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1、罐管結(jié)構(gòu)設(shè)計油罐部分第1頁,共25頁,2022年,5月20日,20點36分,星期二2 3.鋼油罐設(shè)計的基本知識學(xué)習(xí)內(nèi)容:金屬油罐的發(fā)展趨勢對鋼油罐的基本要求鋼油罐的種類鋼油罐鋼材的選擇目的要求 : 了解油罐建設(shè)的發(fā)展過程和鋼油罐的種類,掌握油罐設(shè)計的基本要求和油罐鋼材的選用原則。第2頁,共25頁,2022年,5月20日,20點36分,星期二3第3頁,共25頁,2022年,5月20日,20點36分,星期二4第4頁,共25頁,2022年,5月20日,20點36分,星期二53.鋼油罐設(shè)計的基本知識3.1金屬油罐的發(fā)展趨勢一、經(jīng)濟背景(Background in Economy) 由于能源戰(zhàn)略,許多原
2、油進口國都增加了原油儲備量,如日本在70年代中期60日的儲油量就達到了5010萬頓,比60年代初期大了許多倍。 80年代初期西方一些工業(yè)化國家就對本國原油儲備量作了政策規(guī)定,分別是:英國90天,法國90天,西德70天。 第5頁,共25頁,2022年,5月20日,20點36分,星期二63.1金屬油罐的發(fā)展趨勢二、發(fā)展趨勢(Developing Trend)(1)大型化1962年美國芝加哥橋梁公司首建10萬米3浮頂罐, D=87m,H=21m。1964年Shell公司在歐洲建成10萬米3浮頂罐。1967年委內(nèi)瑞拉建成15萬米3浮頂罐,D=115m,H=14.6m。日本在1965年首建10萬米3罐,
3、1971年建成16萬米3罐,80年代初建成20萬米3罐。目前世界上最大的油罐為24萬米3 。(2)操作管理自動化第6頁,共25頁,2022年,5月20日,20點36分,星期二73.1金屬油罐的發(fā)展趨勢三、大型油罐的優(yōu)點 2、節(jié)省投資 5000m3油罐平均每噸鋼材造價為1,則: 10000 m3,0.88 20000 m3 ,0.86 50000 m3 ,0.84 4*10 萬方:100% 20*2萬方:141% 3、占地面積?。ǚ阑鹁嚯x要求) 4、便于操作管理(檢尺、維護、保衛(wèi)) 5、節(jié)省配件和罐區(qū)管網(wǎng)(閥門、儀表、消防、配件) 6、便于實現(xiàn)自動控制 1、節(jié)省鋼材 油罐容積越大,單位容積所需的
4、鋼材量越少,投資費用越低。是否越大越好?第7頁,共25頁,2022年,5月20日,20點36分,星期二83.1金屬油罐的發(fā)展趨勢定性分析:V ,W定量分析:第8頁,共25頁,2022年,5月20日,20點36分,星期二93.2對鋼油罐的基本要求一、基本要求 1、強度要求:卸載后不應(yīng)留下塑性變形。 2、有抵抗斷裂的能力。(水壓試驗和正常操作) 3、有抵抗風(fēng)載荷的能力。(建造和使用期間) 4、有抗地震的能力。(使用期間能抵御最大地震烈度,7-9級) 5、油罐要坐落在穩(wěn)固的基礎(chǔ)上。(控制不均勻沉陷) 第9頁,共25頁,2022年,5月20日,20點36分,星期二103.2對鋼油罐的基本要求二、油罐大
5、型化所帶來的問題 1、防止不均勻地基沉陷:增加抵抗不均勻沉陷的能力; 2、防止脆性破壞:鋼材的強度越高,可焊性越低,斷裂韌性越低,越容易產(chǎn)生斷裂;鋼板越厚,在焊縫或熱影響區(qū)附近越易于產(chǎn)生裂紋,從而增加了斷裂的危險性。 3、抗風(fēng)穩(wěn)定性:大型化導(dǎo)致t/D下降,油罐剛性降低,導(dǎo)致油罐抵抗風(fēng)載荷的能力下降。 4、抗地震能力; 5、事故危害性增大。第10頁,共25頁,2022年,5月20日,20點36分,星期二113.3 鋼油罐的種類一、按幾何形狀分為: 1、臥式圓柱形油罐; 2、雙曲率油罐(滴狀、球罐):2一般不采用; 3、立式圓柱形油罐。第11頁,共25頁,2022年,5月20日,20點36分,星期
6、二臥式圓柱形油罐 結(jié)構(gòu)特點: 罐體一般由鋼板搭接而成,罐圈交互式排列,并取單數(shù),使兩個封頭直徑相同。 V100m3的在現(xiàn)場組裝和驗收。 承壓能力高、可工廠批量生產(chǎn)、搬遷安裝方便; 耗鋼量大(40-50kg/m3),罐容小。 適用范圍: 一般用于高架罐、放空罐、計量罐或用于儲存品種多、輸量少的油品,也可用于儲存液化石油氣。12第12頁,共25頁,2022年,5月20日,20點36分,星期二球罐 用途分類: 中高壓:儲存液化氣、天然氣,1-3MPa,常溫; 中低壓:低溫,液氨、乙烯、丙烯;0.4-2MPa,T=-20100 低壓: 深冷,液化氣,為保冷多采用雙重球罐,T-100 ; 外觀形狀分:圓
7、球形、橢球形 球殼板組合:足球瓣形、瓜瓣形、混合形狀 表面積小、受力均勻、風(fēng)載荷影響?。旓L(fēng)面積小)、基礎(chǔ)簡單; 材料要求嚴格、制造與安裝較困難、現(xiàn)場組裝與焊接技術(shù)要求高、檢驗工作量大。 用途:儲存液化石油氣、LNG、液態(tài)烴、乙烯、丙烯、氧氣、氮氣、氫氣、有毒液體與氣體介質(zhì)。13第13頁,共25頁,2022年,5月20日,20點36分,星期二143.3 鋼油罐的種類二、立式圓柱形油罐的種類: 1、浮頂油罐(Floating-Roof Tanks):24萬m3 2、內(nèi)浮頂油罐(Enclosed Floating-Roof Tanks):10000m3 3、拱頂油罐(Dome Roof Tanks
8、) 4、錐頂油罐(Cone Roof Tanks):由梁柱承擔(dān)并傳遞至罐壁 5、懸鏈?zhǔn)接凸蓿⊿uspending Roof Tanks) 第14頁,共25頁,2022年,5月20日,20點36分,星期二155000m3 拱頂罐-1第15頁,共25頁,2022年,5月20日,20點36分,星期二165000m3 拱頂罐-2第16頁,共25頁,2022年,5月20日,20點36分,星期二1710000m3 浮頂罐第17頁,共25頁,2022年,5月20日,20點36分,星期二1810000m3 浮頂罐第18頁,共25頁,2022年,5月20日,20點36分,星期二19第19頁,共25頁,2022年
9、,5月20日,20點36分,星期二20第20頁,共25頁,2022年,5月20日,20點36分,星期二213.4 油罐鋼材的選擇 對于立式油罐而言,最重要的部位也是受力狀況最嚴重、消耗金屬最多的部位罐壁和罐底的邊板。 設(shè)計油罐時,靠下部幾圈壁板的厚度應(yīng)根據(jù)強度條件確定,而上部幾圈壁板的厚度則按剛度條件確定。我國目前通常的設(shè)計選材是:100010000m3油罐:一般可分別采用A3F和A3鋼板。2萬5萬m3油罐:上部:由剛度確定的罐壁采用A3F鋼板;下部:由強度確定的罐壁采用16MnR鋼板。 第21頁,共25頁,2022年,5月20日,20點36分,星期二223.4 油罐鋼材的選擇 罐壁材料的三項
10、基本要求1、強度要求(Strength)采用高強度鋼在經(jīng)濟上比較合算;由于罐壁最大厚度的限制。(美)API-650規(guī)定:壁板的最大厚度為38mm;(英)BS 2654規(guī)定:壁板的最大厚度為40mm;(日)JISB 8501-1976規(guī)定:低碳鋼為38mm,高強度鋼為45mm。2、可焊性要求(Weldability)碳當(dāng)量(Carbon Equivalent);熱影響區(qū)的硬度(Hardness in Heated Zone)。英國油罐規(guī)范BS2654規(guī)定碳當(dāng)量按下式計算:第22頁,共25頁,2022年,5月20日,20點36分,星期二233.4 油罐鋼材的選擇 罐壁材料的三項基本要求 3、沖擊韌
11、性要求(Impact Toughness) 影響油罐脆性斷裂的因素: 材料本身性質(zhì); 裂紋所在部位的應(yīng)力水平; 裂紋的尺寸和形狀; 罐壁溫度; 鋼板的厚度。第23頁,共25頁,2022年,5月20日,20點36分,星期二243.4 油罐鋼材的選擇英國油罐規(guī)范BS2654根據(jù)強度等級將材料分為三類:(1)材料等級等于或小于43級(相當(dāng)于我國的A3R) ,不做沖擊試驗; ,做卻貝V沖擊試驗,試驗溫度取20(或按圖1-6,page.9)選取溫度,要求CVN 27J()(2)材料等級為43以上至50級(相當(dāng)于我國的16MnR鋼) ,不做沖擊試驗; ,做切貝V沖擊試驗, (或按圖1-6)選取溫度,要求CVN 41J(4.182 kgf.m)(3)材料等級大于50級(相當(dāng)于我國的16MnVR或更高)任何厚度均需做沖擊沖擊試驗, (或按圖1-6)選取溫度,要求CVN 41J(
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