微内压大型立式圆筒储罐设计原理及应用分析.pdfVIP

第 51卷第 5期 化 工 设 备 与 管 道 、，0l_51 No．5 2014年 1O月 PROCESSEQUIPMENTPIPING Oct．2014 · 压 力 容 器 · 微内压大型立式圆筒储罐设计原理及应用分析 刘博，唐辉永，张学恭 (中国寰球工程公司，北京 100028) 摘 要 针对GB50341--2003和API650--2009关于微 内压储罐设计的规定，通过对相关的计算公式进行 推导，包括满足强度要求最小抗压环面积计算；罐底不被提离最大内压计算；罐顶破坏压力计算，按弱 顶结构设计时，对抗压环截面积限定值计算，说明了上述标准中微 内压储罐的设计理论依据，分析了国 内外标准 中相关计算公式的差异及原因，提 出了使用标准中公式进行设计时应注意的问题。 关键词 微 内压立式圆筒储罐 ；储罐设计；弱顶结构设计 中图分类号：TQ050．2；TH123 文献标识码：A 文章编号：1009．3281(2014)05．0001．004 大型立式 圆筒形储罐 的设计建造规范主要有 吨 。= (1) GB50341--2003】【《立式圆筒形钢制焊接油罐的设 计规范》、API650--2009_2 《焊接石油储罐》。其中， ： ： (2) tan0 2tan0 关于微 内压立式圆筒形储罐 _1的设计，GB50341～ 2R 2Fc0mp (3) 2003与API650--2009具有相 同的理论基础 ，即： 设计应保证罐底不发生提离；罐顶的破坏模式是抗 压环受到过大的环向压力发生屈曲；弱顶结构设计 应保证罐顶在罐底提离前发生破坏 。弱顶结构假定 的破坏模式是：当内压过大时，罐顶与罐壁的连接 区域先于罐壁与罐底连接 区域发生破坏，也即首先 是顶部角钢的屈曲，然后是罐顶板周边与角钢焊接 图1 微 内压储罐受 内压时的变形趋势 Fig．1Thedeformationtendencyoftankwithinternalpressure 的连续焊缝的撕裂。 本文对相关计算公式，包括满足强度要求最小抗 压环面积计算公式，罐底不被提离最大内压计算公式， 罐顶破坏压力计算公式，按弱顶结构设计时，对抗 压环截面积限定值计算公式进行了分析比较，以明确 各公式间的内在关系，从而更准确的应用设计规范。 1 储罐设计压力和最小抗压环截面积计算公式 推导 储罐受 内压时，在罐顶与罐壁连接处、罐底与 图2 抗压环受力 (剖视图) 罐壁连接处会发生趋圆变形，如图 1所示，这种变形 Fig．2Sideview ofequilibrium forcesoncompressionring 趋势导致在连接位置产生环向压应力。 收稿 日期：2014—05—30 图2，3是抗压环受力平衡图，其中，力为单位 基金项 目：中石油轻质油品储罐相关技术研究 (60025)。 作者简介：刘博 (1965一)，男，河北吴桥人，教授级高工。主要 长度上的力，壳体的重力、作用于本区域的压力及弯 从事大型低温液化气体储罐、化学品及油品储罐、压 矩较小可以忽略。由受力平衡可得出：