咨询热线:400-0288221

36选7立式储罐罐顶壁厚计算及弱顶结构分析

发布时间:2021-01-23 01:16

  立式储罐罐顶壁厚计算及弱顶结构分析_数学_初中教育_教育专区。立式储罐罐顶壁厚计算及弱顶结构分析 顾国 【摘 要】对 API650 标准和 GB50341 标准中的储罐锥顶、拱顶的厚度进行理 论推导求解,并提出一些注意事项,对储罐弱顶结构进行分析,提出满足弱顶

  立式储罐罐顶壁厚计算及弱顶结构分析 顾国 【摘 要】对 API650 标准和 GB50341 标准中的储罐锥顶、拱顶的厚度进行理 论推导求解,并提出一些注意事项,对储罐弱顶结构进行分析,提出满足弱顶 结构的条件。 【期刊名称】云南化工 【年(卷),期】2017(044)006 【总页数】3 【关键词】锥顶;拱顶;弱顶结构 固定顶储罐因造价便宜,操作简便,成为国内外石化企业及各类油库中大量使 用的设备,由于工作压力较低等原因,其稳定性较差,但当储罐遭到意外超压 的情况时,若破裂发生在罐顶或罐顶与罐壁连接处,则能防止罐内易燃易爆液 体外泄,避免造成次生灾害。国外有调查表明,若两个相同规格的固顶储罐起 火,弱顶结构储罐的罐顶与罐壁整体脱离,罐壁以下结构完好,而非若顶结构 罐则会发生倾倒,整体报废[1]。因此固定顶储罐尽可能设计弱顶结构,即罐顶 与罐壁采用弱连接。 1 锥顶 自支撑的锥顶模型与受外压时的锥体模型一致。API650 和 GB50314 都使用了 这一模型(模型受力见图 1),具体推导过程如下: 式中,Pcr—临界压力/MPa; E—弹性模量/MPa; L—锥顶高度/mm; D—储罐内径/mm; t—锥顶厚度/mm; L∈—等效圆筒长度/mm; t∈—等效厚度/mm; θ—锥顶与罐壁连接处锥顶与水平面之间的角度/°; α—锥顶与罐壁中心线之间的角度/(°)。 从推导可以看出,其中的假设是受外压 2.2kPa,弹性模量为 1.999×105MPa, 当实际外载荷超过 2.2KPa 时,必须要与 2.2 成比例增加厚度。由于假设里已经 包含了对锥体的角度的限制,所以按照此公式计算,其角度必须要在 9.5°和 37° 之间[2]。 2 拱顶 自支撑的拱顶厚度计算,采用了均匀外压的球壳模型(模型受力见图 2)其推 导过程如下: 其中 P=2.2kPa E=1.999×105MPa 安全系数 n=2 得到 t=R/2.38 最后取 t=R/2.4 式中,Pcr—临界压力/MPa E—弹性模量/MPa R—拱顶内径/mm t—拱顶厚度/mm 从推导可以看出,其中的假设是受外压 2.2kPa,弹性模量为 1.999×105MPa, 当实际外载荷超过 2.2kPa 时,必须要与 2.2 成比例增加厚度[3]。 3 关于罐顶厚度公式需要注意的几个事项 1) 很多时候 12mm 厚的板,其板产生的固定载荷是超过 12mm 的。平板 12mm 产生的固定载荷若为 12,那么拱顶的 12mm 产生的固定载荷就是大于 12,如果再加上附件,如管口,搅拌,顶部平台附件,保温,就会进一步的超 过 12。 2) 更重要的一点,该处还隐含了罐壁最上一节和罐顶板厚度应该相差不多的 要求(一般要 2 倍以内)。实际上罐顶特别是对于罐顶与罐壁的连接处,受力非 常复杂,标准的很多公式都是在理想条件下的推导,并没有考虑不连续性等等 局部的影响。这些公式或者假设并不完全精确地描述了罐顶的受力情况。比如 罐壁的最上面一节,一般而言都是很小,不超过 12mm。对于这个地方的连接 一般采用相同的柔度,变形协调来降低其局部应力。假如罐顶厚度太厚,而罐 壁最上一节厚度太小,36选7对最上面一节筒体会产生很不利的影响,头重脚轻很容 易产生破坏。所以说公式只是在一定的限制范围内是安全的。 3)标准允许外载荷超过 2.2kPa(活载或者固定载荷(板厚不超过)超过)后, 继续使用公式。 4 弱顶结构 无论储罐顶部是锥顶结构或者是拱顶结构,在同罐壁进行组装时,均应按照弱 顶结构进行设计,在 API650 标准中对弱顶做了如下要求: 1)对于大于等于 15m 的储罐需要符合以下规定: 锥顶斜度不超过 2:12(9.5°); 罐顶支撑件不能与罐顶板连接; 罐顶与包边角钢的连续角焊缝不超过 5mm (3/16in); 结构形式按照标准规定执行; 罐顶罐壁接头横截面积需要控制。 2)对于带锚固的储罐,直径在 9~15m 之间,需要符合以下规定: 储罐高度 9m 及以上; 储罐需要符合 1)中的 2-5 条款要求; 规定斜度为 3/4:12; 附件包括接管人孔,需要设计成能承受至少离底板 100mm 的弯矩。 3)对于直径小于 15m 的带锚固储罐,需要符合以下规定: 储罐需要符合 1)中的 1-5 条款要求; 进行弹性分析,确定空罐时筒体和底板角焊缝强度至少为 1.5 倍的顶部角焊缝 强度,充液时筒体和底板角焊缝强度至少为 2.5 倍的顶部角焊缝强度; 附件包括接管人孔,需要设计成能承受至少离底板 100mm 的弯矩; 底板对接焊。 5 结语 储罐超压时有两个地方最易遭到破坏,一个是罐顶与罐壁连接部分,一个是罐 底与最下一节罐壁连接的角缝,后者破坏会导致储液留到其它地方造成危害。 而从罐顶掀开,使压力得到泄放,能够确保其部位的安全。故弱顶结构,即先 从罐顶而不是罐底或者罐壁破坏。API 对弱顶结构进行了详细的研究,发现只 有全部满足的时候才是弱顶,如果只是保证顶部的角焊缝小于 5(API650)或 者 4.5(GB50341),超压时并不能使先从顶部破坏,一般认为,当超压时,罐 底不被内压抬起时,罐顶包边角钢罐壁的组合截面已经屈服,从而达到先于罐 底破坏的效果。如果无法达到弱顶时,一定要设置超压泄放装置。利用超压泄 放装置保证装置的安全性。 参考文献 [1]丁宇奇,刘巨保,刘健壮,邱枫.立式拱顶储罐抗压环结构与弱顶性能分析[J].石油 化工设备,2012,41(5):24-27. [2]API 650-2007 钢制焊接石油储罐[S]. [3]GB50341-2014 立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范及条文说明[S]. doi:10.3969/j.issn.1004-275X.2017.06.017

产品中心 公司新闻 行业资讯 技术文章 安装现场 公司简介 联系方式

联系人:王经理

电话:400-0288221 传真:400-0288221

地址:河北省 - 邯郸市 枣强县富强北路259号

二维码
Copyright ©2015-2020 36选7欢迎你【真.博】 版权所有 36选7保留一切权力!