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浅谈大型立式储罐罐底设计

发布时间:2022-11-01 10:50:06 来源:网友投稿

【摘要】大型储罐已经成为石油化工装置和储运系统的重要组成部分,而储罐的安全在很大程度上又取决于储罐的设计。由于储罐的罐底承受着来自各方巨大的压力,因此,罐底的设计是大罐设计的重要部分。本文主要从罐底结构、设计参数的选取、罐底排版方式等方面来介绍大型立式储罐罐底的设计,对大罐设计、施工和维修都有着重要的意义。

【关键词】 储罐 罐底 设计

1 储罐的介绍

储罐是一种用于储存液体、固体或气体的密封容器。在工业中通常使用的是钢制储罐,钢制储罐是石油、化工、粮油、食品、消防、交通、冶金、国防等行业必不可少的、重要的基础设施,钢制储罐在国民经济发展中起着非常重要的作用。

根据储罐放置位置、存储介质、形状和用途的不同,储罐大致可分为以下几种形式:

按照放置的位置不同,分为地上储罐、地下储罐、半地下储罐、海上储罐、海底储罐等。

按照存储介质不同,分为原油储罐、燃油储罐、润滑油储罐、食用油储罐、消防水罐等。

按照形状不同,分为立式储罐、卧式储罐、球形储罐等。

按照用途不同,分为生产油罐、存储油罐等。

近几十年,发展了各种形式的储罐,尽管储罐的形式多种多样,但最常用的还是地上立式圆筒形储罐。

2 大型立式储罐的结构

如图1所示,我们可以看到立式储罐的基本结构形式,它主要由以下几部分组成:罐基础、罐底板、罐壁板、罐顶,以及加强圈、垫板、包边角钢等其他附件。

图1 立式储罐结构形式

2.1 罐顶

罐顶是储罐重要的组成部分之一,由于罐内储存具有一定蒸汽压力的液体介质,因此要求罐顶能承受在存储温度下具有的压力、罐顶自重、雪载及活载的能力,从而保证储罐整体的稳定。目前储罐罐顶结构主要有以下三种:锥顶结构、拱顶结构和钢网壳结构。

2.2 罐壁板

罐壁板的质量占将近整个储罐质量的一半,也是储罐重要的组成部分。罐壁板厚度的大小是整个储罐的钢材使用量和总质量的决定因素,是判断储罐是否经济合理最关键的指标。参照SH3046标准中规定,当各圈板厚度不同时,以内径齐平为标准。

2.3 罐底板

立式圆筒形储罐的罐底由边缘板和中幅板组成,罐底板可采用对接或者搭接结构。根据储罐内径的大小,罐底结构也分为两种,当储罐内径小于12.5m时,罐底可不加环形边缘板;当储罐内径大于或等于12.5m时,罐底宜加环形边缘板。具体形式如图2所示。图2b 加环形边缘板

图2 罐底结构

罐底的受力分析也比较复杂,它承受着上方液体的压力、下方基础的支撑力,在靠近罐壁处,还受到罐壁和边缘力的作用。储罐的罐底板与罐基础紧密连接,对罐底板日后的维修也很困难。所以,罐底板质量的优劣对储罐寿命和储罐存储能力起着重要影响。

3 罐底主要参数设计

3.1 中幅板的最小公称厚度

根据GB 50341规定不包括腐蚀裕量,中幅板最小公称厚度:油罐内经D≤10m时,中幅板最小公称厚度取5mm;油罐内经D>10 m时,中幅板最小公称厚度取6mm。

3.2 环形边缘板的最小公称厚度

根据GB 50341规定不包括腐蚀裕量,环形边缘板的最小公称厚度如表1所示:

(式1)

式中:

Lm——罐壁内表面至环形边缘板与中幅板连接焊缝的最小径向距离(mm);

tb——罐底环形边缘板的最小公称厚度(不包括腐蚀裕量)(mm);

Hw——设计最高液位(m);

ρ——储液相对密度(取储液与水密度之比)。

第二,底圈罐壁外表面沿径向至边缘板外缘的距离L1,不应小于50mm;

第三,采用搭接时,中幅板应搭接在环形边缘板的上面,搭接宽度Lw不应小于60mm。

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