qū)100000m3原油儲罐設(shè)計作 者院 (系)化學(xué)與化工學(xué)院專 業(yè)油氣儲運工程指導(dǎo)教師答辯日期 2010 年 5 月 22 日榆 林 學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計（論文）誠信責(zé)任書本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的成果。畢業(yè)設(shè)計（論文）中凡引用他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的成果、數(shù)據(jù)、觀點等，均已明確注明出處。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)公開發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人畢業(yè)設(shè)計（論文）與資料若有不實，愿意承擔(dān)一切相關(guān)的法律責(zé)任。 論文作者簽

2、名: 年 月 日摘 要本文主要是對渭南地區(qū)原油儲運配套系統(tǒng)工程中10萬立方米原油儲罐的設(shè)計工作進行了系統(tǒng)的總結(jié)，并對原油儲罐主體材料，罐壁厚度進行計算。對罐底結(jié)構(gòu)形式，外浮頂結(jié)構(gòu)形式，焊接工藝，油罐抗震以及防腐方案等幾個關(guān)鍵問題進行了詳細(xì)的對比分析及優(yōu)化。而且，針對渭南地區(qū)的氣候條件，針對性的設(shè)計了抗風(fēng)圈，用以保證油罐的使用年限和使用安全。最后，還在原油儲罐中增加了進油擴散管，減緩了原油進入儲罐時的原油速度，降低了氣擊現(xiàn)象和靜電的積累，從而減少了卡盤，翻盤等一系列的浮盤損壞事故。大型原油儲罐具有占地面積少，節(jié)約鋼材，便于操作管理，節(jié)約油罐附件和降低呼吸損耗等優(yōu)點，在原油的儲存方面有很好的前景。

3、關(guān)鍵詞：外浮頂，儲罐，高強度，防腐，抗風(fēng)圈，擴散管論文類型：工程設(shè)計 abstract this article mainly for fuel oil logistics weinan region of 100, 000 cubic metres in the following auxiliary fuel storage tank design work of the systems, and crude oil up on the main materials, the thickness of computing. to form and structure of the top

4、of their structural forms, welding, and oil tanks vibration and preservative scheme for a few key issues detailed analysis and comparison of the region. furthermore, the climate conditions, weinan provided to set up against the wind, used to ensure that the oil tank nasdaqterm and use the use of saf

5、ety. finally, on the increase in oil storage tank oil-taking diffusion tube, slowing the spread of oil into the crude oil storage tank speed up and down the accumulation of static，reduced tilt tray and chuck, a series of the plate of the accident. large oil storage tank have less steel, save for the

6、 operation and management, conservation of the oil tanks and reduce the losses are advantages to breathe in the store has a very good prospects.keywords：external floating roof, storage tank, high strength, antisepsis, wind girder, diffusion tubethesis:：engineering design目錄目 錄目 錄i1 文獻綜述11.1 國內(nèi)外大型原油儲罐

7、的發(fā)展現(xiàn)狀11.1.1 國外大型儲罐的現(xiàn)狀11.1.2 國內(nèi)大型儲罐的現(xiàn)狀11.2 大型儲罐的優(yōu)勢11.2.1 大型化有利于節(jié)約鋼材11.2.2 大型化有利于減少占地面積11.2.3 大型化便于操作維護管理21.2.4 大型化有利于節(jié)約油罐附件21.2.5 大型化有利于降低呼吸損耗21.3 大型儲罐設(shè)計面臨的主要問題21.3.1 設(shè)計難點21.3.2 施工難點31.3.3 10萬立方米原油儲罐的主要設(shè)計參數(shù)31.3.4 本文研究的內(nèi)容和目的42 有關(guān)主體材料的選擇52.1 儲罐壁板用材的基本要求52.1.1 強度52.2.2 可焊性52.2.3 鋼板的韌性52.2 日本剛強度板底簡介52.3

8、國產(chǎn)高強度鋼板力學(xué)性能以及與日本高強度鋼板的比較53 罐壁厚度的計算83.1 簡述83.2 罐壁厚度的計算83.2.1 底層罐壁板的計算公式83.2.2第二層罐壁板的厚度計算公式83.2.3第三層以上各層壁板厚度計算公式94 結(jié)構(gòu)形式124.1 罐底結(jié)構(gòu)形式124.1.1 儲罐罐底的結(jié)構(gòu)形式124.1.2 罐底板間的連接形式124.1.3 罐底邊緣板124.2 外浮頂結(jié)構(gòu)形式134.2.1 浮頂結(jié)構(gòu)形式簡介134.2.2單盤式浮頂?shù)脑O(shè)計134.3 外浮頂?shù)挠嬎?44.3.1 第一準(zhǔn)則的計算和校核145 油罐的抗風(fēng)設(shè)計205.1 浮頂油罐的設(shè)計風(fēng)壓205.2 抗風(fēng)圈的設(shè)計和計算205.3 加強圈

9、的設(shè)計方法216 石油儲罐設(shè)計的幾個問題236.1 石油儲罐的焊接問題236.2 石油儲罐的抗震設(shè)計236.3 石油儲罐的防腐設(shè)計257 進油擴散管在內(nèi)浮頂儲罐上的應(yīng)用267.1 進油管的常見結(jié)構(gòu)形式267.2進料管形式對浮盤的影響267.3靜電的影響277.4進油擴散管的結(jié)構(gòu)形式27參考文獻29致 謝303榆林學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計1 文獻綜述1.1 國內(nèi)外大型原油儲罐的發(fā)展現(xiàn)狀1.1.1 國外大型儲罐的現(xiàn)狀在原油儲庫的建設(shè)中，對同儲量來說，單罐容積越大建罐成本越少，投資就越少，也易于管理。因此國際上的儲罐也越建越大。據(jù)了解，目前國際上最大的儲罐有拱頂罐，內(nèi)浮頂罐容積達10萬方，其拱頂?shù)脑O(shè)計采用的

10、是鋁網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)技術(shù)。外浮頂罐的最大容積已達到了20萬方。1.1.2 國內(nèi)大型儲罐的現(xiàn)狀目前我國最大的拱頂罐，內(nèi)浮頂罐是5萬方，最大的單盤式外浮頂罐是12.5萬方，最大的雙盤式外浮頂罐是10萬方。1995年，大慶油田工程設(shè)計技術(shù)開發(fā)有限公司就設(shè)計了10萬方雙盤式浮頂罐（罐壁的材料采用日本spv490q高強鋼），在大慶油田南油庫已建成了4座。目前正準(zhǔn)備開發(fā)設(shè)計10萬方單盤式浮頂罐，15萬方單盤和雙盤式浮頂罐，以適應(yīng)國內(nèi)外市場的實際需求，增強國內(nèi)外市場的競爭力1。1.2 大型儲罐的優(yōu)勢大型油罐的形式主要有地上油罐、地下或半地下油罐、海上漂浮油罐以及利用天然洞穴改造的巖洞式油罐。后三種形式的大型油罐在國

11、內(nèi)很少使用。地上大型油罐的主要形式為外浮頂油罐。采用大型外浮頂油罐，具有節(jié)約鋼材、減少占地面積、減少油罐附件、方便操作管理和節(jié)省投資等優(yōu)點。1.2.1 大型化有利于節(jié)約鋼材就單臺油罐而言，罐容積越大，表面積相對越小，單位容積的用鋼量就越省。為此，勝利油田設(shè)計院所還專門針對設(shè)計的油罐系列進行了統(tǒng)計，結(jié)果表明儲罐容積與耗材量成反比。1.2.2 大型化有利于減少占地面積油罐占地面積，對油庫尤其是煉油廠的大型化具有十分重要的意義。罐區(qū)占地面積不僅要滿足防火堤有效容積的要求，而且罐與罐之間還必須滿足防火間距的要求。按現(xiàn)行儲罐區(qū)防火規(guī)范，在油庫儲備能力不變的情況下，幾臺大型儲罐與多臺小罐成組排列相比所需占

12、地面積要省得多。我國的土地資源十分緊張建設(shè)用地價格連年攀升，以小規(guī)格儲罐來滿足大庫容是不可想象的。因此有必要發(fā)展大型儲罐的設(shè)備。1.2.3 大型化便于操作維護管理少量的大罐比多臺小罐在操作檢尺維護和消防等方面都比較方便1.2.4 大型化有利于節(jié)約油罐附件在總罐容不變的情況下，增大單臺罐容可減少油罐臺數(shù)，并相應(yīng)減少管道配件儀表和閥門的用量，同時也減少了泄漏點。1.2.5 大型化有利于降低呼吸損耗油罐的呼吸損耗主要是浮盤與罐壁的密封處，在總罐容一定的情況下單臺罐容增大油罐臺數(shù)，減少密封帶的總長度，縮短泄露點就會減少；同時在總罐容一定時，浮盤與罐壁的表面積越小，熱損耗就越??；由于浮頂?shù)拇嬖趯σ号c空

13、氣完全隔離開來，從而大大減少了原油中的輕組分的揮發(fā)損失，既避免了大量有用能源的白白浪費，又減少了對環(huán)境的污染，對保護環(huán)境和減少火災(zāi)危險都具有現(xiàn)實意義2,3。1.3 大型儲罐設(shè)計面臨的主要問題1.3.1 設(shè)計難點儲罐的大型化，引發(fā)帶來了許多設(shè)計的難點，這主要包括以下幾個方面：（1）如何運用可靠的計算方法確定罐壁厚度： 儲罐的大型化伴隨著耗材的增加，而罐壁鋼材的重量在大型儲罐罐體的總重量中約占35%到50%。因此，確定罐壁厚度的罐壁強度計算，對于減少罐壁的重量從而降低整個儲罐的鋼材消耗量、對于大型儲罐的經(jīng)濟合理性具有決定性作用。因此，如何在保證有關(guān)安全的前提下，盡量減小壁厚，節(jié)約投資，成為設(shè)計中的

14、一個重點，同時壁厚適當(dāng)減薄也有利于施工焊接。目前，在國內(nèi)外油罐工程建設(shè)項目中，使用的主要規(guī)范有我國標(biāo)準(zhǔn)sh3046-92石油化工立式圓筒形鋼制焊接儲罐設(shè)計規(guī)范、美國石油學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)ap1650鋼制焊接油罐、日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)jis b8501鋼制焊接油罐的結(jié)構(gòu)、英國標(biāo)準(zhǔn)bs2654石油工業(yè)立式鋼制焊接油罐等。國內(nèi)外儲罐設(shè)計規(guī)范提供的罐壁強度計算方法不盡相同，計算所得的罐壁板的厚度也有差別，因此如何運用可靠的計算方法確定壁厚成為設(shè)計中的一個難點，關(guān)于這一點的討論我們將在第三章進行詳細(xì)的闡述4。（2）如何在保證安全的前提下經(jīng)濟合理的確定浮頂、密封、中央排水、防腐等設(shè)計方案：浮頂?shù)拇_定，直接與排水、焊接等工藝

15、相關(guān)聯(lián)，選擇正確的浮頂形式對結(jié)構(gòu)的安全性也非常重要。例如，如果采用單盤式浮頂就容易形成浮頂排水不暢，造成浮頂偏沉、卡盤或沉頂事故，安全性較差。因此，浮頂、密封、中央排水、防腐等設(shè)計方案的確定必須綜合考慮才能得到有效的解決。1.3.2 施工難點施工難點主要包括以下兩個方面：（1）油罐主體用高強鋼板大焊接線能量下如何保證焊接接頭的質(zhì)量，避免產(chǎn)生超標(biāo)的缺陷，如裂紋、夾渣等：大型油罐的施工技術(shù)發(fā)展就是大規(guī)模采用高效自動焊。目前國內(nèi)外建造的大型油罐，主要焊縫均采用自動焊接。罐底、浮頂及罐壁環(huán)向焊縫、大角焊縫一般采用埋弧自動焊，而罐壁縱焊縫一般采用氣電立焊。近幾年，油罐專用國產(chǎn)自動焊接設(shè)備有了較大發(fā)展，打

16、破了全部依賴進口的局面，但是部分焊接材料只能靠進口。目前國內(nèi)建造大型油罐施工技術(shù)中，主要難點是控制油罐整體形狀，控制大角焊縫的焊接收縮變形問題和保證焊接質(zhì)量的穩(wěn)定。（2）在冬季施工時，如何克服不利因素對焊接的影響：由于施工現(xiàn)場坐落在塘沽南疆碼頭海邊，該區(qū)域風(fēng)速非常大，而在冬季，周圍環(huán)境溫度經(jīng)常在零度以下。由于在室外低溫條件下焊接時，最顯著的特點是接頭具有很大的冷卻速度，因而提高了焊縫結(jié)晶速度，同時也提高了彈塑性變形速度，即提高了焊縫結(jié)晶期間的應(yīng)變增長率，這必然增大熱裂傾向，從而為工程埋下了隱患。因此，如何在惡劣自然條件下確保結(jié)構(gòu)施工的質(zhì)量，特別是針對焊接的影響，成為工程中的一個難點。1.3.3

17、 10萬立方米原油儲罐的主要設(shè)計參數(shù)本設(shè)計主要是為渭南地區(qū)設(shè)計一個10萬立方米的原油儲罐，根據(jù)查閱資料，得到設(shè)計所用的渭南地區(qū)的一些基本數(shù)值，并查到本次設(shè)計計的基本參數(shù)，如下表1.1和表1.2：表1.1 基本參數(shù)工程容積（m3）罐壁高度（mm）設(shè)計最高液位（mm）24小時最大降雨量（mm）基本風(fēng)壓（mpa）工作壓力工作溫度（）地震防裂度罐壁腐蝕余量（mm）100000218001950067.80350 常壓357度1表1.2 基本參數(shù)儲罐內(nèi)直徑（mm）儲存介質(zhì)儲液密度（kg/m3）1小時最大降雨量（mm）基本雪壓（mpa）設(shè)計壓力設(shè)計溫度（）設(shè)計地震分組罐底腐蝕余量（mm）80000原油89

18、032350常壓60第一組210萬立方米原油儲罐所執(zhí)行的主要設(shè)計規(guī)范如下：api650鋼制焊接油罐（第十版）5gb50341-2003立式圓筒形鋼制焊接油罐設(shè)計規(guī)范6gbj128-1990立式圓筒形鋼制焊接油罐施工及驗收規(guī)范7jb/t4709-2000鋼制壓力容器焊接規(guī)程8sh3048-1999石油化工鋼制設(shè)備抗震設(shè)計規(guī)范9sh3022-1999石油化工設(shè)備和管道涂料防腐蝕技術(shù)規(guī)范10jb/t4730-2005承壓設(shè)備無損檢驗111.3.4 本文研究的內(nèi)容和目的本文的工作內(nèi)容是為渭南地區(qū)設(shè)計一個10萬方立方米的原油儲罐，針對渭南地區(qū)的環(huán)境，選擇出適合本設(shè)計儲罐要求的材料，并對罐壁進行計算，逐層

19、次的算出每一層罐壁的厚度。在罐壁厚度的計算完成之后，繼續(xù)對儲罐進行抗風(fēng)的設(shè)計，浮盤的設(shè)計，從里到外，使得儲罐在合格中求得更加完美。參照國內(nèi)外的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，完成10萬立方米原油儲罐的設(shè)計，可以使渭南地區(qū)在儲油方面達到一個新的標(biāo)準(zhǔn)，同時也為渭南地區(qū)節(jié)省了土地面積，更方便了工作人員的管理工作。2 有關(guān)主體材料的選擇2.1 儲罐壁板用材的基本要求2.1.1 強度 強度包括抗拉強度和屈服強度 。由于儲罐的操作溫度是在25以下，且大部分儲罐處在90以下，因此其強度大多是常溫下的強度。強度是決定罐壁厚度大小的力學(xué)性能指標(biāo)。儲罐特別是大型儲罐是消耗鋼材較多的設(shè)備，而壁厚的重量在儲罐總重量中占的比重較大（約506

20、0），采用高強度鋼在適當(dāng)高徑比要求下能節(jié)約投資。另外，由于對罐壁鋼板最大厚度的限制，開發(fā)罐壁用高強度鋼，就成為發(fā)展大型儲罐的幾乎唯一的途徑。2.2.2 可焊性罐壁是許多塊鋼板通過焊接方法拼接而成的。鋼板的可焊性一般用兩個指標(biāo)來控制，一是碳含量或碳當(dāng)量，二是熱影響區(qū)的硬度。2.2.3 鋼板的韌性防止儲罐脆性破壞的一個重要數(shù)據(jù)，就是對罐壁用材提出恰當(dāng)?shù)臎_擊韌性指標(biāo)。儲罐用材經(jīng)過幾十年的發(fā)展，國際上技術(shù)先進的國家的油罐設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)幾乎都是用鋼板的形缺口沖擊試驗得到鋼板的韌性-沖擊功（吸收能量）值來預(yù)測鋼板的韌性12。影響鋼板的沖擊韌性的因素有很多，主要因素有儲罐的最低設(shè)計溫度、鋼板的強度、鋼板的厚度，以

21、及鋼板的時效性、晶粒度和使用狀態(tài)等。2.2 日本剛強度板底簡介隨著油罐的大型化而產(chǎn)生的主要問題之一就是對材料的要求越來越苛刻。為了避免底層罐壁過厚帶來的整體熱處理問題和焊接問題，對大型油罐的設(shè)計均采用高強度鋼鋼板。在日本，10萬立方米、12.5萬立方米、16萬立方米原油儲罐均普遍使用屈服強度490mpa級的調(diào)質(zhì)鋼，例如spv490q、wel-ten62等。這類材料強度高、韌性好、碳當(dāng)量和裂紋敏感性系數(shù)較低、焊接性能較好，隨著這類材料的發(fā)展和推廣大大促進了油罐的大型化。迄今為止，國內(nèi)建造的10萬立方米以上的浮頂油罐大都采用日本生產(chǎn)的490mpa級的高強度鋼板。在設(shè)計和建造方面，對使用日本的高強度

22、鋼板，已積累了相當(dāng)豐富的經(jīng)驗。2.3 國產(chǎn)高強度鋼板力學(xué)性能以及與日本高強度鋼板的比較表2.1至表2.6分別對應(yīng)為日本進口的spv490q鋼板和舞陽鋼鐵公司的12mnnivr高強度鋼板的化學(xué)成分、機械性能和夏比沖擊功：表2.1 spv490q的化學(xué)成分分析表（）鋼號化學(xué)成分ccqpcmcsimnps厚度50mm厚度5075mm厚度50mm厚度5070mmspv490q0.180.150.751.600.0300.0300.450.470.280.30注： （）（）表2.2 spv490q的力學(xué)性能鋼號屈服強度（mpa）板厚650（mm）抗拉強度（mpa）伸長率彎曲試驗鋼板厚度（mm）試樣數(shù)值彎

23、曲角度內(nèi)測半徑試樣spv490q5006207501616205號5號4號182519180o厚度的1.5倍1號與軋制方向成直角表2.3 spv490q的夏比沖擊功鋼號試驗溫度（）夏比沖擊功（j）試樣三個試樣平均值單個試樣值spv490q-1047274號軋制方向表2.4 12mnnivr的化學(xué)成分（）鋼號化學(xué)成分csimnpsnicrmovpcm12mnnivr 0.150.150.401.201.600.0250.0100.150.400.300.300.020.060.28注： pcm為焊接裂紋敏感性組織，按如下公式計算（）表2.5 12mnnivr的力學(xué)性能鋼號屈服強度（mpa）抗拉強

24、度（mpa）伸長率（）彎曲試驗試件寬度彎曲角度內(nèi)側(cè)半徑12mnnivr49061075017b=2a180o厚度的3.0倍表2.6 12mnnivr的夏比沖擊功鋼號試驗溫度（）夏比沖擊功（j）試樣三個試樣平均值單個試樣值12mnnivr-105437.8橫向經(jīng)各個性能的比較，本設(shè)計認(rèn)為舞陽鋼鐵公司的12mnnivr高強度鋼板適合本設(shè)計的要求。113 罐壁厚度的計算3.1 簡述對于大型原油儲罐，罐壁鋼材的質(zhì)量大約占到罐體總質(zhì)量的35%到50%，罐底板等其它構(gòu)件的名義厚度一般都是根據(jù)剛性的要求確定，其厚度一般不會有太大的變化，但是罐壁板的名義厚度是按照實際承受的應(yīng)力計算得出的，因此，如何進行罐壁強

25、度計算，減小罐壁的質(zhì)量，從而降低整個儲罐的鋼材消耗量，起著至關(guān)重要的作用。3.2 罐壁厚度的計算3.2.1 底層罐壁板的計算公式分操作和試水工況兩種：操作工況： （3.1） 試水工況： （3.2）式中 儲液密度，由買方確定； h計算液面高度，m； d儲罐內(nèi)直徑，m； sd設(shè)計條件下罐壁鋼板的許用應(yīng)力，mpa; st充水試驗條件下罐壁鋼板的許用應(yīng)力，mpa； c1腐蝕余量，mm。然后用下面公式分別計算設(shè)計條件和充水試驗條件下的底層罐壁所需厚度和，并與上面的結(jié)果進行比較。 （3.3） （3.4）3.2.2第二層罐壁板的厚度計算公式就操作和試水兩種情況，分別計算出第二層的壁厚和，它們的數(shù)值與儲罐半徑

26、，第一層的壁厚及寬度有關(guān)。先按操作工況和試水工況兩種情況分別計算出底層的比值： （3.5）式中 h1底層壁板厚度； r 儲罐半徑； 底層壁板的實際厚度，減去附加的腐蝕裕量，用以計算設(shè)計條件的。如果1.375，取=；底層圈板寬度相對較窄，儲罐容量較大，最大應(yīng)力點落在第二層壁板上，因此，第二層壁板與底層壁板等厚。如果2.625，取=；底層壁板寬度相對較寬，儲罐容量較小，底板的約束對第二層圈板影響較小，底層壁板的最大應(yīng)力靠下，因此，第二層壁板可與第三層，第四層等壁板同等對待。當(dāng)1.3752.625時，?。?（3.6） 式中 第二層壁板的最小設(shè)計厚度； 按第二層以上的罐壁計算方法求得的第二層罐壁板厚度

27、。3.2.3第三層以上各層壁板厚度計算公式 由于液壓高度不是一個固定值，而是（h-x），x是可變設(shè)計點離該層壁板底端的距離，它與儲罐半徑，離液面的距離及該層與相鄰壁板的厚度比值等因素有關(guān)。因事先并不知道該層壁板的厚度與比值，因此必須進行試算才能確定該層的較準(zhǔn)確壁厚。計算步驟如下：分操作與試水兩種情況。首先按定點設(shè)計法計算一個初步厚度，然后計算可變設(shè)計點距該層罐壁底部的距離x，x取以下三式中的最小值。 ； （3.7） 式中 環(huán)焊縫上側(cè)的罐壁厚度； 系數(shù)，； 環(huán)焊縫下側(cè)的罐壁厚度； 設(shè)計液面高度。對于操作條件和試水條件下所需的罐壁最小厚度，分別應(yīng)用以上計算得到的最小x值，在用下式計算罐壁厚度：操作

28、條件： （3.8）試水條件： （3.9）根據(jù)計算得到的和，分別重新計算x，并進行迭代，直至相繼算出的之間的差別較小，得到滿意的精確度，從而計算本層的罐壁厚度13。各層所選取的計算壁厚應(yīng)為操作情況和試水情況兩者的較大值。本設(shè)計10萬方儲罐的直徑為80m，罐高為21.8m，壁板寬度是2.4m，儲液密度是0.9。根據(jù)上面的公式和數(shù)據(jù)進行罐壁的厚度計算：第一圈板壁厚度計算：pt32.29（mm） 1t =29.794（mm）=第二圈板壁厚度計算：=2.20此值在1.375與2.625之間，因此按下式計算： （3.10）第二層罐壁的最小設(shè)計厚度；第二層以上的罐壁計算方法求得的第二層壁板的厚度。按第二圈以

29、上方法計算厚度，第一次試算；=28.68（mm）=29.473（mm）k=1.038=1.019 c=0.018 =1071 =0.61+320ch=0.611071+3200.01319.4=734=1000ch=10000.01819.4=349=1.22=1.221071=1306.62x=min（，）x/1000=0.349=26.12(mm)用得到的壁厚26.12mm，依照上面的方法進行第二次試算，第三次試算，將最終結(jié)果代入（3.10）中，最后得：=26.568mm。依照上面的方法可以算出后面幾層的板壁厚度，經(jīng)計算，得到各個壁板的厚度，如下表3.1： 表3.1 壁板的最終計算厚度層數(shù)

30、材質(zhì)設(shè)計許用應(yīng)力（mpa）試驗許用應(yīng)力（mpa）操作工況厚度（mm）充水工況厚度（mm）名義厚度（mm）壁板寬度（mm）一12mnnivr24426129.47329.764322400二12mnnivr24426126.14626.568272400三12mnnivr24426121.42121.36121.52400四12mnnivr24426118.27218.1118.52400五12mnnivr24426114.84314.503152400六12mnnivr24426111.49010.973122400七12mnnivr2442619.9419.398122400八12mnniv

31、r2442617.4526.731122400九12mnnivr2442612.3721.4221224004 結(jié)構(gòu)形式儲罐結(jié)構(gòu)是一類典型的薄殼結(jié)構(gòu)，被廣泛地應(yīng)用于石油、糧食等液體或固體的儲藏。一般的鋼制儲罐主要由罐底板、灌頂蓋（浮頂或者固定頂）、罐壁構(gòu)成，此外，還包括一些附屬構(gòu)件，如：排水、扶梯、人孔等。本章注重于對這些結(jié)構(gòu)在施工及設(shè)計中主要的考察點進行討論。4.1 罐底結(jié)構(gòu)形式4.1.1 儲罐罐底的結(jié)構(gòu)形式儲罐罐底主要有正圓錐形罐底、倒圓錐形罐底、倒偏錐形罐底、單面傾斜形罐底以及階梯式漏斗形罐底等五種結(jié)構(gòu)形式。其中正圓錐形罐底及其基礎(chǔ)均成正圓錐形，中間高，四周低，施工時基礎(chǔ)坡度一般為15，

32、基礎(chǔ)沉降基本穩(wěn)定后錐面坡度不得小于8。這種罐底周邊部位較低，可以基本滿足污泥雜質(zhì)、存液的排凈要求，是一種傳統(tǒng)的罐底結(jié)構(gòu)形式，目前仍在廣泛應(yīng)用。本設(shè)計也采用了此種罐底的結(jié)構(gòu)形式。4.1.2 罐底板間的連接形式大型油罐罐底板之間的連接形式，主要有搭接和帶墊板的對接兩種形式。本油罐中幅板、邊緣板以及中幅板與邊緣板之間均采用帶墊板的對接焊接結(jié)構(gòu)。在邊緣板與中幅板之間的對接接頭處，將邊緣板按照1：3的斜率削邊，使兩相焊件在焊接處等厚。為了易于控制中幅板的焊接變形，在中幅板對接焊縫的墊板適當(dāng)位置處預(yù)留活口，以降低墊板對中幅板產(chǎn)生變形的不利影響。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點主要表現(xiàn)在以下三個方面：（1）焊縫與母材的強度相

33、同，可以有效的避免由于油罐基礎(chǔ)不均勻沉降造成的焊縫拉開現(xiàn)象，若采用搭接結(jié)構(gòu)，當(dāng)油罐發(fā)生不均勻沉降時搭接角焊縫受剪，容易發(fā)生焊縫拉開、油品泄漏等事故。（2）可以節(jié)約罐底用鋼量（3）罐底板較搭接接頭平整，且不增加施工作業(yè)量。4.1.3 罐底邊緣板與罐壁連接的罐底邊緣板采用與底圈罐壁相同材質(zhì)的高強度鋼板12mnnivr，規(guī)格為20 x 2000 x 6300mm，罐底中幅板采用國產(chǎn)碳鋼板q235-b，中幅板規(guī)格為11 x 3000 x 14800mm。罐壁與罐底邊緣板間t形角焊縫，是應(yīng)力集中的峰值區(qū)，它承受液壓引起的拉伸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力，以及地震或風(fēng)荷載引起的彎矩和剪切力等。隨著罐內(nèi)液位的升降，該焊縫

34、周圍底板產(chǎn)生一定的彈性變形，并有可能引起高應(yīng)力循環(huán)疲勞破壞，因此該焊縫不能是全焊透結(jié)構(gòu)。而且節(jié)點剛性不能太大，應(yīng)設(shè)法從焊縫結(jié)構(gòu)、焊接工藝和無損檢測等方面采取措施，盡可能地降低大角焊縫處的峰值應(yīng)力，并盡量使其具有一定的柔韌性。結(jié)合以往10萬立方米油罐的設(shè)計經(jīng)驗，本油罐設(shè)計時，在油罐外側(cè)采用等邊角焊，內(nèi)側(cè)采用下凹形圓滑過渡的不等邊角焊，詳見罐壁與罐底邊緣板連接詳圖4.1。圖4.1 罐壁與罐底邊緣板連接詳圖4.2 外浮頂結(jié)構(gòu)形式4.2.1 浮頂結(jié)構(gòu)形式簡介浮頂是原油儲罐的核心部件之一，選擇合理的浮頂結(jié)構(gòu)形式，對油罐的長期安全運行起著至關(guān)重要的作用。常見的浮頂結(jié)構(gòu)形式有雙盤式浮頂和單盤式浮頂兩種。本設(shè)

35、計采用單盤式浮頂。單盤式浮頂設(shè)計滿足以下四個條件：（1）設(shè)計時做到單盤板和任意兩個相鄰艙室同時破裂時浮頂不沉沒。（2）在整個罐頂面積上有250mm降雨量的水積存在單盤上時浮頂不沉沒。（3）在正常操作條件下，單盤與儲液之間不存在油氣空間。（4）在以上各種條件下，浮頂能保持結(jié)構(gòu)的完整性，不產(chǎn)生強度或失穩(wěn)性破壞。4.2.2單盤式浮頂?shù)脑O(shè)計單盤式浮頂?shù)闹苓厼榄h(huán)形浮船。環(huán)形浮船由隔板將其分成若干個互不滲透的艙室。環(huán)形浮船的中間為單盤，單盤由鋼板搭接而成，與浮船之間由角鋼連接。單盤鋼板的厚度根據(jù)強度計算的要求而定，但不得小于最小厚度。我國規(guī)定頂板厚度不得小于4.5mm。板與板之間的搭接寬度不應(yīng)小于5倍板厚

36、，且不小于25mm，單盤的上表面采用連續(xù)滿角焊，下表面在遇到浮頂支柱或其他剛性較大的構(gòu)件時，周圍300mm范圍內(nèi)采用連續(xù)滿角焊，其余部分可采用間斷焊。在搭建縫與環(huán)形板相交處，應(yīng)將搭接改成加墊板的對接。浮船從頂部看為圓環(huán)形，而其斷面則為梯形。內(nèi)外兩側(cè)由鋼板圍成的面板稱為內(nèi)邊緣板和外邊緣板，上面稱為船艙頂板，下面稱為船艙底板。船艙頂板厚度一般不小于4mm，底板厚度不小于4.5mm。內(nèi)外邊緣板的厚度根據(jù)強度需要設(shè)定，外邊緣板一般不小于6mm，內(nèi)邊緣板一般不小于8mm。環(huán)形的浮船被等分為若干個互不連通的艙室，艙室的數(shù)目根據(jù)設(shè)計需要而定。艙室分的多比較安全，但增加了造價。艙室之間的板稱為船艙隔板，船艙隔

37、板與船艙頂板之間可采用間斷焊，其余三邊按縫應(yīng)在一側(cè)采用連續(xù)焊，另一側(cè)可采用間斷焊。如不這樣就會造成竄艙，即一旦有了一個艙室泄露，液體就會竄到其他艙室，最后造成整個浮頂?shù)某翛]。船艙頂板和底板應(yīng)有一定的坡度，頂板的坡度是為了排除雨水，底板的坡度是為了使儲存油品揮發(fā)的氣泡匯聚于單盤的邊緣，待壓力達到一定數(shù)值后，由盤邊的透氣閥排出。浮頂直徑為79500mm，外邊緣高度為790mm，浮頂沿徑向用環(huán)向隔板分割成6部分，最外圈用徑向隔板分割成14個艙，第二圈用徑向隔板分割成9個艙，第三圈用徑向隔板分割成5個艙，第四圈用徑向隔板分割成4個艙，第五圈用徑向隔板分割成2個艙，總計是34個船艙。浮頂?shù)装寮案№旐敯宀?/p>

38、用規(guī)格為4.5x1800x9000mm的q235-b鋼板，鋼板之間采用搭接結(jié)構(gòu)，上側(cè)為連續(xù)角接焊，下側(cè)為間斷焊。浮頂上設(shè)中央排水管，轉(zhuǎn)動扶梯，1套重錘式刮蠟機構(gòu)、8套dn200浮子式緊急排水裝置、12個自動通氣閥、20個dn600浮艙人孔、4個dn600浮頂人孔、7個全天候防火呼吸閥、以及量油管和導(dǎo)向管等附件。且本設(shè)計采用的密封裝置時軟泡沫塑料密封。4.3 外浮頂?shù)挠嬎?.3.1 第一準(zhǔn)則的計算和校核（1）第一準(zhǔn)則的要求第一準(zhǔn)則是單盤板和任意兩個相鄰艙室同時破裂時浮頂不沉沒。為滿足這條件，則要求：下沉深度不大于外邊緣板的厚度，且有一定裕量，以免油品由浮頂外邊緣板流入浮頂并灌進艙室內(nèi)。 （4.1

39、）式中 外邊緣板的厚度，m； 當(dāng)a=0的下沉高度，m； 當(dāng)a0時的下沉高度，m； 安全裕量，m。下沉深度不大于內(nèi)邊緣板的高度，且應(yīng)留有一定裕量，以免油品由浮船內(nèi)側(cè)漫過內(nèi)邊緣板進入艙室，并導(dǎo)致浮頂沉沒。用下列公式表達： （4.2）式中 內(nèi)邊緣板的高度，m； 浮船尺寸，m。在上面兩個公式中，只有下沉深度和是未知量（2）計算下沉深度 假設(shè)a=0時，下沉深度t的計算下沉深度t由三項組成，即： （4.3）式中 浮船本身的沉沒深度，m； 破壞的單盤使浮船下沉深度的增加量，m； 由于兩個艙室泄漏而使浮船下沉深度的增加量，m。的計算： （4.4）式中 浮船的重量，n； 浮船的外徑，m； 浮船的內(nèi)徑，m。的計算

40、： （4.5）式中 單盤板厚度，m； 單盤單位面積的重量，n/m2。的計算： （4.6） （4.7） （4.8） （4.9） （4.10）整理得： =t （4.11）（3）的計算公式 （4.12）表4.1 本設(shè)計的單盤式浮頂儲罐的尺寸油罐容積油罐內(nèi)徑浮船外徑浮船內(nèi)徑內(nèi)邊緣板外邊緣板船艙頂板船艙底板單盤板厚度高度厚度高度厚度寬度厚度寬度厚度10萬800007500069000680400045400055將數(shù)據(jù)代入式（4.4）中，得到： = =220將數(shù)據(jù)代入式（4.5）中，得到： = =49將數(shù)據(jù)代入式（4.11）中，得到： = =0.17t最后得到： t= =324同理將數(shù)據(jù)代入（4.12）

41、，得到 = =27得到 =324+27+150=501 =680501 符合要求（1）浮船下沉量的校核條件設(shè)計允許的積水量q： （4.13）式中 q單盤上允許的最大積水重量，n； d油罐內(nèi)徑，m； 允許的降雨量，m，取其值為250mm。校核條件表達式： + （4.14）式中 浮船本身的沉沒深度，m； 加上單盤以后浮船下沉增加量，m； 由積水量q引起的浮船下沉增加量，m； 安全裕量。（2）的計算： =+ （4.15）（3）的計算： = （4.16）（4）的計算： = （4.17）（5）單盤撓度的計算： （4.18）式中 單盤中心撓度，m； k1與浮船徑向剛度有關(guān)的系數(shù)； 單盤上所受的當(dāng)量均布載荷

42、，pa； r單盤的半徑，m； e鋼材的彈性模量，pa； 單盤板的厚度，m；（6）的計算公式： = （4.19） （4.20） （4.21） （4.22）表4.2是浮船的徑向剛性有關(guān)的系數(shù)：表4.2 =的函數(shù)值00.2560.7061.1222.083.12 0.6540.7120.7830.8420.9311.01254.105.286.197.218.349.61.0781.1451.1941.2391.2861.336 = （4.23） （4.24）式中 ，折減系數(shù)，=1，=0.4； ，浮船內(nèi)邊緣板，船艙頂板，浮船外邊緣板，船艙底板的高度，m； ，浮船內(nèi)邊緣板，船艙頂板，浮船外邊緣板，船艙

43、底板的厚度，m； 浮船上加強圈的截面積，m2.。將已知的數(shù)據(jù)代入（4.23）和（4.24）得到： =0.783將=0.783代入（4.22）得到 =0.3910.010.78326.26 =0.08將e=0.08代入（4.19）得到q，并將q代入（4.17）得到： =47再求得和分別為293.2和24.3最終結(jié)果： +=514.5 符合要求255 油罐的抗風(fēng)設(shè)計5.1 浮頂油罐的設(shè)計風(fēng)壓對于浮頂油罐，設(shè)計風(fēng)壓可按下式計算： p=k1k2kzw0 （5.1）式中 p設(shè)計風(fēng)壓，pa； k1體形系數(shù)，可取k1=1.5； k2轉(zhuǎn)換系數(shù)，可取k2=2.25； kz高度變化系數(shù)，見下表； w0標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)壓，p

44、a。表5.1 風(fēng)壓高度變化系數(shù)kz離地面或海面高度（m） kz陸地上海面上 5 0.78 0.84 10 1.00 1.00 15 1.15 1.10 20 1.25 1.18 30 1.41 1.29 40 1.54 1.37對于內(nèi)浮頂油罐，即無風(fēng)力引起的負(fù)壓，也無需設(shè)呼吸閥，故設(shè)計可按下式計算： p=k2kzw0 （5.2）5.2 抗風(fēng)圈的設(shè)計和計算抗風(fēng)圈所需最小截面系數(shù)wz可按下式計算： wz=0.082d2h （5.3）式中 d油罐內(nèi)徑，m； h罐壁全高，m； wz抗風(fēng)圈所需最小截面系數(shù)，m3?？癸L(fēng)圈與罐壁連接處上下16倍壁板厚度范圍內(nèi)可以認(rèn)為能與抗風(fēng)圈同時工作，因而在計算抗風(fēng)圈的實際

45、截面時應(yīng)計入此部分面積。在抗風(fēng)圈的組合截面中所使用的角鋼，一般來說最小尺寸為63mm6mm，所使用的鋼板最小厚度為5mm。5.3 加強圈的設(shè)計方法sh 30461992 加強圈的設(shè)計方法 （5.4） （5.5） （5.6）式中 罐壁臨界壓力，pa； 罐壁最薄壁板厚度，mm； d油罐內(nèi)徑，m； he當(dāng)量高度，m 第i圈壁板的當(dāng)量高度，m；對于浮頂罐，頂圈壁板只計入抗風(fēng)圈以下的部分； 第i圈壁板的實際高度，m；對于浮頂罐，只計入抗風(fēng)圈以下部分； 第i圈壁板的規(guī)格高度。加強圈的數(shù)量計算公式： （5.7） n=int（/） （5.8）式中 n加強圈的數(shù)量，取整數(shù)； int取整數(shù)運算。設(shè)有加強圈的罐壁，沿高度方向倍分割成