渭南罐区100000立方米原油储罐设计_毕业设计(编辑修改稿)

渭南罐区100000立方米原油储罐设计_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

几乎都是用钢板的 Ⅴ形缺口冲击试验得到钢板的韧性 冲击功（吸收能量）值来预测钢板的韧性 [12]。 影响钢板的冲击韧性的因素有很多，主要因素有储罐的最低设计温度、钢板的强度、钢板的厚度，以及钢板的时效性、晶粒度和使用状态等。 日本刚强度板底简介 随着油罐的大型化而产生的主要问题之一就是对材料的要求越来越苛刻。 为了避免底层罐壁过厚带来的整体热处理问题和焊接问题，对大型油罐的设计均采用高强度钢钢板。 在日本， 10 万立方米、 万立 方米、 16 万立方米原油储罐均普遍使用屈服强度490MPa 级的调质钢，例如 SPV490Q、 WELTEN62 等。 这类材料强度高、韧性好、碳当量和裂纹敏感性系数较低、焊接性能较好，随着这类材料的发展和推广大大促进了油罐的大型化。 迄今为止，国内建造的 10 万立方米以上的浮顶油罐大都采用日本生产的490MPa 级的高强度钢板。 在设计和建造方面，对使用日本的高强度钢板，已积累了相当丰富的经验。 国产高强度钢板力学性能以及与日本高强度钢板的比较 表 SPV490Q钢板和舞阳钢铁公司 的 12MnNiVR高强度钢板的化学成分、机械性能和夏比冲击功： 渭南罐区 100000m3原油储罐设计 6 表 SPV490Q 的化学成分分析表（﹪） 钢号 化学成分 Ccq Pcm C Si Mn P S 厚度 ≦ 50mm 厚度﹥50 ～75mm 厚度≦ 50mm 厚度﹥50 ～70mm SPV490Q ≦ ～ ≦ ≦ 0 ≦ ≦ ≦ ≦ ≦ 0 注： 6 2 4 4 0 5 4 1 4cq M n S i N i C r M o VCC       （﹪） 52 0 3 0 6 0 2 0 1 5 1 0 2 0cm M n S i N i C r M o V C uP C B        （﹪） 表 SPV490Q 的力学性能 钢号 屈服强度（ MPa）板厚 6～ 50（ mm） 抗拉强度（ MPa） 伸长率 弯曲试验 钢板 厚度（ mm） 试样 数值 弯曲角度 内测半径 试样 SPV 490Q ≧ 500 620～ 750 ≦ 16 ﹥ 16 ﹥ 20 5 号 5 号 4 号 ≧ 18 ≧ 25 ≧ 19 180o 厚 度 的 倍 1 号与轧制方向成直角 表 SPV490Q 的夏比冲击功 钢号 试验温度（ ℃ ） 夏比冲击功（ J） 试样 三个试样平均值 单个试样值 SPV490Q 10 ≧ 47 ≧ 27 4 号轧制方向 榆林学院本科毕业设计 7 表 12MnNiVR 的化学成分（﹪） 钢号 化学成分 C Si Mn P S Ni Cr Mo V Pcm 12MnNiVR ≦ ～ ～ ≦ 25 ≦ 10 ～ ≦ 0.30 ≦ 0.30 ～ ≦ 0.28 注： Pcm为焊接裂纹敏感性组织，按如下公式计算 52 0 3 0 6 0 2 0 1 5 1 0 2 0cm M n S i N i C r M o V C uP C B        （﹪） 表 12MnNiVR 的力学性能 钢号 屈服强度（ MPa） 抗拉强度（ MPa） 伸长率（﹪） 弯曲试验 试件宽度 弯曲角度 内侧半径 12MnNiVR ≧ 490 610～ 750 ≧ 17 b=2a 180o 厚度的 倍 表 12MnNiVR 的夏比冲击功 钢号 试验温度（ ℃ ） 夏比冲击功（ J） 试样 三个试样平均值 单个试样值 12MnNiVR 10 ≧ 54 ≧ 横向 经各个性能的比较，本设计认为舞阳钢铁公司的 12MnNiVR 高强度钢板适合本设计的要求。 渭南罐区 100000m3原油储罐设计 8 3 罐壁厚度的计算 简述 对于大型原 油储罐，罐壁钢材的质量大约占到罐体总质量的 35%到 50%，罐底板等其它构件的名义厚度一般都是根据刚性的要求确定，其厚度一般不会有太大的变化，但是罐壁板的名义厚度是按照实际承受的应力计算得出的，因此，如何进行罐壁强度计算，减小罐壁的质量，从而降低整个储罐的钢材消耗量，起着至关重要的作用。 罐壁厚度的计算 底层罐壁板的计算公式 分操作和试水工况两种： 操作工况： 14 . 9 ( 0 . 3 )pd dDH CS    （ ） 试水工况： 4 .9 ( 0 .3 )pt tDHS  （ ） 式中 ——储液密度，由买方确定； H——计算液面高度， m； D——储罐内直径， m； Sd——设计条件下罐壁钢板的许用应力， MPa。 St——充水试验条件下罐壁钢板的许用应力， MPa； C1——腐蚀余量， mm。 然 后用下面公式分别计算设计条件和充水试验条件下的底层罐壁所需厚度 1d 和1t ，并与上面的结果进行比较。 110 . 0 6 9 6 4 . 9(1 . 0 6 )d ddD H D H CH S S    （ ） 0 . 0 6 9 6(1 . 0 6 )tttD H D HH S S   （ ） 第二层罐壁板的厚度计算公式 就操作和试水两种情况，分别计 算出第二层的壁厚 2d 和 2t ，它们的数值与储罐半径，第一层的壁厚及宽度有关。 先按操作工况和试水工况两种情况分别计算出底层的比值  ：  1h （ ） 榆林学院本科毕业设计 9 式中 h1——底层 壁板厚度； r ——储罐半径；  ——底层壁板的实际厚度，减去附加的腐蚀裕量，用以计算设计条件的 。 如果  ≦ ，取  =  ；底层圈板宽度相对较窄，储罐容量较大，最大应力点落在第二层壁板上，因此，第二层壁板与底层壁板等厚。 如果  ≧ ，取  = 2a ；底层壁板宽度相对较宽，储罐容量较小，底板的约束对第二层圈板影响较小，底层壁板的最大应力靠下，因此，第二层壁板可与第三层，第四层等壁板同等对待。 当 ﹤  ﹤ 时，取； 122( ) ( 2 . 1 )1 . 2 5aa h          （ ） 式中  ——第二层壁板的最小设计厚度； 2a ——按第二层以上的罐壁计算方法求得的第二层罐壁板厚度。 第三层以上各层壁板厚度计算公式 由于液压高度不是一个固定值，而是（ Hx）， x 是可变设计点离该层壁板底端的距离，它与储罐半径，离液面的距离及该层与相邻壁板的厚度比值等因素有关。 因事先并不知道该层壁板的厚度与比值，因此必须进行试算才能确定该层的较准确壁厚。 计算步骤如下： 分操作与试水两种情况。 首先按定点设计法计算一个初步厚度，然后计算可变设计点距该层罐壁底部的距离 x， x 取以下三式中的最小值。 1 0 . 6 1 3 2 0ux C H  ； 2 1000x CH ； 3 ux   （ ） 式中 u ——环焊缝上侧的罐壁厚度； C——系数， ( 1)1KKC KK ， luK ； l ——环焊缝下侧的罐壁厚度； H——设计液面高度。 对于操作条件和试水条件下所需的罐壁最小厚度，分别应用以上计算得到的最小 x值，在用下式计算罐壁厚度： 操作条件： 14 . 9 ( 0 . 0 0 1 )dx dD H x CS   （ ） 试水条件： 4 . 9 ( 0 . 0 0 1 )tx tD H xS （ ） 根据计算得到的 dx 和 tx ，分别重新计算 x，并进行迭代，直至相继算出的 dx 之间的差别较小，得到满意的精确度，从而计算本层的罐壁厚度 [13]。 渭南罐区 100000m3原油储罐设计 10 各层所选取的计算壁厚应为操作情况和试水情况两者的较大值。 本 设计 10 万方储罐的直径为 80m，罐高为 ，壁板宽度是 ，储液密度是。 根据上面的公式和数据进行罐壁的厚度计算： 第一圈板壁厚度计算：  pt 4 . 9 ( 0 . 3 ) 4 . 9 8 0 ( 2 1 . 8 0 . 3 ) 0 . 9261tDH S        （ mm） 1t 0 .0 6 9 6 [ ](1 .0 6 )[ ] [ ]D H H DH  0 . 0 6 9 6 2 1 . 8 2 1 . 8( 1 . 0 6 )2 1 . 8 2 6 1 2 6 1     =（ mm） =  第二圈板壁厚度计算： 1124004 0 0 0 0 2 9 .7 9 4h  = 此值在 与 之间，因此按下式计算： 1221( ) [ 2 . 1 ]1 . 2 5aa h t         （ ）  ——第二层罐壁的最小设计厚度； 2a ——第二层以上的罐壁计算方法求得的第二层壁板 的厚度。 按第二圈以上方法计算厚度，第一次试算； 4 . 9 ( 0 . 3 ) 4 . 9 8 0 ( 1 9 . 4 0 . 3 )261txtDH S      =（ mm） = u l（ mm） K= lu = K = C=( 1)1KKK= u = 40000  =1071 1x = u +320CH=1071+320=734 2x =1000CH=1000=349 3x = u =1071= x=min（ 1x ， 2x ， 3x ） x/1000= 榆林学院本科毕业设计 11 tx = 4 .9 ( / 1 0 0 0 )[]D H x =(mm) 用得到的壁厚 ，依照上面的方法进行第二次试算， 第三次试算，将最终结果代入（ ） 中，最后得 ： 2 =。 依照上面的方法可以算出后面几层的板壁厚度，经计算，得到各个壁板的厚度，如下表 ： 表 壁板的最终计算厚度 层数 材质 设计许用应力（ MPa） 试验许用应力（ MPa） 操作工况厚度 （ mm） 充水工况厚度（ mm） 名义厚度（ mm） 壁板宽度（ mm） 一 12MnNiVR 244 261 32 2400 二 12MnNiVR 244 261 27 2400 三 12MnNiVR 244 261 2400 四 12MnNiVR 244 261 2400 五 12MnNiVR 244 261 15 2400 六 12MnNiVR 244 261 12 2400 七 12MnNiVR 244 261 12 2400 八 12MnNiVR 244 261 12 2400 九 12MnNiVR 244 261 12 2400 渭南罐区 100000m3原油储罐设计 12 4 结构形式 储罐结构是一类典型的薄壳结构，被广泛地应用于石油、粮食等液体或固体的储藏。 一般的钢制储罐主要由罐底板、灌顶盖（浮顶或者固定顶）、罐壁构成，此外，还包括一些附属构件，如：排水、扶梯、人孔等。 本章注重于对这些结构在施工及设计中主要的考察点进行讨论。 罐底结构形式 储罐罐底的结构形式 储罐罐底主要有正圆锥形罐底、倒圆锥形罐底、倒偏锥形罐底、单面倾斜形罐底以及阶梯式漏斗形罐底等五种结构形式。 其中正圆锥形罐底及其基础均成正圆锥形，中间高，四周低 ，施工时基础坡度一般为 15‰ ，基础沉降基本稳定后锥面坡度不得小于 8‰。 这种罐底周边部位较低，可以基本满足污泥杂质、存液的排净要求，是一种传统的罐底结构形式，目前仍在广泛应用。 本设计。