罐管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-油罐部分1.ppt

1、,管罐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),(Strength Design of the Oil Tanks and Pipes),油罐部分,油氣儲運(yùn)研究所,2,3.鋼油罐設(shè)計(jì)的基本知識,學(xué)習(xí)內(nèi)容：,金屬油罐的發(fā)展趨勢 對鋼油罐的基本要求 鋼油罐的種類 鋼油罐鋼材的選擇,目的要求 ：,了解油罐建設(shè)的發(fā)展過程和鋼油罐的種類，掌握油罐設(shè)計(jì)的基本要求和油罐鋼材的選用原則。,3,4,5,3.鋼油罐設(shè)計(jì)的基本知識,3.1金屬油罐的發(fā)展趨勢,一、經(jīng)濟(jì)背景（Background in Economy） 由于能源戰(zhàn)略，許多原油進(jìn)口國都增加了原油儲備量，如日本在70年代中期60日的儲油量就達(dá)到了5010萬頓，比60年代初期大了許多倍。

2、80年代初期西方一些工業(yè)化國家就對本國原油儲備量作了政策規(guī)定，分別是：英國90天，法國90天，西德70天。,6,3.1金屬油罐的發(fā)展趨勢,二、發(fā)展趨勢（Developing Trend）,（1）大型化 1962年美國芝加哥橋梁公司首建10萬米3浮頂罐， D=87m，H=21m。 1964年Shell公司在歐洲建成10萬米3浮頂罐。 1967年委內(nèi)瑞拉建成15萬米3浮頂罐，D=115m，H=14.6m。 日本在1965年首建10萬米3罐，1971年建成16萬米3罐，80年代初建成20萬米3罐。 目前世界上最大的油罐為24萬米3 。 （2）操作管理自動(dòng)化,7,3.1金屬油罐的發(fā)展趨勢,三、大型油罐

3、的優(yōu)點(diǎn),2、節(jié)省投資 5000m3油罐平均每噸鋼材造價(jià)為1，則: 10000 m3，0.88 20000 m3 ，0.86 50000 m3 ，0.84 4*10 萬方：100% 20*2萬方：141% 3、占地面積?。ǚ阑鹁嚯x要求） 4、便于操作管理（檢尺、維護(hù)、保衛(wèi)） 5、節(jié)省配件和罐區(qū)管網(wǎng)（閥門、儀表、消防、配件） 6、便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制,1、節(jié)省鋼材 油罐容積越大，單位容積所需的鋼材量越少，投資費(fèi)用越低。,8,3.1金屬油罐的發(fā)展趨勢,定性分析：,定量分析：,9,3.2對鋼油罐的基本要求,一、基本要求 1、強(qiáng)度要求：卸載后不應(yīng)留下塑性變形。 2、有抵抗斷裂的能力。（水壓試驗(yàn)和正常操作）

4、3、有抵抗風(fēng)載荷的能力。（建造和使用期間） 4、有抗地震的能力。（使用期間能抵御最大地震烈度，7-9級） 5、油罐要坐落在穩(wěn)固的基礎(chǔ)上。（控制不均勻沉陷）,10,3.2對鋼油罐的基本要求,二、油罐大型化所帶來的問題 1、防止不均勻地基沉陷：增加抵抗不均勻沉陷的能力； 2、防止脆性破壞：鋼材的強(qiáng)度越高，可焊性越低，斷裂韌性越低，越容易產(chǎn)生斷裂；鋼板越厚，在焊縫或熱影響區(qū)附近越易于產(chǎn)生裂紋，從而增加了斷裂的危險(xiǎn)性。 3、抗風(fēng)穩(wěn)定性：大型化導(dǎo)致t/D下降，油罐剛性降低，導(dǎo)致油罐抵抗風(fēng)載荷的能力下降。 4、抗地震能力； 5、事故危害性增大。,11,3.3 鋼油罐的種類,一、按幾何形狀分為： 1、臥式圓

5、柱形油罐； 2、雙曲率油罐（滴狀、球罐）：0.4-1.2kgf/cm2一般不采用； 3、立式圓柱形油罐。,臥式圓柱形油罐,結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 罐體一般由鋼板搭接而成，罐圈交互式排列，并取單數(shù)，使兩個(gè)封頭直徑相同。 V100m3的在現(xiàn)場組裝和驗(yàn)收。 承壓能力高、可工廠批量生產(chǎn)、搬遷安裝方便； 耗鋼量大（40-50kg/m3），罐容小。 適用范圍： 一般用于高架罐、放空罐、計(jì)量罐或用于儲存品種多、輸量少的油品，也可用于儲存液化石油氣。,12,球罐,用途分類： 中高壓：儲存液化氣、天然氣，1-3MPa，常溫； 中低壓：低溫，液氨、乙烯、丙烯；0.4-2MPa,T=-20100 低壓： 深冷，液化氣，為保冷多

6、采用雙重球罐，T-100 ； 外觀形狀分：圓球形、橢球形 球殼板組合：足球瓣形、瓜瓣形、混合形狀 表面積小、受力均勻、風(fēng)載荷影響小（頂風(fēng)面積?。⒒A(chǔ)簡單； 材料要求嚴(yán)格、制造與安裝較困難、現(xiàn)場組裝與焊接技術(shù)要求高、檢驗(yàn)工作量大。 用途：儲存液化石油氣、LNG、液態(tài)烴、乙烯、丙烯、氧氣、氮?dú)?、氫氣、有毒液體與氣體介質(zhì)。,13,14,3.3 鋼油罐的種類,二、立式圓柱形油罐的種類： 1、浮頂油罐（Floating-Roof Tanks）:24萬m3 2、內(nèi)浮頂油罐（Enclosed Floating-Roof Tanks）：10000m3 3、拱頂油罐（Dome Roof Tanks） 4、錐頂

7、油罐（Cone Roof Tanks）：由梁柱承擔(dān)并傳遞至罐壁 5、懸鏈?zhǔn)接凸蓿⊿uspending Roof Tanks）,15,5000m3 拱頂罐-1,16,5000m3 拱頂罐-2,17,10000m3 浮頂罐,18,10000m3 浮頂罐,19,20,21,3.4 油罐鋼材的選擇,對于立式油罐而言，最重要的部位也是受力狀況最嚴(yán)重、消耗金屬最多的部位罐壁和罐底的邊板。 設(shè)計(jì)油罐時(shí)，靠下部幾圈壁板的厚度應(yīng)根據(jù)強(qiáng)度條件確定，而上部幾圈壁板的厚度則按剛度條件確定。 我國目前通常的設(shè)計(jì)選材是： 100010000m3油罐： 一般可分別采用A3F和A3鋼板。 2萬5萬m3油罐： 上部：由剛度確定

8、的罐壁采用A3F鋼板； 下部：由強(qiáng)度確定的罐壁采用16MnR鋼板。,22,3.4 油罐鋼材的選擇,罐壁材料的三項(xiàng)基本要求 1、強(qiáng)度要求（Strength） 采用高強(qiáng)度鋼在經(jīng)濟(jì)上比較合算； 由于罐壁最大厚度的限制。 （美）API-650規(guī)定：壁板的最大厚度為38mm； （英）BS 2654規(guī)定：壁板的最大厚度為40mm； （日）JISB 8501-1976規(guī)定：低碳鋼為38mm，高強(qiáng)度鋼為45mm。,2、可焊性要求（Weldability） 碳當(dāng)量（Carbon Equivalent）；熱影響區(qū)的硬度（Hardness in Heated Zone）。 英國油罐規(guī)范BS2654規(guī)定碳當(dāng)量按下式計(jì)

9、算：,23,3.4 油罐鋼材的選擇,罐壁材料的三項(xiàng)基本要求,3、沖擊韌性要求（Impact Toughness） 影響油罐脆性斷裂的因素： 材料本身性質(zhì)； 裂紋所在部位的應(yīng)力水平； 裂紋的尺寸和形狀； 罐壁溫度； 鋼板的厚度。,24,3.4 油罐鋼材的選擇,英國油罐規(guī)范BS2654根據(jù)強(qiáng)度等級將材料分為三類： （1）材料等級等于或小于43級（相當(dāng)于我國的A3R） ,不做沖擊試驗(yàn)； ，做卻貝V沖擊試驗(yàn)，試驗(yàn)溫度取20（或按圖1-6，page.9）選取溫度，要求CVN 27J（2.754kgf.m） （2）材料等級為43以上至50級（相當(dāng)于我國的16MnR鋼） ,不做沖擊試驗(yàn)； ，做切貝V沖擊試驗(yàn)， （或按圖1-6）選取溫度，要求CVN 41J（4.182 kgf.m） （3）材料等級大于50級（相當(dāng)于我國的16