设计要求 1、设计题目：空气储罐的机械设计 2、最高工作压力：0.8 MP a 3、工作温度：常温 4、工作介质：空气 5、全容积：163m 设计参数的选择： 设计压力：取1.1倍的最高压力，0.88MP<1.6属于低压容器。 筒体几何尺寸确定：按长径比为 3.6，确定长L=640000mm,D=1800mm 设计温度取50 因空气属于无毒无害气体，材料取Q345为低合金钢，合金元素含量较少，其强度，韧性耐腐蚀性，低温和高温性能均优于同含量的碳素钢，是压力容器专用钢板，主要用于制造低压容器和多层高压容器！ 封头设计：椭圆形封头是由半个椭圆球面和短圆筒组成，球面与筒体间有直边段。直边段可以避免封头和和筒体的连接焊缝处出现经向曲率突变，以改善曲率变化平滑连续，故应力分布比较均匀；且椭圆形封头深度较半球形封头小得多，易冲压成型，在实际生产中多有模
具，是目前中低压容器应用较多的封头。 因此选用以内径为基准的标准型椭圆形封头为了防止热应力和边缘应力的叠加，减少应力集中，在封头和筒体连接处必须有一段过渡的直边段，直边段的高度依据标准选择。封头材料与筒体相同，选用头和筒体连接处必须有一段过渡的直边段，直边段的高度依据标准选择。 选材和筒体一致Q345R
接管设计3.4 接管设计优质低碳钢的强度较低，塑性好，焊接性能好，因此在化工设备制造中常用作热交换器列管、设备接管、法兰的垫片包皮。优质中碳钢的强度较高，韧性较好，但焊接性能较差，不宜用作接管用钢。 由于接管要求焊接性能好且塑性好。故选择20 号优质低碳钢的普通无缝钢管制作各型号接管 3.5 法兰设计法兰连接的强度和紧密性比较好，装拆也比较方便，因而在大多数场合比螺纹连接、承插式连接、铆焊连接等型式的可拆连接显得优越，从而获得广泛应用。 平焊法兰连接刚性较差，只能在低压，直径不太大，温度不高的情况下使用。由于Q345R 为碳素钢，设计温度50℃<300℃，且介质无毒无害，可以选用带颈平焊法兰，即SO 型法兰。 储罐的设计压力较小要保证法兰连接面的紧密性，必须合适地选择压紧面的形状。 对于压力不高的场合，常用突台形压紧面。突面结构简单，加工方便，装卸容易，且便于进行防腐衬里。储罐由于设计压力为0.88MPa，空气无毒无害，可选择突面（RF）压紧面。
第一章编制依据 本施工组织设计是根据： 1.＊*15万方储油罐地基与基础工程施工招标文件。 2.**油库1５万方原油储罐基础施工图纸。 3.现行国家有关施工及验收规范。 4.江苏省及扬州市地方政府有关法规、法令及文件规定。 5.本企业质量体系及企业内部工法。 6.中华人民共和国建设部令第１5号《建设工程施工现场管理规定》 7.国家现行的安全生产操作规程及《炼油、化工施工安全规程》等安全方面的有关 规定。 8.踏勘工地现场和调查咨询资料。 9.其他有关规范及文献资料。 结合我司以往施工过同类工程（*＊工程)的施工经验进行编制的。
第二章工程概况 本工程为**集团管道储运公司工程处新建的15万方原油储罐基础,位于×××。主要工程内容包括：T１、Ｔ2两座原油储罐基础。 1原油罐基础设计情况 原油罐基础外径R=5０.3２m（半径),环墙厚度为80０mｍ，高度为2３00mｍ。T 1罐基础中心施工标高3０.52５ｍ，环墙施工顶标高29.７7m，油罐底由中心坡向四周 ＝0.０15；T2罐基础中心施工标高３0.6６5，环墙施工顶标高29.91ｍ,油罐底由中心坡向四周 =０.01５。 地基采用振冲碎石桩复合地基，罐基础为8００mm厚C2５钢筋砼环墙,罐基中间各层从上到下依次为:油罐底板→150mm厚沥青砂绝缘层→400ｍｍ厚砂垫层→４50ｍm厚素土夯实并找坡→碎石垫层→复合地基； 环墙基础环向钢筋接头采用焊接或机械连接，钢筋净保护层厚度35mｍ。 2工程特点 2.1本工程土石方工程量大,工期紧迫。 2.2在大型储罐中，环墙质量的好坏对罐的建造质量至关重要。因环墙为薄壁超 长结构，极易受温度与收缩应力等因素的影响而出现裂缝,施工难度大。 3施工建议 3.1为克服环墙因温度及收缩应力可能出现的裂缝,我司建议在混凝土中掺入PＰT -
大型原油储罐设计中主要安全问题及对策 大型储罐有节省钢材、占地少、投资省、便于操作、管理等优点。随着国民经济的飞速发展，我国油品储罐越来越趋向大型化。国内第一座10万立方米大型钢制原油外浮顶储罐于1985 年从日本引进。发达国家建造、使用大型储罐已有近30 年历史，而我国尚处于起步阶段。影响大型储罐安全运营的因素很多,一旦发生事故,就可能引发重大事故，损失将十分惨重。因此，迫切需要及时总结经验，提出改进措施。笔者对其中的主要安全问题进 行分析,并提出对策，为工程设计提供参考。 1 大型原油储罐工程危险性分析 1.1 原油危险性分析 原油为甲B 类易燃液体，具有易燃性;爆炸极限范围较窄，但数值较低，具有一定的爆炸危险性，同时原油的易沸溢性，应在救火工作时引起特别重视。 1.2 火灾爆炸事故原因分析 原油的特性决定了火灾爆炸危险性是大型原油储罐最主要也是最重要的危险因素。发生着火事故的三个必要条件为:着火源、可燃物和空气。 着火源的问题主要是通过加强管理来解决，可燃物泄漏问题则必须在储罐设计过程中加以预防和控制。 泄漏的原油暴露在空气中，即构成可燃物。原油泄漏，在储运中发生较为频繁，主要有冒罐跑油，脱水跑油，设备、管线、阀件损坏跑油，以及密封不良造成油气挥发，另外还存在着罐底开焊破裂、浮盘沉底等特大型泄漏事故的可能性。 腐蚀是发生泄漏的重要因素之一。国内外曾发生多起因油罐底部腐蚀造成的漏油事故。对原油储罐内腐蚀情况初步调查的结果表明，罐底腐蚀情况严重，大多为溃疡状的坑点腐蚀,主要发生在焊接热影响区、凹陷 及变形处，罐顶腐蚀次之，为伴有孔蚀的不均匀全面腐蚀，罐壁腐蚀较轻，为均匀点蚀，主要发生在油水界面，油与空气界面处。相对而言，储罐底部的外腐蚀更为严重，主要发生在边缘板与环梁基础接触的一面。 浮盘沉底事故是浮顶油罐生产作业时非常忌讳的严重恶性设备事故之一。该类事故的发生，一方面反映了设计、施工、管理等方面的严重缺陷，另一方面又将造成大量原油泄漏，严重影响生产、污染环境并构成火灾隐患。 2 大型原油储罐设计中的主要安全问题及其对策 2.1 储罐地基和基础 储罐工程地基勘察和罐基础设计是确保大型储罐安全运营最根本的保证。根据石化行业标准规定，必须在工程选址过程中进行工程地质勘察，针对一般地基、软土地基、山区地基和特殊土地基，分别探明情况，提出相应的地基处理方法，同时还应作场地和地基的地震效应评价，避免建在软硬不一的地基上或活动性地质断裂带的影响范围内。 常见的罐基础形式有环墙（梁）式、外环墙（梁）式和护坡式。应根据地质条件进行选型。罐基础必须具 有足够的整体稳定性、均匀性和足够的平面抗弯刚度，罐壁正下方基础构造的刚度应予加强，支持底板的基床应富于柔性以吸收焊接变形，宜设防水隔油层和漏油信号管，地下水位与基础顶面之间的距离不得小于毛细水所能达到的高度（一般为 2m ）。
B13新浦化学工业（泰兴）有限公司VCM项目工程 监理实施细则 （低温乙烯贮罐） 内容提要： 专业工程特点 监理工作流程 监理工作控制目标及控制要点 监理工作方法及措施 项目监理机构（章）： 专业监理工程师： 总监理工程师： 日期： 江苏省建设厅监制
一、工程概况： 1、工程名称：新浦化工氯乙烯项目乙烯低温贮罐制作及安装工程； 2、建设单位：新浦化学（泰兴）有限公司； 3、设计单位：上海工程化学设计院有限公司 4、施工单位：上海石化安装检修工程公司 5、监理单位：上海申峰工程建设监理有限公司 6、工程概况： 本工程为新浦化学（泰兴）有限公司乙烯低温贮罐，该 贮罐为双层钢结构立式贮罐，主要技术参数如下： 6.1 外罐（直径×高度）?35000×27600 外罐主体材料16MnR 内罐(直径×高度) ?33000×26400 内罐主体材料X12Ni5 6.2 物料名称：乙烯比重：568kg/m3。 6.3 贮罐工作温度：外罐－20～500C； 内罐－104～500C 该双层钢结构贮罐罐底板设计为搭接焊，罐壁板为对接焊，顶板为搭接焊。 贮罐制作安装工作特点是工作量大，室外作业，施工条件差，影响因素多，随机因素多，投入人力物力多等不利于焊接施工的特点。
二、目标分解 1、质量目标 2、HSE管理目标 三、设计要求适用规范及质量标准 1、低温乙烯贮罐设计施工图及技术文件 2、《现场设备、管道焊接工程施工及验收规范》GBJ50236-98
3、《工业安装工程质量检验评定统一标准》GB50252-98 4、《电器无损检测》JB4730-94 5、《钢制化工室焊接规范》JB4709-2000 6、《钢制焊接常压电器》JB/T4735-97 7、《立式圆筒形低温储罐施工技术规程》SH/T4735—2002 8、《石油化工设备和管道涂料防腐技术规范》SH3022-1999 9、《涂装前钢材表面锈蚀等级和防腐等级》GB8923-88 10、《管道与钢结构的现场涂漆规定》SP-74-V11-MS-0002 11、《钢板验收规范》GB/T3274-1988 12、《大型焊接、低压贮罐的设计和建造》API620标准 13、经审批的监理规划、施工组织设计 14、设计交底、图纸会审及设计变更单
储罐基础设计的合理性 随着国民经济的发展，人们物质生活的提高，对能源及化工用品的需求量增大，化工行业得到蓬勃发展，各种石油产品储罐以及化工行业的气罐、液体原料罐日益增多，成为设计人员经常碰到的课题。 罐基础设计的合理与否直接影响到储罐是否能安全，正常的工作，从事故发生的原因来看一般反应在以下几个方面。 基础的选型是设计是否能达到安全、经济、合理的关键，基础的选型应根据储罐的形式、容积、储存的介质，地质条件、业主所能提供的材料情况以及当地的施工技术条件。 1，当储罐直径小于等于6米时，可采用整板基础，采用此基础的优点是基础整体性好，沉降均匀，由于没有了环墙内夯土，所以施工进度快且质量易得到保证，缺点是混凝土和钢筋用量较大，施工时要采取减小大体积混凝土带来不利影响的措施 2，当储罐直径大于6米时可采用环墙基础，外环墙式和护坡式基础，优点是混凝土和钢筋用量较省，缺点是由于储罐底部夯土较深，施工时间较长且需采取冲水试压等措施，基础沉降量大，环墙的宽度必须和地基以及罐底压强相协调，否则会照成环墙和罐底沉降差过大，以致罐底钢板拉裂或顶破。 3，存储低温介质的钢储罐基础必须采用深基础，其罐底做架空板，板底与地面留有空隙（约800mm）以防止罐内低温介质作用于土壤，形成冻土。 4，存储高温介质钢储罐要根据介质温度的不同采用不同的隔热措施，当介质温度高于95度时，与罐底接触的罐基础表面应采取隔热措施，一般可采用平铺三层浸渍沥青砖，罐底面和砖顶面应刷冷底子油两遍。 5，存储剧毒，酸，碱腐蚀介质的钢储罐应做成实体架空基础（自地面300mm 以下做成整板基础，其上部做架空基础），目的是若罐内介质泄露，介质会顺着架空基础的槽内流出，容易被及时发现，且介质不会流入土壤中，对其产生腐蚀，影响地基承载力。 钢储罐基础应设置沉降观测点，具体要求详见《石油化工企业钢储罐地基与基础设计规范》SHT3068-2007.在基础施工完成后要进行充水试压，目的是对基础及储罐进行检测，同时对地基进行预压，充水预压时要注意控制充水速度及预压时间，以免认为的对基础和罐体照成破坏。 基础可以根据具体的地基情况而比较常见的采用环墙基础、筏板基础、桩基础和地基处理，地基处理在钢储罐基础设计中是经常遇见的，下面介绍一个工程实例：
16万m3全容式LNG低温储罐施工方案 1工程基本情况 1.1基本概况 LNG储罐主要用于应急储备，当出现上游停气或其他事故时，可向城市燃气管网提供正常气源。容量为16万m3的全容LNG储罐，通常由预应力混凝土外罐和9％Ni钢罐组成，设计温度为-165℃。 1.2低温储罐的主要构造 低温储罐主要包括：钢筋混凝土灌注桩、预应力钢筋混凝土承台和外罐、外罐衬钢板、保冷层、低温钢罐、钢结构的半球形拱顶和预应力钢筋混凝土罐顶构成。详见下图： 图1.2（a）：低温储罐构造简图 1.2.1预应力混凝土外罐构造 预应力混凝土外罐高38.55m，外径86.6m，径82m，墙厚0.55m。坐落在钢筋混凝土灌注桩基支承的双承台上，每根桩顶部安装有防震橡胶
垫。 混凝土外罐墙体竖向布置了由19根、每根直径为15.7m（7股）、强度为1860MPa的钢绞线组成的VSL预应力后束，预应力后束两端锚于混凝土墙底部及顶部。墙体环向布置了由同样规格的钢绞线组成的VSL预应力后束，环向束每束围绕混凝土墙体半圈．分别锚固于布置成90°的4根竖向扶壁柱上。混凝土外罐墙体上置预埋件以固定防潮衬板及罐顶承压环。 混凝土外罐构造见图1.2（b）。 图1.2（b）：混凝土外罐构造剖面图 1.2.2罐壁构造 罐壁是低温储罐的主要构件，由具有良好的低温韧性(-165℃)和抗裂纹能力的9％Ni钢板焊接而成。 1.2.3保冷层构造 大型低温LNG储罐绝热保温结构由罐顶保温、侧壁保温和罐底保温3部分构成。 1.2.4罐顶构造 罐顶多采用预应力钢筋混凝土外罐和铝吊顶（或钢结构半球形拱顶）
组成。如下图1.2（c）： 图1.2（c）:罐顶构造示意图 2 工程特点、难点 2.1工程特点 1、钻孔灌注桩施工专业性强。 2、罐承台钢筋混凝土属大体积混凝土施工，对施工要求较高。 3、罐底和罐体均属于预应力混凝土。 4、混凝土罐体直径大、壁厚、高度高。 2.2施工难点 1、钻孔灌注桩量大、密集，定位要求高。 2、罐承台钢筋混凝土需要分区浇筑，控温防裂施工难度大。 3、预应力施工施工要求高，需要掌握好时机，精心施加应力和锚固。 4、混凝土罐体运用爬模施工技术，属危险性较大分部分项工程。 3 施工技术 3.1总体施工流程 灌注桩→桩承台→罐承台柱→罐承台→混凝土外罐壁→悬吊钢结构穹顶气升→预应力后、灌浆→外罐穹顶 3.2主要施工方法 3.2.1混凝土灌注桩施工 1、工艺流程 桩位定位放线→钻孔→清孔→钢筋笼制作、吊放→混凝土浇筑→后注浆施工→清理桩头 2、施工控制要点
目录 一序言 （一）设计任务 （二）设计思想 （三）设计特点 二储罐总装配示意图 三材料及结构的选择 （一）材料的选择 （二）结构的选择 四设计计算内容 （一）设计温度和设计压力的确定 （二）名义厚度的初步确定 （三）容器的压力实验 （四）容器应力的校核计算 （五）封头的设计 （六）人孔的设置 （七）支座的设计确定 （八）各物料进出管位置的确定及其标准的选择（九）液位计的设计 （十）焊接接头设计 五设计小结 六参考资料
太原科技大学材料科学与工程学院 过程设备课程设计指导书 课程设计题目： （15）M3甲醇储罐设计 课程设计要求及原始数据（资料）： 一、课程设计要求： 1.使用国家最新压力容器标准、规范进行设计，掌握典型过程设备设计的全过程。 2.广泛查阅和综合分析各种文献资料，进行设计方法和设计方案的可行性研究和论证。 3.设计计算采用电算，要求设计思路清晰，计算数据准确、可靠，且正确掌握计算机操作和专业软件的使用。 4.工程图纸要求计算机绘图。 5.毕业设计全部工作由学生本人独立完成。 二、原始数据： 设计条件表
管口表 课程设计主要内容： 1．设备工艺设计 2．设备结构设计 3．设备强度计算 4．技术条件编制 5．绘制设备总装配图 6．编制设计说明书 应交出的设计文件(论文)： 1.设计说明书一份 2.总装配图一张 (折合A1图纸一张)
一序言 （一）设计任务： 针对化工厂中常见的甲醇储罐，完成主体设备的工艺设计和附属设备的选型设计，绘制总装配图和零件图，并编写设计说明书。（二）设计思想： 综合运用所学的机械基础课程知识，本着认真负责的态度，对储罐进行设计。在设计过程中综合考虑了经济性，实用性，安全可靠性。（三）设计特点： 容器的设计一般由筒体，封头，法兰，支座，接口管及人孔等组成。常，低压化工设备通用零件大都有标准，设计时可直接选用。本设计书主要介绍了液罐的筒体，封头的设计计算，低压通用零件的选用。 各项设计参数都正确参考了行业使用标准或国家标准，这样让设计有章可循，并考虑到结构方面的要求，合理的进行设计。
设计任务书 设计题目:0、5m3的立式压缩空气储罐 已知工艺参数如下: 介质:空气 设计压力:0、5MPa 使用温度:0--100℃ 几何容积:0、5 m3 规格:600*6*2050 设计要求: (1)根据给定条件确定筒体内径、长度、封头类型等,然后确定有关参数(容器材料、许用应力、壁厚附加量、焊缝系数等) (2)进行焊接接头设计,附件设计等。 1、设计数据 (4) 2、容器主要元件的设计 (5) 2、1封头的设计 2、2人孔的选择 2、3接管与法兰 3、强度设计 (8) 3.1水压试验校核 3、2圆筒轴向应力弯矩计算 4、焊接结构分析 (10) 4.1储气罐结构分析 4、2零件工艺分析 4、3焊缝位置的确定 5、焊接材料与方法选择 (11) 5、1母材选择
5、2焊料选择 5、3焊接工艺及技术要求 6、焊接工艺工程 (12) 6、1焊前准备 6、2 储罐的安装施工顺序 6、3装配与焊接 6、4质量检验、修整处理、外观检查 6、5 焊缝修补 7、焊接工艺参数 (15) 8、焊接工艺设计心得体会 (16) 9、参考文献 (16) 1、设计数据 表1-1 进出料接管的选择 材料:容器接管一般应采用无缝钢管,所以液体进料口接管材料选择无缝钢管,采用无缝钢管标准GB8163-87。材料为16MnR。 结构:接管伸进设备内切成 45 度,可避免物料沿设备内壁流动,减少物料对壁的磨损与腐蚀。 接管的壁厚要求:接管的壁厚除要考虑上述要求外,还需考虑焊接方法、焊接参数、加工
条件、施焊位置等制造上的因素及运输、安装中的刚性要求。一般情况下,管壁厚 不宜小于壳体壁厚的一半,否则,应采用厚壁管或整体锻件,以保证接管与壳体相焊部 分厚度的匹配。 不需另行补强的条件:当壳体上的开孔满足下述全部要求时,可不另行补强。 ① 设计压力小于或等于2、5Mpa 。 ② 两相邻开孔中心的距离应不小于两孔直径之与的2倍。 ③ 接管公称外径小于或等于89㎜。 ④ 接管最小壁厚满足以下要求。 手孔的选择 根据HG/T 21531-2005-1《回转盖带颈对焊法兰手孔》,查表3-3,选用凹凸面的法兰,其明细尺寸见下表: 表2-2 手孔尺寸表 单位:mm 密封面型式 凹凸面MFM D 300 1 b 23、5 d 30 公称压力PN MPa 0、5 1 D 250 2 b 28 螺柱数量 8 公称直径DN 250 1 H 180 A 385 螺母数量 16 w d s 159 6 2 H 89、5 B 175 螺柱尺寸 M24*120 d 146、4 b 28 L 250 总质量kg 34、1 开孔补强结构: 压力容器开孔补强常用的形式可分为补强圈补强、厚壁管补强、整 体锻件补强三种。补强圈补强就是使用最为广泛的结构形式,它具有结构简单、制造方便、原材料易解决、安全、可靠等优点。在一般用途、条件不苛刻的条件下,可采用补强圈补强形式。 2容器主要元件的设计 2、1封头的设计 从受力与制造角度分析,球形封头就是最理想的结构形式,但其缺点就是深度大,冲压较困难;而椭圆形封头深度比半径小,易于冲压成型,就是目前低压容器中用的较多的,故采用标准椭圆形封头,各参数与筒体相同,则封头的设计厚度也为6mm
目录 绪论 (3) 第一章压缩空气的特性 (4) 第二章设计参数的选择 (5) 第三章容器的结构设计 (6) 3.1圆筒厚度的设计 (6) 3.2封头厚度的计算 (6) 3.3筒体和封头的结构设计 (6) 3.4人孔的选择 (7) 3.5接管，法兰，垫片和螺栓（柱） (9) 3.6鞍座选型和结构设计 (11) 第四章开孔补强设计 (14) 4.1补强设计方法判别 (13) 4.2有效补强范围 (13) 4.3有效补强面积 (14) 4.4补强面积 (14) 第五章强度计算 (16) 5.1水压试验应力校核 (15) 5.2圆筒轴向弯矩计算 (15) 5.3圆筒轴向应力计算及校核 (16) 5.4切向剪应力的计算及校核 (17) 5.5圆筒周向应力的计算和校核 (20) 5.6鞍座应力计算及校核 (22) 5.7地震引起的地脚螺栓应力 (24) 第六章设计汇总 (25) 参考文献........................................................... 错误！未定义书签。
绪论 课程设计是一个总结性教学环节，是培养学生综合运用本门课程及有关选修课程的基本知识去解决某一设计任务的一次训练。在整个教学计划中，它也起着培养学生独立工作能力的重要作用。 课程设计不同于平时的作业，在设计中需要学生自己做出决策，即自己确定方案，选择流程，查取资料，进行过程和设备计算，并要对自己的选择做出论证和核算，经过反复的分析比较，择优选定最理想的方案和合理的设计。所以，课程设计是培养学生独立工作能力的有益实践。 通过课程设计,学生应该注重以下几个能力的训练和培养： 1. 查阅资料，选用公式和搜集数据(包括从已发表的文献中和从生产现场中搜集)的能力； 2. 树立既考虑技术上的先进性与可行性，又考虑经济上的合理性，并注意到操作时的劳动条件和环境保护的正确设计思想，在这种设计思想的指导下去分析和解决实际问题的能力； 3. 迅速准确的进行工程计算的能力； 4. 用简洁的文字，清晰的图表来表达自己设计思想的能力 本次设计为压缩空气储罐，在三周时间内内，通过相关数据及对国家标准的查找计算出合适的尺寸，设计出主体设备及相关配件，画出装备图零件图以及课程设计说明书。 压缩空气储罐的设计一般由筒体、封头、法兰、支座、接口管及人孔等组成。常、低压化工设备通用零部件大都有标准，设计时可直接选用。本设计书主要介绍了液罐的的筒体、封头的设计计算，低压通用零部件的选用。各项设计参数都正确参考了行业使用标准或国家标准，这样让设计有章可循，并考虑到结构方面的要求， 合理地进行设计。
浙江建筑,第26卷,第5期,2009年5月Zhejiang Constructi on,Vol .26,No .5,May .2009 收稿日期:2008-12-03 作者简介:陈长林(1975—),男,安徽合肥人,工程师,从事建筑结构设计工作。 变刚度调平在大型储罐基础设计中的应用 Appli cati on of Sti ffness Var i a ti on Leveli n g i n Huge Storage Tank Desi gn 陈长林1 ,樊诗兰 2 CHEN Chang 2lin,FAN Shi 2lan (1.温州市工业设计院,浙江温州325003;2.温州市长城建设监理有限公司,浙江温州325003) 摘 要:建造在软土地基上的大型储罐基础,由于地基土的压缩变形会产生各种沉降变形,其中罐周不均匀沉降即沉降差对其影响最为不利。通过变刚度调平设计,可以大大降低储罐基础的不均匀沉降,工程实践证明这种方法是切实可行的。 关键词:变刚度调平设计;沉降差;大型储罐基础 中图分类号:T U473.1+3 文献标识码:B 文章编号:1008-3707(2009)05-0030-02 目前,钢储罐的容量不断增大,有的储罐直径甚至接近100m 。储罐大型化后,其基础荷载大,覆盖面积也较大,在储罐建设中经常会遇到不良土质、不均匀土层、沟壑暗滨等非理想土层作为储罐的地基。而建在这种软土地基上大型储罐不可避免地会产生各种沉降变形。储罐的主要沉降有:整体均匀沉降、整体平面倾斜沉降、罐周不均匀沉降、罐周局部沉降以及底板的碟形沉降和局部沉降,其中罐周不均匀沉降即沉降差对结构的影响最为不利 [1] 。从而需 要对之进行处理,但是地基处理是否得当直接关系到工程的质量、进度和经济,因此合理地选择处理方法是非常必要的。 几种常见的地基处理方法[2-3] : (1)加载预压:在储罐安装就位后,利用储罐内进水试漏的同时对地基进行预压; (2)水泥搅拌:分湿法和干法两种,它利用深层搅拌机将水泥浆与地基土在原位拌和,形成柱状水泥体,可提高承载力,减小沉降量; (3)CFG 桩:在碎石桩中掺和石屑、粉煤灰的低标号桩,它同褥垫层一起组成复合地基; (4)强夯置换:采用高能量夯锤,原理是置换与挤淤; (5)桩基础:该方法安全性高,适合于各类罐基础。 1 变刚度调平设计的基本原理 按传统基础的概念设计采用均匀布桩(相同桩 距、相同桩长)基础,初始竖向支承刚度是均匀分布的。设置于其上的刚度有限的基础(承台)受均布荷载作用时,由于土与土、桩与桩、土与桩的相互作用导致地基或桩群的竖向支承刚度分布发生内弱外强变化,会导致罐基础出现内大外小的蝶形沉降和内小外大的马鞍形反力分布。而这种变形与反力分布模式必然导致底板整体弯矩、冲切力和剪力增大,引发上部结构的过大次应力,降低使用寿命。为此本文提出了按照变刚度调平的原理进行大型储罐基础设计。 《建筑桩基技术规范(JGJ 9422008)》[4] 提出:“变刚度调平设计是考虑上部结构形式、荷载和地层分布以及相互作用效应,通过调整桩径、桩长、桩距等改变基桩支承刚度分布,以使建筑物沉降趋于均匀、承台内力降低的设计方法”。变刚度调平设计突破传统设计理念,是一种新的概念设计方法,旨在减小差异变形、降低承台内力和上部结构次内力,以节约资源,提高建筑物使用寿命,确保正常使用功能。其基本思路是通过调整地基和基桩的刚度分
目录 任务书 (2) 第一章空气储罐产品概要 (3) 第二章空气储罐材料的选择 (4) 第三章空气储罐的结构设计 (4) 3.1圆筒厚度的设计 (5) 3.2封头厚度的计算 (5) 3.3接管的设计 (5) 3.4支座的设计 (6) 3.4.1支座选型 (6) 3.4.2鞍座定位 (6) 第四章强度计算 (6) 5.1水压试验应力校核 (6) 5.2工作应力计算及校核 (7) 5.2.1圆筒轴向应力计算及校核 (7) 5.2.3周向应力计算及校核 (8) 第五章空气储罐的制造工艺 (10) 5.1空气储罐的制造工艺流程 (10) 5.2空气储罐的焊接工艺 (11) 5.2.1接管焊接 (11) 5.2.2纵缝和环缝焊接 (12)
5.3空气储罐的焊接检验 (13) 5.3.1无损检测 (14) 5.3.2耐压试验 (14) 第六章课程设计心得体会 (15) 参考文献 (16) 任务书 2m3空气储罐的焊接工艺设计 设计参数 序号名称指标 1 设计压力P c（MPa） 1.0 2 设计温度（℃）100 3 最高工作压力（MPa）0.95 4 最高工作温度（℃）95 5 工作介质压缩空气 6 主要受压元件的材料Q235-B 7 焊接接头系数Φ0.9 8 腐蚀裕度C2（mm） 1.2 9 厚度负偏差（C1）0.8 9 全容积（） 2.0 10 容器类别第一类 设计要求 （1）更具给定的条件来选定容积的几何尺寸，即确定筒体的内径、长度、封
头类型等，然后确定有关的参数，如容器材料、需用应力、壁厚附加量、焊缝系数等。 （2）设计筒体和封头壁厚；进行强度计算；焊接接头设计；附件设计等。 （3）撰写设计说明书：能以“工程语言和格式”阐明自己的设计观点、设计方案的优劣以及设计数据的合理性；按照设计步骤、进程，科学地编排设计说明书的格式与内容叙述简明。 第一章空气储罐概要 空气储罐的特点 空气储罐主要是指用于储存或盛装气体、液体、液化气体等介质的设备，在化工、石油、能源、轻工、环保、制药及食品等行业得到广泛应用，如氢气储罐、液化石油气储罐、石油储罐、液氨储罐等。储罐内的压力直接受温度影响，且介质往往易燃、易爆或有毒。储罐的结构形式主要有卧式储罐、立式储罐和球形储罐。 压力容器的外壳由筒体、封头、密封装置、开孔接管、支座及安全附件六大部件组成。常、低压化工设备通用零部件大都有标准，设计时可直接选用。本设计书
设计要求 1、设计题目:空气储罐的机械设计 2、最高工作压力:0、8 MP a 3、工作温度:常温 4、工作介质:空气 5、全容积:163 m 设计参数的选择: 设计压力:取1、1倍的最高压力,0、88MP<1、6属于低压容器。 筒体几何尺寸确定:按长径比为3、6,确定长L=640000mm,D=1800mm 设计温度取50 因空气属于无毒无害气体,材料取Q345为低合金钢,合金元素含量较少,其强度,韧性耐腐蚀性,低温与高温性能均优于同含量的碳素钢,就是压力容器专用钢板,主要用于制造低压容器与多层高压容器！ 封头设计:椭圆形封头就是由半个椭圆球面与短圆筒组成,球面与筒体间有直边段。直边段可以避免封头与与筒体的连接焊缝处出现经向曲率突变,以改善曲率变化平滑连续,故应力分布比较均匀;且椭圆形封头深度较半球形封头小得多,易冲压成型,在实际生产中多有模具,就是目前中低压容器应用较多的封头。 因此选用以内径为基准的标准型椭圆形封头为了防止热应力与边缘应力的叠加,减少应力集中,在封头与筒体连接处必须有一段过渡的直边段,直边段的高度依据标准选择。封头材料与筒体相同,选用头与筒体连接处必须有一段过渡的直边段,直边段的高度依据标准选择。 选材与筒体一致Q345R 接管设计3、4 接管设计优质低碳钢的强度较低,塑性好,焊接性能好,因此在化工设备制造中常用作热交换器列管、设备接管、法兰的垫片包皮。优质中碳钢的强度较高,韧性较好,但焊接性能较差,不宜用作接管用钢。 由于接管要求焊接性能好且塑性好。故选择 20 号优质低碳钢的普通无缝钢管制作各型号接管
3、5 法兰设计法兰连接的强度与紧密性比较好,装拆也比较方便,因而在大多数场合比螺纹连接、承插式连接、铆焊连接等型式的可拆连接显得优越,从而获得广泛应用。 平焊法兰连接刚性较差,只能在低压,直径不太大,温度不高的情况下使用。由于Q345R 为碳素钢,设计温度 50℃ <300℃ ,且介质无毒无害,可以选用带颈平焊法兰,即 SO 型法兰。 储罐的设计压力较小要保证法兰连接面的紧密性,必须合适地选择压紧面的形状。 对于压力不高的场合,常用突台形压紧面。突面结构简单,加工方便,装卸容易,且便于进行防腐衬里。储罐由于设计压力为 0、88MPa,空气无毒无害,可选择突面(RF)压紧面。 由于法兰钢件的质量较大,需要承受大的冲击力作用,塑性、韧性与其她方面的力学性能也较高,所以不用铸钢件,可以采用锻钢件。接管材料为 20 号钢,法兰材料选用 20Ⅱ锻钢。 3、6接管与法兰分配 3、6、6 N1、N2空气进、出口公称尺寸 DN250,接管尺寸? 273 x6 。接管采用无缝钢管,材料为 20 号钢。伸出长度为 150mm 。 选取 0、88MPa 等级的带颈平焊突面法兰,材料选用 20Ⅱ,法兰标记为:SO300-2、5 RF3、6、2 N3排污口; 公称尺寸 DN40,接管采用 45 x3、5 无缝钢管,材料为 20 号钢,外伸长度为150mm。选取 0、88MPa 等级的带颈平焊突面法兰,材料选用 20Ⅱ,法兰标记为:SO40-1、6 RF 3、6、3 N4安全阀口公称尺寸 DN80,接管采用?89 x4 无缝钢管,材料为 20 号钢,外伸长度为 150mm。根据 GB12459-99,选用 90°弯头;弯头上方仍有一定外伸量。 选取 0、88MPa 等级的带颈平焊突面法兰,材料选用 20Ⅱ,法兰标记为:SO80-1、6RF 3、6、4 N5压力表口公称尺寸 DN25,接管采用?32 x3、5 无缝钢管,材料为 20 号钢,外伸长度为 150mm。根据 GB12459-99,选用 90°弯头;弯头上方仍有一定外伸量。选取 0、88MPa 等级的带颈平焊突面法兰,材料选用 20Ⅱ,法兰标记为:SO25-1、6 RF 3、6、5 N6(备用口)公称尺寸 DN80,接管采用? 89 x4 无缝钢管,材料为 20 号钢,外伸长度为 150mm。需进行补强计算。选取 0、88MPa 等级的带颈平焊突面法兰,材料选用 20Ⅱ,法兰标记为:SO80-1、6 RF 3、7弯头设计 N4 为安全阀口,安全阀在容器中起安全保护作用。当容器压力超过规定值时,安全阀打开,将系统中的一部分气体/流体排入大气/管道外,使系统压力不超过允许值,从而保证系统不因压力过高而发生事故。由于冲出压力较大,阀口不可直接对人,因此需 90°安装,用弯头过渡。标记为:弯头 DN80 90° N5 为压力表口。为方便读数,压力表需竖直安装于管口,因此接管要通过 90°弯头过渡至竖直面,再安装压力表。标记为:弯头 DN25 90° 3、8 人孔设计在化工设备中,开设人孔就是为了便于内部附件的安装,修理与衬里,防腐以及对设备内部进行检查、清洗。对于压力容器,为了便于移动沉重的人孔盖,盖子通常做成回转形式。本储罐由于尺寸较大,人孔直径也较大,可使用回
前言 在20世纪的后半世纪，低温技术得到了迅速的发展。随着低温技术的普及，液氮、液氧、液氩、液氢、液氦、液化天然气等低温液体的应用日趋广泛，各行各业对储存和输送低温液体的需求不断增长。由于低温液体的沸点低，汽化潜热小，制取成本高，对低温液体进行安全有效的储运，具有重要的经济价值。 众所周知, 低温绝热储运容器是以保存低温液化气体的方式来储运气体的, 这种方式与用高压液化气体和高压压缩气体的方式比较, 具有储运压力低、安全性高、储运量大的特点。近年来随着国内气体市场的迅猛发展, 国家在低温绝热压力容器的安全技术方面也提出了更高的要求, 在2009 年版的《固定式压力容器安全技术监察规程》中, 将几何容积大于5m3的低温储存容器划归到第三类压力容器的安全监察范围。 CF、ZCF型低温液体贮槽采用双层壁真空粉末绝热，用于液氧、液氮，液氩等低温液体贮存。它取代了传统的气体高压贮存方式，具有效率高、安全可靠、介质不受污染、操作方便等许多优点。 本文针对DYL-50/2.5型低温液体贮槽的基本结构进行了设计和分析，并在了解基本原理的基础上对其具体漏热情况进行具体分析，为绝热性能的优化设计提供了依据。 由于时间仓促，设计中不免会存在一定的错误和缺点，恳切地欢迎各位读者提出宝贵的意见或建议。
目录 第1章绪论 (5) 1.1 低温液体贮运的概述 (5) 1.2 国内外在粉末绝热方面的研究与发展现状 (7) 1.2.1 国外研究现状 (7) 1.2.2国内研究现状 (8) 1.3 本设计的主要内容 (8) 1.3.1 本设计预定达到的设计目标 (9) 1.3.2 设计依据 (9) 第2章低温结构设计 (10) 2.1 低温容器流程设计 (10) 2.1.1 加液系统 (10) 2.1.2 排液系统 (10) 2.1.3 真空度测量系统 (10) 2.1.4 夹层抽真空系统 (10) 2.1.5 液位测量系统 (11) 2.1.6 测满口 (11) 2.1.7 自增压系统 (11) 2.1.8 气体放空系统 (11) 2.2 贮罐各部分结构组成设计 (11) 2.2.1 基本结构介绍 (11) 2.2.2 低温容器的绝热结构设计 (12) 2.2.3 焊接结构的设计 (15) 2.2.4 低温下的密封结构设计 (16) 2.2.5低温液体运输管道设计 (17) 第3章低温容器的设计计算 (19) 3.1 低温容器的几何参数 (19) 3.1.1 内筒体几何尺寸计算 (19) 3.1.2 外筒体几何尺寸计算 (19) 3.2 储罐内筒体计算 (20) 3.2.1 内筒计算厚度δnf (20) 3.2.2 内封头厚度计算 (21)
目录 卧式储气罐设计任务书 (2) 第一张绪论 (3) 1.1设计背景 (3) 1.2 储罐的用途及分类 (4) 1.3 储存介质的性质 (4) 1.4 设计任务 (5) 1.5 设计思想 (5) 1.6 设计特点 (5) 1.7设计数据 (6) 第二章容器主要原件的设计 (6) 2.1圆筒厚度的设计 (6) 2.2 封头的设计 (7) 2.3人孔的选择 (8) 2.4接管和法兰 (8) 2.5螺栓（螺柱）的选择 (9) 2.6鞍座选型和结构设计 (9) 第三章开孔强度设计 (11) 3.1补强设计方法的判断 (11) 3.2有效补强范围 (11) 3.3 有效补强面积 (11) 第四章强度设计 (12) 4.1水压试验校核 (12) 4.2圆筒轴向应力弯矩计算 (12) 4.3 圆筒的轴向应力及校核 (14) 4.4切向剪应力的计算机校核 (14) 4.5圆筒周向应力的计算及校核 (15) 4.6鞍座应力计算及校核 (16) 4.7地震引起的地脚螺栓应力 (18) 第五章焊接结构设计 (18) 5.1焊接方法 (18) 5.2焊接工艺及技术要求 (19) 总结 (21) 附录：参考文献 (22)
卧式储气罐设计任务书
第一章绪论 1.1设计背景 所谓容器是指用于储存气体、液化气体、液体和固体原料、中间产品或成品 的设备。压力容器是容器的一种，是指最高工作压力P≥0.1MPa，容积V≥25L， 工作介质为气体、液化气体或最高工作温度高于或等于标准沸点液体的容器。它 广泛地用于化工、炼油、机械、动力、轻工、纺织、冶金、核能及运输等工业部 门，是生产过程中必不可少的设备[1]。 随着石油化工、电站锅炉和原子能工业的迅猛发展，压力容器制造技术也有 了很大的发展，它主要表现在以下三个方面：一是压力容器向大型化过渡，容器 直径和壁厚成倍增长；二是低合金高强度钢的广泛应用，大部分压力容器均采用 了各种级别的低合金高强度钢；三是焊接新工艺、新技术的广泛应用，使得焊接 质量进一步提高，从而提高了这些大型产品质量的可靠性。 其中以压力容器产品大型化、高参数化的趋势尤为明显。1000吨级的储气 罐、2000吨级的煤液化反应器、10000立方米的天然气球罐（日本最大的天然气 球罐为30000立方米）等已经在我国大量应用。压力容器在石油化工、核工业、 煤化工等领域中的应用场合也日益苛刻。因此，耐高温、高压和耐腐蚀的压力容 器用材料的研制与开发一直是压力容器行业所面临的重大课题。对此，各国均投 入了大量的人力物力从事相关的研究工作。目前，压力容器用材料的主要研究成 果和技术进步表现在以下几个方面：①材料的高纯净度：冶金工业整体技术水平 和装备水平的提高，极大地提高了材料的纯净度，提高了压力容器用材料的力学 性能指标，提高了压力容器的整体安全性；②材料的介质适应性：针对各种腐蚀 性介质和操作情况，已研究开发出超级不锈钢、双相钢、特种合金等金属材料， 使之适合各种应用条件，给容器设计者以更多选择的空间，为长期安全生产提供 了保证；③材料的应用界限：针对高温蠕变、回火脆化、低温脆断所进行的研究， 准确地给出材料的适用范围；④更高强度材料的应用：在设备大型化的要求下， 传统的材料已经无法解决，诸如30000立方米天然气球罐、200000立方米原油 ≥ 800MPa 高强材料的应用正在引起国储罐以及超高压容器的选材问题。目前b 内研究人员的广泛关注[2]。 近年来，压力容器制造业在装备投资中，焊接设备的比例占了40%以上。正由于这些先进高效焊接设备及工艺的采用，使压力容器制造技术有了更大的提高和发展。就具体的压力容器焊接而言，焊条电弧焊的比例已逐步缩小，而埋弧自动焊、氩弧焊、CO2气体保护焊等先进的焊接技术已经得到广泛应用；带极堆焊、窄间隙埋弧焊和药芯焊丝气体保护焊等高效率的焊接方法设备已成为一些大型压力容器厂必备的焊接设备；小管径内壁堆焊、管子-管板自动旋转氩弧焊、马
大型储罐的基础设计及构造研究丁园 发表时间：2019-12-09T09:57:41.753Z 来源：《基层建设》2019年第25期作者：丁园 [导读] 摘要：大型储罐在实际应用过程中，由于这种类型储罐的本体大多数都是利用钢板来进行焊接，所以其在外形尺寸方面比较大，荷载比较大，沉降量也比较大。 中国纺织科学研究院有限公司上海聚友化工有限公司北京 100025 摘要：大型储罐在实际应用过程中，由于这种类型储罐的本体大多数都是利用钢板来进行焊接，所以其在外形尺寸方面比较大，荷载比较大，沉降量也比较大。与此同时，这种类型的储罐在实际应用过程中，其整体刚度比较低，同时具有一定柔性特征。储罐基础产生的不均匀沉降要求较高，如果基础有较大的不均匀沉降，就会直接影响到储罐的正常使用。本文对大型储罐的基础设计及构造进行研究。 关键词：大型储罐；基础设计；构造 1 大型储罐的基础设计形式 1.1 护坡式基础 当天然地基承载力特征值大于或等于基底平均压力、地基变形满足规范要求的允许值且场地不收限制时，可采用护坡式基础。护坡式基础是在储罐底面四周用素土或碎石沿着基础砌成护坡。其优点是工程投资少、施工方便；缺点是对调整地基不均匀沉降作用小效果差，且占地面积大。如果基础大量沉降后，周围护坡破裂，罐底各层填料往往在大于后流失，造成基底局部掏空，所以在这种背景下，护坡式基础在设计已经不常见。 1.2 外环墙式基础 外环墙式基础是将钢筋混凝土环墙离开储罐外壁一定距离，罐体坐落在由砂石土构成的基础上。其优点是受力状态较好，具有一定的稳定性，较环墙式基础省钢筋和水泥；缺点是调整不均匀沉降的能力较差，当罐壁下节点处的下沉量低于外环墙顶时易造成两者之间的凹陷。一般用于车间内部生产原料储罐，容积控制在1000m3以内。 1.3 环墙式基础 环墙式基础在设计中使用较多，系将储罐壁板直接安装在钢筋混凝土环墙上，大部分用与软和中软场地的浮顶罐及内浮顶罐。环墙式基础在实际应用过程中，其最明显的优点之一就是在平面抗弯的刚度程度上比较大，这样有利于调整不均匀沉降问题，减少罐壁的变形。罐体自身的荷载在某种程度上可以给地基传递相对较均匀的压力。与此同时，使用时可以调整中心和边缘的沉降，防止环墙内砂垫层或土的侧向变形或流散，整体的稳定性较好，抗震效果较理想，有利于为施工提供便利操作方式。减少罐底潮气对罐底板的腐蚀，并且有利于事故的处理。但是环墙基础在实际应用过程中，还存在一定的缺点。最明显的缺点问题之一就是环墙的竖向抗力刚度比环墙内填料相差较大，受力状态不均匀，导致罐壁和罐底的受力效果受到影响，达不到最理想的状态。除此之外，钢筋及水泥等材料消耗较大，在其中所需要投入的成本也比较高。 1.4 钢筋混凝土桩筏基础 在地基土相对比较软弱，地基处理有困难或不做处理时，宜采用钢筋混凝土桩筏基础，一般是由底部桩基、钢筋混凝土承台板及环墙组合而成的基础形式。桩筏基础承载力相对比较高，整体性也比较良好，具有非常良好的抵抗地基不均匀沉降的优势特征。由于储罐的直径比较大，承台要满足刚性基础的要求的情况下设计的较厚，桩基数量也较多，故其最大的缺点就是对钢筋及水泥等材料的整体消耗比较大，投资规模较大。 2 储罐基础地基处理方法 在不良土质或特殊地基上建造大型储罐时，如果对原有地基不做任何处理，则储罐的安全会经常出现各种问题。这时，必须采取措施改善地基土的力学性能，提高土的抗剪强度，改善土的压缩性能，改善饱和土的渗透性，改善砂土的动力特性等，使其在上部结构荷载作用下不发生破坏或出现过大的变形，保证储罐的正常使用。常用的地基处理方法有换填垫层法、充水预压法、强夯法和强夯置换法、振冲法、砂石桩法、水泥粉煤灰碎石桩法、水泥土搅拌法、绘图挤密桩法、钢筋混凝土桩复核地基法等。储罐地基处理方法的选定应根据储罐对地基的要求，结合地质勘查报告选定几种地基处理方案。对初步选出的方案分别从加固原理、适用范围、处理效果、工程进度、材料来源、设备条件、工程费用等进行反复综合研究对比，选择最合适的地基处理方法。方案确定后，还应根据现有条件进行相应的现场实验及施工，以检验设计参数和处理效果。当岩土工程条件较为复杂时，可由两种或多种地基处理措施组成的综合处理方法将会达到较好的地基处理效果。 3 储罐基础的构造及材料要求 3.1 沥青砂绝缘层 储罐基础顶面应设置沥青砂绝缘层。利用沥青砂绝缘层的根本目的就是为了实现对罐底腐蚀问题的提前预防和有效阻止。与此同时，通过这种基础设计模式在其中科学合理的利用，还可以使其下面的砂石土填料层稳固，尽可能减少透水性，避免出现严重的渗漏现象，避免罐底遭受到严重的腐蚀。除此之外，利用沥青砂绝缘层，有利于对罐底进行方便快捷的铺设和施工操作。沥青砂绝缘层所用的沥青材料，主要是根据储罐内储存介质的温度，按沥青的软化点来选用。当储罐内介质温度低于80℃时，宜采用60号甲、乙道路石油沥青，也可采用30号甲、乙建筑石油沥青；当储罐内介质温度等于或高于80℃时，宜采用30号甲、乙建筑石油沥青。沥青砂绝缘层的配合比一般为（质量比）7：：9，即沥青7：中砂93（并掺一部分滑石粉），砂石在其中的整个含泥量不能够超过5%。当储罐内储存介质最高温度高于90℃时，罐基础表面应采取隔热措施。在施工中要注意的一点就是，在针对沥青或者是砂石进行搅拌的时候，应当尽可能将砂石进行加热处理，一般需要加热到100~150℃左右。另外，石油沥青也需要进行加热操作，一般需要加热到160℃~180℃，如果是在冬天的时候，加热温度还需要更高一些。在这一温度的基础上，需要立即将砂石和石油沥青进行拌合，保证拌合的均匀性，紧接着可以对其进行浇筑，提高使用率。 3.2 中粗砂垫层 沥青砂绝缘层下面应设置中粗砂垫层，砂垫层宜采用质地坚硬的中、粗砂，亦可采用最大粒径不超过20mm的砂石混合物，不宜采用细砂，不得采用粉砂和冰结砂。砂中不得含植物残体、垃圾等杂质，应级配良好。砂垫层的作用，主要是使压力分布均匀，调整和减少地基的不均匀沉降；当厚度不小于300mm时，可防止地下毛细管水的渗入，当底板开裂时，可作为漏油显示信号的通道。对于有的储罐基础因