大型立式儲油罐結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、課程設(shè)計任務(wù)書課程設(shè)計任務(wù)書設(shè)計題目大型立式儲油罐結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)參數(shù)和設(shè)計要求：技術(shù)參數(shù)和設(shè)計要求：技術(shù)參數(shù)：直徑 15m 長度 10.5m 材質(zhì) 16Mn 壁厚 10mm設(shè)計要求：工作壓力 2.0kgf/cm2 實驗壓力 2.5kgf/cm2 常溫下微沖擊設(shè)計任務(wù)：設(shè)計任務(wù)：1.寫出該結(jié)構(gòu)的幾種設(shè)計方案2.強度計算及尺寸選擇3.繪制結(jié)構(gòu)設(shè)計圖4.撰寫主要工藝過程5.撰寫設(shè)計說明書工作計劃與進度安排：工作計劃與進度安排：1查閱資料 2 天2設(shè)計計算并撰寫設(shè)計說明書 5 天3上機繪圖 4 天4答辯 1 天指導教師（簽字）： 年 月 日 專業(yè)負責人（簽字）： 年 月 日學院院長（簽字）： 年 月 日

2、1 儲罐及其發(fā)展概況油品和各種液體化學品的儲存設(shè)備儲罐是石油化工裝置和儲運系統(tǒng)設(shè)施的重要組成部分。由于大型儲罐的容積大、使用壽命長。熱設(shè)計規(guī)范制造的費用低，還節(jié)約材料。20 世紀 70 年代以來，內(nèi)浮頂儲油罐和大型浮頂油罐發(fā)展較快。第一個發(fā)展油罐內(nèi)部覆蓋層的施法國。1955 年美國也開始建造此種類型的儲罐。1962 年美國德士古公司就開始使用帶蓋浮頂罐，并在紐瓦克建有世界上最大直徑為 187ft（61.6mm）的帶蓋浮頂罐。至 1972 年美國已建造了 600 多個內(nèi)浮頂罐。1978 年國內(nèi) 3000m3 鋁浮盤投入使用，通過測試蒸發(fā)損耗標定，收到顯著效果。近 20 年也相繼出現(xiàn)各種形式和結(jié)構(gòu)

3、的內(nèi)浮盤或覆蓋物1。世界技術(shù)先進的國家，都備有較齊全的儲罐計算機專用程序，對儲罐作靜態(tài)分析和動態(tài)分析，同時對儲罐的重要理論問題，如大型儲罐 T 形焊縫部位的疲勞分析，大型儲罐基礎(chǔ)的靜態(tài)和動態(tài)特性分析，抗震分析等，以試驗分析為基礎(chǔ)深入研究，通過試驗取得大量數(shù)據(jù)，驗證了理論的準確性，從而使研究具有使用價值。近幾十年來，發(fā)展了各種形式的儲罐，尤其是在石油化工生產(chǎn)中大量采用大型的薄壁壓力容器。它易于制造，又便于在內(nèi)部裝設(shè)工藝附件，并便于工作介質(zhì)在內(nèi)部相互作用等。2 設(shè)計方案2.1 各種設(shè)計方法2.1.1 正裝法此種方法的特點是指把鋼板從罐底部一直到頂部逐塊安裝起來，它在浮頂罐的施工安裝中用得較多，即所

4、謂充水正裝法，它的安裝順序是在罐低及二層圈板安裝后，開始在罐內(nèi)安裝浮頂，臨時的支撐腿，為了加強排水，罐頂中心要比周邊浮筒低，浮頂安裝完以后，裝上水除去支撐腿，浮頂即作為安裝操作平臺，每安裝一層后，將上升到上一層工作面，繼續(xù)進行安裝。2.1.2 倒裝法先從罐頂開始從上往下安裝，將罐頂和上層罐圈在地面上安裝，焊好以后將第二圈板圍在第一罐圈的外圍，以第一罐圈為胎具，對中點焊成圓圈后，將第一罐圈及罐頂蓋部分整體吊至第一、二罐圈相搭接的位置，停于點焊，然后在焊死環(huán)焊縫。用同樣的方法把下面的部分依次點焊環(huán)焊，直到罐底板的角接焊死即成。2.1.3 卷裝法將罐體先預(yù)制成整幅鋼板，然后用胎具將其卷筒，在運至儲罐

5、基礎(chǔ)上，將其卷筒豎起來，展成罐體裝上頂蓋封閉安裝而建成。2.2 各種方法優(yōu)缺點比較2.2.12.2.1 正裝法這種裝焊方法需要采用多種設(shè)備和裝配夾具，大多數(shù)裝配焊接都要搭腳手架，此外，裝配工作在吊架吊臺上工作，不僅操作不方便，不宜保證焊接質(zhì)量，還花費時間，而且高空焊接薄鋼焊接容易變形，工序煩瑣，各工種相互制約，施工速度慢，也不安全，所以在大型儲罐中很少采用正裝法。2.2.22.2.2 倒裝法這種方法不用搭腳手架，并且操作人員是在地面上工作，安全增加，有利于提高工程質(zhì)量，但相比于卷裝法來說，由于倒裝法也是在工地作用，因此勞動強度還是比較大，而卷裝法生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量上都比前兩中大有提高。 綜上所

6、述，采用卷裝法。2.3 油罐的基礎(chǔ)為了確保有一個穩(wěn)定性，排水良好，具有足夠承載能力，必須建造油罐基礎(chǔ)或底座，大的油罐常需帶有混淋土的基礎(chǔ)，以便把整個基礎(chǔ)封閉起來，增加穩(wěn)定性。油罐基礎(chǔ)座，根據(jù)油罐的類型，容易滿足生產(chǎn)使用要求，地形、地貌、地基條件，以及施工技術(shù)條件的因素。合理選用的油罐基礎(chǔ)有以下常見幾種：護坡式基礎(chǔ)、環(huán)墻式基礎(chǔ)、外環(huán)墻式基礎(chǔ)、特殊構(gòu)造的基礎(chǔ)。根據(jù)比較選用，護坡式基礎(chǔ)2。3 罐壁設(shè)計3.1 罐壁的強度計算3.1.1 罐壁厚的計算 （3.1）)( 2mmCPPPti式中：設(shè)計壓力：0.2（Mpa） ；P罐的內(nèi)徑：15000（mm） ；iP設(shè)計溫度下材料的許用應(yīng)力 230（Mpa） ；

7、t焊縫系數(shù)：查表得 0.9；鋼板的負偏差 0.8（mm） ；1C腐蝕裕度；2CKB2CK腐蝕，輕微腐蝕 1.0（mm） ；B容器的使用壽命 10 年；壁厚減薄量 0（mm） ；3Cmm1004. 98 . 12 . 09 . 02302150002 . 0取mm103.1.2 罐壁的應(yīng)力校核(3.2）MPaMPaccDpit23036.2039 . 0)8 . 110(2)8 . 110(150002 . 0)(2)(故滿足材料要求按照試驗應(yīng)力公式校核 （3.3）siTTccDP9 . 0)(2)(mm10MPat36.203式中：為材料的屈服極限,sMPas345MPaPT2 . 0MPaT

8、2 .2549 . 0)8 . 110(2)8 . 110(1500025. 0而 MPaMPas5 .3103459 . 09 . 0MPaMPasT5 .3109 . 02 .254 故滿足要求。3.2 儲罐的風力穩(wěn)定計算3.2.1 抗風圈浮頂儲罐沒有固定頂蓋，為使儲罐在風載作用下保持上口圓度，以維持儲罐整體形狀，故需在儲罐上部整個圓周上設(shè)置一個抗風圈。3.2.2 抗風圈所需要的最小截面系數(shù) WZ假定作用月儲罐外壁還風面的風后按正弦曲線分布。風取分布范圍所對應(yīng)的抗風圈區(qū)段為兩段較的圓拱，如圖 3.14所示，圓拱所對應(yīng)的圓心角為60MPaT2 .254圖 3.1 抗風圈區(qū)段儲罐上半部罐壁所承

9、受的風載荷有抗風圈承擔 (3.4)mzxZM式中抗風圈所必須的最小截面系數(shù)（m3） ；Z 材料許用應(yīng)力（Mpa） ；且 MPas345MPa5 .3103459 . 0 圓拱的跨中彎矩（Nm） ；mzxM （3.5）12220maxRPM式中 R儲罐半徑.（m） ； 圓拱對應(yīng)的圓心角 ；弧度047. 160 P0罐壁駐點線上單位弧長的風載荷（Nm） ；由風洞實驗得出 (3.6)HPHPP11032. 08 . 08 . 05 . 0）（H罐壁全高（m） ；P1設(shè)計風速（N/m2） ；0111KKP 其中體形系數(shù) K1=,風速高度變化，系數(shù)(取離地 15m 高7 . 0DH15. 12K處的值)

10、則有 (3.7)0207. 0HWDZ式中 D儲罐直徑（m） ； 建罐地區(qū)的基本風速（N/m2） ；查表得 550（N/m2） ；0 抗風圈所必須的最小截面系數(shù)（mm3） ；Z在選擇抗風圈截面時，應(yīng)滿足使抗風圈的截面系數(shù)Zmin則有:21/75.44255015. 17 . 0mNP mNHPP/64.14875 .1075.44232. 032. 01021/75.442mNPmNP/64.1487034min105 . 3mm mNPM/47.104671047.114.35.72220max 37max1037. 35 .31047.10467mmMZ取 34min105 . 3mm當抗

11、風圈遇到盤梯而需開口時，應(yīng)進行加強，使其斷面系數(shù)不低于 。開口的罐壁應(yīng)采用角鋼加強，角鋼兩端伸出開口的長度應(yīng)不小于抗風圈的最小寬度。抗風圈腹板開口邊緣應(yīng)采用垂直安放的扁鋼加強。抗風圈的外周邊可以是圓形或多邊型，它可以采用型鋼或型鋼與鋼板的組合件制成。所用的鋼板最小厚度為 5mm。角鋼的最小尺寸為 636，如圖所示抗風圈形式。為滿足強度條件，抗風圈本身的接頭必須采用全焊透的對接焊縫，抗風圈與罐壁之間的焊接，上表面采用連續(xù)滿角焊，下面可采用斷焊。3.2.3 加強圈計算在風載荷作用下，罐壁筒體應(yīng)進行穩(wěn)定性校核，防止儲罐被風吹癟。判定儲罐的側(cè)壓穩(wěn)定條件為 (3.8)0PPcr式中 Pcr罐壁許用臨界應(yīng)

12、力（Pa） ； P0設(shè)計外壓（Pa） ；罐壁許用臨界應(yīng)力的計算由 SH304692 推薦的方法，得在外壓作用下的臨界壓力公式 (3.9)LDEPcr5 . 15 . 259. 2式中 Pcr臨界壓力（Pa） ； E圓筒材料的彈性模量：192109（Pa） ； 圓筒壁厚（m） ； D圓筒直徑（m） ； L圓角長度（m） ；mNM/5 .10467maxPaPcr45 . 15 . 2391082. 05 .1015)1010(1019259. 2罐壁設(shè)計外壓計算 罐壁設(shè)計外壓用下式表示，即 （3.10）qwPZS0025. 2式中 P0罐壁設(shè)計外壓（Pa） ； 風載荷體形系數(shù)；s 風壓高度變化系

13、數(shù)；z 基本風壓（Pa） ；0w 罐內(nèi)負壓（Pa） ；q對固定頂儲罐，罐壁的設(shè)計外壓計算公式為：0 （3.11）qwPZ0025. 2基本風壓（Pa） ；0w 風載荷體形系數(shù)；sCrPPaP3 .126603. 08002 . 15500 . 125. 20故滿足要求。 加強圈數(shù)量及間距由于 Pcr P0，所以在罐壁上不需要設(shè)置加強圈。3.3 儲罐的抗震計算3.3.1 地震載荷的計算自震周期計算儲罐的罐液耦連震動基本自震周期為 （3.12）3517147. 010743. 7DDDHeTwDHw式中 T1儲罐的罐液耦連震動基本自震周期（s） ； e 自然對數(shù)的底：2.718；acrpP4108

14、2. 0PaP3 .12660 Hw儲罐底面到儲液面的高度：10.5m； 儲罐的內(nèi)直徑：15mmD位于罐壁高度 1/3 處的罐壁名義厚度：1010-3m3則)(10131. 110101515155 .107147. 0)718. 2(10743. 723155 .1051sT水平地震作用幾效應(yīng)計算 （3.14）gmKFeqZH （3.15）Leqmm式中 儲罐的水平地震作用（N） ；HF 水平地震影響系數(shù)，按罐液耦連震動基本自震周期確定 meq等效質(zhì)量（Kg） ； mL儲液質(zhì)量（Kg） ； g 重力加速度取 9.81m/s2 動液系數(shù)；KZ綜合影響系數(shù)取 KZ=0.4；kgHDmKgVmL1

15、4836505 .101548004/800223油Kgmeq05.252221483650017. 0NFH49.8115681. 905.2522282. 04 . 0水平地震作用對罐底的傾覆力矩M1=mNHFWH/42.3834645 .1049.8115645. 045. 0罐壁豎向穩(wěn)定許用臨界應(yīng)力計算第一周罐壁的豎向穩(wěn)定臨界應(yīng)力 (3.16)11DEKCcr (3.17)1706. 010429. 01 0915. 011HDHKC第一周罐壁穩(wěn)定許用臨界應(yīng)力sT2110131. 105.25222eqmNFH49.8115642.3834641M (3.18)5 . 1crcr式中

16、E罐壁材料的彈性模量（Pa） ； D1第一圈罐壁的平均直徑（m） ； 第一圈罐壁的有效厚度（m） ；1 H罐壁的高度（m） ； KC系數(shù)； 設(shè)備重要度差別；165. 05 .10030.151706. 01010. 05 .100429. 01 0915. 0CKPaDEKCcr76111011. 2030.15010. 010192165. 0Pacrcr771041. 100. 15 . 11011. 25 . 13.3.2 抗震驗算罐底周邊單位長度上的提離力 （3.19）2114DMFt （3.20）gHFSWybL0式中 罐底周邊單位長度上的提離力（N/m） ；FtFL0儲液和罐底的最

17、大提離反抗力（N/m） ；當其值大于時，?。籫S10.02HwDgS0.02HwD1y罐底環(huán)形邊緣板的屈服點（Pa） ；)mb度（罐底環(huán)形邊緣的有效厚PX儲液密度（Kg/m3） ；PaDgyPby24.76010. 02030.1510)5 .1081. 925. 1101325(210)(660mNFt/1016. 203.1542.383464432165. 0CKPacr71011. 2Pacr71041. 1Pay24.76mNFt/1016. 23mNFl/06.250mNFL/06.2581. 98005 .1024.76010. 00mNgDHSW/1048. 2030.1581

18、. 98005 .1002. 002. 041 gDHFSWL1002. 0mNFL/06.250罐底周邊單位長度上的提離反抗力 （3.21）110DNFFLL式中罐底周遍單位長度上的提離反抗力（N/m） ；LF N1第一圈罐壁底部所承受的重力（N） ；NgmNL611046. 181. 91483650mNFL/1009. 303.1514. 31046. 106.2557無錨固儲罐應(yīng)滿足的條件罐底部壓應(yīng)力 （3.22） 1111ZMANC式中 罐壁底部的豎向壓應(yīng)力（Pa） ；C A1第一圈罐壁的截面積， (m);111AD Z1第一圈罐壁的截面抵抗矩，（m） ；12110.785DZPac

19、7271012. 3010. 003.15785. 042.383464010. 003.1514. 31046. 1由于 crc所以采取用錨固螺栓通過螺栓座把儲罐錨固在基儲上。錨固螺栓應(yīng)力 （3.23）btrbtnANDM411 btbt式中地腳螺栓的拉應(yīng)力，若0，則地腳螺栓的拉應(yīng)力為 0（Pa） ；btbtmNFl/1009. 35Pac71012. 3n 地腳螺栓的個數(shù)（20 個） ；個地腳螺栓的有效截面積（m3） ；btADr 地腳螺栓的中心圓直徑（m） ； 地腳螺栓抗震設(shè)計的許用應(yīng)力（Pa） ；bt； ； ； 0bt 2 . 10tMPat230MPabt27600. 12302 .

20、 11032. 21046. 107. 042.38346444201862btbtPad故滿足要求3.3.3 液面晃動波高計算罐內(nèi)液面晃動波高； ；RhV21WT08. 085. 12式中浮頂影響系數(shù)，取 0.85；1阻尼修正系數(shù)，當大于 10s 時，取=1.05；2WT2地震影響系數(shù)，取 0.82； （3.24）ssDHhcgDTWW1087.18)68. 3(68. 32故取=1.05；2mhV49. 55 . 782. 005. 185. 03.3.4 地震對儲罐的破壞儲罐在地震時的破壞，重要有 1.儲罐本身的震害，如浮頂沉沒，焊縫破裂，罐壁下部屈服等。2.液面晃動對儲罐的危害，晃動造

21、成的液體高度變化對罐壁產(chǎn)生的動液壓一般不大，但產(chǎn)生的沖擊力，有可能破壞罐頂和罐壁頂部的焊縫 3.儲液負數(shù)設(shè)備和基礎(chǔ)發(fā)生破壞。 Pabt81032. 249. 5vh3.3.5 儲罐抗震加固措施當驗算核實罐壁厚度不滿足抗震要求時，應(yīng)采取加補強板，加強環(huán)，支撐等加固措施。1.加強板在最下層壁板圓孔以下罐內(nèi)（外）沿罐壁圓周增設(shè)寬度不小于 300mm，厚度不小于 4mm 的鋼板加強，加強板要和壁板底板焊牢，并保證焊接質(zhì)量2.加強環(huán)可在罐內(nèi)或罐外設(shè)置，距離罐的水平焊縫不得小于150mm。加強環(huán)與罐壁連接成型，其截面尺寸按儲罐的直徑?jīng)Q定。見表 3.11。表 3.1 加強環(huán)尺寸儲罐直徑（m）加強環(huán)尺寸備注2

22、0DL100638采用其他形狀的截面，其斷面系數(shù)應(yīng)相同3.4 罐壁結(jié)構(gòu)3.4.1 截面與連接形式罐壁為一個圓柱形的鋼板焊接結(jié)構(gòu)，由于該罐壁是等厚度的且較厚，因此各板之間采用對接，即所有的縱向焊縫及環(huán)焊縫均采用對接，這樣可以減輕自重。罐臂的下部通過內(nèi)外角焊縫與罐底的邊緣板相連，上部有一圈包邊角鋼，這樣既可以增加焊縫的強度，還可以增加罐壁的剛性。在液壓作用下，罐壁中的縱向應(yīng)力是占控制地位的。即罐壁的流度實際上是罐壁的縱焊縫所決定的。因而壁板的縱向焊接接頭應(yīng)采用全焊透的對接型。常見的罐壁縱向焊接接頭如圖 3.2 所示。圖 3.2 罐底縱向焊接接頭形式為減少焊接影響和變形，相鄰兩壁板的縱向焊接接頭宜向

23、同一方向逐圈錯開 1/3 板長，焊縫最小間距不小于 1000mm。底圈壁板的縱向焊接接頭與罐底邊緣板對接焊縫接頭之間的距離不得小于 300mm。以內(nèi)徑為基準的對接如圖 3.3。圖 3.3 以內(nèi)徑為基準的環(huán)向?qū)咏宇^形式底層壁板與罐底邊緣板之間的連接應(yīng)采用兩側(cè)連續(xù)角焊。在地震設(shè)防烈度不大于 7 度的地區(qū)建罐，底層壁板與邊緣壁板之間的連接應(yīng)采用如圖的焊接形式，且角焊接頭應(yīng)圓滑過渡，而在地震小于 7 度的地區(qū)可取 K2=K13 。 圖 3.4 底層壁板與邊緣板的焊接3.4.2 罐壁的開孔補強罐壁上的開孔可為圓形，橢圓形，當開設(shè)橢圓形時，孔的長徑與短徑之比應(yīng)不大于 2.0，其長軸方向最好為環(huán)向。開孔補

24、強計算采用等面積法，當孔直徑 D100mm 時，可不考慮補強。罐壁開空按管補強板外緣與罐壁縱向焊接接頭的距離不得小于 250mm，與環(huán)向焊接接頭之間的距離不得小于 100mm。3.4.3 壁板寬度壁板寬度越小，材料就越省。但環(huán)向接頭數(shù)就越多，增加安裝工作量。我國一般取壁板厚度不小于 1600mm。3.4.4 罐壁保溫結(jié)構(gòu)與罐壁相焊接的保溫結(jié)構(gòu)在與罐壁相焊時，應(yīng)用罐壁焊縫施焊的焊接工藝和與罐壁材料相適應(yīng)的焊接材料。避免對罐壁造成傷害。保溫支撐件可用型鋼或用扁鋼焊接而成，支撐件的承面寬度應(yīng)小于保溫層厚度 1020mm。支撐件間距，高溫介質(zhì)時不大于 23m，中低溫介質(zhì)不大于 35m。支撐件的位置應(yīng)設(shè)

25、在閥門或法蘭上方，其位置不能影響螺栓的拆卸。4 罐底設(shè)計4.1 罐底結(jié)構(gòu)設(shè)計4.1.1 罐底的結(jié)構(gòu)形式和特點采用倒圓錐形罐底。這種罐底及其基礎(chǔ)成倒圓錐形。中間低四周高，罐底坡度一般取 2%5%。隨排除污泥雜質(zhì)，水分的要求高低而定。在罐底中央焊有集液槽，沉降的污泥和存液集中與此，由彎管自上或由下引出排放。這種罐底形式的特點2如下：1液體放凈口處于罐底中央。不管日后罐底如何變形，放凈口總是處于罐底的最低點，這對排凈沉降的雜質(zhì)，水分，提高儲存液體的質(zhì)量十分有利。2因易于清洗，對于燃料油罐可以不再設(shè)置清掃孔。3倒圓錐形罐底可以增加儲罐容量，儲罐直徑越大，罐底坡度越陡，可增加的容量越多。4因較少形成凹凸

26、變形和較少沉積，可以改善罐底腐蝕狀況。5罐底受力比較復(fù)雜，儲罐基礎(chǔ)設(shè)計，施工要求比正圓錐形罐底更加嚴格。4.1.2 罐底的排板形式與節(jié)點罐底的排板形式根據(jù)儲罐大小，控制焊接變形等制造工藝決定。對于直徑大于 12.5m 的儲罐，罐底外緣受罐作用力及邊緣力較大，故底板的外周比中部厚。易采用如下排板方法。如圖 4.11圖 4.1 罐底排版圖邊緣板之間，邊緣板與中幅板之間，以及中幅板之間的焊接可采用搭接焊結(jié)構(gòu)，也可采用對接焊結(jié)構(gòu)，如圖 4.2,選擇對接焊工藝。焊縫下面應(yīng)緊貼墊板，墊板厚度應(yīng)不小于 4mm，寬度不小于 50mm，以改善焊接質(zhì)量，加強焊縫，減少腐蝕。當邊緣板厚度不大于 6mm 焊接可不開坡

27、口，但焊縫間隙應(yīng)大于 6mm。當邊緣板厚度大于 6mm 應(yīng)開 V 型坡口。圖 4.2 加墊板的 V 型破口圖罐底排板選擇帶墊板的單面焊對接結(jié)構(gòu)。與采用傳統(tǒng)的搭接焊相比，對接焊強度高，能保持罐底平整，節(jié)省罐底材料。但要求嚴格，施工不如搭接焊方便。罐底與罐壁底圈的內(nèi)外交焊縫均采用連續(xù)焊，焊接高度等于罐底的邊緣板厚度。當邊緣板厚度大于等于 10mm 時，為改善受力情況避免應(yīng)力集中，采用如圖所示的角焊方法。4.2 罐底的應(yīng)力計算4.2.14.2.1 中幅板的薄膜力 （4.1）0110210)1 (22RtMLMN罐壁與邊緣板之間的約束彎矩 （4.2）310111011021413310)(4017)1

28、 (211) 1)1 (22(4)(24011tlRtMRtMLltM式中 t邊緣板厚（mm） ； 罐壁第一圈壁板特征系數(shù)，；1421221)1 (3R 泊松比，0.3；R儲罐半徑，7.5m；儲罐第一圈厚度，10mm；1中幅板的平均厚度，6mm；0t底板上的液壓高度，10.5m；0LP作用在罐底上的儲液壓力，P= ；0gL儲液密度，800Kg/m3 ；L邊緣板彎曲剛度，14.03m；D邊緣板彎曲剛度；)1 (1223MEtDK彈性地基系數(shù)（一般取為 400KN/m2） ；罐壁邊緣板特征系數(shù)，；4222)1 (3tRM ；PaP41024. 842939109 . 0)3 . 01 (12108

29、10192D ；25. 501. 05)3 . 01 (3422258. 4009. 05)3 . 01 (342221mNM/1038. 1)810(4003.1417006. 05 . 77 . 0010. 058. 42158. 41 1006. 05 . 7)7 . 0010. 0(58. 425 .1058. 4258. 443 . 003.141020. 9)810(2401163243430NN721006. 4006. 05 . 77 . 0010. 058. 425 .103 . 058. 438. 12PaP526421064. 1)03.141038. 121024. 8

30、(512邊緣板上表面的徑向應(yīng)力分布為 （4.326ttNxx）邊緣板上表面的環(huán)向應(yīng)力分布為 （4.426tMtNxy）式中-邊緣板受彎區(qū)域內(nèi)任一點的彎矩 如圖 4.3 所示的力的平衡關(guān)系xmNM/1038. 160NN71006. 4PaP521064. 1圖 4.3 力的平衡關(guān)系圖再分別求出及的彎矩 Mx 20lx lxl2 2)3(52200pxMxlMpl)20(lx 220220320)42(51)12217(51)2(58llMpplxlMpxlMplx)2(lxl當 x=0 時 mNox/1038. 16當 x=時 2lmNx/1091. 11038. 1214003.141024

31、. 836624當時 lx 0 x所以當 x=時，有最大值且2lxmNx/1091. 16所以MPaMPasx690299. 481091. 1681006. 4267 MPaMPasy690202. 581091. 13 . 0681006. 4267故均為安全mNx/1091. 16MPax99. 4MPay02. 55 罐頂設(shè)計5.1 拱頂結(jié)構(gòu)及主要的幾何尺寸拱頂罐是目前立式圓柱形儲罐中使用最廣泛的一種罐頂形式，拱形的主體是球體，它本身是重要的結(jié)構(gòu)，儲罐沒有衍架和立柱，結(jié)構(gòu)簡單，剛性好，承壓能力強。球面由中小蓋板瓜皮板組成，瓜皮板一般做成偶數(shù)，對稱安排，板與板之間相互搭接，搭接寬度不小于

32、 5 倍板厚，且不小于 25mm 實際搭接寬度多采用 40mm 罐頂?shù)耐鈧?cè)采用連接焊，內(nèi)側(cè)間斷焊，中心蓋板搭在瓜皮板上，搭接寬度一般取 50mm，頂板的厚度為 46mm。用包邊角鋼連接的拱頂只有一個曲率，所以又稱球頂。這種結(jié)構(gòu)形式在拱頂與罐壁的連接處， （即拱腳）邊緣應(yīng)力較大，為防止油罐破壞裝油高度不宜超過拱腳，即拱頂部分不能裝油，但球頂罐制作方便，因而得到較廣泛的應(yīng)用。（1） 拱頂?shù)那蛎姘霃揭话闳?Rn=0.81.2D式中 D-儲罐直徑，15m；取 Rn=1.0D=15000mm（2）0 、D2 、a、b、根據(jù)圖可知，有 sin0 = 0 =30 (5.1)21152152RnD sin0

33、= (5.2)RnD22 式中 D2 -中小孔直徑，查表得 D2 =2000mm sin0 = 0 =3.8720667. 01500022000 a-取 25mm b-取 30 mm5.2 扇形頂板尺寸扇形頂板塊數(shù) n 最好為偶數(shù)，扇形頂板小頭的弧長 CD 不得小于 180 mm， 則瓜邊板的展開式狀。R1=Rtg0 =15000tg30=8660.3mmR2=Rtg=15000tg4.096=1003.4mm=mm11nDBA7223884020)4015000(mm90.6889)278. 330(360150002)(36020RDAmmnDDC364225.3 包邊角鋼（1）包邊角鋼

34、與罐頂板之間采用連接較弱，僅需在外側(cè)采用單面連續(xù)焊，以保證儲罐的密封，焊腳高度不宜大于頂板厚度的 3/4，且不大于4mm。（2）根據(jù) SH3046 規(guī)定儲罐所應(yīng)采用最小包邊角鋼見表 5.11。表 5.1 包邊角鋼最小尺寸儲罐內(nèi)徑 D1m包邊角鋼最小尺寸，mm10D2075758mmBA72.2388mmDA9 .6889mmDC3646 貯罐附件及其選用6.1 人孔人孔主要在檢修和消除液渣時，以及容器內(nèi)部附件的安裝和拆卸進出貯罐用，安裝于罐壁第一圈板上，其中心距離罐底約 750，Di3000 時，人孔直徑不小于 500，取 600。由于不需補強的最大孔徑要滿足下述全部要求：設(shè)計壓力小于或等于2

35、5Mpa；兩相鄰開孔中心的間距應(yīng)不小于兩孔直徑之和的兩倍；接管公稱外徑小于或等于 89。由于 89600，故需要開孔補強，采取密集補強等:適用范圍：適用于承受內(nèi)壓的圓角的徑向單個原形開孔的補強設(shè)計。兩相鄰開孔邊緣的間距不得小于。在圓筒上，最大開孔尺寸應(yīng)在；eniD)2(5 . 25 . 0iDd應(yīng)與殼體焊成整體，且采用全熔透焊縫，過濾部分打磨圓角。補強設(shè)計： 所需補強面積，有的大小確定。2iDd所以=2iDd4 . 019. 221015000600所以275. 0mmdA所以245001060075. 0mmA 有效補強范圍。對于圓筒有：Lc=0.472Pi322Di =0.47232150

36、0010215000 =83.9mm 故補強面積為 A=4500mm2 ，補強板取 Dg200 材料 16Mn6.2 通氣孔用于貯存易揮發(fā)介質(zhì)的固定頂罐上再貯罐頂部靠近頂罐中心處安裝，起呼吸作用，如圖 6.1 所示：圖 6.1 通氣孔表 6.1 通氣孔規(guī)格尺寸（mm）規(guī)格dDD1d1EHn200ND2752753152055032446.3 量液孔使用于安裝有通氣孔的貯罐，公稱直徑一般為 DN150 安裝于固定罐壁附近的頂部，往往在透氣孔附近。用來測定液量或取樣用。量液孔德正下方應(yīng)避開加熱器或其它設(shè)備，其法蘭要求水平，為了使量液孔嚴密，蓋內(nèi)側(cè)刻有一圈特別的凹槽，測量時，量液尺沿著導向槽放于罐底

37、，導向槽或量液孔殼應(yīng)用有色金屬（Al）制成，以免量液尺與其摩擦產(chǎn)生火花，而發(fā)生危險。6.4 貯罐進出液口 進液口開在罐頂，據(jù)罐壁 750 mm,孔徑取為 300mm，出液口開在罐壁第一圈的位置，距罐底 200mm,孔徑取為 300mm.6.5 法蘭和墊片 法蘭連接應(yīng)滿足的基本要求是：法蘭可靠，選擇合理，如在操作壓力和溫度有浮動，介質(zhì)有較強的腐蝕的情況下，仍能緊密不漏，保證生產(chǎn)的正常進行，有足夠的抵抗所有作用力的強度和剛度；能保證裝卸而不影響密封性能。 選擇 DN200 的法蘭，材料為 16MnR，選擇 DN200 的法蘭，材料為 16MnR,匹配溫度 0-30，螺母材料為 Q235。 7 焊接

38、工藝焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的一般工藝過程，如圖 7.1 所示，焊接時整個過程中的核心工序。材料入庫零件 加工裝配焊接調(diào)整處理涂漆 安裝成品質(zhì)量檢驗圖 7.1 焊接工藝過程圖7.1 板材檢驗，首先檢測板材是否合格。7.2 鋼材的矯形：凈化與板加工。凈化常用方法用鋼絲刷，砂紙等。材料在搬運和貯存中會產(chǎn)生扭曲，彎曲，隆起等缺陷，在剪切冷割，焊接中也會產(chǎn)生變形，妨礙后面工作的進行，因此必須矯正。7.3焊接材料的選用。表 7.1 焊接材料選用表焊條焊劑手工電弧焊J507或J5064317.4 貯罐底板、壁板、頂板制造、組裝與焊接（1）底板制造 為補償焊接收縮，罐底的排版直徑比設(shè)計直徑達 5-2mm； 罐底邊緣板對

39、接應(yīng)采用機械加工自動或半自動加工 罐底板上任意兩個相鄰焊接接頭之間的距離，以及邊緣板對接接頭距離底圈壁板縱焊縫的距離，不大于 200mm（2） 組裝 組裝底板鋪設(shè)前，先在基礎(chǔ)上，畫出十字中線，安排板圈鋪設(shè)，中間板條，然后再向兩側(cè)鋪設(shè)，中幅板和邊緣板。罐底的焊接，焊前應(yīng)注意焊口的清渣與干燥，在鋼板搭接處不允許夾有泥沙，油污等。采用卷制法底中心板，則明顯的提高了中心板的制造質(zhì)量和生產(chǎn)效率，卷板間采用對接接頭，以改善罐底中心板的安裝條件，中心板焊接順序的方向是由中心板中心順序向四周進行。卷制中心板在工廠加工雙房發(fā)生裝采用簡易楔形夾緊器來固定，并墊有墊板，來保證焊接質(zhì)量。邊緣板與罐壁的焊接，順序是先焊邊緣板上的對接焊縫，再焊接邊緣板與罐壁最下一圈板之間的環(huán)形角焊縫，最后焊邊緣板的搭接焊縫。收縮焊縫的焊接時中幅板與邊緣板之間的對接焊縫，它的焊接必須是除了配工件處整個貯罐的最后一道工序（3） 底板的焊接采用手工電弧焊 ，焊條 J507 或 J506 電壓 18V 電流100A。 7.5 壁板的制造與安裝 對于最大，厚度不超過 18mm 的各種容器的液體或氣體貯罐，先進國家已采用工廠中