油罐的尺寸选择和强度设计.ppt

一、等壁厚罐材料最省的直径和高度 3）等壁厚油罐由于受到壁厚tsmin的限制，因此只能用于一定容积范围内，这个容积取决于钢板的机械性能和所规定的罐壁、罐顶厚度。 理论截面 二、变壁厚罐材料最省的直径和高度 可能存在 下部变壁 上部等壁 全部变壁 D或p0大 二、变壁厚罐材料最省的直径和高度 ● 罐壁承受液压所需金属量（图中阴影部分的三角形环体积）： ● 罐顶、底金属用量： ∵ ∴ 二、变壁厚罐材料最省的直径和高度 ● 上部等壁厚各圈板不承受液压部分H1的无益耗钢量（图中abc部分）： ∵ ∴ 式中： 二、变壁厚罐材料最省的直径和高度 ● H1以下变壁厚部分的无益耗钢量（各三角形环体积之和，三角形数目n＝（H－H1）/h）： 式中： h—变壁厚部分各圈板的高度； e—相邻圈板的厚度差。 二、变壁厚罐材料最省的直径和高度 则 二、变壁厚罐材料最省的直径和高度 故油罐的总金属用量为： 将Q对H取一阶导数，并令其为零，即： ∴ 当 即 时，Q有最小值。 Q1 Q2 二、变壁厚罐材料最省的直径和高度 由此可得结论： ① 变壁厚罐用材最省的条件是：顶底用材量之和等于按强度条件的罐壁用材量（即罐壁理论用材量）； 由 得： （3-29） ③ 变壁厚罐的经济H取决于tb、tr和罐材强度。 ② 变壁厚罐的经济H与V无关（∵α=[σ]η/γ，且罐材强度实际上相差不大，∴对于V大的罐，其H相差不多，而D较悬殊）； 二、变壁厚罐材料最省的直径和高度 ∴当 时： 教学内容 第三章 立式圆柱形油罐的尺寸选择和罐壁强度设计 §3-1 罐壁结构 §3-2 罐壁钢板厚度计算 §3-3 立式圆柱形油罐直径和高度的选择* §3-4 罐壁边缘应力计算（下节点计算） §3-5 罐壁的开孔补强 教学目标 1、了解罐壁结构，熟练掌握罐壁厚度的定点设计法;会用变点设计法来计算罐壁厚度。 2、学会结合油罐结构特点，并按材料最省和投资费用最低两种类型来确定油罐的基本尺寸——油罐的直径和高度。 3、了解罐壁开孔补强的原因，掌握补强的方法及相关的计算公式。 §3-1 罐壁结构 ● 罐壁排板 罐壁的纵截面一般为由下至上的逐级减薄的阶梯形，是由不同厚度的钢板焊接而成的。各相邻圈板的厚度，可根据计算取相等，但上圈板的厚度不得大于下圈板的厚度，即ti≥ti+1。 ● 连接形式——对接 ① 所有纵焊缝均采用对接，且必须全焊透。 原因：由于罐壁纵焊缝直接承受液压产生的环向拉应力，且σθσφ。 §3-1 罐壁结构 ② 为减少焊接影响和变形，相邻两圈板的纵向焊缝宜错开1/3板长（向同一方向），焊缝间距≥500mm。 ③ 浮顶油罐各圈板之间的连接必须采用对接，且内壁齐平。否则，浮顶难以随液面升降而上下移动。 §3-1 罐壁结构 ● 连接形式—搭接（即套筒式） 拱顶罐相邻上下圈板的连接可用套筒式搭接，如右图所示。圈板间的搭接长度常取为35～60mm或(6～8)t（t为壁厚），但L搭≮30mm。 §3-1 罐壁结构 §3-1 罐壁结构 大型立式油罐如果不是浮顶罐，下部＞16mm的圈板之间也采用对接，以保证焊接质量，而上部较薄的圈板仍可采用套筒式搭接，这样就变成了对接—搭接的混合式连接，如右图所示。 ● 连接形式——混合式 §3-1 罐壁结构 ① 若对接钢板厚度＞6mm，则必须开坡口； ② 罐壁上下圈板采用套筒式搭接时，罐壁外侧角焊缝采用连续焊，其焊脚高度≮焊缝上侧壁厚的2/3，且≮ 4mm，罐壁内侧角焊缝常采用间断焊；但对腐蚀性介质，仍采用连续焊，以避免搭接缝隙的腐蚀。 ● 连接注意事项 §3-1 罐壁结构 ① 圈板宽度越小，阶梯形折线越趋近于理论计算直线，材料也就越省，但环焊缝数就越多，增加了制造安装工作量。 ● 圈板宽度hi ② 若底层圈板太窄，则由边缘力所引起的最大环向应力有可能落在上层圈板的下部，从而造成上圈板比底圈板厚的不合理现象。故圈板宽度不宜太窄！ ???? §3-1 罐壁结构 根据API650推荐，圈板hmin≮1.83米，而根据我国实际，钢板宽度下限为： D＞16.5m，h≥1m D＜16.5m，h≥0.5m §3-2 罐壁钢板厚度计算 ● 理论基础：轴对称回转薄壳的无力矩理论和第一强度理论。 第一强度理论认为：不论材料处于何种应力状态，只要材料最大拉应力σ1达到材料单向拉伸断