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1、个人资料整理仅限学习使用绪论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
2、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
3、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。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
4、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。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 28 页个人资料整理仅限学习使用随着油罐的大型化，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
5、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0.41.2k
6、gf/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
7、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精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 28 页个人资料整理仅限学习使用的内压，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
8、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
9、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
10、.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精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 28 页个人资料整理仅限学习使用基本风压 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
11、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 mm 4.1.4 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
12、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800mm。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，
13、起呼吸作用。4.1.6.5 排水槽精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 28 页个人资料整理仅限学习使用排水槽用于油罐排水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
14、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选用的油罐厚度及稳定性。(2油罐的进、出口管的规格与本系列推荐的不同时，应对油罐附件喷淋管的支架由选用者根据需要现场焊接。其它支架允许现场焊接，但支架的载荷不能过重。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 28 页
15、个人资料整理仅限学习使用4.1.15 油罐的制造、检验及验收此设计中油罐的制造、检验及验收按GBJ128立式圆筒形钢制焊接油罐施工及验收规范进行。4.1.16 原始数据4.1.16.1 适用范围及设计条件拱顶油罐储存介质为柴油及不易挥发的相类似油品。1）设计压力正压： 1960Pa 负压： 490Pa 2）设计温度 -19t 903）计算风压 686Pa 4）雪载荷 441Pa 5）抗震设防烈度 8 度6）场地土地类型 II 类7）储液密度1000Kg/m38）腐蚀余量 1mm 4.1.17 开口说明1）进油口公称直径为50mm,伸出高度 H）为 200mm。2）出油口公称直径为50mm,伸出
16、高度 H）为 200mm。3）透光孔公称直径为500mm。4）呼吸阀公称直径为100mm。5）量油孔公称直径为150mm。6）温度计开口公称直径为25mm,伸出高度 H）为 200mm。7）罐壁人孔公称直径为600mm。8）排水口公称直径为50mm,伸出高度 H）为 200mm。4.1.18 技术要求1）本油罐按 GBJ128立式圆筒行钢制焊接油罐施工及验收规范进行制造、实验和验收。2）本油罐罐体在基础检查验收合格后方可进行整体安装。3）本油罐所用钢板的技术条件应符合GB3274碳素结构刚和低合金结构刚热轧厚钢板和刚带的有关规定。4）所有罐壁开口应避开罐壁焊缝，开口接管或补强圈边缘距罐壁焊缝应
17、大于100mm。5）油罐安装完毕后，罐体外表面刷二遍底漆，二遍面漆。有保温时不刷面漆）6）管口及梯子方位按图所示。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 28 页个人资料整理仅限学习使用4.2 设计任务书油罐及管道强度设计课程设计任务书题目m3拱顶油罐装配图的绘制学生姓名学号专业班级设计内容与要求一、原始数据1.适用范围及设计条件锥顶油罐储存介质为柴油及不易挥发的相类似油品。1）设计压力正压： 1960Pa 负压： 490Pa 2）设计温度 -19t 903）基本风压 686Pa 4）雪载荷 441 Pa 5）抗震设防烈度 8度
18、6）场地土类型 II 类7）储液密度1000kg/ m3 8）腐蚀裕量 1mm 二、主要构件名称及规格1.罐体m3罐体的基本参数和尺寸见表一。表一：固定顶油罐系列基本参数和尺寸容积m3）油罐内径mm）罐底直径mm）高度 mm ）罐壁厚度 板厚度mm ）主体材料油罐总质量kg）公称计算壁高顶高总高精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 28 页个人资料整理仅限学习使用2.油罐附件 1）罐壁人孔罐壁人孔安装于罐壁最底圈壁板上，其中心距离罐底约800mm。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，人孔应设在透光孔至1
19、80 度位置上。人孔的规格及制造目前已定型化，其规格及选用见表二。表二：人孔、透光孔及量油孔选用表容积 质量(kg 数量直径(mm 质量(kg 数量直径(mm 质量(kg 40700 1 600 126 1 500 47.7 1 150 7.6 2）量油孔量油孔一般适用于人工检尺的油罐，其公称直径是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。其选用见表二。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，其规格及选用见表二。4）呼吸阀呼吸阀
20、主要用于固定顶油罐上的通风位置，一般安装在罐顶中心附近，起呼吸作用。其规格及选用见表三。表三：呼吸阀选用表输液量m3）管径 连接尺寸及标准300 300 1 DN300 34 5） 排水槽排水槽用于油罐排水；2. 排水槽详图 (3#；3. 课程设计详细说明书一份。起止时间年月日 至年 月日指导教师签名年月日系 地震烈度： 8度 风压： 686N/m2 风压变化系数：1.0 温度： 19 904.3.2 油罐尺寸的确定参考中华人民共和国行业标准钢制立式圆筒形固定顶储罐系列HG 21502.1 确定 D= mm，H= mm，拱顶高度为 mm,总高为 mm。4.3.3 油罐罐壁的设计计算4.3.3.
21、1 油罐罐壁钢板的尺寸,排板确定上下圈板之间采用套筒式搭接，搭接长度取50mm。油罐罐壁钢板的尺寸规格定为17505200mm 油罐周长 这样除去边缘的加工余量后,每块钢板的实际可用长度L 为: L=5200 -2 10=5180mm 实际每圈所需钢板数油罐的高度H= mm 每块钢板除去余量后实际宽度B 为: B=1750-2 10=1730mm 罐壁钢板层数取 m= 由以上得出 ,油罐罐壁由层钢板 ,每层 块钢板组焊而成。4.3.3.2 罐壁各层钢板厚度的计算罐壁各层钢板厚度的计算由文献1中 5.3.1-1和 5.3.1-2 进行，公式 5.3.1-1 和 5.3.1-2 分别为： 4-2）
22、4-3）式中储存介质时的设计厚度，mm；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 28 页个人资料整理仅限学习使用储存水时的设计厚度，mm；储液密度， kg/m3；H计算的罐壁板至罐壁顶端的垂直距离，m；D储罐内径， m；设计温度下罐壁钢板的许用应力，Mpa；常温下罐壁钢板的许用应力，Mpa；焊缝系数，取0.9；钢板的厚度负偏差，mm；腐蚀余量， mm；每层罐壁钢板取，中的最大值，最后按GB709 进行钢板厚度的向上圆整。在设计中取为1mm；通过查 Q235-A ，确定0.25mm。由前面介绍知钢板选材为20R：壁厚确定公式是将
23、油罐视作薄壁容器，根据薄膜理论，按所选壁板能够承受的最大应力作为临界应力值，将公式反推回来成为关于求解壁厚的计算式。油罐的上两层圈板是按照刚度条件来确定其厚度的，下部的4 层圈板则是按照强度条件确定它们各自的厚度的。1 第一层壁板的厚度计算从底部算起）设此时的厚度在5-7mm 之间 ,由文献1中表 3.2.2得出=111Mpa 第一层壁板高度：H9.517m mm mm 所以向上圆整为5mm 2 第二层壁板的厚度计算第二层壁板计算时的高度为：Hmm mm 圆整为 mm 3 第三层壁板的厚度计算第三层壁板计算时的高度为：mm mm 圆整为 mm 4 第四层壁板的厚度计算第四层壁板计算时的高度为：
24、mm 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 28 页个人资料整理仅限学习使用 mm 圆整为 mm 5 第五层壁板的厚度计算第五层壁板计算时的高度为: mm mm 圆整为 mm 6 第六层壁板的厚度计算第六层壁板计算时的高度为：mm mm 圆整为 mm 表 4-1 罐壁钢板材料及厚度名称材料厚度 mm）第一层罐壁Q235-A 第二层罐壁Q235-A 第三层罐壁Q235-A 第四层罐壁Q235-A 第五层罐壁Q235-A 第六层罐壁Q235-A 罐壁顶端装置的包边角钢按文献1表 5.2.1进行选取定为：。4.3.4 油罐罐底的设
25、计计算a. 油罐罐底直径的计算D1=D+21+2 4-4）式中 D1罐底直径， mm； 边缘板外伸量，为100mm；所以 D1= b. 中幅板的设计中幅板的厚度选取先按文献5表 4.1.1 选取一个基值为不小于6mm，设计时考虑了腐蚀余量以及焊接方法的选择及焊接的易操作性，加之其对地基的影响，取中幅板的厚度为：=6+5+1=12mm 其中 6mm 为中幅板必需的最小值；5mm 是为腐蚀余量较严重，焊接及地基要求而增加的；1mm 为腐蚀余量。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 28 页个人资料整理仅限学习使用4.3.5 罐顶
26、的设计计算顶板的块数确定按选取的顶板尺寸：中心板取半径为 mm 拱顶曲率半径R=1.2D所以 R= 罐顶起始角4-5）式中 D油罐直径。R罐顶曲率半径。由公式 4-5）可得拱顶顶板长4-6）每块顶板所对的圆心角为= 顶板块数大端弦长4-7）式中搭接宽度 ,mm； ,mm；所以小端弦长4-8）式中搭接宽度， mm；r 拱顶中心孔的半径,mm；所以mm 所以罐顶由块，每块长为 mm，大端弦长 mm，小端弦长 mm 的板组成。4.3.5.1 计算载荷 设计压力）的确定罐顶向下外载荷设计外压）应包括自重、罐内真空排油时）度、雪载、活载荷组成。设计外压会使球壳受压失稳，也会使包边角钢被拉坏横推力）。设计
27、外压=+；雪载荷，取441Pa； 活 载 荷Pa ， 通 常 取400Pa 通 常 当 雪 载时 ， 取。4-10）式中钢的密度，一般取；g重力加速度，一般取；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 28 页个人资料整理仅限学习使用顶板厚度。由公式4-9）可得罐顶内载荷 ，这一载荷使球壳产生薄膜应力破坏，并使包边角钢成为受压环。内载荷4-11）式中呼气阀的开启压力，通常取=2000Pa；作用于球壳上的内载荷，Pa。Pa 拱顶设计压力P 取设计外压与设计内压的最大值，所以设计外压= Pa。4.3.5.2 油罐罐顶的校核根据古典球
28、壳临界载荷公式4-12）式中临界载荷， kgf/cm；t板厚， cm；E弹性模量， kgf/cm； R球壳曲率半径， cm；波桑系数，取0.3。由公式 4-12）得实验值比上述理论小22.5 倍，而工程上拱顶为钢板拼焊，几何形状误差大，取许用压力为 Pcr的安全导数 n=12），则光球壳许用外压力2 4-13）由2-10）可知罐顶内载荷 ，这一载荷使球壳产生薄膜应力破坏，并使包边角钢成为受压环。内载荷,则球壳安全。否则不安全。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 28 页个人资料整理仅限学习使用5700m3拱顶罐装配图课程设
29、计5.1 设计说明书5.1.1 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 II 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。5.1.2 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立式圆筒形钢制焊接油罐施工及验收规范SH
30、3048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精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 28 页个人资料整理仅限学习使用5.1.3 罐体规格尺寸范围5.1.3.1 公称容积： 700m35.1.3.2 公称直径： DN10200mm 5.1.4 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。5.1.5 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。
31、一般防腐可采用刷二遍底漆，二遍面漆。5.1.6 油罐附件5.1.6.1 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800mm。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。5.1.6.2 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。5.1.6.3 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 。5.1.6.4 呼吸阀呼吸阀只要用
32、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。5.1.6.5 排水槽排水槽用于油罐排水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。5.1.11.2 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。5.1.12 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。5.1.13 罐体外
33、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。5.1.14 选用说明5.1.14.1 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选用的油罐厚度及稳定性。(2油罐的进、出口管的规格与本系列推荐的不同时，应对油罐附件喷淋管的支架由选用者根据需要现场焊接。其它支架允许现场焊接，但支架的载荷不能过重。5.1.15 油罐的制造、检验及验收此设计中油罐的制造、检验及验收按GBJ128立式圆筒形钢制焊接油罐施工及验收规范进行。5.1.16 原始数据5.1.16.1 适用范围及设计条件拱顶油罐储存介质为柴油及
34、不易挥发的相类似油品。1）设计压力正压： 1960Pa 负压： 490Pa 2）设计温度 -19t 903）计算风压 686Pa 4）雪载荷 441Pa 5）抗震设防烈度 8 度精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 28 页个人资料整理仅限学习使用6）场地土地类型 II 类7）储液密度1000Kg/m38）腐蚀余量 1mm 5.1.17 开口说明1）进油口公称直径为50mm,伸出高度 H）为 200mm。2）出油口公称直径为50mm,伸出高度 H）为 200mm。3）透光孔公称直径为500mm。4）呼吸阀公称直径为100mm
35、。5）量油孔公称直径为150mm。6）温度计开口公称直径为25mm,伸出高度 H ）为 200mm。7）罐壁人孔公称直径为600mm。8）排水口公称直径为50mm,伸出高度 H）为 200mm。5.1.18 技术要求1）本油罐按 GBJ128立式圆筒行钢制焊接油罐施工及验收规范进行制造、实验和验收。2）本油罐罐体在基础检查验收合格后方可进行整体安装。3）本油罐所用钢板的技术条件应符合GB3274 碳素结构刚和低合金结构刚热轧厚钢板和刚带的有关规定。4）所有罐壁开口应避开罐壁焊缝，开口接管或补强圈边缘距罐壁焊缝应大于100mm。5）油罐安装完毕后，罐体外表面刷二遍底漆，二遍面漆。有保温时不刷面漆
36、）6）管口及梯子方位按图所示。5.2 设计任务书油罐及管道强度设计课程设计任务书题 目700m3拱顶油罐装配图的绘制学生姓名学号专业班级精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页，共 28 页个人资料整理仅限学习使用设计内容与要求一、原始数据1.适用范围及设计条件锥顶油罐储存介质为柴油及不易挥发的相类似油品。1）设计压力正压： 1960Pa 负压： 490Pa 2）设计温度 -19t 903）基本风压 686Pa 4）雪载荷 441Pa 5）抗震设防烈度 8 度6）场地土类型 II 类7）储液密度1000kg/ m3 8）腐蚀裕量 1
37、mm 二、主要构件名称及规格1.罐体700m3罐体的基本参数和尺寸见表一。表一：固定顶油罐系列基本参数和尺寸容积m3）油罐内径mm）罐底直径mm）高度 mm）罐壁厚度 板厚度mm ）主体材料油罐总质量kg）公称计算壁高顶高总高700 777 10200 10330 9517 1115 10632 5 6 Q235-A 22780 2.油罐附件 1）罐壁人孔罐壁人孔安装于罐壁最底圈壁板上，其中心距离罐底约800mm。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，人孔应设在透光孔至180 度位置上。人孔的规格及制造目前已定型化，其规格及选用见表二。表二：人孔、透光孔及量油孔选用表容积
38、 质量(kg 数量直径(mm 质量(kg 数量直径(mm 质量(kg 40700 1 600 126 1 500 47.7 1 150 7.6 2）量油孔量油孔一般适用于人工检尺的油罐，其公称直径是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。其选用见表二。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页，共 28 页个人资料整理仅限学习使用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DN500m
39、m，其规格及选用见表二。4）呼吸阀呼吸阀主要用于固定顶油罐上的通风位置，一般安装在罐顶中心附近，起呼吸作用。其规格及选用见表三。表三：呼吸阀选用表输液量m3）管径 连接尺寸及标准300 300 1 DN300 34 5） 排水槽排水槽用于油罐排水；2. 排水槽详图 (3#；3. 课程设计详细说明书一份。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页，共 28 页个人资料整理仅限学习使用起止时间年 月 日 至年月日指导教师签名年月日系 地震烈度： 8 度 风压： 686N/m2 风压变化系数： 1.0 精选学习资料 - - - - - -
40、- - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 22 页，共 28 页个人资料整理仅限学习使用 温度： 19 905.3.2 油罐尺寸的确定参考中华人民共和国行业标准钢制立式圆筒形固定顶储罐系列HG 21502.1 确定 D=10200mm ，H=9517mm，拱顶高度为1115mm,总高为 10632 mm。5.3.3 油罐罐壁的设计计算5.3.3.1 油罐罐壁钢板的尺寸,排板确定上下圈板之间采用套筒式搭接，搭接长度取50mm。油罐罐壁钢板的尺寸规格定为17505200mm 油罐周长mm 这样除去边缘的加工余量后,每块钢板的实际可用长度L 为: L=5200 -2 10=5180mm
41、 实际每圈所需钢板数油罐的高度H=9517mm 每块钢板除去余量后实际宽度B 为: B=1750-2 10=1730mm 罐壁钢板层数取 n=6 由以上得出 ,油罐罐壁由6 层钢板 ,每层 7块钢板组焊而成。5.3.3.2 罐壁各层钢板厚度的计算罐壁各层钢板厚度的计算由文献1中 5.3.1-1和 5.3.1-2 进行，公式 5.3.1-1 和 5.3.1-2 分别为：5-2）5-3）式中储存介质时的设计厚度，mm；储存水时的设计厚度，mm；储液密度， kg/m3；H计算的罐壁板至罐壁顶端的垂直距离，m；D储罐内径， m；设计温度下罐壁钢板的许用应力，Mpa；常温下罐壁钢板的许用应力，Mpa；焊
42、缝系数，取0.9；钢板的厚度负偏差，mm；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 23 页，共 28 页个人资料整理仅限学习使用腐蚀余量， mm；每层罐壁钢板取，中的最大值，最后按GB709 进行钢板厚度的向上圆整。在设计中取为1mm；通过查 Q235-A，确定0.25mm。由前面介绍知钢板选材为20R：壁厚确定公式是将油罐视作薄壁容器，根据薄膜理论，按所选壁板能够承受的最大应力作为临界应力值，将公式反推回来成为关于求解壁厚的计算式。油罐的上两层圈板是按照刚度条件来确定其厚度的，下部的4 层圈板则是按照强度条件确定它们各自的厚度的。1 第一
43、层壁板的厚度计算从底部算起）设此时的厚度在5-7mm 之间 ,由文献1中表 3.2.2 得出=111Mpa 第一层壁板高度：H9.517m mm mm 所以向上圆整为8mm 2 第二层壁板的厚度计算第二层壁板计算时的高度为：H9.517-1.68=7.837m mm mm 圆整为 5mm 3 第三层壁板的厚度计算第三层壁板计算时的高度为：H=7.837-1.68=6.157m mm mm 圆整为 5mm 4 第四层壁板的厚度计算第四层壁板计算时的高度为：H=6.157-1.68=4.477m mm mm 圆整为 5mm 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - -
44、 - - - -第 24 页，共 28 页个人资料整理仅限学习使用5 第五层壁板的厚度计算第五层壁板计算时的高度为:H=4.477-1.68=2.797m mm mm 圆整为 5mm 6 第六层壁板的厚度计算第六层壁板计算时的高度为：H2.797-1.681.117m mm mm 圆整为 5mm 表 5-1 罐壁钢板材料及厚度名称材料厚度 油罐罐底直径的计算D1=D+21+2 中幅板的设计中幅板的厚度选取先按文献5表 4.1.1 选取一个基值为不小于6mm，设计时考虑了腐蚀余量以及焊接方法的选择及焊接的易操作性，加之其对地基的影响，取中幅板的厚度为：=6+5+1=12mm 其中 6mm 为中幅
45、板必需的最小值；5mm 是为腐蚀余量较严重，焊接及地基要求而增加的；1mm 为腐蚀余量。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 25 页，共 28 页个人资料整理仅限学习使用5.3.5 罐顶的设计计算顶板的块数确定按选取的顶板尺寸：中心板取半径为750mm 拱顶曲率半径R=1.2D所以 R=1.210200=12240mm 罐顶起始角5-5）式中 D油罐直径。R罐顶曲率半径。拱顶顶板长5-6）每块顶板所对的圆心角为=顶板块数块大端弦长5-7）式中搭接宽度， mm；mm；所以小端弦长5-8）式中搭接宽度；r拱顶中心孔的半径；所以所以罐顶由6
46、块，每块长为5257mm，大端弦长5372.3mm，小端弦长835mm 的板组成。5.3.5.1 计算载荷 设计压力）的确定罐顶向下外载荷设计外压）应包括自重、罐内真空排油时）度、雪载、活载荷组成。设计外压会使球壳受压失稳，也会使包边角钢被拉横推力）。设计外压=+；雪载荷，取441Pa；活载荷 Pa，通常取 400Pa通常当雪载时，取。5-10）Pa 罐顶内载荷 ，这一载荷使球壳产生薄膜应力破坏，并使包边角钢成为受压环。内载荷5-11）式中-呼气阀的开启压力，通常取Pa；-作用于球壳上的内载荷，Pa。Pa 拱顶设计压P 取设计外压与设计内压的最大值，所以设计外压=1900Pa。5.3.5.2
47、油罐罐顶的校核根据古典球壳临界载荷公式5-12）式中临界载荷， kgf/cm； t板厚， cm； E弹性模量， kgf/cm； R球壳曲率半径， cm；波桑系数，取0.3。实验值比上述理论小22.5 倍，而工程上拱顶为钢板拼焊，几何形状误差大，取许用压力为 Pcr的安全导数 n=12），则光球壳许用外压力25-13）=4847.72 Pa 由 5.3.5.1 计算载荷 设计压力）而知，462Pa 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 27 页，共 28 页个人资料整理仅限学习使用Pa 罐顶内载荷 ，这一载荷使球壳产生薄膜应力破坏，并使包边角钢成为受压环。内载荷,所以球壳安全。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 28 页，共 28 页
