常压储罐顶盖结构设计的优化.pdf

广场
一角的常压储罐顶盖结构设计
液体和固体物料。本文着重介绍的
是储罐设计压力为常压,设计温度
的优化
接近常温条件下储存的液态石油及
化工产品的碳钢制焊接立式平底储
罐。常压储罐的形状,最常用的是林秀
平底立式圆筒形储罐,其顶盖结构(福建省石油化学工业设计院福建福州350001
型式主要有平盖、锥盖和拱顶盖三影
种,见图1(包边角钢也可设置在【摘要」本文以顶盖厚度计算和应力校核结果为依据,对常用的不同直
内侧)。一般顶盖结构应该具有承径的碳钢常压儒罐的顶盖结构进行了优化设计,提出了安全可靠、经济
受内压作用的强度和承受负压作用合理的顶盖结构设计方案,可为类似铐罐的结构设计提供参考。
的稳定性。所以顶盖设计时应进行【关键词」常压储韡项盖结枘优化设计
强度计算和稳定性校核
顶盖设计计算条件的确定
钢加强
由于常压储罐一般在顶上
共盖ュ
有直通大气的开口(如通气管),为
无内压储鑵,即设计内压为0。所
以通常只须考虑储罐顶盖承受外载
荷进行顶盖设计计算。JBT4735规
定自支承式锥顶或拱顶设计外载荷
应包括顶盖自重、保温材料重和不
小于0.0012MPa的附加载荷1
HC20582规定平盖设计外载荷应包
图1常用顶盖结构型式图2带加强筋平盖结构
括:顶盖自重、保温材料重、工人取值不同。考虑到通用性和可比便的特点,广泛应用于小直径的常
体重、雪载荷、储罐内微量负压、附性,本文统一取:设计温度为50℃,压储罐中。在相同的直径和相同的
加载荷等,取0002MPa作为设计外储罐材料采用Q235B,腐蚀裕度取载荷下,平盖的理论计算厚度要比
载荷叫;CB50341则规定自支承式C2=1lmm,顶盖盖板或扁钢加强筋椭圆封头、碟形封头、锥盖、拱顶
锥顶或拱顶最小设计外载荷为的许用应加o」=131l6 Mall,角钢盖的厚度大,为了减小平盖厚度,
0.0022MPa(与AP650的规定相加强筋的许用应=150MPal。往往采用加强筋来增强平盖的强度
同,多数情况下偏于安全)。通过比
和刚度。工程上最常用的是平盖厚
较,本文选用000MPa作为顶盖设2顶盖结构设计
度6mm,用角钢或扁钢作为加强筋
计外载荷。
来提高平盖承载能力的方法,见图
常压储罐多数采用碗钢制作,2.1平盖设计
2(加强筋也可以设置在平盖下表
且多在常温下贮存。对于相同的材
平盖具有结构简单、制造方面)。
料,不同的设计规范许用应力可能
(1)不加筋平盖厚度计算
简
不加筋平盖计算厚度
林秀(1962-)女,高级工程师,工学学士,长期从事石油化工设
0.5P
备的设计工作。
12「百油但工设百12000
论文广场
UN WEN GUANG CHAN
不加筋平盖名义厚度
表1不加筋平盖与加筋平盖厚度及重量比较
8=8P+C1tC2(取整)
(2)
公称直径160018000002000200280002800300
式中:D一储罐内径,mm
所需平盖厚度(
Pc-平盖设计外载荷,MPa;
重量はk3)98.3165620324536442649956678R3
a」一设计温度下平盖的许用平盖为?重量)313181282525
应力,MPa;
所需加强角钢格不需要0XX6X63X66X65X620X26X10X1X15X13X89XX8%X0×109%X9X10
t6F盖-角钢重量gy
13517320725129234340146652
一焊接接头系数;
所経向加强扁量。不要46688
C,一钢板负偏差,mm
所需経向加强扁规格。不需要50X690X650X650X650X860X860X860X860XS
C,一腐蚀裕度,mm。
t鉀盖·扁重量(kg
00239286335
(2)由二根平行角钢加强的平
盖应力计算
用应力,MPa;
0.13D
角钢与平盖组合的惯性
≤1.?oT(11
a)角钢加强的平盖单位宽度
上所承受的弯矩
矩
式中:n一径向筋板数量;
M=100βqa2N?mmm(3)
计算J时,应注意加强筋与平
P一平盖设计外载荷,MPa;
式中.q=0.022Ma,B由MA查盖组合截面是指包括加强筋中心
h一筋板高度,mm;
两侧各10倍的有效厚度范围们
W一平盖有效宽度b与筋板组
表
计算时,一般取两角钢问距
笔者认为:标准JB/4735-97中合截面的抗弯截面系数,m
(图8-11)采用平盖计算厚度8.不
本文参照GB9019《压力容器公
够合理,应采用平盖有效厚度。称直径》标准对储榑常用直径不同
(3)由径向筋板加强的平盖应的平盖结构进行厚度计算和应力校
角钢计算长度
力计算:
核,计算时Cx(见图1)取值为
无支撑直径
15,计算结果见表1。
2.83a
d=D: in( 80/m)
(6)2.2锥盖设计
1+sin(180/n)
锥盖结构型式主要有自支撑
la=283,
平盖厚度
式锥顶和梁柱式锥顶(也称柱支撑
査表(20-1)得B=0.116
锥顶)两种,自支撑式锥顶结构较
b)角钢加强的平盖应力校核
P
8=05dv
(7)为简单,与平盖相比,锥顶结构刚
6M
性好些,广泛应用于中小直径的常
≤[
4
筋板截面模量
压储罐中;梁柱式锥顶由于结构复
注]:上式中8指平盖有效厚
0.065D.P
杂,经济性较差,制造也麻烦,国
W
(8)
内已很少使用(本文不再详述)。
度,标准HC20582-1998中(式20-2)
采用(8-C)2有误。
筋板厚度
目前国内锥盖厚度主要按JB/
T4735和CB50341两个设计规范进行
c)角钢弯曲应力校核
(9)设计计算,由于JB/4735规范中的
h
锥盖厚度计算结果比GB50341保
(5
平盖有效宽度
守,所以本文按JBT4735计算
b、をD
锥盖计算厚度:
式中:q
(10)
Z一中立面距角钢边距离
2.24D
2)
n
径向筋板加强的平盖弯曲应
sine E
r。一设计温度下角钢的许力校核
锥盖名义厚度:
200909百油面化工设113