【正文】 行了環(huán)向應(yīng)力實(shí)測(cè)，發(fā)現(xiàn)最大應(yīng)力在第 2圈罐壁上， 與公式計(jì)算得出的最大應(yīng)力位置基本相符。利用有限元應(yīng)力分析法，也證明罐壁的環(huán)向應(yīng)力在罐壁與罐底連接處最小，從底部向上逐漸增大。根據(jù)儲(chǔ)罐的直徑不同最大應(yīng)力可能分布在第 1 圈上部或第 2圈下部，而罐壁的軸向彎曲應(yīng) 力在罐壁底部最大。這 些研究成果對(duì)罐壁厚度的分析與設(shè)計(jì)提供了可靠的依據(jù) [8]。 西南石油大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 罐壁的排板與連接 儲(chǔ)罐罐壁是一個(gè)圓筒形的鋼板焊接結(jié)構(gòu)，圓筒形壁板承受儲(chǔ)液的靜壓，此靜壓分布呈三角形分布，自上而下逐漸增大，因此每層壁板亦隨外載荷的變化由上而下逐層增厚。但是在實(shí)際工程中不可能采用連續(xù)變化截面厚度的鋼板去建造儲(chǔ)罐，所以罐壁結(jié)構(gòu)為逐級(jí)增厚的階梯形變截面。儲(chǔ)罐壁板下部鋼板的厚度是根據(jù)強(qiáng)度確定的，上部少數(shù)幾層壁板是根據(jù)剛性要求按最小壁厚確定的。罐壁各層壁板的縱向焊縫宜向同一方向逐層錯(cuò)開 1/3 板長(zhǎng)，且不得小于 500mm。在實(shí)際建造中， 由于供料長(zhǎng)度規(guī)格的限制，一般按鋼板的實(shí)際長(zhǎng)度進(jìn)行排板。排板的原則是：相鄰層壁板縱焊縫互相錯(cuò)開，其距離不得小于 500mm；底層壁板縱焊縫與罐底邊緣板對(duì)接焊縫及頂層壁板的縱焊縫與包邊角鋼的對(duì)接接頭不得小于200 mm，與環(huán)向焊縫之間距離不得小于 100 mm；罐壁板縱橫焊縫應(yīng)采用對(duì)接結(jié)構(gòu)形式，焊接接頭可參照國(guó)家現(xiàn)行的《焊接接頭的基本形式與尺寸》的規(guī)定。罐壁的底層壁板通過內(nèi)、外角焊縫與罐底的邊緣板相連接，頂層壁板上部設(shè)有一圈包邊角鋼。對(duì)于固定頂儲(chǔ)罐則包邊角鋼起到連接罐頂和承受罐頂水平力的作用。 罐壁厚度 的 計(jì)算 50000立方米 浮頂儲(chǔ)罐罐壁所使用的鋼板占儲(chǔ)罐鋼材總 用量的一半。因此，在保證安全可靠的前提下，經(jīng)濟(jì)合理地確定罐壁厚度是十分重要的。目前世界主要工業(yè)國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，如美國(guó) APl650《鋼制焊接儲(chǔ) 罐》；日本 JISB8501《鋼制焊接油罐結(jié)構(gòu)》；英國(guó) BS2654《石油工業(yè)用立式鋼制焊接油罐》等，對(duì)確 定罐壁厚度的計(jì)算方法基本是一致的，即以 的修正高度，修正以薄膜應(yīng)力為基礎(chǔ)的計(jì)算公式，稱為定設(shè)計(jì)定點(diǎn)法。定點(diǎn)法適應(yīng)于較小的油罐設(shè)計(jì)，使其各圈罐壁的應(yīng)力分布比較均勻。但對(duì)于較大的油罐如果采用定點(diǎn)法設(shè)計(jì)，往往造成罐 壁厚度與環(huán)向應(yīng)力不協(xié)調(diào)，鋼材用量分配不合理。而采用設(shè)計(jì)變點(diǎn)法可以使罐壁環(huán)向應(yīng)力趨于均勻。 APl650 規(guī)定 直徑大于 60m 的儲(chǔ)罐應(yīng)采用變?cè)O(shè)計(jì)點(diǎn)法確定罐壁厚度。根據(jù)應(yīng)力分析結(jié)果，結(jié)合實(shí)際腐蝕情況，對(duì)罐壁底部?jī)扇︿摪宓暮? 萬方浮頂 油 罐設(shè)計(jì) 5 度進(jìn)行調(diào)整。 API650 規(guī)定：用變點(diǎn)法在充水試驗(yàn)條件下（ ? =? 水 =1） ，求計(jì)算壁厚。 計(jì)算厚度公式： 10 ( 1 )0 0 ( 1 )iiihRttt?????當(dāng) 時(shí) 10 ( 1 )0iii aihRttt????當(dāng) 時(shí) 10 ( 1 )10 0 ( 1 )0 ( 1 )) ( 2. 1 )1. 25iiii ai i aiihRtht t t tRt???????? ? ? ?當(dāng) 1. 37 5 2. 62 5 時(shí)（ 罐底部分 罐底的排板形式 罐底排板方式不同會(huì)直接影響罐底的變形和應(yīng)力的大小及方向。合理的排板方式應(yīng)力求做到：鋪板方便、焊接程序簡(jiǎn)單、變形量小、內(nèi)部殘余應(yīng)力小、節(jié)約鋼材和施工速度快。對(duì)直徑不大于 12m 的儲(chǔ)罐 ,用等厚底板；對(duì)直徑大于 12m 的儲(chǔ)罐 ,由于罐底與罐壁連接的周邊存在較大地邊緣應(yīng)力 ,所以必須在中幅板的外圈設(shè)置厚度較厚的外圈板。 中幅板和邊緣板 中幅板采用搭接焊，邊緣板與中幅板之間的搭接焊縫均采用單面連續(xù)角 焊縫，焊縫高度等于較薄板件的厚度，實(shí)際搭接寬度不應(yīng)小于 5 倍板厚，且不得小于 25 mm。 當(dāng)邊緣板厚度不大于 6 mm 時(shí)不開坡口，焊縫間隙為板厚的 倍；厚度大于 6 mm 的邊緣板應(yīng)用 V 形坡口。中幅板和邊緣板的厚度分別見下表： 西南石油大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 表 中幅板厚度 儲(chǔ)罐內(nèi)徑（ m） 中幅板鋼板規(guī)格厚度（ mm） D12 5 12≤ D20 6 D≥ 20 6 表 邊緣板厚度 低圈罐壁板厚度（ mm） 邊緣板鋼板規(guī)格厚度 （ mm） ≤ 6 6 7～ 10 6 11～ 20 8 21～ 25 10 25 12 罐底板的直徑和坡度 根據(jù)國(guó)內(nèi)一般做法，取儲(chǔ)罐底層壁板的中心線與罐底邊緣板外緣的最小距離為 60mm，由此確定出罐底出罐底板的最小直徑。由于基礎(chǔ)的設(shè)計(jì) ,首先確定壁厚將產(chǎn)生較大的變形 ,其中心部位撓度最大 ,當(dāng)變形超過一定限度后 ,會(huì)造成底板焊縫的拉裂。為了補(bǔ)償基礎(chǔ)沉降引起的底板中部凹陷及排除殘液 ,采取反變形措施 ,即底板及基礎(chǔ)均應(yīng)設(shè)置坡度 ,使中心高 ,四周低。一般坡度取值 %,對(duì)軟弱基礎(chǔ)取 3%。 浮頂部分 浮頂概況及結(jié)構(gòu) 浮頂油罐是目前在國(guó)內(nèi)，外大型和中型油罐當(dāng)中最常用的 一種結(jié)構(gòu)型 式。浮頂有兩種，一種為雙盤式，一種為單盤式。雙盤式的有上、下兩層蓋板，兩層板之間由邊緣環(huán)板、經(jīng)同與環(huán)向隔板分隔為若干互不滲漏的艙室。雙盤式隔熱效果好，多用于輕質(zhì)油的儲(chǔ)存，常做為煉廠成品罐和中間罐用，雙盤式多用于小型罐，國(guó)內(nèi)最大的為 5000 米 以上的浮頂罐多為單盤式的。單盤式浮頂?shù)闹苓厼?環(huán)形浮船，環(huán)形浮船由隔板將浮5 萬方浮頂 油 罐設(shè)計(jì) 7 船分隔成若干個(gè)互不滲漏的艙室，浮船環(huán)所圍的面積由單層鋼板覆蓋，單盤與浮船之間由連接角鋼連接 。國(guó)外對(duì)于 10 萬米。以上的油罐也有采用浮子式的。本章主要 介紹我國(guó)應(yīng)用最廣泛的單盤式浮頂?shù)脑O(shè)計(jì)。 單盤由鋼板搭接 而成，排板的型式有條形與人字形兩種。兩種排板方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，其中人字形排板錯(cuò)縫此 較容易，外形似乎也較美觀，我國(guó)某油庫(kù) 3 臺(tái)五萬米。油罐中有 兩臺(tái)為條形排板，另一臺(tái)為人字形排板。 單盤鋼板的厚度根據(jù)強(qiáng)度計(jì)算的要求而定，但厚度不得小 于 4 毫米。板與板之間的搭接寬度不應(yīng)小于 5 倍板厚，且不小 于 25 毫米。單盤板的上表面應(yīng)采用連續(xù)滿角焊，下表面在遇到 浮頂支柱或其他剛性較大的構(gòu)件時(shí)，周圍 300 毫米范圍內(nèi)搭接 縫亦應(yīng)采用連續(xù)滿角焊，其余采用間斷焊。 （ 我國(guó)常用油罐浮頂?shù)挠?關(guān)尺寸見表 ，供設(shè)計(jì)時(shí)參考。 ） 船艙頂板及底板均應(yīng)有一定的坡 度，上面頂板的 坡 度為 排水用，底板的坡度為使汽泡匯聚于單盤的邊椽，待壓力達(dá)到一定數(shù)值后，由盤邊透氣閥排出，坡度一般不小于 15／ 1000。 APl650 規(guī)定，最小坡度為 12英寸此 3／ 16 英寸。外邊椽板的寬度 3b 一般為 800～ 1000 毫米。 環(huán)形的浮船被等分成若干互不連通的艙室，艙室的數(shù)目根據(jù)設(shè)計(jì)需要而定，艙室數(shù)目多 比 較安全，但增 加 了造價(jià)。 5 萬 立方 米油罐分成 32個(gè)艙室； 2 萬 立方 米油罐分成 18 個(gè)艙室， 1 萬 立方 米油罐分成 14 個(gè)艙室。艙室之間的板稱為船艙隔板。船艙隔板與船艙頂板可 采用間斷焊，其余三邊接縫應(yīng)在一側(cè)采用間斷焊，另一側(cè)采用連續(xù)焊，以防止竄艙，如果竄艙則失去了分成艙室的意義，一旦浮船有一處 泄漏則會(huì)造成整個(gè)浮頂?shù)某翛]。 環(huán)形的浮船被等分成若干互不連通的艙室，艙室的數(shù)目根據(jù)設(shè)計(jì)需要而定，艙室數(shù)目多 比 較安全，但增 加 了造價(jià)。 5 萬 立方 米油罐分成 32 個(gè)艙室； 2 萬 立方 米油罐分成 18 個(gè)艙室， 1 萬 立方 米油罐分成 14個(gè)艙室。艙室之間的板稱為船艙隔板。船艙隔板與船艙頂板可采用間斷焊，其余三邊接縫應(yīng)在一側(cè)采用間斷焊，另一側(cè)采用連續(xù)焊，以防止竄艙，如果竄艙則失去了分成艙室的意義，一旦浮船有一處 泄漏則會(huì) 造成整個(gè)浮頂?shù)某翛]。 西南石油大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 表 我國(guó)常用的浮頂尺寸 [5] 在浮頂 上還設(shè)有若干浮頂立柱，設(shè)浮頂立桂的目的有二：一是在液面處于低位時(shí)，浮頂下降并支承在立柱上，以免浮頂與罐內(nèi)附件，如罐內(nèi)加熱盤管、清掃器等相碰， 二 是為了檢修時(shí)，浮頂支于立柱上 (此時(shí)支撐高度不低于 米 )，人可由人孔進(jìn)入罐底與浮頂之間的空間內(nèi)進(jìn)行檢修。立柱設(shè)計(jì)時(shí)其設(shè)計(jì)荷載除考慮其所負(fù)擔(dān)的那部分面積的固定荷載外，還要加上 120 公斤／米的 其他 荷載。浮頂立柱與罐底板接觸的部位應(yīng)設(shè)置 厚度不小于 5 毫米的墊板，墊板直徑不小于中 500 毫米 ，共周邊 應(yīng)與罐底板連續(xù)焊。 在浮頂罐隨還設(shè)有中央攤水管。內(nèi)徑小于 45 米的油罐應(yīng)裝有一根Dgl00 的排水管，內(nèi)徑大于或等于 45 米，但小于 80 米的油罐應(yīng)裝有 2根 Dgl00 的排水管，內(nèi)徑大于或等于 80 米的油罐應(yīng)裝有三根 Dg100 的排水管。中央排水管是為排罐頂上的雨水用的，它是由若干段鋼管組成的，罐容積 V， 3m 10000 20210 30000 50000 70000 100000 罐內(nèi)徑 D ， cm 2850 4050 4600 6000 6800 8100 浮船外徑 1D ， cm 2810 4010 4560 5950 6750 8050 浮船內(nèi)徑 2D ， cm 2510 3610 4060 5350 6050 7250 內(nèi)邊緣板 1b ， cm 75 74 72 71 69 68 1t ， cm 外邊緣板 3b ， cm 80 80 80 80 3t ， cm 船艙頂板 2b ， cm 150 200 250 300 350 400 2t ， cm 船艙底版 4b ， cm 150 200 250 300 350 400 4t ， cm 單盤板 t ， cm 5 萬方浮頂 油 罐設(shè)計(jì) 9 管與管之間有活動(dòng)接頭。在國(guó)外也有采用耐油橡膠軟管的。采用耐油橡膠軟管時(shí)，可避免活動(dòng)接頭長(zhǎng)時(shí)間使用后有時(shí)會(huì)產(chǎn)生泄漏構(gòu)毛病，但軟管長(zhǎng)期浸泡在油內(nèi)．必須保證其 耐油性能。排水管的上端必須裝有單 向閥，以免排水管或接頭有泄漏時(shí)，油品從排水管倒流到浮頂上來。排水管應(yīng)能在浮頂 全 行程里正常工作。 在浮頂 上 還設(shè)有 自 動(dòng)通氣閥。當(dāng)浮 頂隨液位下降時(shí)，在浮頂支承在浮 頂立 柱上之前，自動(dòng)通氣閥應(yīng)先行開啟。自動(dòng)通氣 閥開啟后，使罐底與浮頂間的空間與大氣接通。自動(dòng)通氣閥有兩個(gè)作用，一是當(dāng)浮頂位于立柱上時(shí)，此時(shí)如繼續(xù)抽油，如果沒有自動(dòng)通氣閥，則形成抽空，大氣壓力會(huì)把罐頂壓壞，二是在此位置上進(jìn)油時(shí)，如無此閥，則會(huì)在罐底與浮頂?shù)目臻g內(nèi)形成空氣層。自動(dòng)通氣閥的截面積應(yīng)按最大進(jìn)出油量來確定。 在浮頂上，一般在單盤邊緣處要設(shè) 置 緊急排水口。當(dāng)中央排水管失效 (如堵塞或因 誤操作將下面閥門關(guān)閉 )或因雨量過大中央排水管來不及排水 而造成單盤上積水時(shí)，為保證浮頂不致破壞， 當(dāng)水位超過極限位置時(shí)，水由緊急排水口直接排入罐內(nèi)。 在罐壁盤梯頂平臺(tái)到浮頂之間還應(yīng)設(shè)最一架轉(zhuǎn)動(dòng)浮梯作為 到達(dá)浮頂?shù)耐ǖ?。在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到當(dāng)浮頂上升到最高位置時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)浮梯不會(huì)與浮頂上的任何附件相碰，當(dāng)浮頂下降到最低位置時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)浮梯的仰角不大干 60 度。在升降的全行程中轉(zhuǎn)動(dòng)浮 梯的踏步應(yīng)能自動(dòng)保持水平，梯子下端的滾輪應(yīng)始終在軌道上滾動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)浮梯處于任意位置時(shí)，應(yīng)能承受 500公斤中點(diǎn)集中 力，同時(shí)在最大風(fēng)荷下工作。 浮頂上應(yīng)裝設(shè)導(dǎo)向裝 置 ，以防止轉(zhuǎn)動(dòng)浮梯的推力，以及進(jìn) 出油等原因造成浮頂?shù)霓D(zhuǎn)動(dòng)和偏移。 此外每個(gè)艙室應(yīng)設(shè)蓬船艙人 孔，人孔直徑不小于 500 毫米。 在正常操作情況下，應(yīng)定期進(jìn)入艙室檢查有無泄漏或滲油處，如有則應(yīng)及時(shí)檢修。人孔應(yīng)設(shè)有不會(huì)被大風(fēng)吹開的輕型防雨蓋，人孔接管上端應(yīng)高出浮頂?shù)脑试S積水高度。 西南石油大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 此外，浮頂上還應(yīng)至少設(shè)置一個(gè)人孔，以便油罐排空后， 在檢修時(shí)進(jìn)行通風(fēng)、透光和便于檢修人員的出入。 在浮頂?shù)耐膺吘壈迮c罐內(nèi)壁之間有 200～ 300 毫米的間隙， 這部分間隙由密封裝置填充。關(guān)于密封裝置的結(jié)構(gòu)在本章下面幾節(jié)還要詳細(xì)敘述。但采用密封時(shí)應(yīng)考慮到靜電導(dǎo)出問題。如采用帶鋼滑板的機(jī)械密封，滑板應(yīng)采用厚度不小于 毫米的 鍍鋅薄鋼板制造， 且必須在不超過 3 米的圓周長(zhǎng)度范圍內(nèi)設(shè)一根截面積不小于 10 平方毫米的軟銅復(fù)膠線，將鋼滑板與浮頂連通。當(dāng)采用非金屬材料制成軟密封時(shí)，必須在浮頂與罐壁之間設(shè)置兩條截面積不小于 25 平方毫米的軟銅復(fù)膠線。導(dǎo)線與鐵之間的導(dǎo)電性能必須良好。 30000 立方米浮頂罐的選材 目前，儲(chǔ)罐大型化遇到的主要問題之一是材料 的選用。大型儲(chǔ)罐的用材與壓力容器不同，除了具有高強(qiáng)度、高韌性外，還應(yīng)具有良好的焊接性能。為了避免底層罐壁過厚而導(dǎo)致的材料和焊接問題，大型儲(chǔ)罐普遍都采用高強(qiáng)度鋼板。借鑒日本采用高強(qiáng)度鋼板進(jìn)行設(shè)計(jì)與施工大型 儲(chǔ)罐的經(jīng)驗(yàn)，我國(guó)已建成的 40 多座 341010 m? 。浮頂儲(chǔ)罐罐壁 (由強(qiáng)度決 定的壁厚 )和邊緣板大多數(shù)采用日本用于壓力容器 的 SPV490Q 鋼板。在設(shè)計(jì)與施工方面，我國(guó)對(duì)使用 日本生產(chǎn)的高強(qiáng)度鋼板積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。因此，采用 SPV490Q 鋼板施工大型油罐的技術(shù)已非常成 熟。國(guó)內(nèi)對(duì)大型儲(chǔ)罐用鋼板國(guó)產(chǎn)化也做了大量工 作， 但批量生產(chǎn)的鋼板