罐管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)油罐部分

1、 油氣儲(chǔ)運(yùn)工程專業(yè)課油氣儲(chǔ)運(yùn)工程專業(yè)課- -管罐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)管罐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2 學(xué)習(xí)內(nèi)容：金屬油罐的發(fā)展趨勢(shì)金屬油罐的發(fā)展趨勢(shì)對(duì)鋼油罐的基本要求對(duì)鋼油罐的基本要求鋼油罐的種類(lèi)鋼油罐的種類(lèi)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(shè)的發(fā)展過(guò)程和鋼油罐的種類(lèi)，掌握油了解油罐建設(shè)的發(fā)展過(guò)程和鋼油罐的種類(lèi)，掌握油罐設(shè)計(jì)的基本要求和油罐鋼材的選用原則。罐設(shè)計(jì)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(shì)一、經(jīng)濟(jì)背景（一、經(jīng)濟(jì)背景（background in economybackground in economy） 由于能源戰(zhàn)略，許多原油進(jìn)口國(guó)都增加了原油儲(chǔ)備由于能源戰(zhàn)略，許多原油

2、進(jìn)口國(guó)都增加了原油儲(chǔ)備量，如日本在量，如日本在7070年代中期年代中期6060日的儲(chǔ)油量就達(dá)到了日的儲(chǔ)油量就達(dá)到了50105010萬(wàn)萬(wàn)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(guó)家就對(duì)本國(guó)原油儲(chǔ)備年代初期西方一些工業(yè)化國(guó)家就對(duì)本國(guó)原油儲(chǔ)備量作了政策規(guī)定，分別是：英國(guó)量作了政策規(guī)定，分別是：英國(guó)9090天，法國(guó)天，法國(guó)9090天，西德天，西德7070天。天。 63.1金屬油罐的發(fā)展趨勢(shì)二、發(fā)展趨勢(shì)（developing trend）（1 1）大型化）大型化19621962年美國(guó)芝加哥橋梁公司首建年美國(guó)芝加哥橋梁公司首建1010萬(wàn)米萬(wàn)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(wàn)米萬(wàn)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(wàn)米萬(wàn)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(wàn)米萬(wàn)米3 3罐，罐，19711971年建成年建成1616萬(wàn)米萬(wàn)米3 3罐，罐，8080年代初年代初建成建成2020萬(wàn)米萬(wàn)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(wàn)米萬(wàn)米3 3 。（2 2）操作管理自動(dòng)化）操作管理自動(dòng)化73

4、.1金屬油罐的發(fā)展趨勢(shì)三、大型油罐的優(yōu)點(diǎn) 2 2、節(jié)省投資、節(jié)省投資 5000m3油罐平均每噸鋼材造價(jià)為油罐平均每噸鋼材造價(jià)為1，則，則: 10000 m3，0.88 20000 m3 ，0.86 50000 m3 ，0.84 4*10 萬(wàn)方：萬(wàn)方：100% 20*2萬(wàn)方：萬(wàn)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(hù)、保衛(wèi)）、便于操作管理（檢尺、維護(hù)、保衛(wèi)） 5 5、節(jié)省配件和罐區(qū)管網(wǎng)（閥門(mén)、儀表、消防、配件）、節(jié)省配件和罐區(qū)管網(wǎng)（閥門(mén)、儀表、消防、配件） 6 6、便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(fèi)用越低。油罐容積越大，單位容積所需的鋼材量越少，投資費(fèi)用越低。是否越大越好？83.1金屬油罐的發(fā)展趨勢(shì)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(duì)鋼油罐的基本要求一、基本要求一、基本要求 1 1、強(qiáng)度要求：卸載后不應(yīng)留下塑性變形。、強(qiáng)度要求：卸載后不應(yīng)留下塑性變形。 2 2、有抵抗斷裂的能力。（水壓試驗(yàn)和正常操作）、有抵抗斷裂的能力。（水壓試驗(yàn)和正常操作） 3 3、有抵抗風(fēng)載荷的能力。（建造和使

6、用期間）、有抵抗風(fēng)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(jí)）級(jí)） 5 5、油罐要坐落在穩(wěn)固的基礎(chǔ)上。（控制不均勻沉陷）、油罐要坐落在穩(wěn)固的基礎(chǔ)上。（控制不均勻沉陷） 103.2對(duì)鋼油罐的基本要求二、油罐大型化所帶來(lái)的問(wèn)題二、油罐大型化所帶來(lái)的問(wèn)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(qiáng)度越高，可焊性越低，斷裂韌性越、防止脆性破壞：鋼材的強(qiáng)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(xiǎn)性。產(chǎn)生裂紋，從而增加了斷裂的危險(xiǎn)性。 3 3、抗風(fēng)穩(wěn)定性：大型化導(dǎo)致、抗風(fēng)穩(wěn)定性：大型化導(dǎo)致t/dt/d下降，油罐剛性降低，導(dǎo)致油下降，油罐剛性降低，導(dǎo)致油罐抵抗風(fēng)載荷的能力下降。罐抵抗風(fēng)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(lèi)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(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 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(gè)封頭直徑相同。 v100m3的在現(xiàn)場(chǎng)組裝和驗(yàn)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(jì)量罐或用于儲(chǔ)存品種多、輸量少的油品，也可用于儲(chǔ)存液化石油氣。12球罐 用途分類(lèi)： 中高壓：儲(chǔ)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(fēng)載荷影響?。旓L(fēng)面積?。?、基礎(chǔ)簡(jiǎn)單； 材料要求嚴(yán)格、制造與安裝較困難、現(xiàn)場(chǎng)組裝與焊接技術(shù)要求高、檢驗(yàn)工作量大。 用途：儲(chǔ)存液化石油氣、lng、液態(tài)烴、乙烯、丙烯、氧氣、氮?dú)?、氫氣、有毒液體與氣體介質(zhì)。13143.3 鋼油罐的種類(lèi)二、立式圓柱形油罐的種類(lèi)：二、立式圓柱形油罐的種類(lèi)： 1 1、浮頂油罐（、浮頂油罐（floating-roof tanksfloating-roof tanks）:24:24萬(wàn)萬(wàn)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(dān)并傳遞至罐壁）：由梁柱承擔(dān)并傳遞至罐壁 5 5、懸鏈?zhǔn)接凸蓿?、懸鏈?zhǔn)接凸蓿╯uspending 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(duì)于立式油罐而言，最重要的部位也是受力狀況最嚴(yán)重、消耗金屬對(duì)于立式油罐而言，最重要的部位也是受力狀況最嚴(yán)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(shè)計(jì)油罐時(shí)，靠下部幾圈壁板的厚度應(yīng)根據(jù)強(qiáng)度條件確定，而上部設(shè)計(jì)油罐時(shí)，靠下部幾圈壁板的厚度應(yīng)根據(jù)強(qiáng)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(guó)目前通常的設(shè)計(jì)選材是：我國(guó)目前通常的設(shè)計(jì)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(wàn)萬(wàn)5 5萬(wàn)萬(wàn)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(qiáng)度確定的罐壁采用下部：由強(qiáng)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(xiàng)基本要求罐壁材料的三項(xiàng)基本要求1、強(qiáng)度要求（、強(qiáng)度要求（strength）采用高強(qiáng)度鋼在經(jīng)濟(jì)上比較合算；采用高強(qiáng)度鋼在經(jīng)濟(jì)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(qiáng)度鋼為，高強(qiáng)度鋼為45mm。2、可焊性要求（、可焊性要求（weldability）碳當(dāng)量（碳當(dāng)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(guó)油罐規(guī)范英國(guó)油罐規(guī)范bs2654規(guī)定碳當(dāng)量按下式計(jì)算：規(guī)定碳當(dāng)量按下式計(jì)算：1556uiorneqcnvmcmcc233.4 油罐鋼材的選擇 罐壁材料的三項(xiàng)基本要求罐壁材料的三項(xiàng)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(yīng)力水平；裂紋所在部位的應(yīng)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(guó)油罐規(guī)范bs2654根據(jù)強(qiáng)度等級(jí)將材料分為三類(lèi)：（1）材料等級(jí)等于或小于43級(jí)（相當(dāng)于我國(guó)的a3r） ,不做沖擊試驗(yàn)； ，做卻貝v沖擊試驗(yàn)，試驗(yàn)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(jí)為43以上至50級(jí)（相當(dāng)于我國(guó)的16mnr鋼） ,不做沖擊試驗(yàn)； ，做切貝v沖擊試驗(yàn)， （或按圖1-6）選取溫度，要求cvn 41j（4.182 kgf.m）（3）材料等級(jí)大于50級(jí)（相當(dāng)于我國(guó)的16mnvr或更高）任何厚度均需做沖擊沖擊試驗(yàn)， （或按圖1-6）選取溫度，要求cvn 41j（4.182 kgf.m）mm5 .12