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1、 绪论1.1 金属油罐设计的基本知识1.1.1 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。
2、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
3、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。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
4、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
5、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
6、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，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
7、：(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0.41.2kgf/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
8、，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 地下油罐常用的地下油罐有立式圆筒形及卧式圆筒
9、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。（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
10、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 课题意义“油罐及管道强度设计”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解无疑是有帮助的。它使学生对油气油罐及管道强度及其相关问题有了比较全面的了解，并且掌握各类压力管道及储罐分析与设计的基本概念、基本原理与基本方法。近年来，我国油气储运系统的建设得到了空前的发展，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、新方法不断发展，需要将油气管道和储罐强度设计的基础理论、设计计算方法和标准规范予以总结，为油气储运工程技术人员提供较为全
11、面的参考资料。4 拱顶罐装配图课程设计指导书4.1 设计说明书4.1.1 适用范围此设计中油罐储存介质为柴油及不易挥发的相类似油品。设计条件设计压力 正压： 1960Pa 负压： 490Pa设计温度 -19t90基本风压 686 Pa雪载荷 441 Pa抗震设防烈度 8度（近震）场地土类型 类储液密度 1000kg/m3腐蚀裕量 1mm当介质腐蚀性较强，腐蚀速率超过0.1mm/a时，应根据介质对碳钢腐蚀速率确定适当的腐蚀裕量，并相应增加油罐壁板及油罐底版的厚度或采取其它防腐措施。4.1.2 设计、制造遵循的主要指标规范SH3046石油化工立式圆筒形钢制焊接储罐设计规范GBJ128立式圆筒形钢制
12、焊接油罐施工及验收规范SH3048石油化工钢制设备抗震设计规范GB50205钢结构工程施工质量验收规范4.1.3 罐体规格尺寸范围4.1.3.1 公称容积： m34.1.3.2 公称直径：DN mm4.1.4 罐顶盘梯及平台此设计中所有油罐均采用45升角的螺旋盘梯。盘梯均按左旋布置，用户可根据实际情况自行改动。4.1.5 罐体的防腐此设计中对油罐内壁防腐未做具体规定，当用户根据介质情况需要对油罐做内防腐时，选用者可根据具体要求确定防腐级别，并提出相应的技术要求。 一般防腐可采用刷二遍底漆，二遍面漆。4.1.6 油罐附件4.1.6.1 罐壁人孔罐壁人孔均安装于罐壁最底圈壁板上，其中心距离罐底约8
13、00mm。人孔位置应与透光孔相对应。以便采光通气。当只有一个透光孔时，人孔应设在透光孔之180位置上。4.1.6.2 量油孔量油孔一般适用于人工检尺的油罐，其公称直径为DN150mm。安装位置应在罐顶平台附近并与透光孔相对应。以便测定储液计量或取样。4.1.6.3 透光孔透光孔主要用于油罐放空后的通气和检修时的采光，安装在罐顶平台附近，与人孔对称或在同一方位上布置。其中心距罐壁1000mm。透光孔的公称直径为DN500mm。4.1.6.4 呼吸阀呼吸阀只要用于固定油罐上的通风装置，一般安装在罐顶中心附近，起呼吸作用。4.1.6.5 排水槽排水槽用于油罐排水（污）放净之用。4.1.7 接口此设计
14、中所设置的接口数量、规格及用途是推荐性的。选用者可根据需要，参照表中给出的各种管口要求，自行变更其规格、数量，安装方位及标高。4.1.8 液位指示计口此设计中未设液位指示计口，选用者可根据具体情况设定液位指示计口的规格、定位尺寸、方位。定货时须注明油罐高度。4.1.9 消防设施此设计中油罐采用泡沫消防，根据油罐容积大小不同，设置不同数量、不同规格的泡沫发生器。本图集中仅提供泡沫发生器与罐壁连接的开孔数量、规格尺寸及方位。泡沫发生器由选用者确定。并应根据储存介质的特性，校核空气泡沫发生器的规格和数量。4.1.10 避雷及防静电此设计中油罐未设置避雷及防静电设施。选用时由选用单位相应专业根据有关规
15、范确定设置避雷及防静电设施。4.1.11 油罐基础4.1.11.1 基本要求油罐基础应符合GBJ128立式圆筒形钢制焊接油罐施工及验收规范 和SH3046石油化工立式圆筒形钢制焊接储罐设计规范中的规定。其基本要求如下：(1)基础面层应为绝缘防腐层，基础表面任意方向上不应有凸起的棱角。基础表面凹凸度从油罐中心向周边测量不应超过25mm。(2)基础锥面坡度：对一般地基应为15/1000，对软弱地基一般不应大于35/1000。基础沉降基本稳定后的锥面坡度应不小于8/1000。4.1.11.2 油罐基础设计条件选用者可按工程实际情况，对其中的空白项加以补充后，提供给土建专业，作为油罐基础的设计依据。4.1.12 罐体保温此设计中油罐的罐体保温应由选用者按照工程的具体情况，确定保温材料、保温结构及保温厚度。4.1.13 罐体外壁涂漆此设计中油罐的罐体外壁无保温时要求涂两遍底漆，两遍面漆。当油罐有外壁保温时，不涂刷面漆。4.1.14 选用说明4.1.14.1 选用原则(1)油罐的工作条件必须满足本说明的设计条件，如不能满足上述设计条件，应由选用者重新校核所
