20000立方米原油储罐设计毕业设计（论文）说明书(3)

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盘，收放油时油罐本身的高度减少1.4m；进油时顶部有1.2m的空间（不包括圆顶部分）。因此H浮?1.4?1.2?2.6m。 2、储罐的有效容积

上面确定了20000m3储罐的高度H=23.71m,所以内浮顶所占储罐的容积为：

V浮?2.6?20000?2193.2m3

23.71 式（2-1）

.2?17806.8m。 储罐的有效容积为：V有效?V总?V浮?20000?219332.3 材料的选择

1、储罐的用材按类别可分为：碳钢（碳素钢和低合金钢）、不锈钢、铝及其合金。 2、储罐主要用材的选择

储罐用材的选择应根据储罐的设计温度（最低和最高设计温度）、物料的特性（腐蚀性，毒性，易爆性等）钢材的性能和使用限制，在保证各部位安全，可靠的基础上节省投资的原则。在满足其他条件的情况下优先选用碳素钢。

3、罐壁和罐底的边板对选材来说是最重要地，也是最难于判断的。由强度决定的罐壁部分、罐底的边缘板(或简称边板)、人孔接管、补强板在原则上应选择同一种材科。罐底的中幅板、罐顶及肋板、抗风圈、加强圈等一般可选用Q235-A，Q235-B或Q235-A-F牌号钢材。

由1000m3至20000m3的小型油罐由强度决定的罐壁部分的选材，根据用途及建罐地区最低日平均温度分别采用Q235-B和Q235- A-F。

当这些小型油罐锗存汽油时，则根据建罐地区的最低日平均温度选取不同材料。当最低日平均温度在—100C以上时，取Q235-B，在-10— -200C时取Q235-A-F。

油罐的其他部分，如罐底的中幅板、罐顶、抗风圈、加强圈等一般可选用Q235-B或Q235-A-F。

4、罐壁材料三项基本要求

罐壁材料的三项基本要求是强度、可焊性和冲击韧性，三者全都重要不个可偏废。 根据以上原则，储罐的主体材料选择16MnR、Q235- B; 板材宽度: 2.97m。

2.4 罐壁设计

工程设计中罐壁厚度通常由三种方法确定，即：

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1）、定点法：用于容积较小的储罐（直径小于60米）。 2）、变点法：此方法适用于L/H≤1000/6的储罐。 3）、应力分析法：此方法适用于L/H>1000/6的储罐。

对于容积较小的储罐，采用定点法设计罐壁厚度计算简便，结果也足够安全

2.4.1 壁厚的确定

罐壁的设计首先要确定壁厚。在罐壁中环向应力是占控制地位的，因而壁厚是根据环向应力确定的。壁厚一般可按下式计算： t?D?H?0.3???C 式（2-2）

2????式中：t--罐壁按强度要求的最小壁厚，毫米； D--油罐的直径，米；

H--由所计算的那圈壁板的底边至罐壁顶端的垂直距离，米； ?--贮液的比重，当贮液的实际比重小于1时，取?=1；

?--焊缝系数，根据我国目前的焊接水平和焊缝质量检查的具体情况，可取?=0.90；

???可按2/3?S进行计算，?S为材料规定的最低屈服极限， ???--许用应力，

公斤/毫米3；

式中0.3是由于下一圈板或罐底对所计算的那圈板的约束而使最大应力减低的修正系数；

C--钢板的允许负偏差及腐蚀裕量之和，毫米。

钢板的允许负偏差，与钢板的厚度和宽度有关。按(2-2)式计算出的t值，适当向上圆整。考虑到预制，运输、安装以及保证建成后罐壁圆度等，按(2-2)式确定的壁厚在任何情况下不得小于按刚性要求所决定的。

2.4.2 罐壁的设计厚度

罐壁的设计厚度按下式计算，取其中的较大值。 t1??H?0.3?D?C1?C20.004?9????t 式（2-3）

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t2?4.9?H?0.3?D?C1???? 式（2-4）

式中：t1--储存介质时的设计厚度（mm）；

t2--储存水时的设计厚度（mm）；

?--储液的密度(kg/m3)；

H--计算的壁板底边至罐壁顶端的垂直距离(m)； D--储罐内直径(m)；

???t--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；

C1--钢板或钢管的厚度负偏差(mm), 取0.6mm；

C2--腐蚀裕量(mm),取2mm；

查得，常温下16MnR的许用应力????235MPa，设计温度下的许用应力为

???t?157MPa，将D=34m，H=24.26m代入上式，分别得：

t1?0.0049?840??24.26?0.3??34?2.6?4.72mm

157?0.9t2?4.9??24.26?0.3??34?0.6?3.98mm

235?0.9在确定壁板的名义厚度时,不能单纯地按计算结果考虑,因为计算公式只从满足罐体强度方面考虑了作用在罐壁上的液柱静压力、材料的许用应力以及焊接接头系数。按照上述二式计算的罐壁厚度，最上一层或者几层钢板的厚度可能会较薄，以致于制造难度增大。确定罐体壁厚还要考虑以下几个方面的问题:：(1)防腐蚀；(2)罐体受力；(3)罐体刚度。为此罐体壁厚，可用一些经过实践证明行之有效的经验数据加以限制：

当油罐直径

2.4.3 罐壁的设计外压

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储罐的外压包括风压和罐内负压，对内浮顶罐，没有罐内负压。故设计外压为：

p?2.25?zW0 式（2-5） =2.25×0.74×0.35

=0.58kPa=580Pa

式中：?z--风压高度变化系数，对于有密集建筑群的大城市区，取0.74； W0--建罐地区的基本风压，根据GB50009-2001?建筑结构荷载规范?基本风压取值，风压值为0.35KN/m2。

2.4.4 加强圈设计

由于内浮顶罐顶部有固定顶，不需加设抗风圈，但随着储罐高度的增长（主要是为了减少材料、降低成本），使得油罐中部的筒体有被风吹瘪的危险。在风载荷的作用下，为防止储罐被风吹瘪，必须对罐壁筒体进行稳定性校核，并根据需要在适当的位置设置加强圈。

判定储罐的侧压稳定条件为：

Pcr?P0 式（2-6）

式中 pcr——罐壁许用临界压力，Pa；

p0——设计外压，Pa；

当Pcr?P0时，就可以认为罐壁具备了足够的抗风能力，否则必须设置加强圈以提高储罐的抗外压能力。

下面介绍SH3046-92推荐的加强圈的设计方法。该方法是根据薄壁短圆筒在外压作用下的临界压力得到的， 罐壁的许用临界压力：

2.59E?2.5 ?Pcr?? 式（2-7）

D1.5L式中： ?Pcr?——罐壁许用临界压力，kgf/m2； E——圆筒材料的弹性模量，192?109Pa； D——油罐内径，m； ?——圆筒的厚度，m；

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L——圆筒的高度，m;

将D?34m,L?24.26m,??0.006m,E?192?109代入上式得：

2.59E?2.52.59?192?109??0.006??Pcr??1.5?DL341.5?24.262.5?2191.54Pa 式（2-8）

将式（2-7）用在当量筒体上，公式中的壁厚用?min表示，L用罐壁筒体的当量高度表示，经整理后得到：

???Pcr??16000D??min?

HE?D?式中： Pcr——罐壁筒体的临界压力，Pa; D——储罐的内径，m；

HE——抗风圈以下的罐体的总当量高度，HE??Hei，m;

??min?Hei——抗风圈以下各圈罐壁的当量高度，Hei?hi??????i?2.52.5式（2-9）

，m;

hi——抗风圈以下各圈板的实际高度，m;

?i——抗风圈以下各圈板的有效厚度，mm;

从上面的计算结果来看，Pcr?P0，故本文设计的储罐可不设置加强圈。

2.4.5 罐壁的开孔及开孔补强

由于使用的要求，必须在油罐壁上开孔并接管，例如，进出油管、通气孔、人孔和检查孔等。对罐壁的一些开孔有如下要求：

1）、无密闭要求的内浮顶罐，应在最高设计液位以上的罐壁上设置环形通气孔，通气孔应沿四周均匀分布，且不得少于4个，通气孔的总有效面积按下式计算：

B?0.06D?0.06?34?0.78m2 式（2-10）

式中： B——环向通气孔总有效通气面积（m2）。

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