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1、学院课程设计课程名称油气储运与装卸课程计题目700m3拱顶罐设计学院课程设计任务书题目名称700立方米内浮顶储罐设计系部专业班级学生姓名一、课程设计的内容（1）确定内浮顶油罐的基本结构和局部构件;（2）确定油罐大小及相应构件的规格尺寸；（3）储罐的附属设施。二、课程设计的要求与数据1、设计要求（1）初步掌握主要设备的选型；（2）熟练应用常用工程制图软件；（3）熟悉储运项目设计程序步骤；（4）掌握储运项目常用标准规范；（5）熟悉并掌握储罐的计算方法；（6）熟练应用CAD绘制一张装配图；2、设计数据物料：92#汽油；设计压力：正压：196OPa负压：490Pa设计温度：自选（-19oCt10006
2、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。2.4.1 壁厚的确定罐壁的设计首先要确定壁厚。在罐壁中环向应力是占控制地位的，因而壁厚是根据环向应力确定的。壁厚一般可按下式计算：”等要(2.2)2式中：t-罐壁按强度要求的最小壁厚，mm；D-油罐的直径，m；H-由所计算的那圈壁板的底边至罐壁顶端的垂直距离，m；-贮液的比重，当贮液的实际比重小于1时，取y=1；-焊缝系数，根据我国目前的焊接水平和焊缝质量检查的具体情况,可取。=0.90；0.许用应力，可按2/3OS进行计算，OS为材料规定的最低屈服极限,公斤/毫乘；式中0.3是由于下一圈板或罐底对所计算的那圈板的约
3、束而使最大应力减低的修正系数；C-钢板的允许负偏差及腐蚀裕量之和，mm。钢板的允许负偏差，与钢板的厚度和宽度有关。按(2-2)式计算出的t值，适当向上圆整。考虑到预制，运输、安装以及保证建成后罐壁圆度等，按(22)式确定的壁厚在任何情况下不得小于按刚性要求所决定的。2.4.2 罐壁的设计厚度罐壁的设计厚度按下式计算，取其中的较大值。_0.0049p(M-0.3)D.r,roaQ=+G+S(2.3).4.9(H-0.3)D,rzlx+6(2.4)式中：td-储存介质时的设计厚度(mm)；储存水时的设计厚度(mm)；P-储液的密度(kg/)；H-计算的壁板底边至罐壁顶端的垂直距离(m)；D-储罐内
4、直径(m)；RJ-设计温度下罐壁钢板的许用应力(MPa)；司-常温下罐壁钢板的许用应力(MPa)；-焊缝系数，取0.9；C-钢板或钢管的厚度负偏差(mm),取0.6mm；C?-腐蚀裕量(mm),取2mm；查得，常温下Q235-A的许用应力可=375MPm设计温度下的许用应力为t=157MP,将D=9.2m,H=12.5m代入上式,分别得:第一层：4.9 0.737 (12.5-0.3) 9.2375 0.94.9 (12.5 - 0.3) 9.2 0.6 + 3 = 4.8009mm157 0.9+ 0.6 = 4.4922mm第二层:4.9 X 0.737 (10.2 - 0.3) X 9.
5、2375 0.94.9 (10.2 - 0.3) 9.24- 0.6 + 3 = 4.5785mm157 0.9+ 0.6 = 3.7585 mm第三层:4.9 0.737 (7.8 - 0.3) X 9.2357 0.94.9 (7.8 - 0.3) 9.2 0.6 + 3 = 4.3413mm157 0.9+ 0.6 = 2.9928 mm第四层:第五层:4.9 0.737 (5.5 - 0.3) 9.2357 0.94.9 (5.5 - 0.3) 9.2+ 0.6 + 3 = 4.1399Tnm157 0.9+ 0.6 = 2.2589 mm4.9 0.737 (3.1 - 0.3) 9
6、.2357 0.94.9 (3.1 - 0.3) 9.2+- 0.6 + 3 = 5.0756mn157 0.9+ 0.6 = 1.4933 mm在确定壁板的名义厚度时,不能单纯地按计算结果考虑,因为计算公式只从满足罐体强度方面考虑了作用在罐壁上的液柱静压力、材料的许用应力以及焊接接头系数。按照上述二式计算的罐壁厚度，最上一层或者几层钢板的厚度可能会较薄，以致于制造难度增大。确定罐体壁厚还要考虑以下几个方面的问题:：（1）防腐蚀；（2）罐体受力；（3）罐体刚度。为此罐体壁厚，可用一些经过实践证明行之有效的经验数据加以限制：当油罐直径12m时，最小壁板厚度为6mm；当油罐直径12mD15m时,最
7、小壁板厚度为7mm；当油罐直径15mD36m时，最小壁板厚度为8mm。2.4.3 罐壁的设计外压储罐的外压包括风压和罐内负压，对内浮顶罐，没有罐内负压。故设计外压Po=2.25ZWoPo=2.25X0.74350=580Pa式中：风压高度变化系数，对于有密集建筑群的大城市区，取0.74；WO一建罐地区的基本风压，350Pa2.4.4 罐壁的开孔及开孔补强由于使用的要求，必须在油罐壁上开孔并接管，例如，进出油管、通气孔、人孔和检查孔等。对罐壁的一些开孔有如下要求：1、无密闭要求的内浮顶罐，应在最高设计液位以上的罐壁上设置环形通气孔,通气孔应沿四周均匀分布，且不得少于4个，通气孔的总有效面积按下式
8、计算：B0.06D=0.069.2=0.55m式中：B环向通气孔总有效通气面积（加2）。2、罐壁上应至少设置一个低位人孔，并宜设一个高位人孔，其规格不应小于DN600o在罐壁上开孔后将在孔的附近产生应力集中，其峰值应力通常达到罐壁基本应力的3倍，甚至更高。这样高的局部应力再加上开孔结构在制造过程中又不可避免的会形成缺陷和残余应力，如不采取适当的补强措施，就很可能在孔口造成疲劳破坏和脆性裂口，使孔口处撕裂。补强的办法就是在开孔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。理论分析和实际经验表明，用罐壁相同材质的钢板作为补强圈板，补强圈板的横截面积与孔口的横截面积（孔口直径和罐壁厚度
9、的乘积）取值相同，将有良好的效果，足以保证孔口的强度要求。因此工程实际中均采用这种“等截面”补强的方法。接管公称直径大于50mm的开孔应补强，当开孔直径不超过250mm,补强板可采用环形板，当开孔直径大于25Omm时，补强板采用多边形板。2.5 罐底的设计立式油罐的罐底一般是直接放在地基的砂垫层上.油罐内的油品重量可直接传结地基。底板仅受一简单的压缩力，这对钢板来说，受力是极其微小的。因此，对底板来说，理论上几乎没有强度要求，只需要将油品与地基隔开，不渗漏就行To不过，考虑到不同大小的油罐由于地基沉陷的影响和经济要求，各种规范都对油罐罐底的结构，如排板的形式、底板的厚度以及搭接联接的方式等提出
10、了不同的要求。罐底设计的主要依据是：对排板、焊接、联接方法和板厚的要求。251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，目图3前主要采用如图3所示的两种形式。-O Cb*储罐罐底板排版彩式当储罐内径小于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9.2m,故选用条形排版形式（如图3-b）o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。2.5.2罐底板厚度的计算根据石油化工立式圆筒形钢制焊接储罐设计规范SH3046-1992表3-1中幅板钢板
11、规格厚度储罐内径（m）中幅板钢板规格厚度（mm）碳素钢不锈钢D2064.5表3-2边缘板钢板规格厚度底圈罐壁板厚度（mm）边缘板钢板规格厚度（mm）碳素钢不锈钢11-2087所以，罐底中幅板厚7mm,底圈罐壁板厚度为13mm,则边缘板钢板厚9mm。2.6 罐顶设计2.6.1 固定顶设计内浮顶储罐固定顶一般设计为拱顶。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，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。球壳半径R=（0.8-1.2）D=7.4ll.lm（油罐内径）转角曲率半径P=0.1D=0.
12、92h0.4r=4.6m（r为罐半径）顶板周边与包边环量采用薄弱连接。内浮顶罐罐顶的外载荷由球壳的自重、雪载、活载荷、罐内真空度等组成。当对外载荷估计太低会使球壳受压失稳，也会使包边角被拉坏。估计过高会浪费材料，一般外载荷由下计算：Qe=QiQ2+3Mgt内淳ImliH*，心和尺寸表成342”(mm)IfI(Un)聊tfM公募什真Mft#原序号内登C-H,、七I-收岸申看氏以体就，ftH,S(tSl号(1)“0XK一T(Sln)kPk：1HGZISOtJ-W-IOl1021001104500785047?276666J5.5fSS1702HG力5.2/M3104200KO5500102M587
13、10M?665.566S1K203HGn5OX2-S2lC5IOC30CMOSMIWSO69511345666665.S6t5isao4HG11MZ-W-JOT10400430750010550，。114$5666665S.566SQ235-A.FII2S0$HG215.HO500SM200UOOOUlIlUl6666665S.566S6卜HGnS(-2-W-lll112600635000IlOOO11969666666SS.S651HG215M.2-92413114700764920C12SCC1114916i666665.5C658HG71S10MS1HG!1502.2-92-131132300003130010002WW267MU2522201816U119999S.S712559WTOIL计算底B3生部含为Q2*2*度均包括I-A.VHe的ImittHJUg附录A：钢制立式圆筒形内浮顶储罐系列标准HG21502.2-92第24页
