儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

1、第第1章章 儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)概述儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)概述 主要內(nèi)容 儲(chǔ)罐及發(fā)展概況 影響儲(chǔ)罐工藝系統(tǒng)和儲(chǔ)罐建造的因素 儲(chǔ)罐的種類及特點(diǎn) 儲(chǔ)罐材料及選用 儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)方法與基本要求 教學(xué)重點(diǎn)：教學(xué)重點(diǎn)： 儲(chǔ)罐種類、特點(diǎn)及應(yīng)用情況，儲(chǔ)罐種類、特點(diǎn)及應(yīng)用情況， 儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)的常用規(guī)范；儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)的常用規(guī)范； 儲(chǔ)罐的大型發(fā)展趨勢(shì)及技術(shù)難題儲(chǔ)罐的大型發(fā)展趨勢(shì)及技術(shù)難題 儲(chǔ)罐材料及的常用規(guī)范儲(chǔ)罐材料及的常用規(guī)范 教學(xué)難點(diǎn)：教學(xué)難點(diǎn)： 無無 1.1儲(chǔ)罐及發(fā)展概況 1.1.11.1.1儲(chǔ)罐：儲(chǔ)罐： 油品和各種液體化學(xué)品的儲(chǔ)存設(shè)備油品和各種液體化學(xué)品的儲(chǔ)存設(shè)備. . 用途用途: :是儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)設(shè)施、煉油、化工裝置是儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)設(shè)施、煉油、化工裝置

2、 的重要組成部的重要組成部 分。分。 按溫度劃分按溫度劃分, ,可分為可分為: : 低溫儲(chǔ)罐低溫儲(chǔ)罐(-90 (-90 -20 )-20 ) 常溫儲(chǔ)罐常溫儲(chǔ)罐(90)(2104m3以上的固定頂儲(chǔ)罐 可制造成部件，在現(xiàn)場(chǎng)組 裝成整體結(jié)構(gòu) 1.2.7儲(chǔ)液損耗 研究石油類或液體化學(xué)品儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)儲(chǔ)液的損耗日益受到 人們的重視。損耗不但使資源浪費(fèi)，降低了儲(chǔ)液的質(zhì)量， 造成經(jīng)濟(jì)損失，而且嚴(yán)重污染環(huán)境，危害人們的生活質(zhì)量 和生存，因此作為儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)重要組成部分的儲(chǔ)罐技術(shù)發(fā)展 的標(biāo)志之一，就是有效徑制和盡量減少儲(chǔ)液的很耗。 損耗類型與損耗量 石油類或液體化學(xué)品儲(chǔ)液的損耗可分為蒸發(fā)損耗和殘漏損 耗兩種類型。蒸發(fā)損耗

3、和殘漏損耗分別是指儲(chǔ)液在生產(chǎn)、 儲(chǔ)存、運(yùn)輸、銷售中由于受到工藝技術(shù)及設(shè)備的限制，有 一部分較輕的液態(tài)組分氣化而造成的在數(shù)量上不可回收的 損失和在作業(yè)未能避免的滴灑、滲漏、儲(chǔ)罐(容器)內(nèi)壁的 乳黏附、車、船底部余液未能卸凈等而造成的數(shù)量損失， 儲(chǔ)液(油品)的殘漏損耗不發(fā)生形態(tài)變化。 文獻(xiàn)和調(diào)查資料表明，儲(chǔ)液損失，特別是油品損耗數(shù)量是 十分驚人的。1980年，中國(guó)11個(gè)主要油田的測(cè)試結(jié)果表明， 從井口開始到井場(chǎng)原油庫，井場(chǎng)油品損耗量約占采油量的 2%，其中發(fā)生于井場(chǎng)庫的蒸發(fā)損耗約占總損耗的32%。據(jù) 1995年第四屆國(guó)際石油會(huì)議報(bào)道，在美國(guó)油品從井場(chǎng)經(jīng)煉 制加工到成品銷售的全過程中，品損耗數(shù)量約占

4、原油產(chǎn)量 的3%。若以總損耗為3%估算，全世界每年的油品損耗約有 1X108t，幾乎相當(dāng)于中國(guó)一年的原油產(chǎn)量。 儲(chǔ)液損耗的危害 1.液(油品)數(shù)量減少，經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重 據(jù)估算全世界從油田井場(chǎng)到銷售的全過程中，每年原油和 油品的總耗達(dá)3%。每年散失到大氣中的量約1X108t，其經(jīng) 濟(jì)損失相當(dāng)嚴(yán)重。 2.儲(chǔ)液(油品)質(zhì)量降低 由于油品的蒸發(fā)都是油料中的最輕組成，因此會(huì)嚴(yán)重降低 油品質(zhì)量，甚至使本來合格油品變?yōu)椴缓细瘛＠?，汽?隨著輕組分的蒸發(fā)，蒸氣壓下降，啟動(dòng)性變差;辛烷值降 低，汽油在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)燃燒時(shí)抗爆性變差。當(dāng)航空汽油的蒸 發(fā)損耗率達(dá)到1. 2%時(shí)，其初餾點(diǎn)升高30C ,蒸氣壓下降20， 辛烷

5、值減少0. 5個(gè)單位。 3.環(huán)境污染，危及人的生活質(zhì)量和生存 大多數(shù)的油庫、油碼頭、石油與化工聯(lián)合裝置和加油站 分布在人口稠密的城市或周邊地區(qū)，散發(fā)到大氣中的油氣 含有苯和有機(jī)活性化合物，苯對(duì)人有致癌作用，而有機(jī)活 性化合物與氮氧化物在紫外線的作用下會(huì)發(fā)生一系列的光 化學(xué)反應(yīng)，生成臭氧、一氧乙酞硝酸醋、醛類、酮類和有 機(jī)酸類等二次污染物；大氣中的SO2還會(huì)生成硫酸鹽氣溶 膠，這種一次和二次污染物的混合物稱為光化學(xué)煙霧。這 種煙霧強(qiáng)烈刺激人的眼睛、喉嚨導(dǎo)致頭痛以及使呼吸道患 者病情惡化，嚴(yán)重時(shí)甚至造成死亡。因此尋找降低油品和 液體化學(xué)品損耗 的措施，是十分重要的課題。 儲(chǔ)液損耗的原因 油品與液體

6、化學(xué)品損耗兩種類型中，蒸發(fā)是儲(chǔ)液損耗的主 要原因。為此在這里主要闡述儲(chǔ)罐蒸發(fā)損耗的各種原因。 任何儲(chǔ)液的蒸發(fā)損耗都是在儲(chǔ)罐內(nèi)部傳質(zhì)過程中發(fā)生的。 這種傳質(zhì)過程包括發(fā)生在氣、液接觸面的相際傳質(zhì)，即儲(chǔ) 液的蒸發(fā)(液體表面的汽化過程)。發(fā)生在儲(chǔ)罐內(nèi)氣相空間 蒸氣分子的擴(kuò)散.上述過程的進(jìn)行，使儲(chǔ)罐內(nèi)氣相空間原 有的空氣變?yōu)橼呌诰鶆蚍植嫉膬?chǔ)液蒸氣和空氣的混合氣體. 當(dāng)外界條件變化引起混合氣體狀態(tài)參數(shù)改變時(shí)，混合氣體 從儲(chǔ)罐排入大氣，就造成了儲(chǔ)液的蒸發(fā)損耗。 引起蒸發(fā)的內(nèi)部因素是儲(chǔ)液本身的固有性質(zhì)。對(duì)油類來說 是多種碳?xì)浠衔锏酿s分組成，餾分組成越輕，沸點(diǎn)越低， 蒸氣壓越大，蒸發(fā)損耗越大。因此在儲(chǔ)罐內(nèi)溶劑

7、汽油、航 空汽油、車用汽油和原油，容易 造成蒸發(fā)損耗，而煤油、 燃料油的蒸發(fā)損耗稍小，潤(rùn)滑油的蒸發(fā)損失更小。對(duì)液體 化學(xué)品來說其組成較單一純度較高，其蒸發(fā)損耗主要取決 于沸點(diǎn)、蒸汽壓的大小，沸點(diǎn)越低、蒸氣壓越大就越容易 蒸發(fā)。因此在儲(chǔ)罐內(nèi)的醚類、醇類容易蒸發(fā)，苯類、酚類 稍小，酸類和堿類更小。 引起蒸發(fā)的外部因素主要有溫度、儲(chǔ)罐的承壓能力、儲(chǔ)罐 氣相空間大小、儲(chǔ)罐的密封程度、儲(chǔ)罐的大小呼吸等。 1.溫度 對(duì)同一種儲(chǔ)液，大氣溫度和儲(chǔ)液溫度的高低是決定蒸發(fā) 速度的重要因素。溫度越高儲(chǔ)液蒸發(fā)越劇烈。同時(shí)，隨著 溫度的升高，儲(chǔ)罐氣相空間的壓強(qiáng)也升高，增大的壓強(qiáng)一 旦超過儲(chǔ)罐的安全控制壓力使呼吸閥打開時(shí)

8、，大量的儲(chǔ)液 蒸氣就會(huì)排出罐外，造成損耗。 2.儲(chǔ)罐的承壓能力 儲(chǔ)罐的承壓能力較低，儲(chǔ)液蒸氣(油氣)在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到 呼吸閥的開啟壓力，油氣排入大氣，使罐內(nèi)壓力降低，這 樣呼吸閥開啟頻率增加.蒸發(fā)速度加快蒸發(fā)損耗增加。儲(chǔ) 罐的承壓能力較高，導(dǎo)致蒸發(fā)速度減慢，蒸發(fā)損耗減少。 3.儲(chǔ)罐氣相空間 儲(chǔ)罐中儲(chǔ)液上方氣相空間越大，蒸發(fā)損耗越大。據(jù)計(jì)算， 在相同溫度和密封條件下儲(chǔ)存同一種牌號(hào)汽油，進(jìn)油量為 儲(chǔ)罐容量積20%時(shí)的蒸發(fā)損耗比進(jìn)油量為儲(chǔ)罐容積95%時(shí)大 8倍。 4.儲(chǔ)罐的密封程度 若進(jìn)油儲(chǔ)罐上部密封不嚴(yán)即有孔隙，隨著儲(chǔ)罐內(nèi)部或外 部氣壓的波動(dòng)，油氣就會(huì)從孔隙被排出或空氣被吸入?？?隙不止一個(gè)，就會(huì)

9、因空氣流動(dòng)形成自然通風(fēng)。空氣從一個(gè) 孔隙進(jìn)入而油氣從另一個(gè)孔隙排出。當(dāng)孔隙在不同高度分 布時(shí)，還會(huì)因高差而產(chǎn)生的氣壓壓差使油氣從低處孔隙排 出，空氣從高處孔隙吸人。油氣排出和空氣吸入，會(huì)使儲(chǔ) 罐內(nèi)的油蒸氣濃度降低，又會(huì)使油品不斷地蒸發(fā)，形成惡 性循環(huán)。這種因儲(chǔ)罐不同高度的孔隙引起的蒸發(fā)扭耗又稱 為自然通風(fēng)損耗。 儲(chǔ)罐上孔隙的產(chǎn)生原因?yàn)楹缚p處的銹蝕、透光孔、法蘭 密封墊缺損、呼吸閥閥盤失靈、操作時(shí)盆油口未蓋嚴(yán)等。 5.儲(chǔ)罐的大呼吸 儲(chǔ)罐頂大呼吸是指儲(chǔ)罐收、發(fā)儲(chǔ)液(油)時(shí)的呼吸。 儲(chǔ)液收油時(shí)，由于油面逐漸升高，氣相空間逐漸減小， 罐內(nèi)氣相壓力增大，當(dāng)壓力超過儲(chǔ)罐安全控制壓力時(shí)使呼 吸閥打開。一定濃

10、度的油蒸氣從呼吸閥排出，直到儲(chǔ)罐停 止收油，所呼出的油蒸氣造成了油品的蒸發(fā)損耗。 當(dāng)儲(chǔ)罐向外發(fā)油時(shí)，因油面不斷降低，罐內(nèi)氣相壓力減小， 當(dāng)壓力小于呼吸閥控制的真空度時(shí)，儲(chǔ)罐開始吸人新鮮空 氣。由于油面上方油氣沒有飽和，促使油品蒸發(fā)速度加快， 使油氣重新達(dá)到飽和，罐內(nèi)氣相壓力再次上升，可能有部 分油氣因壓力過大，從呼吸閥逸出，大部分飽和蒸氣將在 下一次收油時(shí)被呼出。 6.儲(chǔ)罐的小呼吸 罐內(nèi)儲(chǔ)液(油品)在沒有收、發(fā)作業(yè)靜止儲(chǔ)存情況下，隨 著環(huán)境氣溫、壓力在一天內(nèi)晝夜周期變化，罐內(nèi)氣相溫度、 儲(chǔ)液(油品)的蒸發(fā)速度、蒸氣(油氣)濃度和蒸氣壓力也隨 著變化，這種排出或通過呼吸閥儲(chǔ)液蒸氣(油氣)和吸人空

11、 氣的過程所造成的儲(chǔ)液(油品)損耗稱作儲(chǔ)罐小呼吸損耗， 在生產(chǎn)上也叫儲(chǔ)罐靜止儲(chǔ)存損耗中，小呼吸損耗約占10%。 有關(guān)資料表明：一座1x104 m3地上金屬汽油罐，一年小呼 吸損失可達(dá)117t，損失率為1.7%。 1.2.8儲(chǔ)罐選型 首先根據(jù)儲(chǔ)液的性質(zhì)和儲(chǔ)液的需要，確定選用浮頂罐還是 固定頂罐。 若是常壓儲(chǔ)存，主要為了減少蒸發(fā)損耗或防止污染環(huán)境保 證儲(chǔ)液不受空氣污染、要求干凈等宜選用浮頂罐或內(nèi)浮頂 罐。 若是常壓或低壓儲(chǔ)存，蒸發(fā)損耗不是主要問題，環(huán)境污染 也不大，可不必設(shè)置浮頂且需要適當(dāng)加熱儲(chǔ)存，宜選用固 定頂罐。 浮頂選型時(shí) 20m以下小直徑罐，常用雙盤式； 油品蒸汽壓高于103.4kPa時(shí)，

12、也用雙盤式； 單盤式浮頂?shù)慕ㄔ熨M(fèi)用是雙盤式的1/3； 雙盤式浮頂強(qiáng)度高，積雪深度2m以上時(shí)，用雙盤式； 雙盤式浮頂絕熱保溫效果好 1.3儲(chǔ)罐用材和選用 1.3.1儲(chǔ)罐用材概述 儲(chǔ)罐用材按類別可分為碳鋼(碳素鋼和低合金鋼)、 不銹鋼、鋁及其合金等。 按儲(chǔ)罐各部位又可分為鋼板(厚、薄鋼板)、結(jié)構(gòu)用 型鋼、管子、鍛件、法蘭、螺柱(螺栓)、螺母、焊 接用材(焊條、焊絲、焊劑或保護(hù)氣體)。 儲(chǔ)罐容量的大型化，促進(jìn)高強(qiáng)度鋼的應(yīng)用和開發(fā) 儲(chǔ)罐用鋼材近30多年來，由于儲(chǔ)罐大型化的發(fā)展， 高強(qiáng)度鋼的應(yīng)用越來越多，等級(jí)也越來越高。 1962 荷蘭10 104 m3 壁厚 34.5mm 罐壁用德國(guó)材料st52, 抗

13、拉強(qiáng)度500600MPa; 日本14104 m3 壁厚 49mm 材料SM570 抗拉強(qiáng)度570720MPa; 1985 中國(guó)引進(jìn)日本10 104 m3 材料SPV490 Q 抗拉強(qiáng)度610740MPa; 1997 中國(guó)生產(chǎn)10 104 m3 國(guó)產(chǎn)材料 WH610D2(12MnNiVR) 抗拉強(qiáng)度610740MPa 儲(chǔ)罐壁板最大厚度的限制 儲(chǔ)罐壁板最大厚度的限制是由下面兩個(gè)因素引起 的。 其一是對(duì)一定強(qiáng)度的鋼板，由于儲(chǔ)罐容量(尺寸) 的增大，壁板厚度需相應(yīng)增加; 其二是隨著壁板厚度的增加，為消除壁板在制造 和焊接時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力，必須進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)消除應(yīng)力的 熱處理措施。目前對(duì)儲(chǔ)罐大型化還沒能解決熱處

14、理的問題，為此只有限制壁板的厚度以確保儲(chǔ)罐 的安全運(yùn)行。目前儲(chǔ)罐壁板最大厚度限制在45mm 范圍以內(nèi)。 儲(chǔ)罐用材(主要是鋼板)的多樣性 儲(chǔ)罐容量從100m3到10 104 m3甚至20 104 m3， 要求鋼板的品種從普通碳素結(jié)構(gòu)鋼到焊接結(jié)構(gòu)高普通碳素結(jié)構(gòu)鋼到焊接結(jié)構(gòu)高 強(qiáng)度鋼。強(qiáng)度鋼。其強(qiáng)度等級(jí)范圍廣，以滿足儲(chǔ)罐不同容滿足儲(chǔ)罐不同容 量的需求。量的需求。 滿足液體腐蝕性的要求的不銹鋼材質(zhì)滿足液體腐蝕性的要求的不銹鋼材質(zhì)的應(yīng)用越來 越多，主要牌號(hào)有主要牌號(hào)有0Cr18Ni9 , 00Cr19Ni10 , 0Cr17Ni12Mo2 , 00Cr17Ni14Mo20。 對(duì)某些液體化學(xué)品小容量?jī)?chǔ)罐也

15、有采用鋁及其合液體化學(xué)品小容量?jī)?chǔ)罐也有采用鋁及其合 金材質(zhì)的。金材質(zhì)的。 1.3.2儲(chǔ)罐壁板用材的基本要求 儲(chǔ)罐壁板用材的基本要求是強(qiáng)度，可焊性和夏比 (V形缺口)沖擊功。 1.強(qiáng)度 強(qiáng)度包括抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度。由于儲(chǔ)罐的操作 溫度在250以下，且大部分儲(chǔ)罐處在90以下， 因此其強(qiáng)度大多是常溫下的強(qiáng)度。強(qiáng)度是決定罐 壁厚度大小的力學(xué)性能指標(biāo)。 強(qiáng)度與材料的使用狀態(tài)(熱處理狀態(tài))有關(guān)。高強(qiáng)度 鋼常用的有正火鋼和調(diào)質(zhì)鋼。 正火：熱處理方法簡(jiǎn)單，材質(zhì)均勻. 調(diào)質(zhì)：熱處理工藝復(fù)雜,強(qiáng)度及沖擊韌性比正火 高 2.可焊性 鋼板的可焊性一般用兩個(gè)指標(biāo)來控制，一是碳含 量或碳當(dāng)量，二是熱影響區(qū)的硬度。 第一個(gè)

16、指標(biāo)取決于鋼材的化學(xué)成分。一般碳鋼以 碳含量，低合金鋼以碳含量或碳當(dāng)量Ce把鋼的化 學(xué)成分對(duì)鋼淬硬性的影響折算成碳的影響來估價(jià) 可焊性。 可焊性的另一個(gè)指標(biāo)是熱影響區(qū)的硬度。熱影響 區(qū)的硬度與Ce值及焊接時(shí)冷卻速度有關(guān)。 Ce值越 高，冷卻速度越快，熱影響區(qū)的硬度越高。 碳含量或碳當(dāng)量含量越高，熱影響區(qū)硬化與脆化 傾向越大，焊接應(yīng)力下，產(chǎn)生裂紋傾向越大 碳鋼碳含量0.25%, 低合金鋼碳含量0.25%, 應(yīng)限定Ce0.45%,可焊性良好. 碳鋼碳含量0.40%,低合金鋼碳含量0.38%, 粹裂傾向性大,可焊性不好. 3.鋼板的韌性沖擊功Akv 防止儲(chǔ)罐(油罐)脆性破壞的一個(gè)重要數(shù)據(jù)指標(biāo)。 鋼板

17、的V形缺口沖擊試驗(yàn)得到鋼板的韌性沖擊功 (吸收能量)Akv值來預(yù)測(cè)鋼板的韌性。 影響罐壁鋼板沖擊韌性的因素很多，有 儲(chǔ)罐的最低設(shè)計(jì)溫度； 鋼板的強(qiáng)度； 鋼板的厚度； 鋼板的時(shí)效性、晶粒度和使用狀態(tài)等。 （所謂儲(chǔ)罐的最低設(shè)計(jì)溫度。是指儲(chǔ)罐最低金屬溫 度。 它是指設(shè)計(jì)最低使用溫度與充水試驗(yàn)時(shí)的水 溫兩者中的較低值。設(shè)計(jì)最低使用溫度是取建罐 地區(qū)的最低日平均溫度加13 。 設(shè)計(jì)溫度低于-20的特殊情況，必須考慮低溫對(duì) 材料性能、結(jié)構(gòu)形式等方面的影響。設(shè)計(jì)溫度等 于低于-20的儲(chǔ)罐，應(yīng)當(dāng)按照低溫儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)，設(shè) 計(jì)溫度的下限由特定的工況確定）。 1.儲(chǔ)罐最低設(shè)計(jì)溫度 溫度越低，鋼板的韌性越差，設(shè)計(jì)溫度較低

18、的罐 壁板應(yīng)有較高的沖擊韌性。對(duì)不同的材料，其最 低使用溫度應(yīng)有所限制，對(duì)同一種材料在不同的 低溫度下使用，其韌性的要求應(yīng)有不同。 2.鋼板的強(qiáng)度 鋼板的強(qiáng)度等級(jí)越高，越容易產(chǎn)生脆性破壞，且 產(chǎn)生裂紋的敏感性也越大。因此對(duì)強(qiáng)度等級(jí)較高 的壁板，相應(yīng)要有較高沖擊韌性要求。 3.鋼板的時(shí)效性、晶粒度和使用狀態(tài) 鋼板的時(shí)效性是隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，塑性和韌性下 降，冷脆溫度轉(zhuǎn)變點(diǎn)升高。沸騰鋼的時(shí)效性和晶 粒度比鎮(zhèn)靜鋼大，因此沸騰鋼的沖擊韌性比鎮(zhèn)靜 鋼的差。同一種鋼材調(diào)質(zhì)處理使用狀態(tài)比正火處 理使用狀態(tài)的沖擊韌性高。 4.鋼板的厚度 鋼板越厚越容易產(chǎn)生脆性破壞。原因之一是板厚 的增加，沖擊韌性降低。之二是，

19、板厚的增加容 易產(chǎn)生裂紋。因此鋼板越厚沖擊韌性的要求應(yīng)更 高。 1.3.3儲(chǔ)罐主要用材的選擇 儲(chǔ)罐用材的選擇應(yīng)根據(jù)儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)溫度(最低和最 高設(shè)計(jì)溫度)、物料的特性(腐蝕性、毒性、易爆 性等)、鋼材的性能和使用限制，在保證儲(chǔ)罐各部 位 安全、可靠的基礎(chǔ)上節(jié)省投資的原則。 儲(chǔ)罐罐壁，尤其是底圈壁板、第二層圈壁和罐 底的邊緣板對(duì)選材來說是最重要的，它們之間的 連接焊縫受力較大，且較復(fù)雜，也往往容易出現(xiàn) 事故。 為從材料的選擇方面保證強(qiáng)度和焊縫質(zhì)量，罐底 邊緣板應(yīng)與底圈壁板同材質(zhì)。儲(chǔ)罐的其他部分， 如罐底的中幅板、罐頂及肋板、抗風(fēng)圈、加強(qiáng)圈 等一般可選用Q235-A, Q235-B或Q235-AF鋼

20、材。 不銹鋼儲(chǔ)罐材質(zhì)的選擇，主要是根據(jù)液物料的腐 蝕性要求，一般選擇0Cr18Ni9就可以。適用于小 容量?jī)?chǔ)罐. 1.3.4國(guó)內(nèi)儲(chǔ)罐用鋼材 國(guó)內(nèi)幾十年來，逐步完善和制定儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)， 采用Q235-AF、Q235-A、Q235-B、Q235-C、20R、 16MnR等鋼材建造中、小型容量的儲(chǔ)罐，并積累 了較豐富的經(jīng)驗(yàn)。 1997年采用國(guó)產(chǎn)材料WH610D2(12MnNiVR)鋼板 建造10 X 104 m3大型浮頂原油儲(chǔ)罐，該鋼種是武 鋼生產(chǎn)的調(diào)質(zhì)低合金高強(qiáng)度鋼，強(qiáng)度為490MPa。 儲(chǔ)罐用材料的許用應(yīng)力、使用狀態(tài)見相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) GB 50341、SH 3046、JB/T 4735的規(guī)定。 1.Q

21、235-AF、Q235-A、Q235-B、Q235-C 普通低碳鋼 Q235-AF、Q235-A鋼板技術(shù)要求低,鋼板質(zhì)量差, 2002年以后的標(biāo)準(zhǔn)已取消這兩種牌號(hào)； Q235-B 大量生產(chǎn),并廣泛使用. Q235-B、 Q235-C 韌性高于A級(jí) 特點(diǎn):有一定強(qiáng)度,良好的塑性、韌性和加工工 藝性,特別是焊接性能良好.價(jià)格低廉,應(yīng)用廣 泛. 2. 20R 容器用優(yōu)質(zhì)低碳鋼（按壓力容器專用鋼的要求 進(jìn)行冶煉和檢驗(yàn)，嚴(yán)于一般的碳素結(jié)構(gòu)鋼） 平均含碳量0.20% 除保證、 s b 對(duì)沖擊韌性有嚴(yán)格要求 （相當(dāng)于原來AR） 特點(diǎn) (1)20R與20g相近,板厚6100mm,一般熱扎狀態(tài)供 貨，板厚大于3

22、0mm,應(yīng)以正火狀態(tài)供貨. (2)20R的塑性、韌性都相當(dāng)好，焊接性能好， 較薄的板材焊接時(shí)一般不需預(yù)熱， 強(qiáng)度低（s不小于245MPa,b=400520MPa） (616mm時(shí)) 是壓力容器用鋼中強(qiáng)度級(jí)別最低的鋼種 一般用于溫度-20、475以下的容器 (3)20R制造壓力容器，用于中低壓且為小型容器 (大型容器、高壓容器用強(qiáng)度級(jí)別高一些的低合 金類壓力容器用鋼) (4)20R在-20以下使用，隨溫度降低呈低溫脆性 25mm厚以上板材在0以下使用時(shí)要求做V型缺 口試樣的低溫沖擊試驗(yàn)，AKV值達(dá)31J. (5)20R在475以上時(shí)高溫強(qiáng)度明顯下降（發(fā)生珠光 體的球化） 20R使用溫度不應(yīng)超過5

23、00 16MnR 16MnR 是在20號(hào)鋼的基礎(chǔ)上加入價(jià)格便宜的錳與 硅進(jìn)行強(qiáng)化形成的CMn鋼， Mn元素含量1.21.6%. 特點(diǎn) 16MnR與20R相比,含碳量相仿,但利用錳的強(qiáng)化作 用可使16MnR的強(qiáng)度顯著升高. 16MnR鋼的可焊性是幾種低合金壓力容器專用鋼中 最好的一種. (3)16MnR是屈服強(qiáng)度350MPa級(jí)的普通低合金中等強(qiáng) 度鋼，具有良好的綜合力學(xué)性能、焊接性能、工 藝性能以及低溫沖擊韌性. (4) 16MnR鋼的缺口敏感性比低碳鋼大、疲勞強(qiáng)度 低，焊接時(shí)易產(chǎn)生裂紋. (5) 16MnR：使用條件： -20 475，壓力不限, 常溫沖擊值A(chǔ)kv31J (0-10使用時(shí)，板厚

24、大于38mm，進(jìn)行低溫 沖 擊試驗(yàn)) (-10 -19使用時(shí)，板厚大于20mm進(jìn)行低溫 沖擊試驗(yàn)，且Akv20J ) (6) 是壓力容器制造采用最多的鋼號(hào). 16MnR：中低壓壓力容器;中小型高壓容器 400m3以下液化石油氣、氧氣以及氮?dú)馇蛐稳萜?1.4儲(chǔ)罐設(shè)計(jì) 1.4.1相關(guān)概念強(qiáng)度、韌性、剛度 材料強(qiáng)度：是指載荷作用下材料抵抗永久變 形和斷裂的能力。屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度是鋼材 常用的強(qiáng)度判據(jù)。 韌性：是指材料斷裂前吸收變形能量的能力。 材料韌性一般隨著強(qiáng)度的提高而降低。 剛度：是過程設(shè)備在載荷作用下保持原有形 狀的能力。剛度不足是過程設(shè)備過度變形主 要原因之一。 1.4.2儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)基本要求

25、a.安全可靠 材料的強(qiáng)度高、韌性好； 材料與介質(zhì)相容； 結(jié)構(gòu)有足夠的剛度和抗失穩(wěn)能力； 密封性能好 b.滿足過程要求 功能要求； 壽命要求； c.綜合經(jīng)濟(jì)好 生產(chǎn)效率高、消耗系數(shù)低； 結(jié)構(gòu)合理、制造簡(jiǎn)便； 易于運(yùn)輸和安裝 d.易于操作操作、維護(hù)和控制 操作簡(jiǎn)單； 可維護(hù)性和可修理性好； 便于控制 e.優(yōu)良的環(huán)境性能 1.4.3基本設(shè)計(jì)步驟 需求分析需求分析 目標(biāo)界定 總體總體 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 零部件零部件 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 參數(shù)設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)實(shí)施設(shè)計(jì)實(shí)施 1.4.4影響參數(shù)設(shè)計(jì)的 因 素 材料材料規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn) 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 參數(shù)設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì) 國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)：國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)： 美國(guó)石油學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)鋼

26、制焊接油罐API650 日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)鋼制焊接油罐結(jié)構(gòu)JISB 8501 英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)石油工業(yè)立式鋼制焊接油罐BS2654 美國(guó)石油學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)大型焊接低壓儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)和建造推薦規(guī) 定 API620 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)： 立式圓筒型鋼制焊接油罐設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50341 石油化工立式圓筒形鋼制焊接儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)規(guī)范 SH3046 立式圓筒型鋼制焊接油罐施工及驗(yàn)收規(guī)范 GBJ128 鋼制焊接常壓容器 第十二章 立式圓筒形儲(chǔ)罐 JB/T 4735 1.4.5 影響儲(chǔ)罐工藝系統(tǒng)和儲(chǔ)罐建造的因素 儲(chǔ)罐容積 確定儲(chǔ)罐容積(一種介質(zhì))可根據(jù)該種介質(zhì)進(jìn)出罐 區(qū)的流量和裝置對(duì)介質(zhì)儲(chǔ)存天數(shù)進(jìn)行計(jì)算，其計(jì) 算公式為: V=(W1-W2

27、) 式中：V儲(chǔ)存總?cè)莘e W1介質(zhì)進(jìn)入罐區(qū)的流量 W2介質(zhì)流出罐區(qū)的流量 介質(zhì)儲(chǔ)存的天數(shù) 儲(chǔ)罐的儲(chǔ)存系數(shù) 儲(chǔ)罐的儲(chǔ)存系數(shù)一般取值如下： 儲(chǔ)罐公稱容積1000m3 的固定頂罐 =0.9 儲(chǔ)罐公稱容積1000m3 的固定頂罐 =0.85 浮頂罐或內(nèi)浮頂罐 =0.85 球罐和臥罐 =0.9 儲(chǔ)罐的總?cè)莘e除以儲(chǔ)罐的個(gè)數(shù)便得每個(gè)儲(chǔ)罐的容 積。 儲(chǔ)罐的個(gè)數(shù)應(yīng)滿足不同裝置生產(chǎn)操作的要求.一般 儲(chǔ)罐個(gè)數(shù)為2-4臺(tái).若生產(chǎn)需要儲(chǔ)罐個(gè)數(shù)可較多， 儲(chǔ)罐的容積有以下四種不同的含義。 儲(chǔ)罐的容積有以下四種不同的含義。 計(jì)算容積:計(jì)算容積是指按罐壁高度和內(nèi)徑計(jì)算的 圓筒幾何容積。 公稱容積：公稱容積是指儲(chǔ)罐的圓簡(jiǎn)幾何容積(

28、計(jì) 算容積)圓整后，以整數(shù)表示的容積，通常所說的 1000m3儲(chǔ)罐。10000m3儲(chǔ)罐是指公稱容積。 實(shí)際容積(儲(chǔ)存容積)：實(shí)際容積是指儲(chǔ)罐實(shí)際上 可儲(chǔ)存的最大容積。計(jì)算容積減去A部分的容積. 便是實(shí)際容積.如圖1-3 (b)所示。 A的取值根據(jù)儲(chǔ)罐的形式和容積大小可在300 1100范圍內(nèi)確定。 操作容積(工作容積)：操作容積是指儲(chǔ)罐液面上、 下波動(dòng)范圍內(nèi)的容積(即在儲(chǔ)罐的操作過程中輸出 最大的滿足質(zhì)量要求容積)。實(shí)際容積減去B部分 的容積.便是操作容積，如圖1-3 (c)所示。 B值與儲(chǔ)罐出料口結(jié)構(gòu)有關(guān)，如圖1-4所示。 罐區(qū)的現(xiàn)場(chǎng)條件(包括自然條件) 1.建罐地區(qū)的溫度 建罐地區(qū)的溫度高

29、低與儲(chǔ)液的蒸發(fā)損失、能量 損耗、儲(chǔ)罐材料和檢測(cè)儀表的選用密切相關(guān)，或 者說對(duì)儲(chǔ)液的儲(chǔ)存成本產(chǎn)生直接影響。 對(duì)同一種介質(zhì)氣溫越高和持續(xù)天數(shù)越長(zhǎng)，儲(chǔ)罐 內(nèi)儲(chǔ)液溫度也增高.相應(yīng)其氣壓越大.燕發(fā)損失越 多(建罐地區(qū)的晝夜溫差和大氣壓的變化越大所引 起的儲(chǔ)罐“小呼吸”也會(huì)使蒸發(fā)損失增加)。為降 低其蒸發(fā)損失，在高溫季節(jié)往往對(duì)儲(chǔ)罐采用水噴 淋裝里以降低其罐體溫度。 對(duì)一些液體需要在低于室溫狀態(tài)下儲(chǔ)存(如液化氣、 液態(tài)氧、氨和氯乙烯等)，除保冷措施外，還需要 采用冷凍裝置供給其冷以維持其較低溫度。在這 里儲(chǔ)存壓力和儲(chǔ)存溫度是互相依賴的，在儲(chǔ)罐能 承受一定壓力的情況下，要尋找一個(gè)適當(dāng)?shù)膬?chǔ)存 溫度.以盡可能減少

30、冷凍裝的能量。 在寒冷季節(jié)，對(duì)儲(chǔ)存黏性較大或凝固點(diǎn)較低的 介質(zhì)，儲(chǔ)罐除保溫外還需加熱，使其保持便于輸 送的流動(dòng)狀態(tài)。 2.風(fēng)載荷 建罐地區(qū)的風(fēng)荷載，對(duì)儲(chǔ)罐的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性 產(chǎn)生影響.在風(fēng)荷載較大地區(qū)，往往把儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)成 “矮胖”較為經(jīng)濟(jì)。在強(qiáng)風(fēng)季節(jié)要注意儲(chǔ)罐的位 移和傾覆(空罐或儲(chǔ)液很少時(shí))。 在計(jì)算風(fēng)力時(shí)，必須考慮儲(chǔ)罐的絕熱層厚度、 梯子、平臺(tái)、管線、頂蓋的形狀等產(chǎn)生的影晌。 在風(fēng)沙較多較大的地區(qū)，為了保證儲(chǔ)液的純度和 潔凈必須十分注意儲(chǔ)罐形式的選擇。 3.雪荷載 建罐地區(qū)的雪荷載，對(duì)儲(chǔ)罐的罐頂設(shè)計(jì)和運(yùn)行 都產(chǎn)生影響，特別是雪荷載較大地區(qū)，對(duì)直徑較 大的大型儲(chǔ)罐的罐頂荷載增大了，對(duì)儲(chǔ)液的潔凈

31、度或純度有要求的介質(zhì)更要注意儲(chǔ)罐類型的選擇。 對(duì)儲(chǔ)罐的附加設(shè)施，如泵、呼吸閥、阻火器、檢 測(cè)儀表、絕熱層等，要采取防凍、保溫、防水措 施或采用全天候結(jié)構(gòu)產(chǎn)品。 4.地震荷載 地震時(shí)，儲(chǔ)罐是受地震損害最嚴(yán)重設(shè)備之一， 因此在地震烈度為7度或7度以上的地區(qū)建罐時(shí)(烈 度為9度區(qū)是不適宜建罐地區(qū))應(yīng)采取抗震措施。 5.地基的地耐力和地價(jià) 建罐地區(qū)的地耐力對(duì)一定容積儲(chǔ)罐的高徑比選 擇和儲(chǔ)罐基礎(chǔ)費(fèi)用起決定性作用。 地耐力較高的地區(qū)，不但可大大降低處理地基 的費(fèi)用.而且儲(chǔ)罐的高徑比可取得大些.這樣儲(chǔ)堆 本身占地面積少，且儲(chǔ)罐間的間距也相應(yīng)縮小， 對(duì)地價(jià)較高的地區(qū)其面積更能得到充分的利用。 因此，地耐較大且地價(jià)又適中的地區(qū)，可大大節(jié) 約罐區(qū)的投資公用。 6.外部環(huán)境腐蝕(包括大氣和土坡腐蝕) 儲(chǔ)罐外表面的腐蝕往往比內(nèi)表面腐蝕更不好處 理。特別在化工區(qū)大氣中經(jīng)常有酸霧、堿或鹽塵， 這些雜質(zhì)與露水或蒸汽和大氣中的氧形成一個(gè)活 潑的腐蝕介質(zhì)。 幾乎每一種腐蝕(一般腐蝕、點(diǎn)腐蝕、局部漫出 腐蝕、電化學(xué)腐蝕、縫隙晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕)，