油罐的尺寸选择和强度设计.ppt

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1、教学内容第三章立式圆柱形油罐的尺寸选择和罐壁强度设计§3-1罐壁结构§3-2罐壁钢板厚度计算§3-3立式圆柱形油罐直径和高度的选择*§3-4罐壁边缘应力计算（下节点计算）§3-5罐壁的开孔补强教学目标1、了解罐壁结构，熟练掌握罐壁厚度的定点设计法;会用变点设计法来计算罐壁厚度。2、学会结合油罐结构特点，并按材料最省和投资费用最低两种类型来确定油罐的基本尺寸——油罐的直径和高度。3、了解罐壁开孔补强的原因，掌握补强的方法及相关的计算公式。§3-1罐壁结构●罐壁排板罐壁的纵截面一般为由下至上的逐级减薄的阶梯形，是由不同厚度的钢板焊接而成的。各相邻圈板的厚度，可根据计

2、算取相等，但上圈板的厚度不得大于下圈板的厚度，即ti≥ti+1。●连接形式——对接①所有纵焊缝均采用对接，且必须全焊透。原因：由于罐壁纵焊缝直接承受液压产生的环向拉应力，且σθ>σφ。§3-1罐壁结构②为减少焊接影响和变形，相邻两圈板的纵向焊缝宜错开1/3板长（向同一方向），焊缝间距≥500mm。③浮顶油罐各圈板之间的连接必须采用对接，且内壁齐平。否则，浮顶难以随液面升降而上下移动。§3-1罐壁结构●连接形式—搭接（即套筒式）拱顶罐相邻上下圈板的连接可用套筒式搭接，如右图所示。圈板间的搭接长度常取为35～60mm或(6～8)t（t为壁厚），但L搭≮30mm。§3

3、-1罐壁结构§3-1罐壁结构大型立式油罐如果不是浮顶罐，下部＞16mm的圈板之间也采用对接，以保证焊接质量，而上部较薄的圈板仍可采用套筒式搭接，这样就变成了对接—搭接的混合式连接，如右图所示。●连接形式——混合式§3-1罐壁结构①若对接钢板厚度＞6mm，则必须开坡口；②罐壁上下圈板采用套筒式搭接时，罐壁外侧角焊缝采用连续焊，其焊脚高度≮焊缝上侧壁厚的2/3，且≮4mm，罐壁内侧角焊缝常采用间断焊；但对腐蚀性介质，仍采用连续焊，以避免搭接缝隙的腐蚀。●连接注意事项§3-1罐壁结构①圈板宽度越小，阶梯形折线越趋近于理论计算直线，材料也就越省，但环焊缝数就越多，增加了

4、制造安装工作量。●圈板宽度hi②若底层圈板太窄，则由边缘力所引起的最大环向应力有可能落在上层圈板的下部，从而造成上圈板比底圈板厚的不合理现象。故圈板宽度不宜太窄！????§3-1罐壁结构根据API650推荐，圈板hmin≮1.83米，而根据我国实际，钢板宽度下限为：D＞16.5m，h≥1mD＜16.5m，h≥0.5m§3-2罐壁钢板厚度计算●理论基础：轴对称回转薄壳的无力矩理论和第一强度理论。第一强度理论认为：不论材料处于何种应力状态，只要材料最大拉应力σ1达到材料单向拉伸断裂时的最大拉应力即强度极限σb，材料将发生断裂。故材料的断裂条件为：当该理论应用于构件的

5、强度计算时，其强度条件为：油罐在接近常压的条件下贮存油品时，罐壁沿高度所受内压力主要是液体静压和较低的蒸汽压力。在液面以上罐壁仅受蒸汽压力p0的影响，而距罐底y处的压力为py=p0+(H-y)ρg。一、罐壁强度条件一、罐壁强度条件业已导出罐壁经向与环向应力σφ和σθ分别为：显然：D一、罐壁强度条件故按液面以下即H≥y＞0处的最大环向应力进行罐壁强度设计。∴由第一强度理论得：最大环向应力所在处！①靠近罐底部的圈板按强度条件计算，靠近罐顶部的圈板按刚度条件设计；②按强度条件设计的圈板应以该圈板上的最大环向应力计算；③储存油品密度（即容重）比水小，则按静水压考虑；反之

6、，按油品实际密度计算。二、罐壁钢板厚度设计原则④中小型油罐的壁厚计算可采用定点法，而大型油罐多采用变点法。①定点设计：按距各圈板下端相同位置的环向应力计算各圈板的壁厚。三、中小型油罐壁厚的定点设计②壁厚计算：据理论分析和实验测定，对于中小型罐，各圈板环向应力最大的点不一定在圈板的最下端，而在圈板下端以上约0.3m的位置，则：注意各量意义及单位！（3-2）上式中：H—计算圈板底边至罐壁顶端（当设有溢流口时，应至溢流口下沿）的垂直高度，m；D—油罐直径，m；t0—由强度条件计算的壁厚，mm；[σ]—设计温度下罐壁钢板的许用应力，kgf/mm2；ρ—储液容重，当γ储液

7、＞1t/m3时，取储液实际容重；当γ储液≤1t/m3时，取1t/m3；η—焊缝系数，取0.9。三、中小型油罐壁厚的定点设计式中：t—罐壁设计厚度，mm；t0—罐壁计算厚度，mm；C0—钢板厚度允许负偏差，mm；C—腐蚀裕量，mm，根据油品腐蚀性能和对油罐使用年限的要求确定。（3-1）考虑到钢板的负偏差和储存介质的腐蚀性，则罐壁设计厚度为：三、中小型油罐壁厚的定点设计●钢板规格（P49表3-3）由式（3-1）计算的壁厚须按钢板规格选取，故需将其向上圆整。四、中小型油罐壁厚选用注意事项鉴于大型油罐进行焊后热处理（为消除残余应力）十分困难，故需要限制油罐的最大壁厚。各

8、国规定最大壁厚一般不超过