油罐的尺寸选择和强度设计ppt课件

教学内容，第三章立式圆筒形油罐尺寸选择和壁强度设计3-1罐壁结构3-2罐壁钢板厚度计算3-3立式圆筒形油罐直径和高度选择*3-4罐壁边缘应力计算(下部节点计算)3-5罐壁开孔补强，1、教学目标，1、了解罐壁结构，熟悉罐壁厚度定点设计方法；可变点设计方法将用于计算储罐壁厚。2.学会结合油罐的结构特点，根据材料最少和投资成本最低两种类型来确定油罐的基本尺寸。油箱的直径和高度是。3、了解罐壁开孔补强的原因，掌握补强方法及相关计算公式。2，3-1罐壁结构，低罐壁排板，罐壁的纵向截面一般是从下到上逐步变薄，这是由不同厚度的钢板焊接而成。每个相邻环板的厚度可以计算为相等，但上环板的厚度不得大于下环板的厚度，即titi 1。3、连接形式对接接头，所有纵向焊缝都是对接接头，必须完全焊接。3-1罐壁结构，4、2为了减少焊接影响和变形，相邻两个圆板的纵向焊缝应错开1/3板长(方向相同)，焊缝间距应500mm。(3)浮顶油罐环板之间的连接必须与内壁平齐对接。否则，浮顶很难随液位上下移动。3-1罐壁结构，5，连接形式-重叠(即套筒式)。拱顶罐相邻上下环板之间的连接可以是套筒式搭接，如右图所示。环板之间的搭接长度通常为35 60 mm或(6 8) t (t为壁厚)，但l搭接 30 mm，3-1罐壁结构，6，3-1罐壁结构，如果大型立式油罐不是浮顶油罐，下部大于 16mm的环板之间也采用对接，以保证焊接质量，而上部较薄的环板仍可采用套筒式搭接，成为对接搭接混合连接，如图所示。连接形式混合型，7，3-1罐壁结构，对接钢板厚度 6mm时必须开槽；(2)当罐壁上下环板采用套筒式搭接时，罐壁外侧的角焊缝应连续焊接，焊脚高度应为焊缝上侧壁厚度的 2/3，且 4 mm，罐壁内侧的角焊缝应间断焊接。然而，对于腐蚀性介质，仍然使用连续焊接来避免重叠间隙的腐蚀。连接注意事项，8，3-1罐壁结构：环板宽度越小，阶梯折线越接近理论计算的直线，材料越少，但环焊缝数量越多，将增加制造和安装工作量。低环板宽度h1、如果底环板过窄，边缘力引起的最大周向应力可能落在上环板的下部，从而造成上环板厚于底环板的不合理现象。因此，环板的宽度不应太窄！9，3-1罐壁结构，根据API650推荐，环板hmin1.83，而根据中国实际，钢板宽度下限为：d 16.5m米，h1 MD 1t/m3时，取贮液的实际堆积密度；当储液1t/m3时，取1t/m3；焊接系数，0.9。3。中小型油罐壁厚定点设计，17，其中：t罐壁设计厚度，mm；t0-储罐壁的计算厚度，mm；C0-钢板厚度的允许负偏差，mm；c腐蚀裕量，mm，根据油品的腐蚀性能和油罐的使用寿命要求确定。(3-1)。考虑到钢板的负偏差和储存介质的腐蚀性，罐壁的设计厚度为：3。中小型油罐壁厚定点设计，18。钢板规格(P49表3-3)。根据公式(3-1)计算的壁厚应根据钢板规格选择，因此应向上取整。4.中小型油罐壁厚选择的注意事项。鉴于大型油罐焊后热处理(消除残余应力)的难度，有必要限制油罐的最大壁厚。国家规定最大壁厚一般不超过38毫米，高强度钢优于45毫米；中国罐壁钢板的最大厚度可根据P49表3-2选择。最大壁厚要求，19、最小壁厚要求，根据公式(3-1)计算的油箱上壁厚较薄，容易造成结构变形过大，安装后难以保证圆度，抗风能力不足，使用寿命也会受到影响。4.中小型油罐壁厚选择的注意事项为了满足油罐安装和使用的稳定性要求，壁厚应符合最小壁厚。详见P48表3-1。20，5，罐壁厚度的变点设计，变点设计概念：根据每个环板下端不同位置的周向应力计算每个环板壁厚的方法。设计思路：考虑罐壁上相邻环板的相互影响，确定每个环板最大周向应力的位置，计算每个环板的壁厚。变点设计的优点：(1)比定点设计更符合罐壁应力的实际情况；(2)对于大容量储罐，可以减小一些环板的壁厚，从而节省钢材。(3)可以在tmax内选择较大直径的储罐。(5)罐壁厚度的变点设计，22，3-3立式圆筒形油罐的直径和高度的选择*，油罐设计的主要问题：油罐的基本尺寸直径D和高度h。设计原则：材料最少，造价最低。基本思想：当v=c时，人们可以从数不清的d和h的组合中找到满足设计原则的最佳组。方法：建立一个数字模型Q=f (d，h)，使DF/DH=0，得到d，h，23，第一个等壁厚罐体材料的最经济的直径和高度，罐体半径为r，高度为h，容积为v，壁厚为tsmin，底板厚度为tb，顶板厚度为tr，假设罐体的底部和顶部为圆板。 那么罐的每个部分的材料消耗是：24，第一个和等壁厚罐材料的最经济直径和高度，25，第一个和等壁厚罐材料的最经济直径和高度，上述公式的两端由h导出，并且dq/DH=0，即：26，I .等壁厚罐材料的最小直径和高度。 当顶部和底部，31，理论截面，2，可变壁厚的罐材料的最小直径和高度，可能存在，下部可变壁，上部等壁，所有可变壁d或p0都很大，32，2，可变壁厚的罐材料的最小直径和高度，罐壁承受液压所需的金属量(图中阴影部分的三角环体积):罐顶部和底部的金属量：8756；33，2，具有可变壁厚的罐材料的最小直径和高度，上部等壁厚环形板不承受液压部分H1(图中的abc部分)的无用钢消耗量：34，2，可变壁厚罐材料的最经济直径和高度，以及H1以下的可变壁厚部分的无用钢消耗量(每个三角形环的体积之和，三角形数n=(h-h1)/h):其中：h-可变壁厚部分的每个环形板的高度；相邻环形板之间的厚度差。35，2，可变壁厚罐材料的最经济直径和高度，然后，36，2，可变壁厚罐材料的最经济直径和高度，因此罐的总金属消耗是：取q到h的一阶导数并使其为零，即：37，2，可变壁厚罐材料的最经济直径和高度， 由此可以得出结论：变壁厚储罐材料最经济的条件是根据强度条件(即理论罐壁材料量)，顶部和底部材料之和等于罐壁材料量； 变壁厚储罐的经济h取决于tb、tr和储罐材料强度。(2)变壁厚易拉罐的经济h与v无关(= /)，易拉罐的强度相差不大，实际上，对于v大的易拉罐，h相似，而d相差很大；38，2，可变壁厚罐材料的最经济直径和高度，8756；当时：39，2，变壁厚储罐材料的最经济直径和高度，同样，较大残余压力下的经济高度仍然是：此时：其中：Hp对应于残余压力的液柱高度，等于p/；P油箱剩余压力；储存在中的液体的体积密度。40，3。成本最低的立式圆柱形油罐的经济尺寸。基本思路：罐壁、顶部、底部、基础和土地成本用单位面积年平均成本来衡量，罐的经济规模根据罐年平均成本最小的原则来确定。主要结论：根据成本最小原则的推导过程和主要结果与上述材料的成本最小原则相似。此外，石油部总图和浮顶油罐系列一般根据材料最少的原则确定油罐的经济尺寸，因此这里不再描述“油罐成本最低的经济尺寸”。根据油罐经济高度和直径选择分析，表中C1、C2和C3分别为罐壁、顶部和底部单位面积的年平均成本，小罐、大罐、42元/m2。简而言之，油罐的经济规模应与基础条件有关，尤其是大型油罐。由于投资较大，为了获得更大的经济效益，应结合地基条件对多种方案进行比较。只有当项目总成本和材料消耗最低时，才能获得油罐的实际经济规模。(4)油罐经济高度和直径选择分析，43，3-5罐壁开孔补强，(1)开孔类型和功能，(1)进出油管孔；(2)消防管孔；(3)清理孔洞；(4)人孔，2)加固原因，1)孔口附近会出现应力集中，削弱罐壁的强度；(2)在开孔结构的制造过程中会形成缺陷和残余应力，这可能导致疲劳损伤或孔处的脆性裂纹和撕裂。44，在开口周围焊接加强环板，以增加开口周围的壁厚并减小开口周围的应力。(1)加强金属应直接焊接在孔附近发挥作用。通常，加强环板紧密地连接到孔上。(2)人孔加强板横向中心线上开一个M10(螺纹内径)信号孔(A .有利于消除焊渣和烟尘；如果有焊接区，4。罐壁开孔补强标准，46,环形板，其外径约为内径的2倍，适用于开孔直径 DG 250 mm，5，罐壁开孔及其他截面补强形式，47，5，罐壁开孔及其他截面补强形式，多边形板，多边形板内切圆直径约为补强板内孔直径的2倍，适用于开孔直径 DG 250 mm.48、6和等截面钢筋的有效范围。由于开口附近应力集中的局部性，添加的增强金属只能在开口附近的局部范围内发挥有效的增强作用，这称为有效范围。49，其中TP-喷嘴的壁厚；ts开口处罐壁的厚度；答：加强板的厚度通常与罐壁的厚度相同。6.等截面钢筋的有效范围，50，7。等截面钢筋金属面积的计算，5