【導(dǎo)讀】進(jìn)行研究所取得的成果。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中凡引用他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的。成果、數(shù)據(jù)、觀點(diǎn)等，均已明確注明出處。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）與資料若有不實(shí)，愿意承擔(dān)一切相關(guān)的法律責(zé)任。進(jìn)行了系統(tǒng)的總結(jié)，并對(duì)原油儲(chǔ)罐主體材料，罐壁厚度進(jìn)行計(jì)算。對(duì)罐底結(jié)構(gòu)形式，外。而且，針對(duì)渭南地區(qū)的氣候條件，針對(duì)性的設(shè)計(jì)了抗風(fēng)圈，用以保證油罐的。使用年限和使用安全。最后，還在原油儲(chǔ)罐中增加了進(jìn)油擴(kuò)散管，減緩了原油進(jìn)入儲(chǔ)罐。呼吸損耗等優(yōu)點(diǎn)，在原油的儲(chǔ)存方面有很好的前景。

　　

【正文】 ? ? （ ） 342 1 1 )0 .3 9 1 1 0 (e K D?? ? ? （ ） 表 是浮船的徑向剛性有關(guān)的系數(shù)： 表 1K =? 的函數(shù)值 ? 0 1K ? 1K ? = 3eRA? （ ） 1 1 1 2 3 4eLA b b b b? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （ ） 式中 1? ， ?? ， ?? ， ?? ——折減系數(shù)， 1? = ?? =1， ?? = ?? =； 1b ， 2b ， 3b ， 4b ——浮船內(nèi)邊緣板，船艙頂板，浮船外邊緣板，船艙底板的高度， m； 1? ， ?? ， ?? ， ?? ——浮船內(nèi)邊緣板，船艙頂板，浮船外邊緣板，船艙底板的厚度， m； L? ——浮船上加強(qiáng)圈的截面積， m2.。 將已知的數(shù)據(jù)代入（ ）和（ ）得到： 1K = 榆林學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 將 1K = 代入 （ ）得到 342 1 1 )0 .3 9 1 1 0 (e K D?? ? ? = = 將 e= 代入（ ）得到 q，并將 q 代入（ ）得到 2T ： 2T =47 再求得 0T 和 1TΔ 分別為 和 最終 結(jié)果 ： 0T + 1TΔ + 2T +Δ = 3b 符合要求渭南罐區(qū) 100000m3原油儲(chǔ)罐設(shè)計(jì) 20 5 油罐的抗風(fēng)設(shè)計(jì) 浮頂油罐的設(shè)計(jì)風(fēng)壓 對(duì)于浮頂油罐，設(shè)計(jì)風(fēng)壓可按下式計(jì)算： P=K1K2Kzw0 （ ） 式中 P——設(shè)計(jì)風(fēng)壓， Pa； K1——體形系數(shù)，可取 K1=； K2——轉(zhuǎn)換系數(shù)，可取 K2=； Kz——高度變化系數(shù)，見下表； w0——標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)壓， Pa。 表 風(fēng)壓高度變化系數(shù) Kz 離地面或海面高度（ m） Kz 陸地上 海面上 ≦ 5 10 15 20 30 40 對(duì)于內(nèi)浮頂油罐，即無風(fēng)力引起的負(fù)壓，也無需設(shè)呼吸閥，故設(shè)計(jì)可按下式計(jì)算： P=K2Kzw0 （ ） 抗風(fēng)圈的設(shè)計(jì)和計(jì)算 抗風(fēng)圈所需最小截面系數(shù) Wz可按下式計(jì)算： Wz= （ ） 式中 D——油罐內(nèi)徑， m； H——罐壁全高， m； Wz——抗風(fēng)圈所需最小截面系數(shù)， m3。 抗風(fēng)圈與罐壁連接處上下 16 倍壁板厚度范圍內(nèi)可以認(rèn)為能與抗風(fēng)圈同時(shí)工作，因而在計(jì)算抗風(fēng)圈的實(shí)際截面時(shí)應(yīng)計(jì)入此部分面積。 在抗風(fēng)圈的組合截面中所使用的角鋼，一般來說最小尺寸為 63mm6 mm，所使用的鋼板最小厚度為 5mm。 榆林學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 加強(qiáng)圈的設(shè)計(jì)方法 SH 3046—1992 加強(qiáng)圈的設(shè)計(jì)方法 in16000EP c r D D H?? （ ） E eiHH?? （ ） ()ei iHh i?? ? （ ） 式中 crP ——罐壁臨界壓力， Pa； min? ——罐壁最薄壁板厚度， mm； D——油罐內(nèi)徑， m； HE——當(dāng)量高度， m eiH ——第 i 圈壁板的當(dāng)量高度， m；對(duì)于浮頂罐，頂圈壁板只計(jì)入抗風(fēng)圈以下的部分； ih ——第 i 圈壁板的實(shí)際高度， m；對(duì)于浮頂罐，只計(jì)入抗風(fēng)圈以下部分； i? ——第 i 圈壁板的規(guī)格高度。 加強(qiáng)圈的數(shù)量計(jì)算公式： crP ≧ oP （ ） n=INT（ oP / crP ） （ ） 式中 n——加強(qiáng)圈的數(shù)量，取整數(shù)； INT——取整數(shù)運(yùn)算。 設(shè)有加強(qiáng)圈的罐壁，沿高度方向倍分割成（ n+1）段。每一段的罐壁的高度應(yīng)按下式計(jì)算： 1Ee HL n? ? （ ） 式中 eL ——設(shè)置加強(qiáng)圈后，每段筒體的當(dāng)量高度， m。 加強(qiáng)圈的最小截面尺寸應(yīng)符合下 表 ： 表 加強(qiáng)圈的最小截面尺寸 儲(chǔ)罐內(nèi)徑 D（ m） 加強(qiáng)圈最小截面尺寸（ m） D≤20 ＜ 100638 20＜ D≤36 ＜ 125808 36＜ D≤48 ＜ 16010010 D＞ 48 ＜ 20012512 加強(qiáng)圈與罐壁的連接應(yīng)使用角鋼的長肢保持水平，短肢朝下，長肢端與罐壁相焊。渭南罐區(qū) 100000m3原油儲(chǔ)罐設(shè)計(jì) 22 上面采用連續(xù)角焊，下面采用間斷焊，加強(qiáng)圈本身的接頭應(yīng)熔通。 將數(shù)據(jù)帶入上述公式進(jìn)行計(jì)算得： P=350=1429Pa； Pcr= ED DH?=16000247。247。= n=INT（ 1429/1266） =2 故需設(shè) 2 個(gè)加強(qiáng)圈。 第一個(gè)加強(qiáng)圈：在當(dāng)量筒體上離抗風(fēng)圈 HE/3 處； HE/3=247。3=（ m） . 第二個(gè)加強(qiáng)圈：在當(dāng)量筒體上，離抗風(fēng)圈 2/3 HE處； 2247。3=（ m），需折算，其距抗風(fēng)圈得實(shí)際距離為： 5+（ ） （ 15247。12） =（ m） 加強(qiáng)圈尺寸，參照上面的 表，取加強(qiáng)圈角鋼為 200mm125mm12mm。 榆林學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 6 石油儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)的幾個(gè)問題 石油儲(chǔ)罐的焊接問題 先分析罐壁與罐底的受力情況。常壓下操作的儲(chǔ)罐裝滿儲(chǔ)液后，儲(chǔ)罐所受內(nèi)壓力只有液體靜壓力，該壓力沿罐壁由上而下逐漸增大，該內(nèi)壓使罐壁產(chǎn)生環(huán)向應(yīng)力與變形，在罐壁底部周向應(yīng)力減少，但使罐壁產(chǎn)生彎曲應(yīng)力。由于罐壁的徑向剛度小，該邊緣應(yīng)力的作用范圍小，其值亦遠(yuǎn)小于環(huán)向應(yīng)力值。罐底板中間部分相當(dāng)于一個(gè)鋪在彈性基礎(chǔ)上的薄板，承受上方液體的壓力和基礎(chǔ)支撐力，一般基礎(chǔ)均勻下沉?xí)r，底板中間的受力是最小的。但是邊緣板外 端翹起變形，罐壁的垂直剛度大，約束了邊緣板的外翹，使邊緣板受到了約束彎矩。同時(shí)，罐壁周向變形受到罐底板約束而對(duì)罐底邊緣板產(chǎn)生反作用，又使邊緣板受到一個(gè)徑向彎矩。 由此可見，罐底邊緣板受力復(fù)雜，且計(jì)算應(yīng)力值較高。特別是在罐壁與罐底的角焊縫處，應(yīng)力值較大，且該值不是定值，它隨液位變化而變，雖然頻率很低，但應(yīng)力值很高，如果這一區(qū)域存在裂紋，容易產(chǎn)生斷裂事故。這就要求焊縫盡量避免，產(chǎn)生各種缺陷，另一方面要具有較高的沖擊韌性。 在設(shè)計(jì)中，罐體如選用 Q235—A 鋼板，焊縫結(jié)構(gòu)按 “設(shè)計(jì)規(guī)范 ”和 “施工及驗(yàn)收規(guī)范 ”設(shè)計(jì)，對(duì)于邊緣板和邊緣板之間，邊緣板與壁板之間，邊緣板與中幅板之間的焊縫選用 FA316 焊條，其他焊縫選用 E4303 焊條。 E4303 焊條熔敷金屬氫和氧的含量較低，減輕了產(chǎn)生裂紋的傾向，熔敷金屬的沖擊韌性大大提高。而且，罐壁板與邊緣板間的角焊縫要求焊接 34 遍成型，其它焊縫要求 23 遍成型。這樣，整個(gè)焊縫熔敷金屬均為晶狀組織，后一次焊接過程是前一次的退火，提高了焊縫的機(jī)械性能。而且焊接順序是要避免形成大的約束，以避免產(chǎn)生焊接應(yīng)力和裂紋 [14]。 石油儲(chǔ)罐的抗震設(shè)計(jì) 目前，在計(jì)算儲(chǔ)油罐地震作用時(shí)，都假設(shè)儲(chǔ) 罐固定在基礎(chǔ)上，作一端固定的懸臂結(jié)構(gòu)考慮，假設(shè)一個(gè)單自由度體系，如圖 l 所示，鞏為儲(chǔ)液參與殼壁相對(duì)變形的等價(jià)質(zhì)量，Hf為其高度。 經(jīng)計(jì)算可知，其底剪力 Q 和基底彎矩 M為： Q=gm1a1 （ ） M=gm1Hfδ1 （ ） 其中 a1為對(duì)于儲(chǔ)液罐耦聯(lián)震振動(dòng)的地震影響系數(shù)， g 為重力加速度。 a1=β1k（ k 為地震系數(shù)， β1為罐液耦聯(lián)振動(dòng)的 地震動(dòng)力系數(shù)） 其中 m1與全部儲(chǔ)液質(zhì)量 m 之比例 Hf與全部儲(chǔ)液高度 H 之比見表 渭南罐區(qū) 100000m3原油儲(chǔ)罐設(shè)計(jì) 24 表 質(zhì)量高度比例表 項(xiàng)目 \容積 1,000 2,000 ,3,000 5,000 1,0000 2,0000 3,0000 5,0000 Hf/H m1/m 式 （ 6—1） 和式 （ 6—2） 近似滿足工程要求，但是以上分析是假設(shè)罐體一與基礎(chǔ)固定，而且儲(chǔ) 罐在地震時(shí)不出現(xiàn)環(huán)向多波振動(dòng)，只出現(xiàn)環(huán)向一個(gè)波的梁式振動(dòng)。實(shí)際上常壓立式儲(chǔ)罐是浮擱在環(huán)墻基礎(chǔ)土，墻內(nèi)填沙層，顯然儲(chǔ)罐并不固定在基礎(chǔ)上，地震時(shí)罐體出現(xiàn)明顯的翹離。此外在模型試驗(yàn)以及國外試驗(yàn)中，罐壁明顯出現(xiàn)環(huán)向多波的殼體振動(dòng)。罐體翹離屬于非線性振動(dòng)邊界條件，目前還沒有理淪上解決，為了求得浮放情況下作用在儲(chǔ)罐上的地震力，只能通過試驗(yàn)來探索。試驗(yàn)結(jié)果表明 :綜合晃動(dòng)及藕聯(lián)振動(dòng)效應(yīng)，罐壁彈性變形，環(huán)向多波效應(yīng)，罐底翹離以及基礎(chǔ)影響等因素，儲(chǔ)液所受的動(dòng)液壓力約為剛性壁動(dòng)液壓力的 2 倍。由于剛性壁對(duì)應(yīng)的加速度為地面加速度，所 以 2 倍意味著動(dòng)力系數(shù)為 2。所以在工程中，考慮上述因素，給出儲(chǔ)罐底面地震剪力為Qn=Ca1Ym1g=CβkYmfg 及地震彎矩 Mf=HfQn 其中 β為動(dòng)力系數(shù)，已由實(shí)試驗(yàn)結(jié)果定為 β=2. K 為地震系數(shù)； g 為重力加速度。 Y為罐體影響系數(shù)，定為 Y=，以補(bǔ)償因罐體質(zhì)量引起的慣性力。 C 為綜合影響系數(shù)。 考慮到強(qiáng)震的不確定性，國內(nèi)外結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中都規(guī)定結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震作用下允許出現(xiàn)塑性變形或一定的損壞，因此，在設(shè)計(jì)中引入 C。而模型試驗(yàn)表明，雖然浮放罐動(dòng)液壓力為剛性罐壁動(dòng)液壓 力的 2 倍，但你 n=1 的梁式振動(dòng)分量約占 30﹪ 50﹪，因此計(jì)算的地震力不宜小于 n=1 的分量。即 CβY=1 有了剪力 Q 和彎矩 M，就可以用梁的公式。 σ1=Qr/δ和 σ2=M/a2δ求出罐壁環(huán)向內(nèi)力和軸向內(nèi)力。其中 a 為油罐等效厚度，與約在油罐 1/3 高度處壁厚接近 a 為儲(chǔ)油罐半徑。算出內(nèi)力以后，需要校核儲(chǔ)罐的強(qiáng)度及罐壁的屈曲穩(wěn)定性，試驗(yàn)證實(shí)對(duì)于儲(chǔ)罐抗震關(guān)鍵的問題 —罐體失穩(wěn)問題是由梁式振動(dòng)分量控制的。而內(nèi)力的梁式解和精確解 (時(shí)程曲成積分 )差別不大，因此只考慮梁式振動(dòng)還是合適的。校核的主要項(xiàng)目是罐壁的環(huán)向拉應(yīng)力和罐壁底部 的失穩(wěn)?，F(xiàn)行的鋼制焊接油罐設(shè)計(jì)規(guī)定中強(qiáng)度計(jì)算許用應(yīng)力為[σ]=a/，其中。、為屈服強(qiáng)度。油罐抗震驗(yàn)算的主要部位是罐壁及其一與底部邊緣板的貼角部分。地震時(shí)動(dòng)液壓力是正弦分布的，控制設(shè)計(jì)的最大值作用在局部區(qū)域，因此動(dòng)液壓力引起的環(huán)向應(yīng)力是局部薄膜應(yīng)力，可控制其許用應(yīng)力（ Pl） =[δ]，即（ Pl） =σy。而油罐底部邊緣板與罐壁貼角處的應(yīng)力為二次應(yīng)力，其許用應(yīng)力值為 2σ0，在傾覆力矩和油罐自重作用于罐壁時(shí)，會(huì)使罐壁一側(cè)產(chǎn)生拉應(yīng)力，另一側(cè)產(chǎn)生壓應(yīng)力。當(dāng)壓力達(dá)到榆林學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 一定值時(shí)，罐體將產(chǎn)生失穩(wěn)。目前各國規(guī)范還只驗(yàn)證 罐壁底部的失穩(wěn)。中國規(guī)定的許用應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)分為兩種，對(duì)于新設(shè)計(jì)的儲(chǔ)油罐， [σ3]= 石油儲(chǔ)罐的防腐設(shè)計(jì) 罐內(nèi)儲(chǔ)存的成品油對(duì)內(nèi)壁并不腐蝕，只是由于油品中常含有水份和氧等物質(zhì)，會(huì)造成內(nèi)壁腐蝕。 我們用聚氨醋漆作為內(nèi)壁防腐層，同時(shí)也亦注意保護(hù)油品不受污染。罐外壁主要是大