立式圆筒形自支撑式拱顶储罐“弱顶结构”的合理设计.pdf

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1、技术管理立式圆筒形自支撑式拱顶储罐“弱顶结构”的合理设计周颖（镇海石化工程股份有限公司宁波315042）摘要：通过对一台立式圆筒形自支撑式固定顶储罐的设计13000m储罐内直径附加荷载1200Pa计算，确定罐顶与罐壁连接部位需要的截面积及其发生屈曲的破m16000m顶板加强构件重力坏压力、罐壁底部不被抬起的最大内压，并进行分析，为立式圆筒储罐罐壁高120Pam荷载形拱顶储罐“弱顶结构”的合理设计提供建议。设计内压2500Pa罐顶板公称厚度6mm关键词：拱顶油罐；弱顶结构；分析罐壁、罐壁和罐顶15600m50000k立式圆筒形自支撑式固定顶储罐主要用于储存石油和各种拱顶

2、半径的附件总重（不包mg液体化学品，是石油化工装置和储运系统设施的重要组成部分。括顶板重）自支撑式固定顶储罐最常见的形式有自支撑式拱顶储罐和自支罐顶与罐壁连接撑式锥顶储罐。自支撑式锥顶储罐其锥形罐顶是一种形状接近处，罐顶与水平24.75°于正圆锥体表面的罐顶，锥顶坡度最小为1/6，最大为3/4。自支面之间夹角θ撑式拱顶储罐其拱形罐顶是一种接近于球形形状的一部分，拱顶注：为便于计算，钢板厚度附件加量为0mm。R=0.8～1.2D。固定顶储罐在设计时有一个特定概念“弱顶结2.罐顶与罐壁连接部位需要的面积A构”，即罐顶与罐壁连接处先于罐壁和罐底板破坏，避免罐壁和罐设计外荷载

3、：P外=附加荷载+顶板重力荷载+顶板加强构件底板先破坏导致介质的泄漏而引起的次生灾害。罐顶与罐壁连重力荷载接处破坏，通常是包边角钢先屈曲，随后是罐顶板周边的角接焊=1200+6×7.85×9.81+120=1782Pa≤2200Pa接接头撕裂。规范GB50341-2003《立式圆筒形钢制焊接油罐设设计外荷载需要的面积A1：A1≥4.6DR=4.6×13×15.6=933mm2计规范》第7.1.6条通过限制罐壁与罐顶连接处尺寸来规范弱顶设计正压：P内=2500Pa=2.5kPa结构的设计。自支撑式锥顶储罐可以满足GB50341-2003中弱设计正压荷载需要的面积A2：顶

4、结构的要求，但自支撑式拱顶罐的外形尺寸是无法满足规范(P-0.08t)D22GB50341-2003中弱顶结构条件的。由于支撑式拱顶储罐结构A2≥h=(2.5-0.08×6)×13=674mm21.1tanθ1.1×tan24.75简单，刚性好、施工方便，钢材利用率高，在我国被广泛应用。因根据储罐设计正压、外载荷（包括设计负压）计算出罐顶与罐此就要通过计算及合理结构设计来保证罐顶与罐壁连接部位最壁连接部位需要的面积A：先破坏。A=max(A1，A2)=933mm2立式圆筒形自支撑式拱顶储罐由罐底、罐壁和拱顶组成。罐罐壁与罐顶连接处采用弱连接结构时，罐顶与罐壁连接部位壁

5、为一个圆柱形，由若干圈钢板焊接而成。罐壁的上部有一圈包限制的面积AL：边角钢与拱顶连接。罐壁的下部通过内外角焊接接头与罐底的mtg50000×9.812边缘板连接。设计中选择可焊性好的材料，并根据钢材的厚度，AL≤==752mm1415tanθ1415×tan24.75使用温度提出恰当的冲击韧性指标；施工中提高罐壁、罐底的焊显然根据储罐设计正压、外载荷（包括设计负压）计算出罐顶接接头质量，减少缺陷；可有效防止了罐壁、罐底破坏。但罐底与与罐壁连接部位需要的面积A大于罐壁与罐顶连接处采用弱连罐壁连接的焊接接头处于高应力区，容易发生脆性破坏。因此立接结构时罐顶与罐壁连接部位

6、限制的面积AL，不满足GB50341式圆筒形自支撑式拱顶储罐的“弱顶结构”，可以理解为罐顶与罐第7.1.6条弱连接结构的要求。再来看看罐壁和罐底连接结构。壁连接处先于罐壁和罐底连接处破坏。罐壁底部不被抬起的最大内压Pmax按下式计算：罐顶是自支撑式拱顶，形状近似球面，周边支承于罐壁上端0.00125mtg0.00125×50000×9.81的包边角钢上，球面由瓜皮板和中心顶板组成。罐顶与罐壁连接Pmax=2+0.08th=2+0.08×6=4.1kPaD13部位在几何形状上是不连续的，当储罐承受正压时，罐顶和罐壁根据设计外荷载需要的截面积933mm2可以计算出罐顶与罐

7、连接部位将产生环向压应力；当储罐承受外载荷（包括负压）时，壁连接处允许的最大内压载荷P：罐顶和罐壁连接部位将产生环向拉应力。因此设计时应根据储P=1.1Atanθ+0.08th=1.1×933×tan24.75+0.08×6=3.3kPa2D132罐设计正压及外载荷（包括设计负压）计算出罐顶与罐壁连接部位需要的面积。然后确定罐顶与罐壁连接处结构，根据设计结构如罐顶与罐壁连接处结构已确定，可根据确定的结构计算出确定实际截面积并计算出罐顶与罐壁连接处结构发生屈曲的破A，然后再计算出允许的最大内压载荷P。计算出允许的最大内坏压力。本文通过对一台立式圆筒形自