大直徑薄壁儲(chǔ)罐吊耳設(shè)計(jì)計(jì)算_郭志芳

1、大直徑薄壁儲(chǔ)罐吊耳設(shè)計(jì)計(jì)算郭志芳靜設(shè)備4 石油化工設(shè)備技術(shù)，2 0 1 6, 3 7 ( 4 )ohemi c a leu imenttechno 1 o cq p g y大直徑薄壁儲(chǔ)罐吊耳設(shè)計(jì)計(jì)算郭志芳，黃邵軍，董元平，鄧記松o海洋石油工程股份有限公司，天津3 0 0 4 5 2大型儲(chǔ)罐在海洋工程領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，海洋平臺(tái)大型儲(chǔ)罐與陸地大型儲(chǔ)罐最大區(qū)別在于海 摘要：洋平臺(tái)大型儲(chǔ)罐在地面制造，但其在就位安裝時(shí)需吊裝至平臺(tái)。因此，吊耳的安全顯得尤為重要。與普通吊大直徑薄壁儲(chǔ)罐吊耳的設(shè)計(jì)，由于受限于焊角尺寸，需要進(jìn)行加強(qiáng)板焊縫及耳焊縫強(qiáng)度的計(jì)算以耳不同，確定吊耳尺寸?；诖耍髡哚槍?duì)大直徑薄壁儲(chǔ)

2、罐用于吊裝的吊耳設(shè)計(jì)，提出一種解析計(jì)算方法，并且計(jì)算為工程實(shí)踐提供參考。出直徑范圍6 0 0 01 0 0 0 0 mm的吊耳尺寸,關(guān)鍵詞：海洋平臺(tái)大直徑薄壁儲(chǔ)罐吊耳海上油氣生產(chǎn)設(shè)施屮儲(chǔ)罐主耍用來(lái)儲(chǔ)存柴油、原油、淡水等介質(zhì)。矩形容器具有形狀規(guī) 整，便于擺放、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，尤其適用于對(duì)空間要求嚴(yán)格的海洋平臺(tái)。但是由于矩形容器受力差，制造難度，鋼材耗量及制造人工成本都較高。隨著海洋石油行業(yè)的發(fā)展，儲(chǔ)罐的廣泛應(yīng)用及其規(guī)格的大型化，勢(shì)必成為一種發(fā)展趨勢(shì)，矩形容器的缺點(diǎn)將愈加突出。立式圓筒拱頂形儲(chǔ)罐能很好地實(shí)現(xiàn)降低平臺(tái)重量和節(jié)能減排的目1】。的【圖1吊耳基本形式及幾何參數(shù)對(duì)于安裝在海洋平臺(tái)上的大直徑

3、薄壁儲(chǔ)罐,一般是陸地制造完成后整體w裝至平臺(tái)進(jìn)行就位安裝。其吊裝吊耳的設(shè)計(jì)對(duì)于整臺(tái)設(shè)備的安全性針對(duì)大直徑薄壁儲(chǔ)罐的吊顯得尤為重要。目前，耳設(shè)計(jì)計(jì)算尚無(wú)直接的標(biāo)準(zhǔn)可供參考，經(jīng)驗(yàn)性較強(qiáng)，存在一定的安全隱患?；诖?，針對(duì)此類(lèi)設(shè)備相比較普通耳提出一種新的解析計(jì)算方法，耳設(shè)計(jì)計(jì)算方法，該方法尤其注重焊縫強(qiáng)度的計(jì)算和加強(qiáng)板尺寸的確定。1吊耳幾何參數(shù)及受力為節(jié)省吊耳材料，對(duì)吊耳孔處采用加強(qiáng)墊板的形式減小其局部應(yīng)力。吊耳與簡(jiǎn)體間的加強(qiáng)板要根裾綜合考慮焊縫強(qiáng)度和筒體的局部應(yīng)力來(lái)確定是否需要。吊耳基本形式及幾何參數(shù)如圖1,2所示。在海洋平臺(tái)上吊裝空間受限，很難保證完全垂直起因此，在w耳設(shè)計(jì)時(shí)有必要考慮一定的平面內(nèi)

4、彎曲，吊耳孔處主耍承受垂直分力圖2吊耳主要幾何參數(shù)收稿円期：20160113 作者簡(jiǎn)介:郭志芳，女，1 9 9 3年畢業(yè)于大連理工大學(xué)化工設(shè)備與機(jī)械專(zhuān)業(yè)，學(xué)士，主要從事陸上及海洋石油化工等行業(yè)壓力容器的設(shè)計(jì)工作，已發(fā)表論文4篇，發(fā)明實(shí)用非標(biāo)設(shè)備、新型專(zhuān)利2項(xiàng)、獲得中國(guó)石化集團(tuán)優(yōu)秀工程設(shè)計(jì)獎(jiǎng)、海洋石二等獎(jiǎng)3項(xiàng)，獲得計(jì)算機(jī)油工程股份有限公司科技進(jìn)步一、軟件著作權(quán)1項(xiàng)，高級(jí)工程師。:0emailuozfail. c o o e c . com. cnmgp l和水平分力p t7卷第4期第3郭志芳等.大直徑薄壁儲(chǔ)罐吊耳設(shè)計(jì)計(jì)算 5 2吊耳強(qiáng)度校核2. 1吊耳危險(xiǎn)截妞校核2. 1.1 1 1截面校核銷(xiāo)孔

5、處的凈斷面a 1 p:2.2 焊縫強(qiáng)度校核及加強(qiáng)板尺寸確定關(guān)于焊縫的強(qiáng)度計(jì)算，我國(guó)規(guī)范采用了折算2 。引入抗力分項(xiàng)系數(shù)后，應(yīng)力公式【得角焊縫的計(jì)算成：a 1 2 l 3 t t d 2-d 1 ) l+2p (p =銷(xiāo)孔處的拉伸應(yīng)力oil:+ t o f 1 .2 222f彡f fwplo 1 1 =alp2.1.2 2 2截面校核該截面的凈斷面a 2 p:一一垂直于焊縫直角邊的應(yīng)力；其中：o一一沿焊縫長(zhǎng)度方向的剪切應(yīng)力；t f一w一由焊縫抗剪條件決定的許用設(shè)計(jì)強(qiáng)f f度值。a 2 2 l 4 t l p =抗彎截面系數(shù)：2該截面的拉仲應(yīng)力0 2 1：p lo 2 1 =a 2 ppt作用于該

6、截面的最大彎曲應(yīng)力o 2 2: ptd 2o22 =2 w 2p t作用于該截面的剪切應(yīng)力t 2 1 ： p tt 2 1 =a 2 p按第三強(qiáng)度理論其組合應(yīng)力g 2 s :coot2s=21+22+4222 1圖3吊耳焊縫組及加強(qiáng)板焊縫組吊邛焊縫極慣性矩：3 2(a+2b) b 2 (a + b)加強(qiáng)板焊縫極慣性矩:(a 1 +l 6 )i p 2 二6被連接件是絕對(duì)1)計(jì)算時(shí)按彈性理論假定：2.1.3 3-3截面校核該截妞的凈斷uja3 p:a 3 t l p = a抗彎截面系數(shù)：a 2 t lw 3 =6該截面的拉伸應(yīng)力o 3 1 :plo 3 1 =a 3 ppt作用于該截面的最大彎曲

7、應(yīng)力o 3 2 : pteo 3 2 二w 3p t作用于該截面的剪切應(yīng)力t 3 1 ： p t按第三強(qiáng)度理論其組合應(yīng)力o 3 s ：2 2o o o t 3 s 3 1 + 32 + 43 1剛性的，它有繞焊縫形心0旋轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，而角焊縫本身是彈性的；角焊縫群上任一點(diǎn)的應(yīng)力方2）向垂直于該點(diǎn)與形心的連線(xiàn)，且應(yīng)力大小與連線(xiàn)長(zhǎng)度r成正比。圖中，11點(diǎn)與12點(diǎn)距形心0點(diǎn)故k 1點(diǎn)和k 2點(diǎn)由扭矩t引起的剪應(yīng)力最遠(yuǎn)，最大。扭矩t:t = p t t l其在k 2點(diǎn)產(chǎn)生的應(yīng)力為o k,其垂直于焊縫長(zhǎng)度方向分應(yīng)力：t r yo t =i p 1平行于焊縫長(zhǎng)度方向分應(yīng)力：t r xo t t1 p 1 6

8、石汕化工設(shè)備技術(shù)2 0 1 6年其屮吊耳焊縫位置：2 b 2 a a4b+2a22b2ary二b-4 b+ 2 a軸心力p t產(chǎn)生的應(yīng)力按均勻分布于全截ifij計(jì)算：令：o f 2 w+ t f f f =1.22若計(jì)算得h w大于焊接處殼體的板厚，則需要考慮增加加強(qiáng)板。其屮：2p to p t = (a+2b) hep l對(duì)焊縫產(chǎn)生的應(yīng)力按均勻分布于全截面計(jì)算：p lo l = p(a+ 2 b) h e在k2點(diǎn)，垂直于焊縫長(zhǎng)度方向的總應(yīng)因此，力：heh w =0.707角焊縫直邊高度；式中：hw焊縫有效高度。h e按同樣的計(jì)算方法對(duì)加強(qiáng)板的焊縫強(qiáng)度進(jìn)行校核，從而確定加強(qiáng)板的尺寸。3 工程案

9、例計(jì)算按上述計(jì)算方法對(duì)不同規(guī)格的大直徑薄壁儲(chǔ)罐的w耳進(jìn)行計(jì)算，得出對(duì)應(yīng)的吊耳尺寸，如表1所示?？紤]海上吊裝的特殊情況，計(jì)算時(shí)動(dòng)載系【】數(shù)取2. 0 3,吊耳數(shù)量取4個(gè)，吊耳材料為q 2 3 5 b。吊耳對(duì)筒壁的局部應(yīng)力按照w r c 1 0 7 4】。吊耳適用于儲(chǔ)罐直徑6進(jìn)行考慮【0 0 01 0 0 0 0 mm。t tt+olf = p平行于焊縫長(zhǎng)度方向的總應(yīng)力：oot+otf=p按公式o f 2 w+ t f f校核即可。f彡1.222表1吊耳系列及尺寸4 結(jié)語(yǔ)不同于普通吊耳的設(shè)計(jì)，針對(duì)大直徑薄壁儲(chǔ)罐吊耳設(shè)計(jì)，往往由于受限于焊腳尺寸，需要進(jìn)行加強(qiáng)板焊縫及吊耳焊縫的計(jì)算確定耳尺寸。針對(duì)此類(lèi)

10、吊耳，目前國(guó)內(nèi)化工設(shè)備類(lèi)相關(guān)規(guī)范也沒(méi)。因此，在有給出具體的參考標(biāo)準(zhǔn)和計(jì)算方法【參考文獻(xiàn)：繆存堅(jiān)，壽比南.輕型化一壓力容器的發(fā)展1鄭津洋，:()：方向壓力容器，2009，2694248. 門(mén)2b500 1 7 2003 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范s . g海洋石油工程設(shè)計(jì)指南編委會(huì)，編著，海洋石油3工程設(shè)計(jì)指南第0北京：4冊(cè)平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)m.石油工業(yè)出版社，2011： 67.,k., h, a., 4 i c h m a n r. o e r g. andmers h o n w p pj . l. localstresses inshericalandcl i n d r i c a 1pyshel 1 sduetoexterna lload ins. wr c b u 1 1 . n o .g 1 9 6 5 s . 10 7,/