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1、word 绪论1.1 金属油罐设计的根本知识金属油罐的开展趋势近一、二十年来，油罐的设计与施工技术都较过去有了更快的开展。从世界围来讲，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，近假如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藏量，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开展，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开展和深化。现在油罐开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如下优点：(1)节省钢材。(2)减少投资。(3)占地面积小。(4)便于操作管理。(5)节省管线与配件。由以
2、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上下的一个尺度。1.1.2 对金属油罐的根本要求对金属油罐的根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。在整个建造与使用期间，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，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根底之上。
3、油罐的根底在整个使用期间期间的不均匀沉陷要在允许的围之。上述根本要就总体而言的，具体的某一构件还要有其各自的特殊要求。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根本要求。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展退火处理，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，如此断裂韧性越低，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与检验的方法和手段。这是油
4、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，以与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，同时采取适宜的焊接工艺。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
5、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。但造成小油罐与震破坏的因素并不完全一样，油罐越大，如此在地震时与油罐一致运动的那局部储液地震波中短周期成分起作用所占的比例越小，而参与晃动的那局部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与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，油罐根底所占的面积也大了，许多大型油罐根底的直径在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拟困难的。大型油罐根底的设计、如何恰当地提出对于沉陷的要求，以与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
6、第六个问题。1.2 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、日常的维护与管理比拟方便，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拟稳定，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、操作与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
7、柱型油罐(3)双曲率油罐如滴状油罐和球形油罐2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围。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
8、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，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。1.2.2 地下油罐常用的地下油罐有立式圆筒形与卧式圆筒形两种。由于油罐设置在地面以下，所以土壤的地质条件、腐蚀性以与地下水的情况，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、壁板以与底板，一般情况下多
9、采用钢筋混凝土结构，为了防止储存介质的渗漏，油罐的壁板与底板的侧衬一层钢板。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。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，且罐最高液面低于罐外4m围地面的最低标高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、运输与施工。1.3 课题意义“油罐与管道强度设计是油气储运专业本科生的一门重要的专业课。而该课程的课程设计对于学生加深这门课的理
10、解无疑是有帮助的。它使学生对油气油罐与管道强度与其相关问题有了比拟全面的了解，并且掌握各类压力管道与储罐分析与设计的根本概念、根本原理与根本方法。近年来，我国油气储运系统的建设得到了空前的开展，对油气储运设施的安全可靠性提出了越来越高的要求，油气管道与储罐设计的新技术、新方法不断开展，需要将油气管道和储罐强度设计的根底理论、设计计算方法和标准规予以总结，为油气储运工程技术人员提供较为全面的参考资料。6 埋地卧式油罐课程设计指导书6.1 设计说明书6.1.1 适用围本文适用于储存工业或民用设施中常用的燃料油的 m3埋地卧式油罐。 压力：常压工作温度：-19 200介质：燃料油柴油、汽油等6.1.
11、2 设计、制造遵循的主要标准规(1) 钢制压力容器 GB 150 (2) 钢制焊接常压容器 /T 4735 (3) 钢制压力容器焊接规程 /T 4709 (4) 气焊、手工电弧焊与气体保护焊焊缝坡口的根本形式与尺寸 GB 985 (5) 压力容器无损检测 4730 6.1.3 主要设计容 油罐供油系统流程图6.1.3.2 m3埋地卧式油罐加工制造图，根本参数和尺寸直径 长度 壁厚单位：mm； 封头壁厚： mm； 壳体材料：20R； 设备金属总质量： kg；6.1.4 安全油罐应有避雷、防静电措施，具体措施如下6.1.5 设计遵循参照的主要规(1) 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规GB50058
12、(2) 石油与石油设施雷电安全规 GB15599(3) 汽车加油加气站设计与施工规 GB50156(4) 锅楼房设计规 GB50041(5) 防止静电事故通用规如此 GB12158(6) 石油化工企业设计防火规如此GB50160(7) 石油库设计规 GBJ6.1.6 设计围(1) 防雷电与防静电措施(2) 防火措施6.1.6.1 防雷电与防静电措施(3) 可燃气体、液化烃、可燃液体的钢罐，必须设防雷接地，并应符合如下规定： a.装有阻火器的甲B 乙类可燃液体地上固定顶罐，当顶板厚度等于或大于4mm时，可不设避雷针，线； b.丙类液体储罐，可不设避雷针、线，但必须设防感应雷接地；c.浮顶灌含浮顶
13、罐可不设避雷针、线但应将浮顶与罐体用两根截面不小于25 mm2软铜线作电气连接，其连接点不应小于两处，连接点沿油罐周长的间距不应大于30m；d.压力储罐不设避雷针、线，但应作接地；(4) 本图罐体均采用厚度4mm的金属材料，不设避雷措施，但当罐体置于建筑物、构筑物时必须作可靠接地，其接地点不应少与两处，其间弧形距离不应大于30m；当金属油罐在室外设置时必须作环形防雷接地，其接地点不应少与两处，其间弧形距离不应大于30；接地体距罐壁距离应大于3m(5) 埋设罐体图规定埋深50cm，可不设避雷设施，但应采用防腐蚀镀锌金属材料。埋设油罐应采取牺牲阳极、保护阴极的作法：即将油罐体作为阴极，在土壤中埋设
14、电位比油罐材料更负的强阴极如锌板，并与油罐做电气连接，使其构成电偶效应以达到保护油罐，防止电化学腐蚀。当操作井与地上金属物相连时应作电气通路连接，以便与地面设施等电位连接处理。(6) 将油罐系统流程有关的设备、设施的防雷接地、防静电接地和电气设备接地共用同一接地装置，接地电阻4欧 。接地连接线均采用多股铜芯线，截面不应小于16 mm2。(7) 可燃液体储罐的温度、液位等测量装置，应采用铠装电缆或钢管配线，电缆外皮或配线钢管与罐体应作电气连接。(8) 操作井立柱角钢与垫板、垫板与储油罐外壁、立柱角钢与操作井盖板均应作电器通路。盖板与加油车或输入装置作防静电连接。(9) 根据不同的防护区爆炸危险区
15、确定相应的防护措施：电源线路的敷设与连接，防静电连接、防雷接地的连接共用接地连接 (10)油罐底座应与油罐作可靠电气连接，在油罐底座预留接地端子。当接地端子间沿油罐外围距离大与30时，需增加接地端子。接地端子的设置位置由设计人员确定。(11)由接地端子至接地体采用BV-1X25 mm2导线穿PVC40管。接地体应用直径不小于16mm的镀锌圆钢或截面不小于404 mm2的镀锌扁钢制成。(12)防火措施(13)可燃液体火灾宜采用低倍数泡沫灭火系统。扑救可燃气体、可燃液体和电器设备与烷烃金属化合物等的火灾，宜选用钠粉。当干粉与氟蛋白泡沫灭火系统联用时，应选用硅化钠盐干粉。(14)油罐区的火灾应采用干粉车。(15)却水系统应能满足消防冷却总容量的要求。(16)建筑物、构筑物的可燃气体泄露危险场所应采用可燃气体探测器报警系统。(17)消防措施，根据工程实际情况由选用单位与环卫措施等统一考虑。6.1.7 防腐油罐壁防腐措
