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1、第1章绪论1.1储罐的国内外发展概况随着石油化工工业的发展以及国家原油战略储备库项目的实施，储罐的大型化将成为 发展的必然趋势。目前世界上已建成的大型储罐数量逐年增加，如早在1967年在委内瑞拉 就建成了 16X10的浮顶储罐，1971年日本建成了 20X 104m3的浮顶储罐，而世界产油大 国之一的沙特阿拉伯也已成功建造了 20X 104m3厅的浮顶储罐。国内大型储罐发展从20世纪70年代开始，1975年，国内首台5X104m3浮顶储罐在上 海陈山码头建成。继后，在石化企业、港口、油田、管道系统建造数十台5X104m3浮顶储 罐。20世纪80年代中后期，国内开始建造10X10的大型浮顶储罐，
2、迄今为止，已经先 后在秦皇岛、大庆、仪征、铁岭、黄岛、舟山、大连、山东、兰州、上海、镇海、燕山、 湛江等地建造了 80余座10X10浮顶储罐。到目前为止，国内建成并投入使用的最大容 积的大型浮顶储罐是中国石化集团公司建造的油罐15X104m3。近一、二十年来，储罐的设计与施工技术都较过去有了更快的发展。从世界范围来讲， 这一状况与前一时期国际上的能源危机有关。由于能源危机，近若十年来许多工业化的、 靠进口原油的国家都增加了原油的储备量，这就迫使这些国家不得不建造更多更大的储罐。 这一经济需求不仅促进了储罐事业的发展，也使越来越多的新课题，随着这些新课题的研 究和解决，这就使储罐的设计与施工技术
3、进一步发展和深化。现在储罐发展的总体趋势是走向大型化，而所以有此趋势是由于大型化具有下列优点：(1) 节省钢材，减少投资。储罐容积越大，单一位容积所需要的钢材量越少。相同的容积，由大罐组成要比小罐组成节省大投资。(2) 占地面积小，因为罐和罐之间要有一定的距离，所以在相同的容积情况下，用几 台大罐比一群小罐的占地面积要节省的多。(3) 便于操作管理并且节省管线及配件。几台大罐与一群小罐相比，库区管理要简单 的多，在检修、维护、保卫等方面都比较方便。由以上分析可以看出，储罐大型化有许多经济利益，这也就是这种趋势的动力。目前 油库的组成结构与十年前相比有了很大的改观，由储罐的“小而多”变为“大而少
4、”这一 点也是衡量一个国家在储罐设计、研究、建造等方面技术水平高低的一个尺度。长期以来，我国库存轻质油品，广泛采用固定顶油罐和浮顶油罐。由于固定顶油罐在 存贮和收发油品时存在“小呼吸”和“大呼吸”，油品蒸发损耗较大，而且会因为油气逸 散到空气中造成环境污染，危害人们身体健康。因此油品及化学品的蒸发损耗一直是石油、 化学工业关心的问题。人们最初关心的是经济损失和安全，近年来还关心生态、环境保护 方面的问题。为了较经济有效地解决这个问题，世界上发达国家如美国、法国、前苏联早 在五、六十年代相继开始研制浮顶油罐。我国直到70年代末期才开始研制。由于浮顶罐能 降低损耗，减少环境污染，主要用于储存原油、
5、汽油、柴油等介质。随着内浮顶技术的发 展，汽油和航空煤油大多数采用内浮顶罐，新建的外浮顶罐几乎都用于储存原油。1.2储罐的用途储存设备又称储罐，主要是指用于储存或盛装气体、液体、液化气体等介质的设备， 在化工、石油、能源、轻工、环保、制药及食品等行业得到广泛应用，如氢气储罐、液化 石油气储罐、石油储罐、液氨储罐等。储罐内的压力直接受温度影响，且介质往往易燃、 易爆或有毒。储罐的结构形式主要有卧式储罐、立式储罐和球形储罐。用于储存液体或气 体的钢制密封容器即为钢制储罐，我们的经济生活中总是离不开大大小小的钢制储罐，钢 制储罐在国民经济发展中所起的重要作用是无可替代的。钢制储罐是储存各种液体（或气
6、 体）原料及成品的专用设备，对许多企业来讲没有储罐就无法正常生产，特别是国家战略 物资储备均离不开各种容量和类型的储罐。我国的储油设施多以地上储罐为主，且以金属 结构居多。1.3储罐的分类及适用范I由于储存介质的不同，储罐的形式也是多种多样的。按位置分类：可分为地上储罐、地下储罐、半地下储罐、海上储罐、海底储罐等。按油品分类：可分为原油储罐、燃油储罐、润滑油罐、食用油罐、消防水罐等。按用途分类：可分为生产油罐、存储油罐等。按形式分类：可分为立式储罐、卧式储罐等。按结构分类：可分为固定顶储罐、浮顶储罐、球形储罐等。按大小分类：100m3以上为大型储罐，多为立式储罐；100m 3以下的为小型储罐，
7、 多为卧式储罐。选择储罐类型时，应综合考虑油库类型、油品类型、周转频繁程度、储油容量、建设 投资和建造材料供应情况等多种因素。从储罐安装位置考虑，民用中转油、分配油库及一 般企业附属油库，宜选用地上油罐；要求隐蔽或要求具备一定防护能力的油库，如国家储 备油库，某些军用油库，宜选用山洞油罐，地下油罐或半地下油罐。从油罐几何形状考虑， 挥发油较低或不挥发的油品，宜选用拱顶油罐；如要求储量较大且周转频繁时应优先选用 浮顶油罐71.4储罐的类型选择储罐选用时，应本着结构安全，耗材量少、节省经费的原则，通过全面技术经济指标 比较，选取经济合理的油罐尺寸。选用原则有以下几个方面：(1) 油罐的工作条件必须
8、满足本说明的设计条件，如不能满足上述设计条件，应由选用 者重新校核所选用的油罐厚度及稳定性。(2 )油罐的进、出口管的规格与本系列推荐的不同时，应对油罐附件(呼吸阀)的规格 尺寸按工艺条件核算后方可选用。必要时应加大其规格尺寸或增加数量。(3)喷淋管的支架由选用者根据需要现场焊接。其它支架允许现场焊接，但支架的载荷 不能过重。1.5拱顶罐在工业生产中的应用随着我国石油工业的飞速发展，拱顶油罐的发展也很快，处了石油系统，供销系统， 和军事系统一系列专用的石油储罐，其他企业，如铁路，交通，电力，冶金等部门也建有 各种类型的储罐，以保证运输和生产的正常进行，拱顶储油罐作为储罐系统的重要组成部 分，在
9、石油化工行业中应用格外突出，通过它协调原油生产，原油加工，成品油供应及运 输的纽带，拱顶罐是储存各种液体原料及成品的专用设备，对许多企业来讲没有储罐就无 法正常生产，无法保证石油化工下游产业的稳定生产，特别是国家战略石油储备均离不开 各种容量的拱顶储罐，战略石油储备是防止石油供应中断，保障国家石油安全的重要手段。1.6拱顶罐的构造拱顶储罐是指罐顶为球冠状、罐体为圆柱形的一种钢制容器。拱顶储罐制造简单、造 价低廉，所以在国内外许多行业应用最为广泛，最常用的容积为1000 -10000m 3，目前， 国内拱顶储罐的最大容积已经达到30000m 3。罐底：罐底由钢板拼装而成，罐底中部的钢板为中幅板，
10、周边的钢板为边缘板。边缘板 可采用条形板，也可采用弓形板。一般情况下，储罐内径V 16.5m时，宜采用条形边缘板， 储罐内径N 16.5m时，宜采用弓形边缘板。罐壁：罐壁由多圈钢板组对焊接而成，分为套筒式和直线式。套筒式罐壁板环向焊缝采用搭接，纵向焊缝为对接。拱顶储罐多采用该形式，其优点是 便于各圈壁板组对，采用倒装法施工比较安全。直线式罐壁板环向焊缝为对接。优点是罐壁整体自上而下直径相同，特别适用于内浮顶 储罐，但组对安装要求较高、难度亦较大。罐顶：拱顶盖是目前立式圆筒形储罐中使用很广的一种罐顶形式，常用容积范围100 50000m3。有多块扇形板组对焊接而成球冠状，罐顶内侧采用扁钢制成加强
11、筋，各个扇形板 之间采用搭接焊缝，整个罐顶与罐壁板上部的角钢圈（或称锁口）焊接成一体。1.7设计、制造遵循的主要指标规范SH3046石油化工立式圆筒形钢制焊接储罐设计规范GBJ128立式圆筒形钢制焊接油罐施工及验收规范SH3048石油化工钢制设备抗震设计规范GB50205钢结构工程施工质量验收规范第二章储罐经济尺寸的选择和荷载拱顶油罐总的设计是在公称容积给定的情况下，使设计出的油罐达到最低的工程造价 和材料消耗，同时又满足罐壁强度和稳定性要求。储罐的设计参数主要有：设计温度、设计压力、风及地震载荷、油罐的直径、高度、 容量等。根据储罐所盛装的介质（渣油）及工作环境（吉林地区）确定设计温度为-1
12、9-30C, 设计压力为常压，即-0.49KPa1.93KPa。其他参数将在后文中介绍。2.1储罐经济尺寸的选择储罐总体尺寸的确定主要坚持两个原则，即材料最省和费用最省。根据储罐总体尺寸确定的两个原则，前人将计算储罐内径的方法归纳为下表表2-1储罐的经济尺寸罐壁情况储罐形式按材料最省经济尺寸按费用最省经济尺寸等壁厚小型敞口储罐HRHR等壁厚小型封闭储罐H2RH2R不等壁厚大型封闭储罐H AaH .二 2C i表中：H为油罐高度，R为油罐半径储罐按给定的设计容积进行设计，在满足的设计容积的条件下变换直径和高度可以得 到许多种组合，自重总有某种尺寸使材料，投资费用最省，下面分别进行分析，当容积大于
13、 1000m3时采用不等壁厚的储罐，若把罐壁和罐顶看作相同的费用，并且分别为罐底费用的 两倍时，其经济尺寸H3D/8看来合理些。同时参照国家标准HG 21502.2-92给定的参数 两方面考虑准确定其经济尺寸。按给定的公称容积为1000m3，得计算参数如下：n. 一 一一H=10650mm,D=11500mm,计算容积为 V二一D2H 1100m3o4表2-2 HG 21502.2-92储罐的经济内径值V（m 3）罐体材料碳钢/不锈钢气（mm）碳钢/不锈钢V（m3）罐体材料碳钢/不锈钢气（mm）碳钢/不锈钢20Q235-A-F/不锈 钢3050/2900900Q235-A/不锈钢11600/1
14、160030Q235-A-F/不锈 钢3500/33501000Q235-A/不锈钢12150/1215050Q235-A-F/不锈 钢4100/39501500Q235-A/不锈钢14300/1440080Q235-A/不锈钢4800/46502000Q235-A/不锈钢16250/16450100Q235-A/不锈钢5100/49502500Q235-A/不锈钢17750/18150150Q235-A/不锈钢5800/56503000Q235-A/不锈钢19250/19750200Q235-A/不锈钢6400/62503500Q235-A/不锈钢20550/20850250Q235-A/不
15、锈钢6900/67004000Q235-A/不锈钢22100/22250300Q235-A/不锈钢7350/71005000Q235-A/不锈钢24350/24900400Q235-A/不锈钢8100/78506000Q235-A/不锈钢26600/27150500Q235-A/不锈钢8700/8450700020R/不锈钢27550/29050600Q235-A/不锈钢9250/8950800020R/不锈钢29250/31050700Q235-A/不锈钢9600/10500900020R/不锈钢31100/无800Q235-A/不锈钢1100/111001000016MnR/不锈钢3100
16、0/无22油罐控制压力的选择在立式圆筒形钢制焊接油罐设计技术规定中规定了油罐设计内压和设计外压两个 方面的要求。固定顶油罐的控制内压要求如下：（1）柱支撑锥顶油罐的控制内压不应超过罐顶板单位面积的重量。（2）自支撑拱顶油罐和自支撑锥顶油罐的控制内压采用1.2倍呼吸阀开启压力减去锥 顶单位面积重量。（3）内浮顶油罐固定顶的控制内压为零。固定顶油罐的控制外压，取油罐顶自重与附加荷载之和。（1）罐顶自重：当油罐顶部有隔热层时，罐顶自重应计入隔热层的重量。（2）附加荷载：取1.2倍呼吸阀的开启压力和活荷载之和，活荷载是雪荷载与检修荷 载二者中的较大值。在任何情况下，固定顶油罐的罐顶附加荷载不得小于1.
17、2x107pa,内浮 顶油罐的罐顶附加荷载不得小于7x106pa。2.3荷载计算时必须考虑以下荷载或参数来进行储罐的承压结构的计算2.3.1静荷载（1）储罐本身的自重：包括附件，如通气孔，透光孔，人孔，量油孔，梯子，平台等; 配件，如呼吸阀，阀门，固定泡沫消防堰板。（2）隔热层荷载：由所用隔热材料的性质求出，并应将支撑构件，外部保护层的重量 计算在内。（3）灌顶的水平投影面积上取1200Pa。（4）储液自身的重力，密度越大，作用力越大。（5）雪荷载，雪压指单位水平面积上的重力，KN/m3（或KPa）。2.3.2.计算载荷（设计压力）的确定（1）正压：储罐气体空间的压力，（表压）由储罐的操作压力
18、决定，一般来说，正压 力在罐内的升力不大于罐顶结构的单位面积的重力时，为常压储罐，否则属于压力储罐。（2）负压：这是由于储罐抽液或储罐环境温度变化形成罐内的负压值，对于常压储罐， 设计负压一般不高于490pa。罐顶向下外载荷（设计外压）应包括自重、罐内真空（排油时）度、雪载、活载荷组(2-1)成，设计外压会使球壳受压失稳，也会使包边角钢被拉（横推力）。设计外压：q = q + q + q + qe 1234式中：q顶结构单位面积自重Pa；q2 为操作时最大真空度，一般取500Pa （1.2倍呼吸阀开启压力）q3 雪载荷，取441Pa；q 活载荷Pa，通常取400Pa，通常当雪载600时，取q
19、+ q + q N1200MPa。41230.006x1?1? 7.85x103x9.81?1q = 461.58Pa=462Paq =462+500+441+400=1803Pa罐顶内载荷（设计压力）由（油气压力-重力），这一载荷使球壳产生薄膜应力破坏，（2-2）并使包边角钢成为受压环。内载荷：q =1.2 q -%式中：qmax呼吸阀的开启压力，通常取2000Pa；q作用于球壳上的内载荷，490Pa。q1 = 1.2X2000-490=1910Pa拱顶设计压力取设计外压与设计内压的最大值，所以设计压力P=1910Pa。第3章罐壁设计31.罐壁钢板的尺寸和排板管壁的上下圈板之间采用套筒式搭接
20、，搭接长度取50mm。油罐罐壁钢板的尺寸规格定为1750x5200mm。油罐周长：L = nD= 3.14x11500 = 36110mm。每圈罐壁筒节所需钢板：n = =3611牝6.9452005200:每块钢板的加工余量：=10mm（经验值）这样除去边缘的加工余量后，每块钢板的实际可用长度LL = 5200 - 2x10 = 5180mm实际每圈所需钢板数 n = L =迎皿 6.97L 5180油罐的高度H=10650mm，则每块钢板除去余量后实际宽度B为:B = 1750 - 2x10 = 1730 mm罐壁钢板层数n = 165 _ 6.161730由以上得出，油罐罐壁由7层钢板，
21、每层7块钢板组焊而成。32.罐壁各层钢板厚度的计算工程设计中罐壁厚度通常由三种方法确定（1）定点法：是以高出每圈罐壁板低0.300m处的液体压力来确定每圈板厚度的方法，多 用于容积较小的储罐（直径小于60m）。（2）变点法：考虑了相邻圈罐壁之间不同的厚度的相互影响，对每一圈罐壁板采用距 罐壁底面高度不同的设计点计算壁厚，从而使每一圈罐壁板中的最大盈利接近港版的许用 应力，此方法适用于L/H 1000/6的储罐。对于容积较小的储罐，采用定点法设计罐壁厚度计算简便，结果也足够安全。由于本次1000 m 3渣油储罐采用定点法计算储罐的壁厚，罐壁任一点的计算厚度，按以下公式进行计算罐壁的设计首先要确定
22、壁厚:t1= 0.0049 P（MSD + C1 + C2八（H - 0.3） D 八12 = 4.9 + C1装储液时该全罐壁的设计厚度，12装储水时该全罐壁的设计厚度，D储罐内径g重力加速度，9.81 m/s2P 储液密度，渣油990kg/m3P0气体压力，(3-1)(3-2)pa中一一焊缝系数，设计中取0.9罐壁材料的许用应力，根据文献，查表得235MPa。t 设计温度下储罐钢板的许用压力，根据参考文献，查表得113MPaC1钢板负偏差，通过查Q235-A，确定C = 0.25 mmC2腐蚀余量，设计中C2 = 1mm表3-1钢体的许用应力图表序号钢号板厚常温强度指 标下列温度（。C）下
23、的许用应力（MPa ）大气温 至901502002501Q235-AFW163752351571371301212Q235-AW163752351571371301211740375225150130124114320R61640024516314013011717254002351571341241112636400225150127117108416MnW165103452301961831671725490325217183170157516MnR61651034523019618316717254903252171831701572636490305203173160147386047
24、028519016315014060Cr19Ni926013713713012270Cr18Ni11Ti260137137130122800Cr19Ni1126011811811010390Cr17Ni12Mo2601371371341251000Cr17Ni14Mo 2260118117108100110Cr19Ni13Mo32601371371341251200Cr19Ni13Mo 3260118118118118每层罐壁钢板取七匕中的最大值，最后按GB709进行钢板厚度的向上圆整。 第一层壁板的厚度计算（从底部算起）(10.650 - 0.3)x990x11.500匕=0.0049 11
25、3 09+1 + 0.25 = 6.93mm,八(10.650 - 0.3)x11.5002 = 4.9捋 么=5.73mm所以向上圆整为8mm。第二层壁板计算时的高度为：H = 10.650-1.53 = 9.12mm (9.120 - 0.3)x990x11.500匕=0.0049 口； 09+1 + 0.25 = 6.09mm/八(9.120 - 0.3)x11.500 /。八12 = 4.9 Ha 09= 4.89mm向上圆整为8mm。第二层壁板计算时的高度为：H = 9.12-1.53 = 7.59mm(7.590 - 0.3)x990x11.500匕=0.0049 113 09+1
26、 + 0.25 = 5.25mm.八(7.590-0.3)x11.500 / 山12 = 4.9 a 09= 4.04mm向上圆整为6mm。第四层壁板计算时的高度为：H = 7.59-1.53 = 6.06mm(6.060 - 0.3)x990x11.500匕=0.0049 113 09+1 + 0.25 = 4.41 mm,.Q (6.060 -0.3)x11.500t = 4.911309= 3.19 mm向上圆整为6mm。第五层壁板计算时的高度为：H = 6.06-1.53 = 4.53mm(4.530 - 0.3)x990x11.500匕=0.0049 113 09+1 + 0.25
27、= 3.57mm.八(4.530-0.3)x11.50012 = 4.9 a 09= 2.34mm向上圆整为6mm。第六层壁板计算时的高度为：H = 4.53-1.53 = 3.00mm2.73t = 0.0049(3.000 一.39哑1。.5。+0.25 =1113x0.9.八(3.000-0.3)x11.50012 = 4.9 Ha 0g= 1.50向上圆整为6mm。第七层壁板计算时的高度为：H = 3.00-1.53 = 1.47t = 0.0049 (1.47 - 0.3) x990x11.500 +1 + 0.25 = 1.891113x0.9t = 4.9 顷0-0.3)x11.
28、500 =0.652113x0.9向上圆整为2mm。表3-2罐壁各层罐板壁厚汇总名称材料厚度（mm）第一层罐壁Q235-A8第二层罐壁Q235-A8第三层罐壁Q235-A6第四层罐壁Q235-A6第五层罐壁Q235-A6第六层罐壁Q235-A6第七层罐壁Q235-A23.3加强圈设计由于内浮顶罐顶部有固定顶，不需加设抗风圈，但随着储罐高度的增长（主要是为了 减少材料、降低成本），使得油罐中部的筒体有被风吹瘪的危险。在风载荷的作用下，为防 止储罐被风吹瘪，必须对罐壁筒体进行稳定性校核，并根据需要在适当的位置设置加强圈。判定储罐的侧压稳定条件为：P P（3-3）式中pr 罐壁许用临界压力，Pa；p
29、0设计外压，Pa；当P 匕时，就可以认为罐壁具备了足够的抗风能力，否则必须设置加强圈以提高储 罐的抗外外压能力。下面介绍SH3046-92推荐的加强圈的设计方法。该方法是根据薄壁短圆筒在外压作用下的临界压力得到的，罐壁的许用临界压力:S= 2.59 竺登(3-4)crD1.5 L式中：Pr】一一罐壁许用临界压力，kgf /m2；E圆筒材料的弹性模量，I92x109pa；D油罐内径，m；5 圆筒的厚度，m；L圆筒的高度，m。将 D=11.50m,L=10.65m, 5 =0.006m,E=192x109pa 代入上式得：r 1 2.59E5 2.52.59x192x109 x 0.0062.5P
30、=3341.42 PacrD1.5 L11.51.5x10.65从上面的计算结果来看，p Pe，故本文设计的储罐可不设置加强圈。3.4开口补强由于使用的要求，必须在罐壁上开口并连接管，例如进出油管，清扫口，人孔，在罐 壁上开口后，将在开孔的附近产生应力集中，其峰值通常达到罐壁基本应力的3倍，甚至 更高，这样的局部应力，如果不采取适当的补强措施，就很可能在孔口造成疲劳破坏或脆 性裂口，使孔口处开裂，补强的办法就是在孔口的周围焊上补强圈板，以增大开孔周围的 壁厚，降低孔周围的应力。补强的开孔可为圆形，椭圆形，或长圆形，当开孔为椭圆形或长圆形时，孔的长径与 短径之比应不大于2.0，其长轴方向最好为环
31、向，开孔补强计算与JB/T4735钢制常压容 器开孔u、补强相同，采用等面积法，当开孔直径二、：二，京二时可不考虑补强。缶霍窒 捧管帝卜弓虽第4章罐底设计4.1罐底排版形式罐底板的排板形式，主要考虑使其焊接变形最小、易于施工、以及节约钢材等因素来决定。经过多年的实践，目前主要采用如图所示的两种形式。图4-1储罐罐底板排版形式当储罐内径小于12.5m时宜采用条形排版形式，当外径大于等于12.5时，宜采用弓形 边缘板。由于本文所设计的油罐外径为11.5m，故选用条形排版形式（如图3-b）。罐底板的接缝除弓形边缘板之间为对接外其余全为搭接。搭接顺序一般是由中心向边 缘进行。4.2罐底直径的计算DjD
32、+2 6 1+2 8式中D一罐底直径，mm；16一边缘板外伸量，为100mm；6 1一底圈板厚度，mm。D=11500+2X6+2X100=11712mm14.3罐底板厚度的确定为减小罐底组焊时的工作量，减少变形，改善受力，节省焊接材料，减少焊缝长度及 泄露机会，罐底中幅板的宽度不宜太窄，中幅板的最小宽度为1000mm。表4-1罐底板厚度表储罐内径m中幅板钢板规格厚度，mm碳素钢不锈钢DV1054DW2064D2064.5罐壁板圆板厚度mm边缘板钢板规格厚度mm碳素钢不锈钢W66同底圆壁板厚度710661120872125102512储罐的应力实测表明，罐底最大径向应力在距离壁厚300至500
33、mm处，因此设计中规 定边缘板在沿储罐半径方向的最小宽度为700mm，对于软弱地基，边缘板的径向尺寸可适 当加大，边缘板伸出罐壁外侧的距离应不小于50mm。4.4中幅板的设计中幅板的厚度选取先按选取一个基值为不小于6mm，设计时考虑了腐蚀余量以及焊接 方法的选择及焊接的易操作性，加之其对地基的影响，取中幅板的厚度为：5 = 6 + 5 +1 = 12 mmw 1其中6mm为中幅板必需的最小值；5mm是为腐蚀余量较严重，焊接及地基要求而增加的；1mm为腐蚀余量。45.罐底防水结构根据大量现场调查，了解到影响大型储罐使用寿命的重要因素是罐底的腐蚀泄漏，而 造成底板腐蚀泄漏的重要原因之一是罐底板与基
34、础之间的雨水渗入，为防止雨水渗入罐底 造成底板背面腐蚀，目前有以下几种方法。(1) 用橡胶沥青密封条密封;(2) 用圆钢焊于边缘板周边;(3) 用角钢焊于边缘板周边;(4) 用扁钢焊于边缘板周边。第5章罐顶设计拱顶是一种由球面拱形结构通过包边环量与罐壁上沿相连接的固定顶盖。球面拱顶与锥 顶相比，球面拱顶结构简单、刚性好、能承受较高的剩余压力、钢材耗量少；但气体空间 较一般的锥顶盖大，制造也比锥顶盖麻烦些。5.1.罐顶顶板的厚度球面顶板的厚度与储罐的大小和储罐的设计条件有关，对于500m3的储罐，可采用光 面球壳（不加肋），而较大的储罐采用加肋拱顶较为经济，使在满足拱顶稳定性的条件下， 拱顶自身
35、的重量最轻，国内SH 3046规定球面顶板的最小厚度为4.5mm。公称容量m2100100020003000500010000顶板壁厚mm4.56 （加肋或 不加肋）6 （加肋）6 （加肋）6 （加肋）67 （加 肋）表5-1 SH3046规定的球面顶板壁厚52.罐顶的设计计算5.2.1球面的曲率半径rn当气体内压作用下的拱顶球壳与罐壁的厚度相等时，拱顶的强度为罐壁强度的两倍， 为使它们的强度相当，球面的半径一般按照下式选取，即Rn = 0.81.2D = 1.2x11500 = 13800 mm式中D储罐直径5.2.2罐顶结构的确定 Dsin 甲=o 2 RnD sin 甲=2- o 2 R
36、na .0.5D.0.5x11500 喝 QQO0 = sin -i= sin -i= 24.83R13800式中：D2 中心孔直径，D2 = D-30 = 11500-30 = 11470mm；拱顶顶板长 L = x2 兀R = 24.83x2x3.14x13800 = 5977.41 mm；360 n 360每块顶板所对圆心角0 = L x迎 =5977.41x 360 =59.59。； nD3.14x11500顶板块数n = 360 r 6 ；59.59nD 入 3.14x11470大端弦长 AB = 2 + A =+ 50 = 6052.63 mm；n62nr 人 2x3.14x750
37、小端弦长 CD =+ A =+ 50 = 835 mmn6式中：r拱顶中心孔的半径，取750mm；A搭接宽度。所以罐顶由6块，每块长为5977.41mm，大端弦长6052.63mm，小端弦长835mm的板组 成。根据古典球壳临界载荷公式2 Et 22x200x109x0.6276065.7 Pa5.3油罐罐顶的校核Pcr R .3(1 - v 2) 1070.42 x .、3x(1- 0.32)式中Pcr临界载荷，kgf /cm2 ；T板厚，cm；E弹性模量，kgf / cm2 ；R球壳曲率半径，cm；v 波桑系数，取0.3。试验值比上述理论小22.5倍，而工程上拱顶为钢板拼焊，几何形状误差大
38、，取许用 压力P为七,的 （安全导数n=12）,则光球壳许用外压力（外载荷）P = 76065.7 = 6338.8 Pa12因为设计压力P = 1910Pa , PP，所以球壳安全。第6章抗震设计6.1倾覆力矩的计算(6-1)式中：M水平地震载荷对罐底底面的弯矩，kgf-cm ；Qo水平地震的载荷，kgf ；H罐底底面至液面的高度，m；Qo按下式计算：式中：C 综合影响系数，对常庄立式油罐，取C =0.40;ZZ以max地震影响系数最大值，以max与地震烈度有关;w0产生载荷的油罐总重量，W按下式计算。(6-2)W = FWt式中：W罐内储液重量，kgf ；Ft动液系数，由H/R查表选取;R
39、底层圈板的内半径，cm(6-3)6.2罐壁压应力计算底层壁板的最大压应力可按下式计算M Mc =A 0.785D 25式中：c底层壁板的最大压应力，；M底层壁板底部的垂直载荷，包括罐体自重和保温层重，;A底层壁板的截面积，cm2；(6-4)A =兀 DtW底层壁板的截面系数，cm3；(6-5)(6-6)W = 0.785D 2tD油罐的直径，cm；t油罐底层壁板的厚度，cm。6.3罐壁临界压应力及其校核临界许用压应力可按下式计算1( t 1.25, R、.0.25L =3.88 x 105：，)J ：RJ(6-7)式中：L 临界许用压应力，kgf /cm2。经计算ct】，在设计预测的地震情况下
40、，油罐安全。第7章储罐附件设计及选用为了保证储液的储存安全和计量，收发等操作，储罐必须选用合适的附件（或配件）， 它应满足下列要求（1）保证能收进或发出合格的储液；（2）保证储罐和储液在储存过程中不发生事故；（3）万一发生事故，能将损失减少到最低限度；（4）能延长储罐的操作周期，并便于清理罐底残液等杂志。7.1常用附件及选用储罐附件应根据储罐的形式，设计压力，设计温度，储液的性质进行选择或设计，储 罐根据需要，一般设有储液进出口，量液口，人孔，清扫孔，阻火孔，通气孔，呼吸阀， 液压安全阀，消防孔，防爆孔，排污孔，梯子平台以及加热装置，温度及液面测量装置， 胶棒装置等附件。（1）透光孔透光孔主要
41、用于储罐放空后通风和检修时采光，它主要安装于固定顶储罐的顶盖上， 一般可设在储液进出口管上方的位置，与人孔对称布置，其中心距罐壁8001000mm，透 光孔的公称直径一般为DN=500。（2）人孔人孔主要在检修和清除液渣时进入储罐用，人孔的公称压力可按储液的高度和密度来 选择，公称之间能够一般有DN500、DN600、DN750三种，人孔安装于罐壁第一圈壁板上， 其中心距罐底月750mm人孔位置应与透光孔，清扫孔相对应，以便采光通气，避开罐内附 件，并设在操作方便的方位。（3）量液孔量液孔只适用于安装有通气管的储罐，其公称直径一般为DN150，安装在固定顶储罐 靠近罐壁附近的顶部，往往在透光孔
42、附近，如果同时设有液位计，则安装在盘梯平台附近， 用于手工计量或取样，量液孔上有固定的测探点和导向槽。（4）呼吸阀呼吸阀使罐内空间与大气隔绝，只有罐内压力达到呼吸阀额定呼出压力时，管内蒸汽 才能排除，同样只有罐内真空度达到吸入负压时空气才能进入，这就减少了“小呼吸”损 失，如果能使呼吸阀的呼吸压力差设计成略大于日夜温差所引起的罐内气体的压力差，则 “小呼吸”损失可以避免。呼吸阀的常用规格DN50250。（5）排污孔带放水管的排污孔装于轻质油罐，清扫罐时从此孔排除污泥，平时可从放水管排除罐内 的污水。7.2检测控制仪表1）温度计：应在储罐侧壁安装就地指示温度计。低温常压液体储罐应设温度指示仪。
43、对罐内设有蒸汽加热器的储罐,为防止物料加热超温，宜设温度控制及报警系统。重要的温 度高低温报警宜引至控制室监控。2）压力计:低温常压液体储罐和设有氮封系统的储罐，应设置就地压力计和压力控制系 统。重要的压力高、低报警宜引至控制室监控。3）流量计：因生产管理需要，要求记录流入、流出物料量时，应在储罐（或罐组）进出界 区的物料管线上设置流量计，流量计应具有指示（或记录）累记功能。作为接纳生产装置界区 外原料或向界区外输出产品的储罐，选用的流量计要具有足够的精度。4）液位计：各储罐均应设液位计。根据操作需要，液位计的功能有就地指示、液位控制 和高低液位报警。可燃液体的储罐除设置液位计外,还应设高低位报警器（防止过量充液造 成灾害性事故），必要时可设自动联锁切断进液装置或自动联锁停出料泵。接官公称 直径DNL6B6C6DEF501000880600636300100801400118090093640015010018001480120012366001801502400178015001536900200表7-1罐底排水槽的结构和尺寸7.3油罐接口此设计中所设置的接口数量、规格及用途是推荐性的。选用者可根据需要，参照表中 给出的各种管口要求，自行变更其规格、数量，安装方位及标高。此设
