臥式油罐的結構設計

1、<p><b>　　臥式油罐的結構設計</b></p><p>　　摘 要：本文論述了油庫使用的儲油罐的設計過程，主要從容器直徑的選取和厚度的計算開始，對封頭進行計算，開孔及管口的法蘭和接管配置進行設計，在設計的基礎上，確定正確的設計壓力、適當的儲存量、合適的材料、合理的結構以及相應的制造技術要求，以確保儲罐的安全性和經濟性。 </p><p>　　關鍵詞：

2、儲油罐 設計 配置 機構合理 </p><p>　　臥式油罐是用以儲存原油、植物油，化工溶劑、水或其他石油產品的長形容器。臥式油罐是由端蓋及臥式圓形或橢圓形罐壁和鞍座所構成，通常用各類油庫保存成品油或原油。 </p><p>　　一、容器直徑的選取和厚度的計算 </p><p>　　容器結構設計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，一般取長徑比為2～5，很多情況下取2～3就可以了。本臺20m3石油儲罐臥式儲罐要求容器的幾何容積為20m3 。我們先設定直徑，再根據此直徑和容積求出筒體長度，驗算其長徑比。設定的直徑應符合封頭的規(guī)格。我們設定直徑為2200mm，查標準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： 筒體長度為4450.2mm .長徑比

4、為 4450.2/2200=2.023。比較理想，則我們確定本例石油儲罐儲罐的內直徑為2200mm，筒體長度圓整為4450mm。 </p><p>　　有了容器直徑，即可計算圓筒的厚度。首先，設計溫度下圓筒的計算厚度按照GB150.3-2011《壓力容器 第3部分：設計》公式3-1（p94）[2]計算（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，參數滿足公式的適用范圍。計算容器筒體的計算厚度： </p><p>　　計算出厚度為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，因此計算厚度為10.35mm，其名義厚度為計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>　　然后對選用的筒體厚度進行應力校核： </p><p>　　設計溫度下圓筒的計算應力按式（3-3）計算： </p><p>　　[σ]tφ=189x1=189 </p><p><b>　　σt<[σ]tφ </b></p><p><b

7、>　　應力校核合格。 </b></p><p>　　我們計算確定了容器的筒體規(guī)格為DN2200X14 長度為4450mm </p><p>　　二、對封頭進行計算 </p><p>　　我們選用的是標準橢圓形封頭 </p><p>　　標準橢圓形封頭的計算厚度按GB150.3-2011《壓力容器 第3部分：設計》中式5-1（

8、 p116）[2]計算： </p><p>　　計算出厚度為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，因此計算厚度為10.33mm，其名義厚度為計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>　　計算確定了容

9、器的封頭為EHA DN2200X14（min12.33）。 </p><p>　　三、開孔及管口的法蘭和接管配置 </p><p>　　容器上開孔一般都要進行補強計算，我們常用等面積補強方法。等面積補強法是以無限大平板上開小圓孔的孔邊應力分析作為其理論依據。但實際的開孔接管是位于殼體而不是平板上，殼體總有一定的曲率，為減少實際應力集中系數與理論分析結果之間的差異，必須對開孔和形狀給予一定的

10、限制。GB150.1～150.4-2011《壓力容器》對開孔最大直徑作了如下限制[2]： </p><p><b>　　圓筒： </b></p><p>　　當直徑Di≤1500mm時，開孔最大直徑d≤1/2Di，且d≤520mm； </p><p>　　當直徑Di>1500mm時，開孔最大直徑d≤1/3Di，且d≤1000mm； <

11、;/p><p>　　凸形封頭或球殼的開孔最大直徑d≤1/2Di。 </p><p>　　錐殼（或錐形封頭）的開孔最大直徑d≤1/3Di，Di為開孔中心處的錐殼內直徑。 </p><p>　　在橢圓形或蝶形封頭過渡部分開孔時，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強，大于等于DN50的接管選用補

12、強圈補強。用等面積補強方法計算接管開孔補強都滿足要求。 </p><p>　　法蘭及其密封面型式是設計協議書中要求的，并且應滿足TSG R0004-2009《固定式壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》第3.17第（2）條的規(guī)定 ：盛裝石油儲罐、毒性程度為極度和高度危害介質以及強滲透中度危害介質的壓力容器，其管法蘭應當按照行業(yè)標準HG/T20592～HG/T20635系列標準的規(guī)定，至少應用高頸對焊法蘭、帶加強環(huán)的金屬纏繞墊

13、片和專用級高強螺栓組合。壓力等級必須高于設計壓力；其材質一般與筒體相配； 確定管口在殼體上的位置時，在空間較為緊張的情況下，一般也應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，液位計口距右封頭150mm。因20m3石油儲罐臥式儲罐工作溫度為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監(jiān)察規(guī)程》第3.18條（p16）還對檢查孔的設置進行了規(guī)定，壓力容器應當根據需要設置人孔、手孔等檢查孔，檢查孔的開設位置、數量和尺寸等應當滿足進行內部檢驗的需要。HG/T 20583-2011表8.2.1（p440）中規(guī)定了設置的最小數量[3]， </p><p>　　本例直徑為2200mm，按規(guī)定必須開設一個人孔。查標準HG/T 21524-2

15、005《水平吊蓋帶頸對焊法蘭人孔》，選擇壓力2.5MPa級、公稱直徑450的人孔，密封型式為MFM型，其接管為φ480x12。因人孔開孔較大，所以人孔一定要使用補強圈補強，查標準JB/T 4736-2002《補強圈》，補強圈外徑為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、結束語 </b></p><p>　　石油儲

16、罐臥式儲罐的設計要嚴格執(zhí)行R0004-2009《固定式壓力容器安全技術檢查規(guī)程》、GB150.1～150.4-2011《壓力容器》以及JB/T4731-2005《鋼制臥式容器》等相關標準。在此基礎上，確定正確的設計壓力、適當的儲存量、合適的材料、合理的結構以及相應的制造技術要求，以確保儲罐的安全性和經濟性。同時，在石油儲罐臥式儲罐的制造過程中也要嚴格各項標準，確保石油儲罐儲罐的安全性。 </p><p><