油罐的尺寸選擇和強(qiáng)度設(shè)計(jì)

1、教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容第三章第三章 立式圓柱形油罐的尺寸選擇和立式圓柱形油罐的尺寸選擇和罐壁強(qiáng)度設(shè)計(jì)罐壁強(qiáng)度設(shè)計(jì) 3-1 罐壁結(jié)構(gòu)罐壁結(jié)構(gòu) 3-2 罐壁鋼板厚度計(jì)算罐壁鋼板厚度計(jì)算 3-3 立式圓柱形油罐直徑和高度的選擇立式圓柱形油罐直徑和高度的選擇* 3-4 罐壁邊緣應(yīng)力計(jì)算（下節(jié)點(diǎn)計(jì)算）罐壁邊緣應(yīng)力計(jì)算（下節(jié)點(diǎn)計(jì)算） 3-5 罐壁的開孔補(bǔ)強(qiáng)罐壁的開孔補(bǔ)強(qiáng)教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)1、了解罐壁結(jié)構(gòu)，熟練掌握罐壁厚度的、了解罐壁結(jié)構(gòu)，熟練掌握罐壁厚度的定點(diǎn)定點(diǎn)設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)法;會(huì)用會(huì)用變點(diǎn)設(shè)計(jì)法變點(diǎn)設(shè)計(jì)法來計(jì)算罐壁厚度。來計(jì)算罐壁厚度。2、學(xué)會(huì)結(jié)合油罐結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并按、學(xué)會(huì)結(jié)合油罐結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并按材料最省材料最省和和

2、投資費(fèi)用最低投資費(fèi)用最低兩種類型來確定油罐的基本尺兩種類型來確定油罐的基本尺寸寸油罐的直徑和高度。油罐的直徑和高度。3、了解罐壁開孔補(bǔ)強(qiáng)的原因，掌握補(bǔ)強(qiáng)的方、了解罐壁開孔補(bǔ)強(qiáng)的原因，掌握補(bǔ)強(qiáng)的方法及相關(guān)的計(jì)算公式。法及相關(guān)的計(jì)算公式。3-1 罐壁結(jié)構(gòu)罐壁結(jié)構(gòu) 罐壁排板罐壁排板 罐壁的縱截面一般為由下至上的逐級(jí)減薄的罐壁的縱截面一般為由下至上的逐級(jí)減薄的階梯形，是由不同厚度的鋼板焊接而成的。各階梯形，是由不同厚度的鋼板焊接而成的。各相鄰圈板的厚度，可根據(jù)計(jì)算取相等，但上圈相鄰圈板的厚度，可根據(jù)計(jì)算取相等，但上圈板的厚度不得大于下圈板的厚度，即板的厚度不得大于下圈板的厚度，即titi+1。 連接形

3、式連接形式對(duì)接對(duì)接 所有縱焊縫均采用對(duì)接，所有縱焊縫均采用對(duì)接，且必須且必須全焊透全焊透。 原因：由于罐壁縱焊縫直接原因：由于罐壁縱焊縫直接承受液壓產(chǎn)生的環(huán)向拉應(yīng)力，承受液壓產(chǎn)生的環(huán)向拉應(yīng)力，且且。3-1 罐壁結(jié)構(gòu)罐壁結(jié)構(gòu) 為減少焊接影響和變形，相鄰兩圈板的縱為減少焊接影響和變形，相鄰兩圈板的縱向焊縫宜錯(cuò)開向焊縫宜錯(cuò)開1/3板長(zhǎng)（向同一方向），焊縫板長(zhǎng)（向同一方向），焊縫間距間距500mm。 浮頂油罐各圈板之間的連接必須采用對(duì)接，浮頂油罐各圈板之間的連接必須采用對(duì)接，且內(nèi)壁齊平。否則，浮頂難以隨液面升降而且內(nèi)壁齊平。否則，浮頂難以隨液面升降而上下移動(dòng)。上下移動(dòng)。3-1 罐壁結(jié)構(gòu)罐壁結(jié)構(gòu) 連接形

4、式連接形式搭接（即套筒式）搭接（即套筒式）拱頂罐相鄰上下圈板的連接可拱頂罐相鄰上下圈板的連接可用套筒式搭接，如右圖所示。用套筒式搭接，如右圖所示。圈板間的搭接長(zhǎng)度常取為圈板間的搭接長(zhǎng)度常取為3560mm或或(68)t（t為壁厚），為壁厚），但但L搭搭 30mm。3-1 罐壁結(jié)構(gòu)罐壁結(jié)構(gòu)3-1 罐壁結(jié)構(gòu)罐壁結(jié)構(gòu)大型立式油罐如果不是浮頂罐，大型立式油罐如果不是浮頂罐，下部下部16mm的圈板之間也采用的圈板之間也采用對(duì)接，以保證焊接質(zhì)量，而上部對(duì)接，以保證焊接質(zhì)量，而上部較薄的圈板仍可采用套筒式搭接，較薄的圈板仍可采用套筒式搭接，這樣就變成了對(duì)接這樣就變成了對(duì)接搭接的混合搭接的混合式連接，如右圖所示

5、。式連接，如右圖所示。 連接形式連接形式混合式混合式3-1 罐壁結(jié)構(gòu)罐壁結(jié)構(gòu) 若對(duì)接鋼板厚度若對(duì)接鋼板厚度6mm，則必須開坡口；，則必須開坡口； 罐壁上下圈板采用套筒式搭接時(shí)，罐壁外罐壁上下圈板采用套筒式搭接時(shí)，罐壁外側(cè)角焊縫采用連續(xù)焊，其焊腳高度側(cè)角焊縫采用連續(xù)焊，其焊腳高度 焊縫上焊縫上側(cè)壁厚的側(cè)壁厚的2/3，且，且 4mm，罐壁內(nèi)側(cè)角焊縫常，罐壁內(nèi)側(cè)角焊縫常采用間斷焊；但對(duì)腐蝕性介質(zhì)，仍采用連續(xù)采用間斷焊；但對(duì)腐蝕性介質(zhì)，仍采用連續(xù)焊，以避免搭接縫隙的腐蝕。焊，以避免搭接縫隙的腐蝕。 連接注意事項(xiàng)連接注意事項(xiàng)3-1 罐壁結(jié)構(gòu)罐壁結(jié)構(gòu) 圈板寬度越小，階梯形折線越趨近于理論圈板寬度越小，階梯

6、形折線越趨近于理論計(jì)算直線，材料也就越省，但環(huán)焊縫數(shù)就越計(jì)算直線，材料也就越省，但環(huán)焊縫數(shù)就越多，增加了制造安裝工作量。多，增加了制造安裝工作量。 圈板寬度圈板寬度hi 若底層圈板太窄，則由邊緣力所引起的最若底層圈板太窄，則由邊緣力所引起的最大環(huán)向應(yīng)力有可能落在上層圈板的下部，從大環(huán)向應(yīng)力有可能落在上層圈板的下部，從而造成上圈板比底圈板厚的不合理現(xiàn)象。而造成上圈板比底圈板厚的不合理現(xiàn)象。故故圈板寬度不宜太窄！圈板寬度不宜太窄！ ?3-1 罐壁結(jié)構(gòu)罐壁結(jié)構(gòu)根據(jù)根據(jù)API650推薦，圈板推薦，圈板hmin 1.83米，而根米，而根據(jù)我國(guó)實(shí)際，鋼板寬度下限為：據(jù)我國(guó)實(shí)際，鋼板寬度下限為： D16.5

7、m，h1m D16.5m，h0.5m3-2 罐壁鋼板厚度計(jì)算罐壁鋼板厚度計(jì)算 理論基礎(chǔ)：理論基礎(chǔ)：軸對(duì)稱回轉(zhuǎn)薄殼的無力矩理論和第一軸對(duì)稱回轉(zhuǎn)薄殼的無力矩理論和第一強(qiáng)度理論。強(qiáng)度理論。第一強(qiáng)度理論認(rèn)為：不論材料處于何種應(yīng)力狀態(tài)，只要材第一強(qiáng)度理論認(rèn)為：不論材料處于何種應(yīng)力狀態(tài)，只要材料最大拉應(yīng)力料最大拉應(yīng)力1達(dá)到材料單向拉伸斷裂時(shí)的最大拉應(yīng)力即達(dá)到材料單向拉伸斷裂時(shí)的最大拉應(yīng)力即強(qiáng)度極限強(qiáng)度極限b，材料將發(fā)生斷裂。故材料的斷裂條件為：，材料將發(fā)生斷裂。故材料的斷裂條件為：b 1當(dāng)該理論應(yīng)用于構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，其強(qiáng)度條件為：當(dāng)該理論應(yīng)用于構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，其強(qiáng)度條件為： 11ornb油罐在接近常壓

8、的條件下貯存油品時(shí)，罐壁油罐在接近常壓的條件下貯存油品時(shí)，罐壁沿高度所受內(nèi)壓力主要是液體靜壓和較低的沿高度所受內(nèi)壓力主要是液體靜壓和較低的蒸汽壓力。蒸汽壓力。在液面以上罐壁僅受蒸汽壓力在液面以上罐壁僅受蒸汽壓力p0的影響，而距的影響，而距罐底罐底y處的壓力為處的壓力為py=p0+(H-y)g。一、罐壁強(qiáng)度條件一、罐壁強(qiáng)度條件一、罐壁強(qiáng)度條件一、罐壁強(qiáng)度條件業(yè)已導(dǎo)出罐壁經(jīng)向與環(huán)向應(yīng)力業(yè)已導(dǎo)出罐壁經(jīng)向與環(huán)向應(yīng)力和和分別為：分別為：tDp40HygyHptDHyHtDp022000顯然：顯然：D一、罐壁強(qiáng)度條件一、罐壁強(qiáng)度條件故按液面以下即故按液面以下即Hy0處的最大環(huán)向應(yīng)力進(jìn)處的最大環(huán)向應(yīng)力進(jìn)行罐

9、壁強(qiáng)度設(shè)計(jì)。行罐壁強(qiáng)度設(shè)計(jì)。由第一強(qiáng)度理論得：由第一強(qiáng)度理論得： tDgyHp200max最大環(huán)向應(yīng)力所在處最大環(huán)向應(yīng)力所在處！ 靠近罐底部的圈板按強(qiáng)度條件計(jì)算，靠近靠近罐底部的圈板按強(qiáng)度條件計(jì)算，靠近罐頂部的圈板按剛度條件設(shè)計(jì)；罐頂部的圈板按剛度條件設(shè)計(jì)； 按強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)的圈板應(yīng)以該圈板上的最按強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)的圈板應(yīng)以該圈板上的最大環(huán)向應(yīng)力計(jì)算；大環(huán)向應(yīng)力計(jì)算； 儲(chǔ)存油品密度（即容重）比水小，則按靜儲(chǔ)存油品密度（即容重）比水小，則按靜水壓考慮；反之，按油品實(shí)際密度計(jì)算。水壓考慮；反之，按油品實(shí)際密度計(jì)算。二、罐壁鋼板厚度設(shè)計(jì)原則二、罐壁鋼板厚度設(shè)計(jì)原則 中小型油罐的壁厚計(jì)算可采用定點(diǎn)法，而中小

10、型油罐的壁厚計(jì)算可采用定點(diǎn)法，而大型油罐多采用變點(diǎn)法。大型油罐多采用變點(diǎn)法。 定點(diǎn)設(shè)計(jì)：按距各圈板下端相同位置的環(huán)向應(yīng)力定點(diǎn)設(shè)計(jì)：按距各圈板下端相同位置的環(huán)向應(yīng)力計(jì)算各圈板的壁厚。計(jì)算各圈板的壁厚。三、中小型油罐壁厚的定點(diǎn)設(shè)計(jì)三、中小型油罐壁厚的定點(diǎn)設(shè)計(jì) 壁厚計(jì)算：壁厚計(jì)算：據(jù)理論分析和實(shí)驗(yàn)測(cè)定，對(duì)于中小型罐，各圈板環(huán)據(jù)理論分析和實(shí)驗(yàn)測(cè)定，對(duì)于中小型罐，各圈板環(huán)向應(yīng)力最大的點(diǎn)不一定在圈板的最下端，而在向應(yīng)力最大的點(diǎn)不一定在圈板的最下端，而在圈板圈板下端以上約下端以上約0.3m的位置，則：的位置，則：注意各量意注意各量意義及單位義及單位！23.00DHt（3-2）上式中：上式中：H 計(jì)算圈板底邊

11、至罐壁頂端（當(dāng)設(shè)有溢流口時(shí)，應(yīng)計(jì)算圈板底邊至罐壁頂端（當(dāng)設(shè)有溢流口時(shí)，應(yīng)至溢流口下沿）的垂直高度，至溢流口下沿）的垂直高度，m；D 油罐直徑，油罐直徑，m；t0由強(qiáng)度條件計(jì)算的壁厚，由強(qiáng)度條件計(jì)算的壁厚，mm；設(shè)計(jì)溫度下罐壁鋼板的許用應(yīng)力，設(shè)計(jì)溫度下罐壁鋼板的許用應(yīng)力，kgf/mm2；儲(chǔ)液容重，當(dāng)儲(chǔ)液容重，當(dāng)儲(chǔ)液儲(chǔ)液1t/m3時(shí)，取儲(chǔ)液實(shí)際容重；時(shí)，取儲(chǔ)液實(shí)際容重；當(dāng)當(dāng)儲(chǔ)液儲(chǔ)液1t/m3時(shí)，取時(shí)，取1t/m3 ；焊縫系數(shù)，取焊縫系數(shù)，取0.9。三、中小型油罐壁厚的定點(diǎn)設(shè)計(jì)三、中小型油罐壁厚的定點(diǎn)設(shè)計(jì) 式中：式中： t 罐壁設(shè)計(jì)厚度，罐壁設(shè)計(jì)厚度，mm； t0 罐壁計(jì)算厚度，罐壁計(jì)算厚度，mm；

12、 C0鋼板厚度允許負(fù)偏差，鋼板厚度允許負(fù)偏差， mm； C 腐蝕裕量，腐蝕裕量， mm，根據(jù)油品腐蝕性能和對(duì)油罐，根據(jù)油品腐蝕性能和對(duì)油罐使用年限的要求確定。使用年限的要求確定。CCtt 0021考慮到鋼板的負(fù)偏差和儲(chǔ)存介質(zhì)的腐蝕性，則罐壁考慮到鋼板的負(fù)偏差和儲(chǔ)存介質(zhì)的腐蝕性，則罐壁設(shè)計(jì)厚度為：設(shè)計(jì)厚度為：三、中小型油罐壁厚的定點(diǎn)設(shè)計(jì)三、中小型油罐壁厚的定點(diǎn)設(shè)計(jì) 鋼板規(guī)格鋼板規(guī)格（P49表表3-3） 由式（由式（3-1）計(jì)算的壁厚須按鋼板規(guī)格選取，故）計(jì)算的壁厚須按鋼板規(guī)格選取，故需將其向上圓整。需將其向上圓整。四、中小型油罐壁厚選用注意事項(xiàng)四、中小型油罐壁厚選用注意事項(xiàng) 鑒于大型油罐進(jìn)行焊后

13、熱處理（為消除殘余應(yīng)力）鑒于大型油罐進(jìn)行焊后熱處理（為消除殘余應(yīng)力）十分困難，故需要限制油罐的最大壁厚。十分困難，故需要限制油罐的最大壁厚。 各國(guó)規(guī)定最大壁厚一般不超過各國(guó)規(guī)定最大壁厚一般不超過38mm，高強(qiáng)度鋼，高強(qiáng)度鋼可取到可取到45mm；國(guó)內(nèi)罐壁鋼板的最大厚度可按；國(guó)內(nèi)罐壁鋼板的最大厚度可按P49表表3-2選取。選取。 最大壁厚要求最大壁厚要求 最小壁厚要求最小壁厚要求按式（按式（3-1）算得的油罐上部壁厚較薄，這容易造成）算得的油罐上部壁厚較薄，這容易造成施工變形過大，安裝后圓度不易保證，抗風(fēng)能力不施工變形過大，安裝后圓度不易保證，抗風(fēng)能力不足，使用壽命也會(huì)受到影響。足，使用壽命也會(huì)受

14、到影響。四、中小型油罐壁厚選用注意事項(xiàng)四、中小型油罐壁厚選用注意事項(xiàng)為了滿足油罐安裝和使用的穩(wěn)定要求，壁厚應(yīng)符合為了滿足油罐安裝和使用的穩(wěn)定要求，壁厚應(yīng)符合最小壁厚的規(guī)定，詳見最小壁厚的規(guī)定，詳見P48表表3-1。五、罐壁厚度的變點(diǎn)設(shè)計(jì)五、罐壁厚度的變點(diǎn)設(shè)計(jì) 變點(diǎn)設(shè)計(jì)概念：變點(diǎn)設(shè)計(jì)概念：據(jù)各圈板下端不同位置的據(jù)各圈板下端不同位置的環(huán)向應(yīng)力計(jì)算各圈板壁厚的方法。環(huán)向應(yīng)力計(jì)算各圈板壁厚的方法。 設(shè)計(jì)思路：設(shè)計(jì)思路：考慮到罐壁相鄰圈板之間的相考慮到罐壁相鄰圈板之間的相互影響，確定各圈板最大環(huán)向應(yīng)力的位置，互影響，確定各圈板最大環(huán)向應(yīng)力的位置，并以此計(jì)算各圈板的壁厚。并以此計(jì)算各圈板的壁厚。 變點(diǎn)設(shè)計(jì)

15、優(yōu)點(diǎn)：變點(diǎn)設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)： 比定點(diǎn)設(shè)計(jì)更符合罐壁應(yīng)力的實(shí)際情況；比定點(diǎn)設(shè)計(jì)更符合罐壁應(yīng)力的實(shí)際情況； 對(duì)大容量罐，可減少某些圈板的壁厚，從對(duì)大容量罐，可減少某些圈板的壁厚，從而節(jié)省鋼材；而節(jié)省鋼材； 在在tmax范圍內(nèi)可選更大直徑的罐。范圍內(nèi)可選更大直徑的罐。五、罐壁厚度的變點(diǎn)設(shè)計(jì)五、罐壁厚度的變點(diǎn)設(shè)計(jì)3-3 立式圓柱形油罐直徑和高度的選擇立式圓柱形油罐直徑和高度的選擇* 設(shè)計(jì)油罐的首要問題：設(shè)計(jì)油罐的首要問題：油罐的基本尺寸油罐的基本尺寸直徑直徑D和高度和高度H。 設(shè)計(jì)原則：設(shè)計(jì)原則：材料最省、建設(shè)費(fèi)用最低。材料最省、建設(shè)費(fèi)用最低。 基本思想：基本思想：在在V設(shè)設(shè)C時(shí)，可從時(shí)，可從D和和H的無數(shù)組

16、合的無數(shù)組合中找到一組最佳的，以滿足設(shè)計(jì)原則。中找到一組最佳的，以滿足設(shè)計(jì)原則。 方法：方法：建立數(shù)模建立數(shù)模Qf(D，H) ，令，令Df/DH0即可即可得到得到D，H。設(shè)罐半徑為設(shè)罐半徑為R，高為，高為H，容積為，容積為V，壁厚為，壁厚為tsmin，底板厚為，底板厚為tb，頂板厚為，頂板厚為tr，且假設(shè)罐底，且假設(shè)罐底和罐頂為圓板，則罐各部分的材料用量為：和罐頂為圓板，則罐各部分的材料用量為：罐壁：罐壁：min2sstRHQ罐頂：罐頂：罐底：罐底：rrtRQ2bbtRQ2總材料用量：總材料用量：brsQQQQbrsttRRHt2min22min2RRHtsbrtt HRV2HVR則：則：VH

17、tHVQsmin2（3-10）頂?shù)子昧宽數(shù)子昧抗薇谟昧抗薇谟昧可鲜絻啥藢?duì)上式兩端對(duì)H求導(dǎo)，并令求導(dǎo)，并令dQ/dH0，即：，即：0min2HVtHVdHdQsHVtHVsmin2VHtHVsmin當(dāng)當(dāng)，即，即，亦即，亦即頂?shù)子昧宽數(shù)子昧?/2罐壁用量時(shí)，油罐金屬用量罐壁用量時(shí)，油罐金屬用量最省，即：最省，即：VHtQsminmin3（對(duì)封口罐）（對(duì)封口罐）VHtHVsmin由由得：得：VHtHVs2min22232min22HtHRsminstRH故故（3-15）32min2HtVs討論討論:1）對(duì)于無頂敞口罐，）對(duì)于無頂敞口罐，tr0，則：，則：RHttRHsb即1min（3-16）min2

18、min2sbRHttRQ32minmin233VttRss故：故：2）對(duì)于頂、底、壁等厚的罐，即）對(duì)于頂、底、壁等厚的罐，即tb tsmin tr，由式（，由式（3-15）可得：）可得：H2R（3-17）當(dāng)當(dāng)H2R時(shí)，最省用材量為：時(shí)，最省用材量為： min2min2srbRHtttRQ 32min322min2minmin22336222minVtVttRtRRtRsssss 3）等壁厚油罐由于受到壁厚）等壁厚油罐由于受到壁厚tsmin的限制，的限制，因此只能用于一定容積范圍內(nèi)，這個(gè)容積取因此只能用于一定容積范圍內(nèi)，這個(gè)容積取決于鋼板的機(jī)械性能和所規(guī)定的罐壁、罐頂決于鋼板的機(jī)械性能和所規(guī)定的

19、罐壁、罐頂厚度。厚度。minsstt 罐壁承受液壓所需金屬量（圖中陰影罐壁承受液壓所需金屬量（圖中陰影部分的三角形環(huán)體積）：部分的三角形環(huán)體積）： 罐頂、底金屬用量：罐頂、底金屬用量： HVRttRQbr 221222stHRQ HRHRts HRV2 VHRHRQ 2222 上部等壁厚各圈板不承受液壓部分上部等壁厚各圈板不承受液壓部分H1的無益耗鋼量（圖中的無益耗鋼量（圖中abc部分）：部分）：min1min1322sstRHtHRQ RHts1min RtHs min12min3stQ 式中：式中： H1以下變壁厚部分的無益耗鋼量（各三以下變壁厚部分的無益耗鋼量（各三角形環(huán)體積之和，三角形

20、數(shù)目角形環(huán)體積之和，三角形數(shù)目n（HH1）/h）：）： eHHRehRnQ 1422 式中：式中： h變壁厚部分各圈板的高度；變壁厚部分各圈板的高度； e相鄰圈板的厚度差。相鄰圈板的厚度差。1minHhtes 則則 hRHRHhHthes 111min hHRhVQ 124cnmabc 故油罐的總金屬用量為：故油罐的總金屬用量為：將將Q對(duì)對(duì)H取一階導(dǎo)數(shù)，并令其為零，即：取一階導(dǎo)數(shù)，并令其為零，即：4321QQQQQ hHRhVtHVHVs 122min012 VHVdHdQ HVHV 當(dāng)當(dāng) 12VHV 即即 時(shí)，時(shí)，Q有最小值。有最小值。 Q1Q2 由此可得結(jié)論：由此可得結(jié)論： 變壁厚罐用材最

21、省的條件是：頂?shù)子貌牧恐偷扔谧儽诤窆抻貌淖钍〉臈l件是：頂?shù)子貌牧恐偷扔诎磸?qiáng)度條件的罐壁用材量（即罐壁理論用材量）；按強(qiáng)度條件的罐壁用材量（即罐壁理論用材量）； 由由 得：得： HVHV H（3-29） 變壁厚罐的經(jīng)濟(jì)變壁厚罐的經(jīng)濟(jì)H取決于取決于tb、tr和罐材強(qiáng)度。和罐材強(qiáng)度。 變壁厚罐的經(jīng)濟(jì)變壁厚罐的經(jīng)濟(jì)H與與V無關(guān)（無關(guān)（=/，且罐材強(qiáng)，且罐材強(qiáng)度實(shí)際上相差不大，度實(shí)際上相差不大，對(duì)于對(duì)于V大的罐，其大的罐，其H相差不多，相差不多，而而D較懸殊）；較懸殊）； H當(dāng) 時(shí)：21minminsVH hhQVVtV 21min2sH hhVt H同理求得在較大剩余壓力下的經(jīng)濟(jì)高度仍為：同理求得

22、在較大剩余壓力下的經(jīng)濟(jì)高度仍為：此時(shí)：此時(shí)：min2pVQHh式中：式中：Hp相應(yīng)于剩余壓力的液柱高度，等于相應(yīng)于剩余壓力的液柱高度，等于p/； p油罐內(nèi)的剩余壓力；油罐內(nèi)的剩余壓力；所儲(chǔ)液體的容重。所儲(chǔ)液體的容重。三、立式圓柱形油罐費(fèi)用最省的經(jīng)濟(jì)尺寸三、立式圓柱形油罐費(fèi)用最省的經(jīng)濟(jì)尺寸 基本思想：基本思想：把罐壁、頂、底、基礎(chǔ)的造價(jià)和土地把罐壁、頂、底、基礎(chǔ)的造價(jià)和土地費(fèi)用，用單位面積年平均費(fèi)用來衡量，以貯罐年費(fèi)用，用單位面積年平均費(fèi)用來衡量，以貯罐年總平均費(fèi)用最少為原則導(dǎo)出貯罐的經(jīng)濟(jì)尺寸?？偲骄M(fèi)用最少為原則導(dǎo)出貯罐的經(jīng)濟(jì)尺寸。 主要結(jié)論：主要結(jié)論：按費(fèi)用最省原則的推導(dǎo)過程及其主要按費(fèi)用最

23、省原則的推導(dǎo)過程及其主要結(jié)果，與上述材料最省原則雷同；況且我國(guó)石油結(jié)果，與上述材料最省原則雷同；況且我國(guó)石油部通用圖與浮頂罐系列一般按材料最省原則決定部通用圖與浮頂罐系列一般按材料最省原則決定油罐的經(jīng)濟(jì)尺寸，故油罐的經(jīng)濟(jì)尺寸，故“油罐費(fèi)用最省的經(jīng)濟(jì)尺寸油罐費(fèi)用最省的經(jīng)濟(jì)尺寸”在此就不多敘了。在此就不多敘了。油罐型式油罐型式材料最省的高度材料最省的高度費(fèi)用最低的高度費(fèi)用最低的高度等壁厚無頂罐等壁厚無頂罐H RH R等壁厚有頂罐等壁厚有頂罐H 2RH 2R變壁厚有頂罐變壁厚有頂罐H H 2312CCRC表中表中C1、C2、C3分別為罐壁、頂、底單位面積的年平均費(fèi)分別為罐壁、頂、底單位面積的年平均費(fèi)

24、用，￥用，￥/a.m2小罐小罐大罐大罐 總之，油罐的經(jīng)濟(jì)尺寸應(yīng)和地基條件相總之，油罐的經(jīng)濟(jì)尺寸應(yīng)和地基條件相聯(lián)系，特別是大型油罐，由于投資大，因此聯(lián)系，特別是大型油罐，由于投資大，因此應(yīng)結(jié)合地基條件通過多方案比較，以便獲得應(yīng)結(jié)合地基條件通過多方案比較，以便獲得較大的經(jīng)濟(jì)效益。只有總的工程造價(jià)和材料較大的經(jīng)濟(jì)效益。只有總的工程造價(jià)和材料消耗最低，才能得到真正的油罐經(jīng)濟(jì)尺寸。消耗最低，才能得到真正的油罐經(jīng)濟(jì)尺寸。3-5 罐壁的開孔補(bǔ)強(qiáng)罐壁的開孔補(bǔ)強(qiáng)一、開孔類型及作用一、開孔類型及作用 進(jìn)出油管孔；進(jìn)出油管孔； 消防管孔；消防管孔； 清掃孔；清掃孔； 人孔人孔二、補(bǔ)強(qiáng)的原因二、補(bǔ)強(qiáng)的原因 孔口附近會(huì)

25、產(chǎn)生應(yīng)力集中，削弱罐壁強(qiáng)度；孔口附近會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中，削弱罐壁強(qiáng)度； 開孔結(jié)構(gòu)在制造過程中會(huì)形成缺陷和殘余應(yīng)力，開孔結(jié)構(gòu)在制造過程中會(huì)形成缺陷和殘余應(yīng)力，可能造成疲勞破壞或脆性裂口，使孔口處撕裂?？赡茉斐善谄茐幕虼嘈粤芽?，使孔口處撕裂。在開孔的周圍焊上補(bǔ)強(qiáng)圈板，以增大開孔周圍的在開孔的周圍焊上補(bǔ)強(qiáng)圈板，以增大開孔周圍的壁厚，降低孔周圍的應(yīng)力。壁厚，降低孔周圍的應(yīng)力。 補(bǔ)強(qiáng)金屬應(yīng)直接焊在孔的附近才能起到作用，補(bǔ)強(qiáng)金屬應(yīng)直接焊在孔的附近才能起到作用，一般做法都是將補(bǔ)強(qiáng)圈板緊貼孔口周圍。一般做法都是將補(bǔ)強(qiáng)圈板緊貼孔口周圍。 在人孔補(bǔ)強(qiáng)板橫向中心線上應(yīng)開一個(gè)在人孔補(bǔ)強(qiáng)板橫向中心線上應(yīng)開一個(gè)M10（螺（

26、螺紋內(nèi)徑）的訊號(hào)孔（紋內(nèi)徑）的訊號(hào)孔（a. 利于焊渣和煙排除；利于焊渣和煙排除；b. 若存在焊接質(zhì)量，試水時(shí)將發(fā)生泄漏）。若存在焊接質(zhì)量，試水時(shí)將發(fā)生泄漏）。 等截面補(bǔ)強(qiáng)：等截面補(bǔ)強(qiáng)：屬經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，并規(guī)定：屬經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，并規(guī)定：a)用與罐用與罐壁相同（材質(zhì)與壁厚）的鋼板作補(bǔ)強(qiáng)板；壁相同（材質(zhì)與壁厚）的鋼板作補(bǔ)強(qiáng)板；b)補(bǔ)強(qiáng)板補(bǔ)強(qiáng)板面積面積A D t0s（計(jì)算壁厚）。該法偏于保守、較（計(jì)算壁厚）。該法偏于保守、較繁，但歷史長(zhǎng)、可靠、應(yīng)用廣。繁，但歷史長(zhǎng)、可靠、應(yīng)用廣。 極限分析補(bǔ)強(qiáng)：極限分析補(bǔ)強(qiáng)：屬極限設(shè)計(jì)方法，同時(shí)考慮到了結(jié)屬極限設(shè)計(jì)方法，同時(shí)考慮到了結(jié)構(gòu)的安定性。其基本點(diǎn)：殼體開孔后的屈服應(yīng)力基構(gòu)的安定性。其基本點(diǎn)：殼體開孔后的屈服應(yīng)力基本上等于未開孔時(shí)的屈服應(yīng)力，并使開孔周圍的不本上等于未開孔時(shí)的屈服應(yīng)力，并使開孔周圍的不連續(xù)應(yīng)力和一次薄膜應(yīng)力迭加后總應(yīng)力連續(xù)應(yīng)力和一次薄膜應(yīng)力迭加后總應(yīng)力2s，該法，該法只允許采用整體補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)。只允許采用整體補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)。 環(huán)形板環(huán)形板環(huán)形板外徑為內(nèi)徑的環(huán)形板外徑為內(nèi)徑的2倍左右，適用于開倍左右，適用于開孔直徑孔直徑Dg250mm。 多邊形板多邊形板多邊形板的內(nèi)切圓直多邊形板的內(nèi)切圓直徑取為補(bǔ)強(qiáng)板內(nèi)孔直徑取為補(bǔ)強(qiáng)板內(nèi)孔直徑的徑的2倍左