海洋平台用大型立式圆筒拱顶储罐设计计算.pdf

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1、石油和化工设备-14-论文广场2016年第19卷海洋平台用大型立式圆筒拱顶储罐设计计算马成，邓记松（海洋石油工程股份有限公司，天津300451）[摘要]针对海洋平台用大型立式圆筒拱顶储罐的特殊性，本文重点介绍了罐壁计算、抗压圈及拱顶的设计，对此类低压储罐的设计具有指导作用。[关键词]储罐；自由体；抗压圈；拱顶1概述与建造》，同时可参考美国石油学会API620《大[6]大型立式圆筒拱顶储罐是用于储存石油中间型焊接低压储罐的设计与建造》。[7]产品（气体或蒸汽）、成品及其他液体的主要设(2)按温度分类备。随着海洋石油工业的发展，海洋石油平台上根据介质的存储温度及结构要求，国内使用

2、的立式圆筒拱顶储罐的大型化、模块化已成目前主要有低温储罐（＜-20℃）、常温储罐[1,2]为一种发展方向，其优点是：（＜90℃）和高温储罐（90~250℃）。①从材料的选择和使用量看，随着国家对外(3)按罐顶形式分类[7]开放的加大以及油罐大型化，国外钢材特别是某大型立式储罐主要分为固定顶、浮顶储罐。些高强度优质钢材，已为我国油罐建造所采用。固定顶分为支撑式锥顶、自支撑式锥顶及自支撑在安全可靠的前提下，应尽可能地合理选材，节式拱顶；浮顶分为敞口隔舱式浮顶、单盘式浮省材料，降低工程造价。立式圆筒拱顶储罐与其顶、双盘式浮顶及浮筒式浮顶。他储罐相比，单位容积的钢材消耗量最小。目前，

3、海洋平台用大型立式圆筒拱顶储罐的②从占地面积看，由于海洋平台与陆地油田设计压力为：-7~24kPa。大型立式圆筒拱顶形储不同，有其特殊性，在储罐占地面积及高度上均罐设计标准适用范围不尽相同，SY/T0608-2006有限制，在工程总容积满足工艺要求的前提下，《大型焊接低压储罐的设计与建造》适用于设计几台大型储罐要比多数量的小储罐占地面积小。压力小于0.1MPa、金属温度不高于121℃、罐内③当工程总容积相同时，大直径罐组与小直不应超过430Pa的局部负压；GB50341-2003《立径罐组相比，配套的管线、仪表、阀门、喷淋等式圆筒形钢制焊接油罐设计规范》最大设计压力设施随之减

4、少，工艺操作方便。不应超过6kPa，罐内不应超过490Pa的局部负[2]大型立式储罐主要分为以下几种：压。海洋石油平台上使用的立式圆筒拱顶储罐的(1)按压力分类设计负压达到-7kPa，超过了SY/T0608-2006和GB50341-2003适用的范围。本文旨在总结超出标准范常压罐。设计压力大于-0.02MPa，小于围的大型立式圆筒拱顶储罐的设计计算。0.1MPa。现行的设计规范有：NB/T47003.1-2009《钢制焊接常压容器—圆筒形容器》、SH3046-922储罐设计《石油化工立式圆筒形钢制焊接储罐设计规范》大型立式圆筒拱顶储罐罐体主要包括罐壁、及GB50341-20

5、03《立式圆筒形钢制焊接油罐设计罐底和罐顶三部分。[3~5]规范》。2.1罐壁设计低压罐。设计压力小于0.1MPa，不能用于真空状态储存，但不包括排液或气温变化造成的不大于430Pa微量真空。针对这种大型立式储罐，国作者简介：马成（1982—），男，满族，辽宁抚顺人，本科，工程师，主要从事海洋石油平台压力容器设计工作。内采用SY/T0608-2006《大型焊接低压储罐的设计第8期马成等海洋平台用大型立式圆筒拱顶储罐设计计算-15-从罐顶到罐底逐个平面均应做自由体分析，是否渗漏及变形情况，故需要对罐底进行强度、目的在于确定在操作中承受气压（或局部真空）刚度校核。针对此问题，采用

6、有限元软件ANSYS和液压静压等组合条件下，在临界平面处罐壁存建模（罐底型钢结构、罐底板及部分筒体）进行在的径向和纬向单位力的大小和特征，其中可能分析。有一个对设计起控制作用。而海洋平台上使用的此类储罐由于受到平台层间高度限制，通常高度不高，故可按单一平面考虑，统一采用一种板厚。按照SY/T0608-2006之规定，在任意给定的水平面处的罐壁计算厚度t，不应小于第5.10.3章规定方法确定的该水平面的最大值。此外，还应考虑除内压、局部真空以外其他载荷所需的金属附加厚度，并根据罐壁单元的两向应力状态、所用材料许用应力、焊接接头系数等最终确定罐壁名义厚度。在储罐给定的某一水平面上

7、，若由主控的气压与液压的组合的单位力T1和T2均为正值，则取两图1罐底有限元分析者中的较大值计算该平面所需的厚度。正压操作时罐壁厚度采用的计算公式为：根据水压试验工况进行分析计算，罐底结构的强度、刚度应满足设计要求。2.3罐顶设计立式圆筒罐壁，R1=∞，R2=Rc。取水压试验结合海洋平台层间高度及拱顶的制造难度，时，在罐壁的最底部作为主控条件，计算立式圆取拱顶的曲率半径Rs为1.2倍罐体内径。筒罐壁的径向单位力T1和纬向单位力T2：当球拱顶仅承受气压，且(W+F)/At与pg相比可忽略不计。取水压试验压