10000立方米浮顶油罐设计-tianzhen1

1目录1文献综述..........................................................................................................01.1油罐发展历史........................................................................................01.2油罐发展趋势........................................................................................01.3油罐种类................................................................................................11.3.1金属油罐......................................................................................11.3.2非金属油罐..................................................................................11.3.3地下油罐......................................................................................11.3.4半地下油罐..................................................................................11.3.5地上油罐1目录1文献综述..........................................................................................................01.1油罐发展历史........................................................................................01.2油罐发展趋势........................................................................................01.3油罐种类................................................................................................11.3.1金属油罐......................................................................................11.3.2非金属油罐..................................................................................11.3.3地下油罐......................................................................................11.3.4半地下油罐..................................................................................11.3.5地上油罐......................................................................................11.4油罐的设计要求....................................................................................21.5钢材选择................................................................................................21.6油罐附件................................................................................................31.7浮顶罐现状............................................................................................41.8油罐的安装工艺及方法.......................................................................41.8.1大型储罐施工方法......................................................................41.8.2油罐常用施工方法的比较.........................................................51.8.3立式浮顶金属油罐......................................................................62浮顶罐经济尺寸的选择.................................................................................72.1浮顶罐经济尺寸的计算........................................................................722.2载荷的计算.............................................................................................82.2.1静载荷...........................................................................................82.2.2罐顶设计压力...............................................................................83罐壁设计..........................................................................................................93.1罐壁的强度计算.....................................................................................93.1.1变截面罐壁的应力分析.............................................................93.1.2罐壁厚度计算..............................................................................93.1.3罐壁下节点边缘应力的校核...................................................103.2浮顶罐的风力稳定计算......................................................................133.2.1抗风圈的计算............................................................................133.2.2加强圈设计................................................................................133.322.2载荷的计算.............................................................................................82.2.1静载荷...........................................................................................82.2.2罐顶设计压力...............................................................................83罐壁设计..........................................................................................................93.1罐壁的强度计算.....................................................................................93.1.1变截面罐壁的应力分析.............................................................93.1.2罐壁厚度计算..............................................................................93.1.3罐壁下节点边缘应力的校核...................................................103.2浮顶罐的风力稳定计算......................................................................133.2.1抗风圈的计算............................................................................133.2.2加强圈设计................................................................................133.3浮顶罐的抗震设计计算......................................................................153.3.1水平地震载荷............................................................................153.3.2地震弯矩的计算........................................................................163.3.3第一圈罐壁底部的最大应力...................................................163.3.4第一圈壁的许用临界应力.......................................................163.4罐壁的结构设计..................................................................................173.4.1截面与联接形式........................................................................173.4.2圈板宽度....................................................................................173.4.3包边角钢....................................................................................173.4.4罐壁开孔补强............................................................................183.4.5贮罐进出口管结构设计...........................................................1933.4.6其他结构设计............................................................................203.4.7防腐蚀结构设计.........................................................................204罐底设计........................................................................................................204.1罐底的应力计算...................................................................................204.2罐底结构设计.......................................................................................214.2.1排板.............................................................................................214.2.2坡度.............................................................................................224.2.3厚度.............................................................................................224.2.4宽度.............................................................................................225罐顶设计(专题浮顶)....................................................................................235.1浮顶结构设计......................................................................................235.2第一准则的计算和校核.....................................................................235.3第二准则的计算和校核.....................................................................285.3.1单盘挠度f及f的计算.........................................................29mx33.4.6其他结构设计............................................................................203.4.7防腐蚀结构设计.........................................................................204罐底设计........................................................................................................204.1罐底的应力计算...................................................................................204.2罐底结构设计.......................................................................................214.2.1排板.............................................................................................214.2.2坡度.............................................................................................224.2.3厚度.............................................................................................224.2.4宽度.............................................................................................225罐顶设计(专题浮顶)....................................................................................235.1浮顶结构设计......................................................................................235.2第一准则的计算和校核.....................................................................235.3第二准则的计算和校核.....................................................................285.3.1单盘挠度f及f的计算.........................................................29mx5.3.2T的计算...................................................................................3215.3.3T的计算.....................................................................................3325.4第三准则的计算和校核.....................................................................355.4.1Cmin的计算.................................................................................355.4.2Cmax的计算.................................................................................365.5浮顶的强度及稳定性校核.................................................................365.5.1单盘的强度验算........................................................................365.5.2浮船的强度校核........................................................................3945.5.3浮船稳定性校核.........................................................................405.6油罐的密封装置...................................................................................435.6.1机械密封.....................................................................................435.6.2软泡沫塑料密封.........................................................................435.6.3管式密封.....................................................................................435.6.4唇式密封.....................................................................................436贮罐附件设计与选用...................................................................................446.1概述.......................................................................................................4445.5.3浮船稳定性校核.........................................................................405.6油罐的密封装置...................................................................................435.6.1机械密封.....................................................................................435.6.2软泡沫塑料密封.........................................................................435.6.3管式密封.....................................................................................435.6.4唇式密封.....................................................................................436贮罐附件设计与选用...................................................................................446.1概述.......................................................................................................446.2常用附件...............................................................................................447安全及消防设计...........................................................................................487.1概述.......................................................................................................487.2消防设施...............................................................................................497.3其他安全设施.......................................................................................528设计说明书....................................................................................................578.1储罐制造...............................................................................................578.1.1板材..............................................................................................578.1.2板材检验.....................................................................................578.1.3钢材的矫形、净化与板边加工................................................578.1.4焊接材料的选用.........................................................................578.1.5贮罐底板、壁板、顶板的制造、组装与焊接.......................588.2贮罐的验收...........................................................................................608.2.1贮罐几何尺寸公差.....................................................................6058.2.2凸凹变形.....................................................................................618.2.3防腐蚀..........................................................................................618.3贮罐的使用注意事项....................................................................618.3.1贮罐容量.....................................................................................6158.2.2凸凹变形.....................................................................................618.2.3防腐蚀..........................................................................................618.3贮罐的使用注意事项....................................................................618.3.1贮罐容量.....................................................................................618.3.2贮罐布置.....................................................................................618.3.3贮罐的现场条件.........................................................................628.3.4贮存液体的性质.........................................................................638.3.5贮罐的消防及其他安全设施....................................................63附录一（英文文献）...............................................................................66附录二（英文文献翻译）.......................................................................77致谢..............................................................................................................676

6沈阳化工大学学士学位毕业设计01文献综述1.1油罐发展历史近一、二十年来，油罐的设计与施工技术都较过去有了更快的发展。由于能源危机，许多原油进口国都增加了原油储量，如日本在70年代中期60日的储油量就达到了5010万吨，比60年代初期增长了许多倍。这一经济需求不仅促进了油罐事业的发展，也使越来越多的工程技术人员从事油罐的设计和研究工作。我国在石油战略储备上的总投资将超过1000亿元，主要包括油库等硬件设施以及储备油投入。1.2油罐发展趋势总体来讲，发展趋势分为两方面：大型化，操作管理自动化。大型化：1962沈阳化工大学学士学位毕业设计01文献综述1.1油罐发展历史近一、二十年来，油罐的设计与施工技术都较过去有了更快的发展。由于能源危机，许多原油进口国都增加了原油储量，如日本在70年代中期60日的储油量就达到了5010万吨，比60年代初期增长了许多倍。这一经济需求不仅促进了油罐事业的发展，也使越来越多的工程技术人员从事油罐的设计和研究工作。我国在石油战略储备上的总投资将超过1000亿元，主要包括油库等硬件设施以及储备油投入。1.2油罐发展趋势总体来讲，发展趋势分为两方面：大型化，操作管理自动化。大型化：1962年美国芝加哥桥梁公司首建10万m³浮顶罐，直径87m，高21m；1964年Shell公司在欧洲建成10万m³浮顶罐；日本在1971年建成16万m³罐，80年代初建成20万m³罐；目前我国修建中的最大的原油储罐为25万m³，位于茂名石化北山岭油库。大型化优点：①占地面积小②节省钢材③便于操作管理④减少管罐附件及管线长度⑤减少投资油罐大型化有许多经济利益，这也就是出现这种趋势的动力。沈阳化工大学学士学位毕业设计11.3油罐种类储油罐是储存油品的容器，它是石油库的主要设备。储油罐按材质可分金属油罐和非金属油罐；按所处位置可分地下油罐、半地下油罐和地上油罐；按安装形式可分立式、卧式；按形状可分圆柱形、方箱形和球形。1.3.1金属油罐金属油罐是采用钢板材料焊成的容器。普通金属油罐采用的板材是一种代号叫A3F的平炉沸腾钢；寒冷地区采用的是A3平炉镇静钢；对于超过10000m³的大容积油罐采用的是高强度的低合金钢。1.3.2非金属油罐非金属油罐的种类很多，有土油罐、砖油罐、石砌油罐、钢筋混凝土油罐、玻璃钢油罐、耐油橡胶油罐等等。1.3.3地下油罐地下油罐指的是罐内最高油面液位低于相邻区域的最低标高0.2m，且罐顶上覆土厚度不小于0.5m的油罐。这类油罐损耗低，着火的危险性小。1.3.4半地下油罐半地下油罐指的是油罐埋没深度超过罐高的一半，油罐内最高油面液位比相邻区域最低标高不高出2m的油罐。沈阳化工大学学士学位毕业设计11.3油罐种类储油罐是储存油品的容器，它是石油库的主要设备。储油罐按材质可分金属油罐和非金属油罐；按所处位置可分地下油罐、半地下油罐和地上油罐；按安装形式可分立式、卧式；按形状可分圆柱形、方箱形和球形。1.3.1金属油罐金属油罐是采用钢板材料焊成的容器。普通金属油罐采用的板材是一种代号叫A3F的平炉沸腾钢；寒冷地区采用的是A3平炉镇静钢；对于超过10000m³的大容积油罐采用的是高强度的低合金钢。1.3.2非金属油罐非金属油罐的种类很多，有土油罐、砖油罐、石砌油罐、钢筋混凝土油罐、玻璃钢油罐、耐油橡胶油罐等等。1.3.3地下油罐地下油罐指的是罐内最高油面液位低于相邻区域的最低标高0.2m，且罐顶上覆土厚度不小于0.5m的油罐。这类油罐损耗低，着火的危险性小。1.3.4半地下油罐半地下油罐指的是油罐埋没深度超过罐高的一半，油罐内最高油面液位比相邻区域最低标高不高出2m的油罐。1.3.5地上油罐地上油罐指的是油罐基础高于或等于相邻区域最低标高的油罐，或油罐埋没深度小于本身高度一半的油罐。地上油罐是目前炼油企业常见的一类油罐，它易于建造，便于管理和维修，但蒸发损耗大，着火危险性较大。沈阳化工大学学士学位毕业设计21.4油罐的设计要求1具有足够的强度：不产生塑性变形（卸载后）。2具有足够的韧性：在水压试验或操作状态下，油罐不产生断裂破坏。3具有良好的刚性：整体稳定，具有良好抗风能力。4具有一定抗地震能力：在罐区最大地震烈度下不产生破坏。5罐基础均匀稳定：罐基础的不均匀沉陷量要在允许范围内，否则，储罐产生的应力水压试验时的应力。1.5钢材选择原则：安全可靠，经济合理。考虑因素：1油罐的设计因素：设计压力，设计温度，介质的化学性质特别是腐蚀性以及材料的部位等。2材料的机械性能，化学成分，焊接性能和抗腐蚀性能等。3价格合理。对于小型油罐（1000～1万m³），我国一般用A3和沈阳化工大学学士学位毕业设计21.4油罐的设计要求1具有足够的强度：不产生塑性变形（卸载后）。2具有足够的韧性：在水压试验或操作状态下，油罐不产生断裂破坏。3具有良好的刚性：整体稳定，具有良好抗风能力。4具有一定抗地震能力：在罐区最大地震烈度下不产生破坏。5罐基础均匀稳定：罐基础的不均匀沉陷量要在允许范围内，否则，储罐产生的应力水压试验时的应力。1.5钢材选择原则：安全可靠，经济合理。考虑因素：1油罐的设计因素：设计压力，设计温度，介质的化学性质特别是腐蚀性以及材料的部位等。2材料的机械性能，化学成分，焊接性能和抗腐蚀性能等。3价格合理。对于小型油罐（1000～1万m³），我国一般用A3和A3F。对于中型油罐（2万m³，3万m³，5万m³）：罐壁上部，我国多用16MnR，按强度条件设计壁厚；罐壁上部，我国多用A3F，按刚度条件设计壁厚。对于7万和10万m³的大型油罐，我国可供选用的钢板为16MnR或15MnVR；对于更大的油罐则需发展更高强度的新钢种。由强度决定的罐壁、罐底的边板、开口接管、补强板等原则上应选择同一种钢材。由刚性决定的罐壁部分由于受力小、钢板薄（6～10mm），帮在非严寒地区采用沸腾钢不会有危险。1000至10000m³的小型油罐，由强度决定的罐壁部分，根据用途及建罐地区最低日平均温度，一般可分别采用A3F和A3钢板。当这些小型油罐储存原油时，因罐内均设置加热盘管以防止原油凝固，罐壁温度不会太低，故罐壁材料取A3F。但不应在气温低于A3F的最低使用温度下进行油罐的水压试验。沈阳化工大学学士学位毕业设计31.6油罐附件油罐附件是油罐的重要组成部分。（1）梯子和栏杆梯子是为操作人员上到罐顶进行量油、取样等操作而设置的，目前应用最广泛的是罐壁盘梯，罐壁盘梯自上而下沿罐壁作逆时针盘旋，使工作人员下梯时能右手扶栏杆，保证安全，在罐顶周圈上高0.8～1m高的栏杆，或至少在量油孔或透光孔旁的罐顶四周高局部栏杆，以保证工作人员操作安全。（2）人孔在油罐进行安装、清洗和维修时，工作人员可经人孔进出油罐，也可利用人孔进行通风。（3）透光孔透光孔设在罐顶，用于油罐安装和清扫时采光或通风。保险活门的操纵装置失灵时，还可利用系于透光孔处的钢索来找开保险活门。它设置的数目与人孔相同，而且人孔位置与透光孔、清扫孔相对应，以全球采光通气，要避开罐内附件，并设在操作方便的方位。（4）量油孔量油孔是为了测量油面高低、取样、测温而设置的。每个油罐设一个量油孔，装设在梯子平台附近，以利操作。量油孔一般为铸铁的，为了防止关闭孔盖时因撞击而产生火花，量油孔孔盖上镶嵌有软金属（铜、铝）、塑料或耐油橡胶制成的垫圈。在量油孔内壁的一侧装有铝制或铜制的导向槽，以便检测油高时每次都沿导向槽下尺。正对量油孔下方的油罐底板不应有焊缝，必要时可在该处焊接一块计量基准板，以减少各次测量的相对误差。量油孔距管壁的距离一般不小于1m。量油孔启闭频繁，易损坏漏气，因此应经常检查其垫圈的严密性。（5）进出油管进出油接合管装在油罐最下层圈板上，其外侧与进出油管道连接，沈阳化工大学学士学位毕业设计31.6油罐附件油罐附件是油罐的重要组成部分。（1）梯子和栏杆梯子是为操作人员上到罐顶进行量油、取样等操作而设置的，目前应用最广泛的是罐壁盘梯，罐壁盘梯自上而下沿罐壁作逆时针盘旋，使工作人员下梯时能右手扶栏杆，保证安全，在罐顶周圈上高0.8～1m高的栏杆，或至少在量油孔或透光孔旁的罐顶四周高局部栏杆，以保证工作人员操作安全。（2）人孔在油罐进行安装、清洗和维修时，工作人员可经人孔进出油罐，也可利用人孔进行通风。（3）透光孔透光孔设在罐顶，用于油罐安装和清扫时采光或通风。保险活门的操纵装置失灵时，还可利用系于透光孔处的钢索来找开保险活门。它设置的数目与人孔相同，而且人孔位置与透光孔、清扫孔相对应，以全球采光通气，要避开罐内附件，并设在操作方便的方位。（4）量油孔量油孔是为了测量油面高低、取样、测温而设置的。每个油罐设一个量油孔，装设在梯子平台附近，以利操作。量油孔一般为铸铁的，为了防止关闭孔盖时因撞击而产生火花，量油孔孔盖上镶嵌有软金属（铜、铝）、塑料或耐油橡胶制成的垫圈。在量油孔内壁的一侧装有铝制或铜制的导向槽，以便检测油高时每次都沿导向槽下尺。正对量油孔下方的油罐底板不应有焊缝，必要时可在该处焊接一块计量基准板，以减少各次测量的相对误差。量油孔距管壁的距离一般不小于1m。量油孔启闭频繁，易损坏漏气，因此应经常检查其垫圈的严密性。（5）进出油管进出油接合管装在油罐最下层圈板上，其外侧与进出油管道连接，内侧与保险活门或起落管连接。进出油接合管的底缘距罐底一般不小于200mm，以防沉积在罐底的水或杂质随油品排出。（6）保险活门保险活门是安装在进出油接合管罐内一侧的安全启闭装置。其作用是防止油罐控制阀破损或检修时罐内油品流出。（7）放水管及排污孔放水管是为了排放油罐底水而设置的。常用的放水管有固定式放水管和装在排污孔盖上的放水管。放水管内经常有底水，所以需做好保温，以防底水冻结在管子中。排污孔设置在油罐底板下面，伸出罐外一端有排污孔法兰盖，法兰盖上附设放水管。排污孔及附设的放水管主要用于轻油罐，固定式放水管和排污孔沈阳化工大学学士学位毕业设计4在油罐上的安装位置应根据放水和排污的便利来确定，但与人孔的水平夹角应不小于90°。（8）清扫孔清扫孔是为了清除罐底积物而设置的。清扫孔多用于大型原油罐和重油罐。1.7浮顶罐现状到目前为止，国内大型油罐大发展大约经历了四个阶段。第一阶段为整套技术的引进，包括设计，高强度钢板，热处理成品部件和施工技术；第二阶段为国内自行设计和施工，仅引进高强度钢板和热处理部件；第三阶段为国内自行设计，仅引进高强度钢板，焊后消除热应力在国内完成；第四阶段从设计，高强度钢板和焊后热处理全部国产化。经过上述四个阶段，我们的设计和施工水平有了很大提高。2005年，由中国石化工程建设公司和洛阳石化工程公司联合设计的国内最大原油罐在江苏仪征输油站建成，并顺利通过水压试验和中国石化公司的交公验收，目前已完全具备进油条件。这标志着我国超大型油罐的设计和施工已进入世界先进水平。1.8油罐的安装工艺及方法1.8.1大型储罐施工方法国内外大型储罐的施工方法主要有：正装法、倒装法。其中倒装法又分为水浮倒装法、抱杆倒装、气顶倒装法、液压提升倒装法以及机械提升倒装法等。1.水浮正装法，是适用于大容量的浮船式金属储罐的施工，它是利用水的浮力和浮船罐顶结构的特点，给罐体组装提供方便；2.顺装法，顺装法与倒装法相反，自下而上一层层的拼装；3.液压顶升法（机械倒装法），是倒装法的一种形式；4.抱杆倒装，同正装法相反，从上到下进行安装；械正装法，将罐壁预先制成的沈阳化工大学学士学位毕业设计4在油罐上的安装位置应根据放水和排污的便利来确定，但与人孔的水平夹角应不小于90°。（8）清扫孔清扫孔是为了清除罐底积物而设置的。清扫孔多用于大型原油罐和重油罐。1.7浮顶罐现状到目前为止，国内大型油罐大发展大约经历了四个阶段。第一阶段为整套技术的引进，包括设计，高强度钢板，热处理成品部件和施工技术；第二阶段为国内自行设计和施工，仅引进高强度钢板和热处理部件；第三阶段为国内自行设计，仅引进高强度钢板，焊后消除热应力在国内完成；第四阶段从设计，高强度钢板和焊后热处理全部国产化。经过上述四个阶段，我们的设计和施工水平有了很大提高。2005年，由中国石化工程建设公司和洛阳石化工程公司联合设计的国内最大原油罐在江苏仪征输油站建成，并顺利通过水压试验和中国石化公司的交公验收，目前已完全具备进油条件。这标志着我国超大型油罐的设计和施工已进入世界先进水平。1.8油罐的安装工艺及方法1.8.1大型储罐施工方法国内外大型储罐的施工方法主要有：正装法、倒装法。其中倒装法又分为水浮倒装法、抱杆倒装、气顶倒装法、液压提升倒装法以及机械提升倒装法等。1.水浮正装法，是适用于大容量的浮船式金属储罐的施工，它是利用水的浮力和浮船罐顶结构的特点，给罐体组装提供方便；2.顺装法，顺装法与倒装法相反，自下而上一层层的拼装；3.液压顶升法（机械倒装法），是倒装法的一种形式；4.抱杆倒装，同正装法相反，从上到下进行安装；械正装法，将罐壁预先制成的整幅钢板沿罐体设计的圆弧线展开，一边展开，一边焊接；5.充气升顶是罐壁倒装法的另一种形式，它是利和鼓风机向罐内送人压缩风所产生的浮力使上部罐体，罐壁有多层板组装而成，组装顺序与液压倒装顶升法相同。沈阳化工大学学士学位毕业设计51.8.2油罐常用施工方法的比较1.一般来说，正装法适用于任何型式的储罐施工，但由于其脚手架工作量大，消耗材料多，高空作业多，施工效率低，除非是很特殊的情况，已很少采用。正装法的将罐壁预先制成的整幅钢板沿罐体设计的圆弧线展开，一边展开，一边焊接，组装顺序是：底板第一层罐壁第二层罐壁……最顶层罐壁罐顶安装附件安装水压试验。2.倒装法的主要优点是减少了高空作业的工作量，从而节约脚手架材料，减少了高空作业，也使工作效率提高，但各种倒装法也各有优缺点。（1）水浮倒装法一般适用于外浮顶罐，此法是最早施工方法，目前很少采用；（2）机械提升倒装法一般采用手拉葫芦提升，体积在1000m3左右的油罐也有采用立中心柱用卷扬机提升的，因受提升重量和手工操作不均匀性的限制，一般仅适用于5000m3以下的储罐施工；（3）气顶倒装法施工机械简单，相对来说施工费用较低，但由于受其风机的风压限制，一般5000m3以下的储罐的施工，不宜采用气顶倒装法。从理论上说，储罐体积越大，其单位面积分布的重量就越小，采用气顶倒装法施工应该越容易，但由于沈阳化工大学学士学位毕业设计51.8.2油罐常用施工方法的比较1.一般来说，正装法适用于任何型式的储罐施工，但由于其脚手架工作量大，消耗材料多，高空作业多，施工效率低，除非是很特殊的情况，已很少采用。正装法的将罐壁预先制成的整幅钢板沿罐体设计的圆弧线展开，一边展开，一边焊接，组装顺序是：底板第一层罐壁第二层罐壁……最顶层罐壁罐顶安装附件安装水压试验。2.倒装法的主要优点是减少了高空作业的工作量，从而节约脚手架材料，减少了高空作业，也使工作效率提高，但各种倒装法也各有优缺点。（1）水浮倒装法一般适用于外浮顶罐，此法是最早施工方法，目前很少采用；（2）机械提升倒装法一般采用手拉葫芦提升，体积在1000m3左右的油罐也有采用立中心柱用卷扬机提升的，因受提升重量和手工操作不均匀性的限制，一般仅适用于5000m3以下的储罐施工；（3）气顶倒装法施工机械简单，相对来说施工费用较低，但由于受其风机的风压限制，一般5000m3以下的储罐的施工，不宜采用气顶倒装法。从理论上说，储罐体积越大，其单位面积分布的重量就越小，采用气顶倒装法施工应该越容易，但由于气顶时其顶升速度需要人工控制，各方向的偏差需要人工调节，储罐越大，需要参与调节的人手越多，互相的配合越困难，施工危险性越大，因此，20000m3以上的储罐施工，也很少采用气顶倒装法；（4）液压提升倒装法介于几种施工方法之间，其特点一是适应范围广，理论上可适用于任意大小的储罐，二是操作控制简单、可靠、危险性小，因此已经越来越多的被采用，其主要缺点是目前成套设备价格较贵，设备购置一次性投入较大。3.球罐的拼装方法（1）分片组装法。及优点是施工准备工作量少，组装速度快，组装应力小，而且组装精度易于掌握，不需要很大的吊装机械，也不需要太大的场地。缺点是高空作业量大、需要相当数量的夹具。全位置焊接技术要求高，而且施焊条件差，劳动强度大。（2）拼大片组装法。由于在地面上进行组装焊接，减少了高空作业，并可以采用自动焊进行焊接，从而提高了焊接质量。沈阳化工大学学士学位毕业设计6（3）环带组装法。各环带纵缝的组装精度高，组装的约束力小，减少了高空作业和全位置焊接，施工进度快，提高了工效。同时也减少了不安全因素，并能保证纵缝的焊接质量。环带组装法一般适用于中、小环罐的安装。（4）拼半环组装法。该法高空作业少，安装速度快，但需用吊装能力较大的起重机械等，故仅适用于中、小型球罐的安装。（5）分带分片混合组装法。该法适用于中、小型球罐的安装。在施工中较常用的是分片组装法和环带组装法。1.8.3立式浮顶金属油罐立式浮顶金属油罐是近几年来得到广泛使用的一种油罐，根据油罐外壳是否封顶分为外浮顶油罐和内浮顶油罐两种。外浮顶油罐通常用于储存原油，内浮顶油罐一般用于储存轻质油品。浮顶油罐的基础，，壁板与拱顶油罐大同小异，主要区别是增加了一个浮顶，其结构和操作使用比拱顶油罐复杂。浮顶是一个覆盖在油面上并随油面升降的盘状物。由于浮顶与油面间几乎不存在气体空间，可以极大地减少油品的蒸发损耗，减少油气对人身的危害，减少油气对大气的污染，减少油气发生火灾的危险性。同时，浮顶油罐也可减缓油品的质量变化。浮顶油罐广泛使用用于原油，汽油等易挥发性油品。这种结构的油罐投入较大，但从减少的油品损耗中可得到补偿，经济效益客观。

沈阳化工大学学士学位毕业设计6（3）环带组装法。各环带纵缝的组装精度高，组装的约束力小，减少了高空作业和全位置焊接，施工进度快，提高了工效。同时也减少了不安全因素，并能保证纵缝的焊接质量。环带组装法一般适用于中、小环罐的安装。（4）拼半环组装法。该法高空作业少，安装速度快，但需用吊装能力较大的起重机械等，故仅适用于中、小型球罐的安装。（5）分带分片混合组装法。该法适用于中、小型球罐的安装。在施工中较常用的是分片组装法和环带组装法。1.8.3立式浮顶金属油罐立式浮顶金属油罐是近几年来得到广泛使用的一种油罐，根据油罐外壳是否封顶分为外浮顶油罐和内浮顶油罐两种。外浮顶油罐通常用于储存原油，内浮顶油罐一般用于储存轻质油品。浮顶油罐的基础，，壁板与拱顶油罐大同小异，主要区别是增加了一个浮顶，其结构和操作使用比拱顶油罐复杂。浮顶是一个覆盖在油面上并随油面升降的盘状物。由于浮顶与油面间几乎不存在气体空间，可以极大地减少油品的蒸发损耗，减少油气对人身的危害，减少油气对大气的污染，减少油气发生火灾的危险性。同时，浮顶油罐也可减缓油品的质量变化。浮顶油罐广泛使用用于原油，汽油等易挥发性油品。这种结构的油罐投入较大，但从减少的油品损耗中可得到补偿，经济效益客观。沈阳化工大学学士学位毕业设计72浮顶罐经济尺寸的选择2.1浮顶罐经济尺寸的计算计算公式的选择：因为容积为10000m3，由于当容积大于1000m3,应采用不等壁的浮顶罐（参考文献[1]第32页）。所以尺寸的计算按不等壁厚贮罐的经济尺寸计算公式计算：s)[]r(s21H液式中：s1—罐顶板厚度，取为6mm；s—罐底板厚度，取为8mm；2—钢板许用应力，材料选为Q235—AF,取为157Mpa；（引自参考文献[2]第178页表7—1）—焊接接头系数，取为0.9；r—贮液重量，r液=g=85010沈阳化工大学学士学位毕业设计72浮顶罐经济尺寸的选择2.1浮顶罐经济尺寸的计算计算公式的选择：因为容积为10000m3，由于当容积大于1000m3,应采用不等壁的浮顶罐（参考文献[1]第32页）。所以尺寸的计算按不等壁厚贮罐的经济尺寸计算公式计算：s)[]r(s21H液式中：s1—罐顶板厚度，取为6mm；s—罐底板厚度，取为8mm；2—钢板许用应力，材料选为Q235—AF,取为157Mpa；（引自参考文献[2]第178页表7—1）—焊接接头系数，取为0.9；r—贮液重量，r液=g=85010液m38500N/所以：H1060.98500(68)10315715.26mD=4V410000=28.9m3.1415.26由于当D20时，中幅度最小公称厚度为6mm(引自参考文献[1]第122页表4—1)，取中幅板厚度为6mm；故10000㎡拱顶厚为6mm。（引自参考文献[1]第136页表5—3），所以初选的贮罐顶板和底板厚度符合要求。沈阳化工大学学士学位毕业设计82.2载荷的计算2.2.1静载荷1贮液本身的自重包括附件，指焊与罐体上的固定件，如通气孔，透光孔，人孔，梯子，平台等；配件指装在罐体开口接管法兰和管件接头上的部件，如呼吸阀，阀门，固定泡沫消防堰板等。2贮存液体载荷贮存液体的重度一般按水的重度0.001kgf/cm3计算3附加载荷（雪或活载荷）：这里取70kgf/m2（引自参考文献【1】第37沈阳化工大学学士学位毕业设计82.2载荷的计算2.2.1静载荷1贮液本身的自重包括附件，指焊与罐体上的固定件，如通气孔，透光孔，人孔，梯子，平台等；配件指装在罐体开口接管法兰和管件接头上的部件，如呼吸阀，阀门，固定泡沫消防堰板等。2贮存液体载荷贮存液体的重度一般按水的重度0.001kgf/cm3计算3附加载荷（雪或活载荷）：这里取70kgf/m2（引自参考文献【1】第37页）F1=70kgf/m2×3.14×28.92÷4×=45894.79kgf2.2.2罐顶设计压力（一）在贮液容重为0.0007kgf/cm3的条件下能承受积存在单盘上250mm降雨量的载荷。（二）浮顶支撑在立柱上时应能承受120kgf/m2的附加载荷。沈阳化工大学学士学位毕业设计93罐壁设计3.1罐壁的强度计算3.1.1变截面罐壁的应力分析大型贮罐的圆筒罐壁承受贮液的静压，此静液压是按照三角形分布，由上至下逐渐增大，故罐壁厚度也由上至下逐渐增厚。在实际工程不可能采用连续变化截面厚度的钢板去制造贮罐，故在设计中只能根据钢板规格，采用逐级增厚的阶梯变截面壁。3.1.2罐壁厚度计算参见参考文献[1]第55页【例3-1】引入公式（3-14）和（3-15），按规定单位代入数据，按水压考虑。试水时：28900.001(h30)20.00102(h30)15700.9由此时计算出各圈板的厚度，计算结果列于下表3-1，如下：表1计算厚度（单位：mm)圈板号hh30水1234567891526136011901020850680510340170149613301160990820650480310140沈阳化工大学学士学位毕业设计93罐壁设计3.1罐壁的强度计算3.1.1变截面罐壁的应力分析大型贮罐的圆筒罐壁承受贮液的静压，此静液压是按照三角形分布，由上至下逐渐增大，故罐壁厚度也由上至下逐渐增厚。在实际工程不可能采用连续变化截面厚度的钢板去制造贮罐，故在设计中只能根据钢板规格，采用逐级增厚的阶梯变截面壁。3.1.2罐壁厚度计算参见参考文献[1]第55页【例3-1】引入公式（3-14）和（3-15），按规定单位代入数据，按水压考虑。试水时：28900.001(h30)20.00102(h30)15700.9由此时计算出各圈板的厚度，计算结果列于下表3-1，如下：表1计算厚度（单位：mm)圈板号hh30水12345678915261360119010208506805103401701496133011609908206504803101401.52591.35661.18321.0098083640.66300.48960.31620.1428沈阳化工大学学士学位毕业设计10考虑到钢板规格和最小壁厚要求等因素最终确定圈板的名义厚度为：16；14；12；11；9；7；6；6；6（单位：mm）3.1.3罐壁下节点边缘应力的校核根据底层圈板厚度=16mm，查文献[1]第122页表（4-2）选定边缘板厚度s8mm，罐壁材料为Q235—AF，Eb106kgf2.1cm2，0.3，罐底突出距离c5cm；罐底地基系数kbcm25kgf罐壁重：Gh)hD(h99221111钢=7.8510-33.142890[170(0.6+0.6+0.6+0.7+0.9+1.1+1.2+1.4+1.6)]=105357.47kgf罐体总重量：=G(1+20%)=105357.47120%=126428.96kgfG1用于罐底周边重量：Gcm2kgf/13.9328903.14126428.96DG作用于单位面积罐底的液重：R2Hg液0R2qHgrH0.000851526=1.29kgfcm液液2/贮罐壁圆筒刚性：DE31061.63106kgf1ss2)0.32)2.10.74cm12(12(1罐壁弹性系数：K106cm3R22)沈阳化工大学学士学位毕业设计10考虑到钢板规格和最小壁厚要求等因素最终确定圈板的名义厚度为：16；14；12；11；9；7；6；6；6（单位：mm）3.1.3罐壁下节点边缘应力的校核根据底层圈板厚度=16mm，查文献[1]第122页表（4-2）选定边缘板厚度s8mm，罐壁材料为Q235—AF，Eb106kgf2.1cm2，0.3，罐底突出距离c5cm；罐底地基系数kbcm25kgf罐壁重：Gh)hD(h99221111钢=7.8510-33.142890[170(0.6+0.6+0.6+0.7+0.9+1.1+1.2+1.4+1.6)]=105357.47kgf罐体总重量：=G(1+20%)=105357.47120%=126428.96kgfG1用于罐底周边重量：Gcm2kgf/13.9328903.14126428.96DG作用于单位面积罐底的液重：R2Hg液0R2qHgrH0.000851526=1.29kgfcm液液2/贮罐壁圆筒刚性：DE31061.63106kgf1ss2)0.32)2.10.74cm12(12(1罐壁弹性系数：K106cm3R22)22.11.61.61kgf/(2890/Ess罐壁特性系数：m44cm11061.610.0274Ds40.74ssK底的圆筒刚性：DE3b1060.83104kgfcm2)0.32)2.19.84612(112(1b底的特征系数：mcm1449.84610k4b4Db450.05969b沈阳化工大学学士学位毕业设计11罐壁单位变位系数由文献[1]第60页表（3-6）IV查得（相当于IV中的y'）：m3106cmkgf1110641150.05/0.0270.74sKssssmDm20.0272103cm12220.91/kgf1.61sKss102cm2/kgf222m20.0273.351.61sKss罐壁载荷变位系数由扰度方程求得，其符号与文献[1]第57页图（3-8）所示M00,Q方向一致者取正号：1041q0.000855.281.61ssKs2q0.0008515260.81cm1.61KHs0.0596950.2982查文献[1]第61页表（3-7）得：bmc沈阳化工大学学士学位毕业设计11罐壁单位变位系数由文献[1]第60页表（3-6）IV查得（相当于IV中的y'）：m3106cmkgf1110641150.05/0.0270.74sKssssmDm20.0272103cm12220.91/kgf1.61sKss102cm2/kgf222m20.0273.351.61sKss罐壁载荷变位系数由扰度方程求得，其符号与文献[1]第57页图（3-8）所示M00,Q方向一致者取正号：1041q0.000855.281.61ssKs2q0.0008515260.81cm1.61KHs0.0596950.2982查文献[1]第61页表（3-7）得：bmc由内差法计算得：mc0.7095bmc0.2178bmc0.9273bmc0.4915b罐底单位位变系数由文献[1]第60页表（3-6）I查得（相当于I中的y'）：mc)]2}2[(mc)]2m3Kb{1[(11bbbb0.059693510.92730.70952=12.19×10kgf2215罐底载荷变位系数b由文献[1]第60页表（3-6）III查（相当于III中的y'），1G1qb由文献[1]第60页表（3-6）II查得（相当于II中的y'）：沈阳化工大学学士学位毕业设计12mc)]mc)(mc)2(mc)((qmb[12K01qbbbbbb0.059692510.49150.927320.21780.7095=0.00661.29Gm2K{2[(mc)]}0.059692b20.709520.01kg1b1Gbb13.9325然后将上述系数代入文献[1]第58页表（3-5）弹性连接公式，求得：s)2121111221G1q1q222q120b)(s(b)s(sbsssM=0.913.35103102104102106105)103)20.813.35(5.280.00660.01)(50.0512.19(0.91122.766kgf/cms沈阳化工大学学士学位毕业设计12mc)]mc)(mc)2(mc)((qmb[12K01qbbbbbb0.059692510.49150.927320.21780.7095=0.00661.29Gm2K{2[(mc)]}0.059692b20.709520.01kg1b1Gbb13.9325然后将上述系数代入文献[1]第58页表（3-5）弹性连接公式，求得：s)2121111221G1q1q222q120b)(s(b)s(sbsssM=0.913.35103102104102106105)103)20.813.35(5.280.00660.01)(50.0512.19(0.91122.766kgf/cms)21211112211112q1G1q1q120b)(s(b)s(b)s(ssbsQ103(5.28104106105)102(50.05106105)(0.91103)20.910.00660.01)0.81(50.0512.193.3512.1927.51kgf/cm(剪力与原来假设方向相反)罐壁最大弯曲应力：cm2W0021.62122.7666287.733kgf/6MMkgfcm2/[]1570[]，故为安全。下节点贴角焊缝高度h取为10mm，则：2/cm1.4cm20.7hA10.7h(sh2)0.712W沈阳化工大学学士学位毕业设计13焊缝抗剪强度：QA)2MW)2(27.511.4)2)2cm200(122.7661.61((78.74kgf/cm2[]0.7[]0.715700.9989.1kgf/因为[]，故为安全。3.2浮顶罐的风力稳定计算3.2.1抗风圈的计算浮顶罐没有固定顶盖，为了使贮罐在风压作用下仍保持上口圆度，以维持贮罐整体形状，故需在贮罐上部整个圆周上设置一个抗风圈。这里抗风圈设置在离罐顶端0.5m的外壁上。1.沈阳化工大学学士学位毕业设计13焊缝抗剪强度：QA)2MW)2(27.511.4)2)2cm200(122.7661.61((78.74kgf/cm2[]0.7[]0.715700.9989.1kgf/因为[]，故为安全。3.2浮顶罐的风力稳定计算3.2.1抗风圈的计算浮顶罐没有固定顶盖，为了使贮罐在风压作用下仍保持上口圆度，以维持贮罐整体形状，故需在贮罐上部整个圆周上设置一个抗风圈。这里抗风圈设置在离罐顶端0.5m的外壁上。1.抗风圈所需最小截面系数WZ：WZ=0.058D2H=0.05828.9215.26=739.228cm3抗风圈的外周边可以是圆形或多边形