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7000立方拱顶油罐设计
7000立方拱顶油罐设计：
储罐石油化工装置和储运系统设施的重要组成部分：
主要用于储存原油及各种液体化工品，在石油生产炼化与储运过程中起调节作用。
目前油田储罐拥有量很多，其中使用量最多的是拱顶储罐，它的优点是结构简单，施工方便，造价也较低。
本文对拱顶储罐的设计加以总结概述。
拱顶储罐经济尺寸结构设计储罐用钢主要是碳钢和不锈钢（腐蚀性的场合），目前油田内碳钢储罐较多。
选择储罐用材应根据安全可靠、经济合理的原则。
考虑储罐的设计压力和温度、储存介质及其性质、使用场合、材料的化学成分、焊接性能和抗腐蚀性能等因素，且应符合GB50341—20XX标准的规定。
而成品油罐的建设是保证市场需求充足供给的坚实基础，对社会稳定和经济的可持续发展具有举足轻重的地位，随着成品油罐需求的增加也产生越来越多的新课题。
基本原理与基本方法的理解，将储罐强度设计的基础理论、设计计算方法和标准规范予以总结，为油气储运工程技术人员提供较为全面的参资料。
3000立方米拱顶油罐设计计算书一、引言设计参数：3000立方米，盛装油品：航空煤油，密度：7903/m kg ；建罐地区：南部沿海，基本风压：700Pa ，A 类地貌；抗震设计烈度为七度，属第三抗震设计组，场地土条件为三类，基本地面加速度为0.15g ；罐底基础土弹性系数为m k MN b 3/48=。
二、初定材料和确定最佳直径和高度： 三、壁厚设计： 四、罐底设计：五、下节点应力校核计算并且给出下节点焊缝焊接要求： 六、拱顶设计： 七、抗风设计： 八、抗震设计计算：九、盘梯及平台设计计算： 十、参考文献：二、初定材料和确定最佳直径和高度①初定材料考虑储罐的材料选用应根据储罐的设计压力和温度、贮存介质及其性质、使用部位、材料的机械性能、化学成分、焊接性能和抗腐蚀性能等因素。
再次设计计算书中，考虑设计温度，由于油罐处于沿海地区，气温较高，最高设计温度为90℃，并且最低气温为10+13=23℃，因此选用20R 。
常温强度在设计温度下的许用应力②确定最佳直径和高度取 （前者为顶板厚，后者为底板厚） 钢板尺寸确定，板宽为1600mm ，实际宽度为1h =1600－20=1580mm ，由于设计油罐的容积大于1000立方米，故不能用等壁厚原则来确定其高度与直径，应用变壁厚原则来确定其高度与直径：()m172.172.14330044m 2.148003.058.19)1(003.093.942.0276.1476.141065.579.08.99.010163)(][3621≈=⨯⨯===⨯+⨯=-+=≈=-===⨯+⨯⨯⨯=+=-m HVD n nh H h H n m H i i s s ππγφσ油罐内径油罐实际高度钢板层数MPas 245=σMPa b 400=σmm S 5.51=mmS 62=MPa 163][=σ其中V=3300立方米（查表2.1.3-1得） 三、壁厚设计1 用0.3m 法确定各层壁板厚度（计算厚度、设计厚度、规格厚度）。
1课程设计说明书3题目45m 拱顶油罐设计学院：机械工程学院专业：材料成型及控制工程班级：材料0901学号：20学生姓名：vv__导师姓名：vvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvv____完成日期：2012.12.30____2目录一、任务书 (3)1.1 设计任务 (3)1.2 设计要求 (3)二、设计说明书 (4)2.1 、主要构件名称及规格 (4)2.2油罐适用范围 (7)2.3设计、制造遵循的主要指标规范 (8)2.4罐体规格尺寸范围 (8)2.5罐体的防腐 (8)2.6消防设施 (8)2.7避雷及防静电 (8)2.8油罐基础 (8)2.9罐体保温 (9)2.10罐体外壁涂漆 (9)2.11选用说明 (9)2.12油罐的制造、检验及验收 (9)2.13原始数据 (10)2.14开口说明 (10)2.15技术要求 (10)三、设计说明书 (11)3.1设计原始数据 (11)3.2油罐尺寸的确定 (11)3.3容器所用材料的择 (11)3.4油罐罐壁的设计计算 (18)3.5罐壁厚度校核 (20)3.6油罐罐底的设计计算 (21)3.7封头的设计计算 (21)四、油罐焊接设计 (24)4.1焊接接头设计 (25)4.2焊接方法选择 (25)4.3油罐筒体焊接 (25)4.4筒体环缝焊接设计 (28)4.5筒体与封头的焊接设计 (28)4.6人孔与筒体的焊接 (30)4.7 支座与垫板、垫板与筒体的焊接 (32)4.8 油罐强度校核 (34)五、参考文献 (38)3一、设计任务书1.1 、设计任务1.完成拱顶油罐的整体装备图；2.将拱顶油罐根据结构划分成筒体、封头、接管三部分，设计相应的焊接工艺规程和焊接工艺卡；3.编写课程设计说明书4.参数：设计压力： 1960Pa，设计温度： -19-90 C，介质：柴油，焊缝系数：0.9，腐蚀裕量： 1.0，容积：45 mm35.检测：容器上焊缝所有焊缝按照相关国家标准进行100%X 射线探伤，接管与筒体联接的焊缝进行100%磁粉探伤。
钢制常压立式圆柱形储罐是炼油化工企业不可缺少的设备，贯穿整个生产过程，数量众多，并且，储存的介质都为易燃、易爆、高温、有毒、有害的液体或气体，危险性极大。
储罐按储存介质的不同，可以分为原油罐、中间产品罐、产品罐、含硫污水罐和气柜五大类。
其中，原油罐是指储存原油的各类储罐；中间产品罐是指储存石脑油、粗汽油、粗柴油、蜡油、渣油、加氢裂化原料等各类中间产品的储罐；产品罐是指储存汽油、煤油、柴油、航空煤油等各类成品油的储罐；含硫污水罐是指储存各类含酸、碱、污油及各类硫化物的污水罐；气柜是指储存未脱硫瓦斯的湿式和干式气柜。
储罐按结构不同，可以分为固定顶罐、浮顶罐、内浮顶罐。
固定顶罐又分为自支承拱顶罐、自支承锥顶罐、柱支承锥顶罐。
随着装置高含硫原油加工量的不断增加，储罐的腐蚀日益加重，具体表现在：每一次储罐清罐检修时，在罐体、罐底或罐顶经常可以发现麻点、凹坑，甚至被腐蚀穿孔，一旦发生事故，后果将不堪设想。
经调研，集团公司内部其他企业也普遍反映储罐腐蚀越来越严重，日益威胁石化企业的安全、稳定、长周期运行。
为了延长金属储罐的使用寿命，现在行之有效的办法就是在储罐的罐体、罐底以及罐顶进行油漆、防腐，工程量非常大。
储罐清罐检修工程竣工后，施工单位要根据《全国统一安装工程预算定额》编制检修工程结算书，计取工程费用。
在工程量的计算中，关键是拱顶面积的计算。
目前采用的计算方法是：拱顶面积为罐底面积的1.25倍，部分施工单位按1.2倍或1.3倍计算。
1 按照专业文献，计算储罐拱顶面积(1)潘家华先生所著《圆柱形金属油罐设计》[1]一书的介绍：拱顶是一种自支承式的罐顶，形状近似球面，靠拱顶周边支承于焊在罐壁上的包边角钢上，球面由中心盖板和瓜皮板组成。
在设计拱顶储罐时，一般都将拱顶设计成球面，则拱顶的几何形状就是一个球缺,详见图1。
图1 拱顶的几何尺寸设:X=R－h拱顶的球面半径一般可取：R=（0.8～1.2）D式中：R-拱顶的球面半径，m；D-油罐内径，m。
石油储罐设计计算(石油工程)石油储罐设计计算（石油工程）
介绍
本文档旨在介绍石油储罐的设计计算方法，涉及了石油工程领
域的相关知识。
通过正确的设计计算，可以确保储罐的安全运行。
储罐设计参数
在进行石油储罐设计计算时，需要考虑以下参数：
1. 储罐容量：确定所需储存的石油的体积。
2. 储罐类型：选择适合储存石油的储罐类型，例如固定式储罐、浮顶储罐等。
3. 储罐材料：选择耐腐蚀性能好的材料，以确保储罐的使用寿命。
4. 储罐结构设计：根据储罐容量和类型，进行结构设计，包括
底板设计、壁板设计等。
储罐设计计算方法
以下是石油储罐设计计算中常用的方法：
1. 储罐容量计算：根据所需储存的石油体积和储罐类型，通过公式计算出储罐的容量。
2. 底板设计计算：确定储罐的底板厚度和支座数量。
根据储罐容量、底板材料和设计参数，进行相应的计算。
3. 壁板设计计算：确定储罐的壁板厚度和支撑结构。
根据储罐容量、壁板材料和设计参数，进行相应的计算。
4. 稳定性计算：确保储罐在受到外力作用时的稳定性。
通过计算储罐的稳定性参数，如压力、重心位置等，判断储罐是否具有足够的稳定性。
5. 安全设施设计：为了确保储罐的安全运营，还需要考虑安全设施的设计，如泄漏检测系统、火灾报警系统等。
结论
石油储罐设计计算是石油工程中的重要环节。
正确的设计计算可以确保储罐在使用过程中的安全性和可靠性。
通过合理选择储罐类型、材料和进行相应的计算，可以满足储存石油的需求，并保障储罐的长期运行。
油气储运专业课程设计指导书油气储运教研室2010.7目录1 前言 (3)1.1储罐的分类及发展状况 (3)1.1.1固定顶储罐 (3)1.1.2浮顶储罐 (3)1.2钢油罐承载能力的基本要求 (4)2 储罐结构设计 (6)2.1储罐容量 (6)2.2罐壁高度确定 (7)2.3圈板高度的确定 (7)3 罐壁设计 (8)3.1拱顶储罐的设计参数 (8)3.2罐壁厚度设计 (8)3.2.1 定点法 (8)3.2.2 变点法 (9)3.3罐壁板间的连接 (11)4 罐底设计 (13)4.1排板形式 (13)4.2厚度设计 (14)4.3宽度设计 (15)5 罐顶设计 (16)5.1固定顶结构设计 (16)5.2拱顶瓜皮板设计 (16)5.3固定顶载荷的计算 (18)5.3.1作用于球壳上的外载荷 (18)5.3.2作用于球壳上的内载荷 (19)5.4固定顶的校核 (19)5.5.包边角钢 (21)5.5.1包边角钢的选取 (21)5.5.2包边角钢的校核 (22)6 储罐的抗风设计 (23)6.1拱顶储罐的设计风压 (23)6.2加强圈的设计 (23)7 储罐的抗震计算 (25)7.1 地震载荷的计算 (25)7.2 抗震验算 (27)7.3 液面晃动波高计算 (29)7.4 地震对储罐的破坏 (29)7.5 储罐抗震加固措施 (29)参考文献 (31)1 前言1.1储罐的分类及发展状况1.1.1固定顶储罐固定顶储罐又可分为自支撑式锥顶罐、柱支撑式锥顶罐（桁架罐）和拱顶罐三种[1]。
锥顶罐的主要特点是锥顶容易制做，其容积一般在几十方至几百方之间。
桁架罐由顶板、斜椽、横梁和支柱组成。
梁及柱的数量根据罐的直径而定，较大储罐除中心支柱外，可有若干圈横梁及多根支柱。
容积一般在几百方到二万方。
拱顶罐是指罐顶为球冠状，罐体为圆柱形的一种容器，其罐顶由厚度4-6mm 的压制薄钢板和加强筋组成。
这种罐顶的优点是施工容易，造价低。
5625m3非标拱顶油罐设计计算书目录1.罐壁设计 (2)1.1油罐直径与高度的确定 (2)1.2确定壁板的下料尺寸 (2)1.3其他主要参数的确定 (3)1.4罐壁强度校核计算 (3)1.5罐壁稳定性计算及加强圈确定 (4)2.油罐罐底板设计及计算 (6)2.1排板形式确定 (6)2.2下料尺寸的确定 (6)2.3底板质量计算公式 (8)2.4垫板质量计算 (9)3.拱顶设计 (10)3.1拱顶尺寸的确定 (10)2.1拱顶质量的确定 (12)4.参考文献 (11)5625m 3非标拱顶油罐设计计算书第一章 拱顶油罐总图设计计算过程第一节 油罐直径与高度的确定1.油罐直径D 的确定油罐储存容量为5625m 3，名义容量约为5625÷0.95 = 5921（ m 3）。
综合考虑耗钢量和占地面积，油罐直径取：D=21.7(m)则壁板周长 C=68(m) , 单圈下料块数为8.5块。
2.油罐高度的确定根据 24VH Dπ≈得 H=16（m ）根据已知的H 值，结合钢板规格，进行壁板编排并确定钢板的圈层数。
并以此列出表1。
壁板总高为 H= 16 + 0.03 = 16.03 （m ） 实际名义容量 22113.1421.716.0344V D H π==⨯⨯⨯=5925 m 3 安全高度为 H 安全 =0.95H= 0.95 × 16.03 = 15.23 （m ）作业高度为 H 作业 = H 安全-进出由短管中心距油罐底板的高度=15.23-0.25=14.98 （m ）V 作业=4.7212π×14.98 = 5537.34 m 3第二节 罐壁下料尺寸确定根据《石油库工艺设计手册》常用钢板每平方米质量表，可确定壁板的下料尺寸，如表2所示。
表2累加壁板的总净质量为G=6405.60×3+8540.80+10676.00+12811.20+14946.40×2=81137.60（kg ）第三节 其他主要参数的确定1.底圈壁板内直径：D 底内=D=21.7（m ）2.底圈壁板外直径：D 底外=D+2s 底圈壁板=21.7+0.014×2=21.728（m ）3.油罐底板直径： D 底=D 底外+0.1=21.828（m ）4.顶圈壁板内直径：D 顶内=D 0=21.7（m ）5.顶板外沿直径： D 1=D 0-0.03=21.7-0.03=21.67(m)6.拱顶曲率半径： R=1.2D=1.2×21.7=26.04（m ）7.拱顶矢高： h=R-212)2(D R -=26.04-22)27.621(4.026-=2.361(m)8.油罐总高： H 总= H + h + s 中心顶板=16.03+2.361+0.005=18.396（m ）第四节 罐壁强度校度的计算1.计算公式t t =t4.9-0.3D H （）ρ［σ］φt = t t + c 0 + c 式中：tt——试水条件下罐壁板的设计壁厚（㎜）；D ——油罐内径（m ）；H ——计算液位高度（m ），从所计算的那圈壁板底端至罐壁顶端的高度； ρ ——储液相对密度，此处取1（储液密度与水密度之比）；t ［σ］——常温下钢板许用应力，此处取157MpaΦ——焊缝系数，此处取Φ＝0.9 t —— 壁板实际厚度，㎜；C 0 —— 钢板允许负偏差，㎜（厚度在6-7时取0.6, 8-25时取0.8，下同）； C —— 钢板腐蚀余量，㎜（本设计处内陆地区，一律取1）； 由以上公式，绘制表3。
表3由表3可知罐壁强度符合标准。
第五节 罐壁稳定性计算及加强圈确定1．根据公式 ［P cr ］=16.48.52min t ⎪⎭⎫⎝⎛•D H D EE H =∑eiH5.2min ⎪⎪⎭⎫⎝⎛=i i ei t t h H可算得各圈壁板当量高度，如表3所示表3总当量高度为 E H =∑eiH=2×3+0.862+0.460+0.279+0.183×2=7.967（m ）2.罐壁许用临界压力 ［P cr ］=16.48.52min t ⎪⎭⎫ ⎝⎛•D H DE=16.48.52.721567.97.721⎪⎭⎫⎝⎛•=1.144（kPa ）罐壁设计压力 P 0=2.25ωk +q=2.25×0.370+1.2×0.49=1.421（kPa ）由上式可知0cr 02P P P 〈〈］［ 故应设一个抗风圈，在E H 21处又因为抗风圈离焊缝距离须大于0.15m,所以抗风圈位置在离包边角钢3.85m 处。
该油罐直径21.6m ，故选用中间抗风圈尺寸为 L125×80×8查《石油库工艺设计手册》热轧不等边角钢规格表，应选用角钢型号为12.5/8,其尺寸为L125×80×8，理论质量为12.551kg/m ，则中间抗风圈的质量为m 抗风圈=12.551×3.14×21.7=855.2（kg ）3.因包边角钢选用的尺寸为L 75 × 10，查《石油库工艺设计手册》热轧等边角钢规格表，则其质量为10.8085kg/m,m 包边角钢=10.8085×3.14×21.7=736.5 (kg)第二章油罐罐底板设计及计算第一节排板形式确定根据油罐直径，查《立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范》（以下简称《规范》），确定排版形式。
本油罐直径D=21.7m>12.5m，故须设置环形边缘板。
第二节下料尺寸的确定绘一个底板排板示意图，根据油罐底板的直径、排板形式、钢板的规格，利用直角三角形等几何学原理，算出下料尺寸。
根据《规范》，本油罐设计的中幅板厚度都为8mm，边缘板厚度为10mm，以下为各板的平面规格①1-1号板，为8000×2000，面积为16m2，有3块② 1-10号板，设弧的半径为R1，h=2000mm, R 1=10914mm, 该板径向的直边1862848.902000-10914-1091410cos h 112==︒--=R R L mm()()3144763.102000-10914210tan h -211=⨯⨯=︒=R L mm()222766.66766211314420001091421109144.13181m mm S S S ==⨯-⨯-⨯⨯=-=三角形扇形弓形 有18块③ 1-2号板，弧半径，即较小圆半径R 2=R 1-L 2+60=9112 mm 长边长50964040001000223=+--=R L mm()()322m 26.210mm 10226224509640002000911220042120005096==+⨯-⨯⨯+⨯=S有2块④ 1-3号板，S 3=4000×2000=8000000mm 2=8m 2有2块⑤ 1-4号板，短边L 1=mm 6657402000)4020001000(911222=+--+-同理长边L2==--）（）（40-200040-10009112227101mm()2)(200018022000arcsin 4.13)(20002122122221222214L L R L L R L L S -+-⎪⎪⎭⎫⎝⎛-+++⨯⨯==⎪⎪⎭⎫⎝⎛-+-⨯22212222)(2000L L R 13832196mm 2=13.832m 2 共4块⑥ 1-5 号板，长边L 1==--396029209112224671mm , 短边L 2==--396049209112223709mm()2)37094671(200018091122370946712000arcsin 91124.13)37094671(200021222225-+-⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯-+⨯⨯++⨯⨯=S=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⨯22222)37094671(2000-91128475280mm 2=8.475m 2共4块⑦ 1-6 号板，长边L 1=204880911222+-=7715mm ， 短边L 2==+-2068809112225994mm()2)59947715(200018091122599477152000arcsin 91124.13)59947715(200021222226-+-⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯-+⨯⨯++⨯⨯=S=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⨯22222)59947715(2000-911213870821mm 2=13.871m 2 共4块⑧ 1-7 号板，其弧形部分面积和1-2号板弧形部分相同， 其长边长L 1=2216)4407000(1000911222=⨯---mm S 7=2216×2000+()()5096400020009112200421+⨯-⨯⨯=4506224mm2=4.506m2 共2块⑨ 1-8 号板，其形状与1-4号板相似，可根据1-4号板求出面积 S 8=13832196-4880×2000=4072196mm2=4.072m2 共4块⑩ 1-9号板L 1=mm 310029206840911222=-- L 2=mm 179168402920911222=--2179131001809112217913100arcsin 91124.131791310021222229+-⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯+⨯+⨯⨯=S=⎪⎪⎭⎫⎝⎛+-⨯22222179131009112mm 2=3.191m 2 共4块第三节底板质量计算公式油罐下料底板质量M=S×7.85s，（S：钢板面积 m2；s：钢板厚度 mm）列表4表4底板总重量为：M总=3014.40+1284.38+1004.80+442.64+2128.92+3484.40+566.08+1022.88+801.56+9560.34=23310.40（kg）第四节 垫板质量计算垫板采用尺寸为6×1942×50，共需18块， 每块垫板重量为m 0==⨯⨯⨯5.8761000000501942 4.573(kg)故垫板总重量为M 垫板总=4.573×18=82.314(kg)第三章 拱顶设计第一节 拱顶尺寸的确定根据题意和《规范》，顶板厚度s 一般可取5mm ，本罐容积大于2000m3，须带加强肋板。
中心顶板r 取1000mm ，则R 2=r-40=960（mm ）， D 0=21700（mm ）， D 1=21670（mm ）， α1=arcsin(D 1/2R)= arcsin[21670/（2×26040）]=24.59°； α2=arcsin(R 2/R)= arcsin(960/26040)=2.11°弧AD=2πR （α1－α2）/360=2×3.14×26040×(24.59°-2.11°)/360=10212(mm) 取径向肋板40块弧AB=πD 1/n 1+40=3.14×21670/40+40=1741（mm ）； 弧CD=2πR 2/n 1+40=2×3.14×960/40+40=191(mm) 根据AD 弧长及肋间距要求d0，确定肋的位置与圈数n’=AD/1350=10212/1300= 8 （取1100-1400mm 皆可）最终弧AD 取值自上而下为20mm 、1300mm 、1300mm 、1300mm 、1300mm 、1300mm 、1300mm 、1300mm 、1092mm 求两扇形顶板的下料弧长AB ，CD 的半径R 1=Rtg α1=26040×tg24.59°=11916.5mm ； R 2=Rtg α2=26040×tg2.11°=959.4mmL 径向肋长==--24)60(RR D A 10212×（（26040-60）/26040)-24=10164mm 环向肋的切向曲率半径（1）r 5=980mm ；r 6= r 5+ d 0=980+1300=2280mm ；r 7= r 6+ d 0=2280+1300=3580mm ；r 8= r 7+ d 0=3580+1300=4880mm ；r 9= r 8+ d 0=4880+1300=6180mm ；r 10= r 9+ d 0=6180+1300=7480mm ；r 11= r 10+ d 0=7480+1300=8780mm ；r 12= r 11+ d 0=8780+1300=10080 mm ；（2）α6= r 6×360/2πR=2280×360/（2×3.14×26040）=5.02°；α7= r 7×360/2πR=7.88°；α8= r 8×360/2πR=10.74°；α9= r 9×360/2πR=13.60°；α10= r 10×360/2πR=16.47°；α11= r 11×360/2πR=19.33°；α12= r 12×360/2πR=22.19°；则环向肋的切向曲率半径R6～R13分别为：R 6=Rtg α6=26040×tg 5.02°=2287.4mm ；R 7=Rtg α7=26040×tg 7.88°=3604.1mm ；R 8=Rtg α8=26040×tg10.74°=4939.1mm ；R 9=Rtg α9=26040×tg13.60°=6299.7mm ；R 10=Rtg α10=26040×tg16.47°=7698.6mm ；R 11=Rtg α11=26040×tg19.33°=9134.4mm ；R 12=Rtg α12=26040×tg22.19°=10621.4mm ；求出环向肋的长可先由以下辅助计算公式：R 6ˊ=r 6cos α6 =2280×cos5.02°=2271.3mmR 7ˊ=r 7cos α 7=3580×cos7.88°=3546.2mm ；R 8ˊ=r 8cos α 8=4880×cos10.74°=4794.5mm ；R 9ˊ=r 9cos α 9=6180×cos13.60°= 6006.7mm ；R 10ˊ=r 10cos α10=7480×cos16.47°=7173.1 mm ；R11ˊ=r11cosα11=8780×cos19.33°= 8285.1mm；R12ˊ=r12cosα12=10080×cos22.19°= 9333.4mm；则环向肋的长分别为：l6=2πR6ˊ/n－8=2×3.14×2271.3/40－8=349mml7=2πR7ˊ/n－8=2×3.14×3546.2/40－8=549mm；l8=2πR8ˊ/n－8=2×3.14×4794.5/40－8=745mm；l9=2πR9ˊ/ n－8=2×3.14×6006.7/40－8=935mm；l10=2πR10ˊ/ n－8=2×3.14×7173.1/40－8=1118mm；l11=2πR11ˊ/ n－8=2×3.14×8285.1/40－8=1293mm；l12=2πR12ˊ/ n－8=2×3.14×9333.4/40－8=1457mm；第二节拱顶质量的确定扇形顶板与肋板的质量(1)径向肋板质量：规格： 10164×60×8；查《油库工艺设计手册》可知8mm厚常用钢板每平方米重62.80㎏。
