管管道道及及储储罐罐强强度度设设计计 课课程程设设计计 题 目 25m3埋地卧式油罐图 所在院 系 石油工程学院 专业班级 储运 1007 班 学号 201004020712 学生姓名 杨睿 指导教师 邓志安 完成时间 2013 07 12 油罐及管道强度设计油罐及管道强度设计 课程设计任务书课程设计任务书 题 目25m3埋地卧式油罐图 学生姓名刘丹学号200804020624专业班级储运 0806 设 计 内 容 与 要 求 一 原始数据 1 适用范围及设计条件 油罐用于储存工业或民用设施中常用的燃料油 1 设计压力 常压 2 设计温度 19 t 200 3 设计寿命 15 年 4 焊接接头系数 0 85 5 水压试验压力 盛水试漏 6 腐蚀裕量 1 5mm 7 装量系数 0 9 8 介质 燃料油 2 设计基本参数和尺寸 25m3埋地卧式油罐的基本参数尺寸见表一 表一 25m3埋地卧式油罐基本参数和尺寸 筒体主要尺寸公称容积 m3 直径 长度 壁厚 封头壁厚 mm 壳体材料 设备金属总 质量 kg 25 2200 6400 8 820R4300 二 设计要求 1 了解埋地卧式油罐的基本结构和局部构件 2 根据给定油罐大小 查阅相关标准确定相应构件的规格尺寸 3 学会使用 AUTOCAD 制图 4 相关技术要求参考有关规范 三 完成内容 1 25m3埋地卧式油罐图纸一张 2 2 课程设计说明书一份 起止时间 2013 年 7 月 01 日 至 2013 年 7 月 12 日 指导教师签名年 月 日 系 教研室 主 任签名 年 月 日 学生签名年 月 日 西安石油大学本科课程设计 I 目录目录 1 绪论 1 1 1 金属油罐设计的基本知识 1 1 1 1 金属油罐的发展趋势 1 1 1 2 对金属油罐的基本要求 1 1 2 金属油罐的分类 2 1 2 1 地上钢油罐 3 1 2 2 地下油罐 3 1 3 卧式油罐简介 4 1 4 课题意义 4 2 埋地卧式油罐课程设计说明书 5 2 1 设计说明书 5 2 1 1 适用范围 5 2 1 2 设计 制造遵循的主要标准规范 5 2 2 主要设计内容 5 2 2 1 油罐供油系统流程图 5 2 2 2 25m3 埋地卧式油罐加工制造图 基本参数和尺寸 5 2 3 安全 6 2 4 设计遵循参照的主要规范 6 2 5 设计范围 6 2 5 1 防雷电与防静电措施 6 2 5 2 防火措施 7 2 6 防腐 7 2 7 油罐接管 7 2 8 油罐容积的确定 7 2 9 其它 8 3 课程设计计算书 9 3 1 设计的基本参数 9 3 2 壳体壁厚计算 9 3 2 1 筒体壁厚计算 9 3 2 2 封头壁厚计算 9 3 2 3许用外压力 P 10 3 3 0 1362MPA外压校核 11 3 3 1 筒体 0 1362MPa 外压校核 11 3 3 2 封头 0 136193MPa 外压校核 12 3 4 罐体最小容积计算 12 3 5 水压试验时的应力校核 12 3 6 筒体加强圈的设计计算 12 3 6 1 加强圈数的确定计算 12 西安石油大学本科课程设计 II 3 6 2 加强圈尺寸的设计 13 3 6 2 1 加强圈的选择 13 3 6 2 2 计算加强全横截面积 As 即组合截面的惯性矩 13 3 6 2 3 由下式计算参数 B 14 3 7 鞍座的选择计算 14 3 7 1 罐体重 Q1 14 3 7 2 封头重 Q2 14 3 7 3 汽油重 Q3 14 3 7 4 附件重 Q4 15 3 8 鞍座作用下筒体应力计算 15 3 8 1 筒体轴向弯矩计算 15 3 8 2 筒体轴向应力计算 15 3 8 2 1 在横截面的最高点处 16 3 8 2 2 在横截面的最低点处 16 3 8 2 3 在支座处的轴向应力 16 3 8 3 筒体轴向应力校核 16 3 8 4 筒体切向应力的计算 17 3 8 5 筒体周向应力计算 17 3 8 5 1 周向弯矩计算 17 3 8 5 2 周向压缩应力计算 18 3 8 5 3 周向总应力的计算和校核 18 3 8 6 鞍座地震载荷 18 3 9 圆筒应力的强度校核 19 3 9 1 受力分析 19 3 9 1 1 圆筒轴向应力的校核 20 3 9 1 2 圆筒轴向应力的校核 21 3 10 抗浮验算 21 参考文献 23 西安石油大学本科课程设计 1 1 1 绪论绪论 1 1 金属油罐设计的基本知识金属油罐设计的基本知识 1 1 1 金属油罐的发展趋势金属油罐的发展趋势 近一 二十年来 油罐的设计与施工技术都较过去有了更快的发展 从世 界范围来讲 这一状况与前一时期国际上的能源危机有关 由于能源危机 近 若干年来许多工业化的 靠进口原油的国家都增加了原油的储备量 这就迫使 这些国家不得不建造更多更大的油罐 这一经济需求不仅促进了油罐事业的发 展 也使越来越多的新课题 随着这些新课题的研究和解决 这就使油罐的设 计与施工技术进一步发展和深化 现在油罐发展的总体趋势是走向大型化 而所以有此趋势是由于大型化具 有下列优点 1 节省钢材 2 减少投资 3 占地面积小 4 便于操作管理 5 节省管线及配件 由以上分析可以看出 油罐大型化有许多经济利益 这也就是这种趋势的 动力 目前油库的组成结构与十年前相比有了很大的改观 由油罐的 小而多 变为 大而少 这一点也是衡量一个国家在油罐设计 研究 建造等方面技术 水平高低的一个尺度 1 1 2 对金属油罐的基本要求对金属油罐的基本要求 对金属油罐的基本要求主要有以下五个方面 1 强度要求 油罐在卸载以后不应留下塑性变形 2 有抵抗断裂的能力 无论在水压或操作条件下 油罐不得产生断裂破坏 3 有抵抗风荷的能力 在整个建造及使用期间 在建罐地区的最大风荷下 不产生破坏 4 有抗地震的能力 要求在整个使用期间内 在建罐地区的最大烈度下不 产生烈性变形 5 油罐要坐落在稳固的基础之上 油罐的基础在整个使用期间期间的不均 匀沉陷要在允许的范围之内 上述基本要求是就总体而言的 具体的某一构件还要有其各自的特殊要求 西安石油大学本科课程设计 2 如前所述 油罐大型化以后给人们带来了一些利益 但另一方面随着油罐 大型化 也出现了一些新的技术课题 因而要付出更大的努力才能满足以上五 个基本要求 油罐的大型化使罐壁钢板越来越厚 然而 由于罐壁在施工现场无法进行 退火处理 所以允许的壁板厚度是有一定限度的 一般来说 钢板的强度 指 屈服极限 强度极限 越高 则断裂韧性越低 也就是说月容易产生断裂 这 就要求油罐的设计人员要正确选材 特别是在气候寒冷的地区建罐 更要注意 在满足强度要求的同时 恰当地提出断裂韧性的要求及检验的方法和手段 这 是油罐大型化过程中遇到的第一个问题 一般来说 钢板越厚在焊缝或热影响区附近越易于产生裂纹 由于这些原 始裂纹的存在 从而增加了断裂的危险性 这是油罐大型化过程中遇到的第二 个问题 随着油罐的大型化 壁厚 t 与直径 D 之比 即 t D 值降低 这使油罐刚性 降低 从而使油罐抵抗风荷的能力下降了 采取何种方法校核油罐抵抗风荷的 能力 以及用何种方法增强这种能力 这是油罐大型化过程中遇到的第三个问 题 一般来说 钢板强度等级越高 其可焊性越低 这就要求油罐设计人员选 材时注意其可焊性 同时采取合适的焊接工艺 焊前的预热 焊接顺序 线能 量的大小 环境条件 大气温度 适度 风速 等都与焊缝质量有密切关系 这是油罐大型化过程中遇到的第四个问题 地震可能给油罐带来很大的破坏 为人民的生命 财产造成很大的损失 但造成小油罐与大地震破坏的因素并不完全相同 油罐越大 则在地震时与油 罐一致运动的那部分储液 地震波中短周期成分起作用 所占的比例越小 而 参与晃动的那部分储夜 地震波中长周期成分起作用 所占的比例越大 对大 型油罐地震破坏的研究及其相应的抗震措施是油罐大型化过程中遇到的第五个 问题 油罐大了 油罐基础所占的面积也大了 许多大型油罐基础的直径在 100m 以上 在这样大的 面积上要找到均匀的工程地质状况往往是比较困难的 大 型油罐基础的设计 如何恰当地提出对于沉陷的要求 以及采用何种结构以增 加油罐抵抗不均匀沉陷的能力等是油罐大型化过程中遇到的第六个问题 1 2 金属油罐的分类金属油罐的分类 在各类石油库中 使用着各种类型的油罐 储存不同性质的油品 按照这 些油罐建造的特点 可分为地上油罐和地下油罐两种类型 地上油罐大多采用 钢板焊接而成 由于它的投资较少 建设周期短 日常的维护及管理比较方便 西安石油大学本科课程设计 3 因而石油库中的油罐绝大多数为地上式 地下油罐多采用钢板或钢板混凝土两 种材料建造 由于整个油罐建在地下 所以储存介质的温度比较稳定 气体蒸 发的损耗较少 但由于这种油罐的投资较高 建设周期长 施工难度较大 操 作及维护不如地上油罐方便 故当有特殊要求时才选用 1 2 1 地上钢油罐地上钢油罐 钢油罐的种类一般是按照几何形状来划分的 通常可分为三类 1 立式圆柱型油罐 2 卧式圆柱型油罐 3 双曲率油罐 如滴状油罐和球形油罐 在以上三类油罐中 立式圆柱型油罐占大多数 对大型油罐更是如此 卧 式油罐通常作为小容器使用 滴状油罐可承受的 0 4 1 2kgf cm2 剩入压力 可 消除小呼吸损耗 适于储存挥发性大的油品 但这种油罐结构复杂 施工困难 建设费用高 故在国内尚未采用 国外用的也不多 这种油罐自问世以来 实 际上没有得到推广 球罐用于储存液化气 其设计一般划在受压容器范围内 卧式油罐的优点是能承受较高的正压和负压 有利于减少油品的蒸发损耗 可在工厂制造然后运往现场安装 搬运和拆迁都方便 卧罐的缺点是单位容积 的耗钢量高 比立式油罐高出一倍以上 而且因单个油罐体积小 当使用较多 油罐时占面积大 卧式油罐在油库中应用非常广泛 在大型油库中常用它储存一些周转数量 较少的不同品种的油料 小型油库和加油站由于储量本来就不大 卧罐常常成 为主要的储油容器 因便于拆迁 卧罐还常用于野战油库 除用作一般储油容 器外 根据工艺需要还常把卧罐用作罐装罐 放空罐 压力罐 真空罐等 由 于卧罐能承受较高的内压 有时还用它储存液化气 它一般安装在地面鞍型支 座上 用于油品放空的卧罐常埋入地下 使管线中的存油能自流放入罐内 放 空罐的埋地深度也由工艺计算决定 有时为了达到隐蔽的目的 也将卧罐埋入 土中或置入地下掩体内 1 2 2 地下油罐地下油罐 常用的地下油罐有立式圆筒形及卧式圆筒形两种 由于油罐设置在地面以 下 所以土壤的地质条件 腐蚀性以及地下水的情况 是地下油罐结构设计时 主要考虑的因素 1 直接埋地立式圆筒形油罐 这种油罐的顶板 壁板以及底板 一般情 况下多采用钢筋混凝土结构 为了防止储存介质的渗漏 油罐的壁板及底板的 内侧衬一层钢板 这种结构的油罐 施工技术较为复杂 要求严格 施工周期 较长 投资较大 西安石油大学本科课程设计 4 2 覆土立式圆筒形油罐 立式圆筒形油罐置于被土覆盖的罐室中 罐式 顶部和周围的覆土厚度不小于 0 5m 多为普通碳钢钢板制造 3 埋地卧式圆筒形油罐 采用直接覆土或罐池充沙 细土 方式埋设在 地下 且罐内最高液面低于罐外 4m 范围内地面的最低标高 0 2m 的卧式油罐 多为普通碳钢钢板制造 由于实际需要的容积不大 大多不大于 50 m3 便于 厂家整体制造 运输及施工 1 3 卧式油罐简介卧式油罐简介 卧式油罐常用以储存原油 植物油 化工溶剂 水或其他石油产品的长形 容器 卧式油罐是由端盖及卧式圆形或椭圆形罐壁和鞍座所构成 通常用于生 产环节或加油站 卧式油罐的容积一般都小于 100m3 它一般为圆形 椭圆形 也有其他不规则形状 卧式圆柱形油罐应用也极为广泛 由于它具有承受较高 的正压和负压的能力 有利于减少油品的蒸发损耗 也减少了发生火灾的危险 性 它可在机械 一成批制造 然后运往工地安装 便于搬运和拆迁 机动性 较好 缺点是容量一般。