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1、,管罐结构设计,(Strength Design of the Oil Tanks and Pipes),油罐部分,油气储运研究所,2,3.钢油罐设计的基本知识,学习内容：,金属油罐的发展趋势 对钢油罐的基本要求 钢油罐的种类 钢油罐钢材的选择,目的要求 ：,了解油罐建设的发展过程和钢油罐的种类，掌握油罐设计的基本要求和油罐钢材的选用原则。,3,4,6,3.1金属油罐的发展趋势,二、发展趋势（Developing Trend）,（1）大型化 1962年美国芝加哥桥梁公司首建10万米3浮顶罐， D=87m，H=21m。 1964年Shell公司在欧洲建成10万米3浮顶罐。 1967年委内瑞拉建成
2、15万米3浮顶罐，D=115m，H=14.6m。 日本在1965年首建10万米3罐，1971年建成16万米3罐，80年代初建成20万米3罐。 目前世界上最大的油罐为24万米3 。 （2）操作管理自动化,7,3.1金属油罐的发展趋势,三、大型油罐的优点,2、节省投资 5000m3油罐平均每吨钢材造价为1，则: 10000 m3，0.88 20000 m3 ，0.86 50000 m3 ，0.84 4*10 万方：100% 20*2万方：141% 3、占地面积小（防火距离要求） 4、便于操作管理（检尺、维护、保卫） 5、节省配件和罐区管网（阀门、仪表、消防、配件） 6、便于实现自动控制,1、节省钢
3、材 油罐容积越大，单位容积所需的钢材量越少，投资费用越低。,8,3.1金属油罐的发展趋势,定性分析：,定量分析：,9,3.2对钢油罐的基本要求,一、基本要求 1、强度要求：卸载后不应留下塑性变形。 2、有抵抗断裂的能力。（水压试验和正常操作） 3、有抵抗风载荷的能力。（建造和使用期间） 4、有抗地震的能力。（使用期间能抵御最大地震烈度，7-9级） 5、油罐要坐落在稳固的基础上。（控制不均匀沉陷）,10,3.2对钢油罐的基本要求,二、油罐大型化所带来的问题 1、防止不均匀地基沉陷：增加抵抗不均匀沉陷的能力； 2、防止脆性破坏：钢材的强度越高，可焊性越低，断裂韧性越低，越容易产生断裂；钢板越厚，在
4、焊缝或热影响区附近越易于产生裂纹，从而增加了断裂的危险性。 3、抗风稳定性：大型化导致t/D下降，油罐刚性降低，导致油罐抵抗风载荷的能力下降。 4、抗地震能力； 5、事故危害性增大。,11,3.3 钢油罐的种类,一、按几何形状分为： 1、卧式圆柱形油罐； 2、双曲率油罐（滴状、球罐）：0.4-1.2kgf/cm2一般不采用； 3、立式圆柱形油罐。,卧式圆柱形油罐,结构特点： 罐体一般由钢板搭接而成，罐圈交互式排列，并取单数，使两个封头直径相同。 V100m3的在现场组装和验收。 承压能力高、可工厂批量生产、搬迁安装方便； 耗钢量大（40-50kg/m3），罐容小。 适用范围： 一般用于高架罐、
5、放空罐、计量罐或用于储存品种多、输量少的油品，也可用于储存液化石油气。,12,球罐,用途分类： 中高压：储存液化气、天然气，1-3MPa，常温； 中低压：低温，液氨、乙烯、丙烯；0.4-2MPa,T=-20100 低压： 深冷，液化气，为保冷多采用双重球罐，T-100 ； 外观形状分：圆球形、椭球形 球壳板组合：足球瓣形、瓜瓣形、混合形状 表面积小、受力均匀、风载荷影响小（顶风面积小）、基础简单； 材料要求严格、制造与安装较困难、现场组装与焊接技术要求高、检验工作量大。 用途：储存液化石油气、LNG、液态烃、乙烯、丙烯、氧气、氮气、氢气、有毒液体与气体介质。,13,14,3.3 钢油罐的种类,
6、二、立式圆柱形油罐的种类： 1、浮顶油罐（Floating-Roof Tanks）:24万m3 2、内浮顶油罐（Enclosed Floating-Roof Tanks）：10000m3 3、拱顶油罐（Dome Roof Tanks） 4、锥顶油罐（Cone Roof Tanks）：由梁柱承担并传递至罐壁 5、悬链式油罐（Suspending Roof Tanks）,15,5000m3 拱顶罐-1,16,5000m3 拱顶罐-2,17,10000m3 浮顶罐,18,10000m3 浮顶罐,19,20,21,3.4 油罐钢材的选择,对于立式油罐而言，最重要的部位也是受力状况最严重、消耗金属最多的
7、部位罐壁和罐底的边板。 设计油罐时，靠下部几圈壁板的厚度应根据强度条件确定，而上部几圈壁板的厚度则按刚度条件确定。 我国目前通常的设计选材是： 100010000m3油罐： 一般可分别采用A3F和A3钢板。 2万5万m3油罐： 上部：由刚度确定的罐壁采用A3F钢板； 下部：由强度确定的罐壁采用16MnR钢板。,22,3.4 油罐钢材的选择,罐壁材料的三项基本要求 1、强度要求（Strength） 采用高强度钢在经济上比较合算； 由于罐壁最大厚度的限制。 （美）API-650规定：壁板的最大厚度为38mm； （英）BS 2654规定：壁板的最大厚度为40mm； （日）JISB 8501-1976
8、规定：低碳钢为38mm，高强度钢为45mm。,2、可焊性要求（Weldability） 碳当量（Carbon Equivalent）；热影响区的硬度（Hardness in Heated Zone）。 英国油罐规范BS2654规定碳当量按下式计算：,23,3.4 油罐钢材的选择,罐壁材料的三项基本要求,3、冲击韧性要求（Impact Toughness） 影响油罐脆性断裂的因素： 材料本身性质； 裂纹所在部位的应力水平； 裂纹的尺寸和形状； 罐壁温度； 钢板的厚度。,24,3.4 油罐钢材的选择,英国油罐规范BS2654根据强度等级将材料分为三类： （1）材料等级等于或小于43级（相当于我国的
9、A3R） ,不做冲击试验； ，做却贝V冲击试验，试验温度取20（或按图1-6，page.9）选取温度，要求CVN 27J（2.754kgf.m） （2）材料等级为43以上至50级（相当于我国的16MnR钢） ,不做冲击试验； ，做切贝V冲击试验， （或按图1-6）选取温度，要求CVN 41J（4.182 kgf.m） （3）材料等级大于50级（相当于我国的16MnVR或更高） 任何厚度均需做冲击冲击试验， （或按图1-6）选取温度，要求CVN 41J（4.182 kgf.m）,25,为什么钢油罐的发展日趋大型化？ 为什么立式油罐的高度随罐容积的增加而减小？ 什么原因导致沸腾钢的冷脆敏感性强？ 油罐的选材原则是否适用于管道的选材原则？,思考题？,
