臥式油罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　臥式油罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　摘 要：本文論述了油庫(kù)使用的儲(chǔ)油罐的設(shè)計(jì)過(guò)程，主要從容器直徑的選取和厚度的計(jì)算開(kāi)始，對(duì)封頭進(jìn)行計(jì)算，開(kāi)孔及管口的法蘭和接管配置進(jìn)行設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，確定正確的設(shè)計(jì)壓力、適當(dāng)?shù)膬?chǔ)存量、合適的材料、合理的結(jié)構(gòu)以及相應(yīng)的制造技術(shù)要求，以確保儲(chǔ)罐的安全性和經(jīng)濟(jì)性。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：

2、儲(chǔ)油罐 設(shè)計(jì) 配置 機(jī)構(gòu)合理 </p><p>　　臥式油罐是用以儲(chǔ)存原油、植物油，化工溶劑、水或其他石油產(chǎn)品的長(zhǎng)形容器。臥式油罐是由端蓋及臥式圓形或橢圓形罐壁和鞍座所構(gòu)成，通常用各類油庫(kù)保存成品油或原油。 </p><p>　　一、容器直徑的選取和厚度的計(jì)算 </p><p>　　容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)首先要選取容器直徑，容器的直徑按鋼制壓力容器的工程直徑系列選取。除非用戶

3、有要求，一般取長(zhǎng)徑比為2～5，很多情況下取2～3就可以了。本臺(tái)20m3石油儲(chǔ)罐臥式儲(chǔ)罐要求容器的幾何容積為20m3 。我們先設(shè)定直徑，再根據(jù)此直徑和容積求出筒體長(zhǎng)度，驗(yàn)算其長(zhǎng)徑比。設(shè)定的直徑應(yīng)符合封頭的規(guī)格。我們?cè)O(shè)定直徑為2200mm，查標(biāo)準(zhǔn)GB/T 25198-2010《壓力容器用封頭》附錄C，得知此規(guī)格的封頭容積為1.5459m3， 得筒體容積為20-1.5459x2=16.9082m3。得到： 筒體長(zhǎng)度為4450.2mm .長(zhǎng)徑比

4、為 4450.2/2200=2.023。比較理想，則我們確定本例石油儲(chǔ)罐儲(chǔ)罐的內(nèi)直徑為2200mm，筒體長(zhǎng)度圓整為4450mm。 </p><p>　　有了容器直徑，即可計(jì)算圓筒的厚度。首先，設(shè)計(jì)溫度下圓筒的計(jì)算厚度按照GB150.3-2011《壓力容器 第3部分：設(shè)計(jì)》公式3-1（p94）[2]計(jì)算（公示的適用范圍為Pc≤0.4[σ]tφ，本例中 </p><p>　　0.4[σ]tφ=

5、0.4x189x1=75.6>Pc=1.77所以，參數(shù)滿足公式的適用范圍。計(jì)算容器筒體的計(jì)算厚度： </p><p>　　計(jì)算出厚度為10.35mm。碳鋼和低碳鋼制容器殼體加工成形后，滿足不包括腐蝕裕量的最小厚度不小于3mm，因此計(jì)算厚度為10.35mm，其名義厚度為計(jì)算厚度與腐蝕裕量之和，再向上圓整到鋼板的商品厚度。本例腐蝕裕量為2mm，與計(jì)算厚度之和為12.65mm，與之最接近的鋼板商品厚度為14mm，

6、故確定容器厚度為14mm。 </p><p>　　然后對(duì)選用的筒體厚度進(jìn)行應(yīng)力校核： </p><p>　　設(shè)計(jì)溫度下圓筒的計(jì)算應(yīng)力按式（3-3）計(jì)算： </p><p>　　[σ]tφ=189x1=189 </p><p><b>　　σt<[σ]tφ </b></p><p><b

7、>　　應(yīng)力校核合格。 </b></p><p>　　我們計(jì)算確定了容器的筒體規(guī)格為DN2200X14 長(zhǎng)度為4450mm </p><p>　　二、對(duì)封頭進(jìn)行計(jì)算 </p><p>　　我們選用的是標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭 </p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的計(jì)算厚度按GB150.3-2011《壓力容器 第3部分：設(shè)計(jì)》中式5-1（

8、 p116）[2]計(jì)算： </p><p>　　計(jì)算出厚度為10.33mm。碳鋼和低碳鋼制容器的封頭不包括腐蝕裕量的最小厚度不小于3.3mm，因此計(jì)算厚度為10.33mm，其名義厚度為計(jì)算厚度與腐蝕裕量之和，再向上圓整到鋼板的商品厚度。本例腐蝕裕量為2mm，與計(jì)算厚度之和為12.63mm，與之最接近的鋼板商品厚度為14mm，故確定容器封頭厚度為14mm。 </p><p>　　計(jì)算確定了容

9、器的封頭為EHA DN2200X14（min12.33）。 </p><p>　　三、開(kāi)孔及管口的法蘭和接管配置 </p><p>　　容器上開(kāi)孔一般都要進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算，我們常用等面積補(bǔ)強(qiáng)方法。等面積補(bǔ)強(qiáng)法是以無(wú)限大平板上開(kāi)小圓孔的孔邊應(yīng)力分析作為其理論依據(jù)。但實(shí)際的開(kāi)孔接管是位于殼體而不是平板上，殼體總有一定的曲率，為減少實(shí)際應(yīng)力集中系數(shù)與理論分析結(jié)果之間的差異，必須對(duì)開(kāi)孔和形狀給予一定的

10、限制。GB150.1～150.4-2011《壓力容器》對(duì)開(kāi)孔最大直徑作了如下限制[2]： </p><p><b>　　圓筒： </b></p><p>　　當(dāng)直徑Di≤1500mm時(shí)，開(kāi)孔最大直徑d≤1/2Di，且d≤520mm； </p><p>　　當(dāng)直徑Di>1500mm時(shí)，開(kāi)孔最大直徑d≤1/3Di，且d≤1000mm； <

11、;/p><p>　　凸形封頭或球殼的開(kāi)孔最大直徑d≤1/2Di。 </p><p>　　錐殼（或錐形封頭）的開(kāi)孔最大直徑d≤1/3Di，Di為開(kāi)孔中心處的錐殼內(nèi)直徑。 </p><p>　　在橢圓形或蝶形封頭過(guò)渡部分開(kāi)孔時(shí)，其孔的中心線宜垂直于封頭表面。 </p><p>　　我們小于DN50的小接管選用了厚壁管補(bǔ)強(qiáng)，大于等于DN50的接管選用補(bǔ)

12、強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)。用等面積補(bǔ)強(qiáng)方法計(jì)算接管開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)都滿足要求。 </p><p>　　法蘭及其密封面型式是設(shè)計(jì)協(xié)議書(shū)中要求的，并且應(yīng)滿足TSG R0004-2009《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》第3.17第（2）條的規(guī)定 ：盛裝石油儲(chǔ)罐、毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)以及強(qiáng)滲透中度危害介質(zhì)的壓力容器，其管法蘭應(yīng)當(dāng)按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HG/T20592～HG/T20635系列標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，至少應(yīng)用高頸對(duì)焊法蘭、帶加強(qiáng)環(huán)的金屬纏繞墊

13、片和專用級(jí)高強(qiáng)螺栓組合。壓力等級(jí)必須高于設(shè)計(jì)壓力；其材質(zhì)一般與筒體相配； 確定管口在殼體上的位置時(shí)，在空間較為緊張的情況下，一般也應(yīng)保持焊縫與焊縫間的距離不小于50mm，以避免焊接熱影響區(qū)的相互疊加。本例選定氣相回流口距左封頭400mm，液位計(jì)口距右封頭150mm。因20m3石油儲(chǔ)罐臥式儲(chǔ)罐工作溫度為40℃，故其工作狀態(tài)下不需要保溫層，故選定法蘭密封面到筒體外表面的距離為150mm。 </p><p>　　除了用

14、戶要求的管口外，TSG R0004-2009《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》第3.18條（p16）還對(duì)檢查孔的設(shè)置進(jìn)行了規(guī)定，壓力容器應(yīng)當(dāng)根據(jù)需要設(shè)置人孔、手孔等檢查孔，檢查孔的開(kāi)設(shè)位置、數(shù)量和尺寸等應(yīng)當(dāng)滿足進(jìn)行內(nèi)部檢驗(yàn)的需要。HG/T 20583-2011表8.2.1（p440）中規(guī)定了設(shè)置的最小數(shù)量[3]， </p><p>　　本例直徑為2200mm，按規(guī)定必須開(kāi)設(shè)一個(gè)人孔。查標(biāo)準(zhǔn)HG/T 21524-2

15、005《水平吊蓋帶頸對(duì)焊法蘭人孔》，選擇壓力2.5MPa級(jí)、公稱直徑450的人孔，密封型式為MFM型，其接管為φ480x12。因人孔開(kāi)孔較大，所以人孔一定要使用補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)，查標(biāo)準(zhǔn)JB/T 4736-2002《補(bǔ)強(qiáng)圈》，補(bǔ)強(qiáng)圈外徑為760，厚度一般等同于筒體。人孔的位置以方便出入人孔為原則。 </p><p><b>　　四、結(jié)束語(yǔ) </b></p><p>　　石油儲(chǔ)

16、罐臥式儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)要嚴(yán)格執(zhí)行R0004-2009《固定式壓力容器安全技術(shù)檢查規(guī)程》、GB150.1～150.4-2011《壓力容器》以及JB/T4731-2005《鋼制臥式容器》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。在此基礎(chǔ)上，確定正確的設(shè)計(jì)壓力、適當(dāng)?shù)膬?chǔ)存量、合適的材料、合理的結(jié)構(gòu)以及相應(yīng)的制造技術(shù)要求，以確保儲(chǔ)罐的安全性和經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)，在石油儲(chǔ)罐臥式儲(chǔ)罐的制造過(guò)程中也要嚴(yán)格各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，確保石油儲(chǔ)罐儲(chǔ)罐的安全性。 </p><p><