罐管結構設計油罐部分

1、 油氣儲運工程專業(yè)課油氣儲運工程專業(yè)課- -管罐結構設計管罐結構設計2 學習內(nèi)容：金屬油罐的發(fā)展趨勢金屬油罐的發(fā)展趨勢對鋼油罐的基本要求對鋼油罐的基本要求鋼油罐的種類鋼油罐的種類鋼油罐鋼材的選擇鋼油罐鋼材的選擇目的要求 ： 了解油罐建設的發(fā)展過程和鋼油罐的種類，掌握油了解油罐建設的發(fā)展過程和鋼油罐的種類，掌握油罐設計的基本要求和油罐鋼材的選用原則。罐設計的基本要求和油罐鋼材的選用原則。3453.1金屬油罐的發(fā)展趨勢一、經(jīng)濟背景（一、經(jīng)濟背景（background in economybackground in economy） 由于能源戰(zhàn)略，許多原油進口國都增加了原油儲備由于能源戰(zhàn)略，許多原油

2、進口國都增加了原油儲備量，如日本在量，如日本在7070年代中期年代中期6060日的儲油量就達到了日的儲油量就達到了50105010萬萬頓，比頓，比6060年代初期大了許多倍。年代初期大了許多倍。 8080年代初期西方一些工業(yè)化國家就對本國原油儲備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：英國量作了政策規(guī)定，分別是：英國9090天，法國天，法國9090天，西德天，西德7070天。天。 63.1金屬油罐的發(fā)展趨勢二、發(fā)展趨勢（developing trend）（1 1）大型化）大型化19621962年美國芝加哥橋梁公司首建年美國芝加哥橋梁公司首建1010萬米萬米3 3浮頂罐

3、，浮頂罐， d=87md=87m，h=21mh=21m。19641964年年shellshell公司在歐洲建成公司在歐洲建成1010萬米萬米3 3浮頂罐。浮頂罐。19671967年委內(nèi)瑞拉建成年委內(nèi)瑞拉建成1515萬米萬米3 3浮頂罐，浮頂罐，d=115md=115m，h=14.6mh=14.6m。日本在日本在19651965年首建年首建1010萬米萬米3 3罐，罐，19711971年建成年建成1616萬米萬米3 3罐，罐，8080年代初年代初建成建成2020萬米萬米3 3罐。罐。目前世界上最大的油罐為目前世界上最大的油罐為2424萬米萬米3 3 。（2 2）操作管理自動化）操作管理自動化73

4、.1金屬油罐的發(fā)展趨勢三、大型油罐的優(yōu)點 2 2、節(jié)省投資、節(jié)省投資 5000m3油罐平均每噸鋼材造價為油罐平均每噸鋼材造價為1，則，則: 10000 m3，0.88 20000 m3 ，0.86 50000 m3 ，0.84 4*10 萬方：萬方：100% 20*2萬方：萬方：141% 3 3、占地面積?。ǚ阑鹁嚯x要求）、占地面積?。ǚ阑鹁嚯x要求） 4 4、便于操作管理（檢尺、維護、保衛(wèi)）、便于操作管理（檢尺、維護、保衛(wèi)） 5 5、節(jié)省配件和罐區(qū)管網(wǎng)（閥門、儀表、消防、配件）、節(jié)省配件和罐區(qū)管網(wǎng)（閥門、儀表、消防、配件） 6 6、便于實現(xiàn)自動控制、便于實現(xiàn)自動控制 1 1、節(jié)省鋼材、節(jié)省鋼材

5、 油罐容積越大，單位容積所需的鋼材量越少，投資費用越低。油罐容積越大，單位容積所需的鋼材量越少，投資費用越低。是否越大越好？83.1金屬油罐的發(fā)展趨勢0.004.008.0012.0016.0020.008.0012.0016.0020.0024.0028.00定性分析：v ，w定量分析：20176. 31061229. 4log6wv93.2對鋼油罐的基本要求一、基本要求一、基本要求 1 1、強度要求：卸載后不應留下塑性變形。、強度要求：卸載后不應留下塑性變形。 2 2、有抵抗斷裂的能力。（水壓試驗和正常操作）、有抵抗斷裂的能力。（水壓試驗和正常操作） 3 3、有抵抗風載荷的能力。（建造和使

6、用期間）、有抵抗風載荷的能力。（建造和使用期間） 4 4、有抗地震的能力。（使用期間能抵御最大地震烈度，、有抗地震的能力。（使用期間能抵御最大地震烈度，7-97-9級）級） 5 5、油罐要坐落在穩(wěn)固的基礎上。（控制不均勻沉陷）、油罐要坐落在穩(wěn)固的基礎上。（控制不均勻沉陷） 103.2對鋼油罐的基本要求二、油罐大型化所帶來的問題二、油罐大型化所帶來的問題 1 1、防止不均勻地基沉陷：增加抵抗不均勻沉陷的能力；、防止不均勻地基沉陷：增加抵抗不均勻沉陷的能力； 2 2、防止脆性破壞：鋼材的強度越高，可焊性越低，斷裂韌性越、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

7、厚，在焊縫或熱影響區(qū)附近越易于低，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。產(chǎn)生裂紋，從而增加了斷裂的危險性。 3 3、抗風穩(wěn)定性：大型化導致、抗風穩(wěn)定性：大型化導致t/dt/d下降，油罐剛性降低，導致油下降，油罐剛性降低，導致油罐抵抗風載荷的能力下降。罐抵抗風載荷的能力下降。 4 4、抗地震能力；、抗地震能力； 5 5、事故危害性增大。、事故危害性增大。113.3 鋼油罐的種類一、按幾何形狀分為：一、按幾何形狀分為： 1 1、臥式圓柱形油罐；、臥式圓柱形油罐； 2 2、雙曲率油罐（、雙曲率油罐（滴狀滴狀、球罐）：、球罐）：0.4-1.2kgf/cm

8、0.4-1.2kgf/cm2 2一般不采用；一般不采用； 3 3、立式圓柱形油罐。、立式圓柱形油罐。臥式圓柱形油罐 結構特點： 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

9、罐，t-100 ； 外觀形狀分：圓球形、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、風載荷影響?。旓L面積小）、基礎簡單； 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)。13143.3 鋼油罐的種類二、立式圓柱形油罐的種類：二、立式圓柱形油罐的種類： 1 1、浮頂油罐（、浮頂油罐（floating-roof tanksfloating-roof tanks）:24:24萬萬m m3 3 2 2、內(nèi)浮頂油罐（、內(nèi)浮頂油罐（enclosed floating-

10、roof tanksenclosed floating-roof tanks）：）：10000m10000m3 3 3 3、拱頂油罐（、拱頂油罐（dome roof tanksdome roof tanks） 4 4、錐頂油罐（、錐頂油罐（cone roof tankscone roof tanks）：由梁柱承擔并傳遞至罐壁）：由梁柱承擔并傳遞至罐壁 5 5、懸鏈式油罐（、懸鏈式油罐（suspending roof tankssuspending roof tanks） 155000m3 拱頂罐-1165000m3 拱頂罐-21710000m3 浮頂罐1810000m3 浮頂罐1920213.

11、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最多的部位罐壁和罐底的邊板。罐壁和罐底的邊板。 設計油罐時，靠下部幾圈壁板的厚度應根據(jù)強度條件確定，而上部設計油罐時，靠下部幾圈壁板的厚度應根據(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。幾圈壁板的厚度則按剛度條件確定。我國目前通常的設計選材是：我國目前通常的設計選材是：1000100010000m10000m3 3油罐：油罐：一般可分別采用一般可分別采用a a3 3f f和和a a3 3鋼板。鋼板。2 2萬萬5 5萬萬m m3 3油罐：油罐

12、：上部：由剛度確定的罐壁采用上部：由剛度確定的罐壁采用a a3 3f f鋼板；鋼板；下部：由強度確定的罐壁采用下部：由強度確定的罐壁采用16m16mn nr r鋼板。鋼板。 223.4 油罐鋼材的選擇 罐壁材料的三項基本要求罐壁材料的三項基本要求1、強度要求（、強度要求（strength）采用高強度鋼在經(jīng)濟上比較合算；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。由于罐壁最大厚度的限制。（美）（美）api-650規(guī)定：壁板的最大厚度為規(guī)定：壁板的最大厚度為38mm；（英）（英）bs 2654規(guī)定：壁板的最大厚度為規(guī)定：壁板的最大厚度為40mm；（日）（日）jisb 8501-1976規(guī)

13、定：低碳鋼為規(guī)定：低碳鋼為38mm，高強度鋼為，高強度鋼為45mm。2、可焊性要求（、可焊性要求（weldability）碳當量（碳當量（carbon equivalent）；熱影響區(qū)的硬度（）；熱影響區(qū)的硬度（hardness in heated zone）。）。英國油罐規(guī)范英國油罐規(guī)范bs2654規(guī)定碳當量按下式計算：規(guī)定碳當量按下式計算：1556uiorneqcnvmcmcc233.4 油罐鋼材的選擇 罐壁材料的三項基本要求罐壁材料的三項基本要求 3、沖擊韌性要求（、沖擊韌性要求（impact toughness） 影響油罐脆性斷裂的因素：影響油罐脆性斷裂的因素： 材料本身性質(zhì)；材料本身

14、性質(zhì)； 裂紋所在部位的應力水平；裂紋所在部位的應力水平； 裂紋的尺寸和形狀；裂紋的尺寸和形狀； 罐壁溫度；罐壁溫度； 鋼板的厚度。鋼板的厚度。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（2.754kgf.m）（2）材料等級為43以上至50級（相當于我國的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（4.182 kgf.m）mm5 .12