大型储罐计算GB50341-2014

gb50341_2014油罐设计规范GB50341-2014油罐设计规范一、适用范围1、本标准适用于石油及其他燃料的储油罐的设计及装配。

2、本标准适用于流体无害、防爆以及特殊技术要求的储油罐，其容积不超过100m3。

二、术语与定义1、储油罐指由储油设备制造技术及安全管理要求制成的罐体及其附属设施，用来储存有如石油、液化气等流体燃料。

2、液位指储油罐内液体高度。

三、通则1、储油罐设计要满足有关燃料动力汽车发动机技术要求及健康管理要求，有效预防和减少安全事故发生的可能性。

2、储油罐的结构一般应采取圆筒形或其它，并要满足以下要求：3、储油罐放置、安装、操作及维护要满足GB/T416-2017《汽车燃油罐放置、安全操作及维护规范》要求。

4、储油罐在设计、制造过程中要遵循安全技术要求，设计、制造要充分考虑采取的适当的改进措施，以实现满足安全要求的储油罐。

四、安全设施1、储油罐应设置液位指示设备、防污染系统、液位计、流量计、安全阀等缓冲措施。

2、液位指示设备应采用焊接结构，并有明确的刻度，来检测储油罐中液位高度，确保储油罐操作安全有效；3、防污染系统应设计有效，可有效防止油罐内外的污染；4、液位计在安装完毕后应定期维护和检验，采取有效的液位静置系统，保证其准确性；5、流量计应精准测量储油罐的进、出口流量，应定期维护检验；6、安全阀应符合GB150-2011的要求，并在安装和使用过程中确保其安全可靠。

五、可行性1、储油罐的设计、制造要确保工艺制造精度，以保证安全性和效率；2、在操作、检查和维护过程中，应谨慎、认真，不得出现任何安全隐患；3、储油罐如果设置在隔爆场所，还应遵循防爆技术要求。

2 罐顶设计2.1 罐顶结构与厚度核算本设备选用自支承式带肋球壳拱顶结构。

顶板由瓜皮板和中心顶板组成。

瓜皮板分别为16块、32块及64块。

连接中心顶板的为32块的瓜皮板，二者厚度均取8mm ；二次连接的瓜皮板为64块；最后与罐壁连接的为16块，厚度均为10mm 。

肋板均选100mm 宽，8mm 厚。

则估算出罐顶总质量约60000kg ，折算成单位面积载荷为60000×9.8÷(π/4×302)=863.3Pa 。

考虑罐顶附加载荷取值，且不小于1200Pa ，故取P L =2063.3Pa 。

2.2 带肋球壳许用外载荷计算许用外载荷。

20.5[]0.0001m h S m t t P E R t=� (1-2)式中：[P ]为带肋球壳的许用外载荷(kPa)；E 为设计温度下刚才的弹性模量(MPa)；取192000MPa 。

R S 为球壳的曲率半径(m)，取30m 。

t h 为罐顶板有效厚度(mm)，取6.8mm 。

t m 为带肋球壳的折算厚度(mm)。

此值按照《立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范》GB 50341—2014附录H 相关计算得22.5mm 。

将数据带入式中，得[P ]=17.81kPa 。

2.3 拱顶稳定性核算储罐带有罐壁通气孔，则储罐内部无内压，故只校核外载荷作用下的稳定性。

带肋球壳的稳定性验算应满足下式要求：P L ≤[P ] (1-3)综合以上，式1-3是成立的，故稳定性满足要求。

3 包边角钢截面积核算罐壁顶部设置包边角钢，以承受从罐顶传来的横向力。

计算与包边角钢相连的罐顶和罐壁各16倍板厚的截面应满足下式：2mim Pa 8tan pD F σϕθ= (1-4)式中：p 为储罐单位面积载荷，为2063.3Pa ；D 为储罐直径，30m ；σ为包边角钢的许用应力，取2.30×108Pa ；φ为焊接接头系数，取0.9；θ为罐顶与罐壁连接处罐顶的水平夹角(°)，取30°。

常压立式圆筒形储罐抗震设计计算标准对比于胜栓【摘要】探讨了现行国家和行业标准中关于常压立式圆筒形储罐抗震设计的GB 50341-2014、GB50761-2012和SH 3048-1999三个标准,分别介绍了其适用范围和储罐抗震计算方法,其中计算方法涉及了罐液耦连振动基本周期、水平地震剪力、地震弯矩、最大轴向压应力和稳定许用临界应力.通过对比发现,三个标准的适用范围相差不大,计算方法有一定的差别,尤其是稳定许用临界应力的计算方法差别最大.分别利用三个标准的计算方法对10 000 m3储罐实例进行抗震计算,计算结果相差较大,尤其是储罐稳定许用临界应力的大小,导致根据不同的标准进行抗震设计得到的安全性不一致,最后对抗震设计计算提出了建议.【期刊名称】《石油工程建设》【年(卷),期】2016(042)005【总页数】4页(P39-41,60)【关键词】储罐;GB 50341;GB 50761;SH 3048;抗震设计【作者】于胜栓【作者单位】中国昆仑工程公司,北京100037【正文语种】中文立式圆筒形储罐是石油化工行业的一种重要存储设备，考虑到石油化工装置的规模越来越大，储罐的大型化发展已经是必然趋势[1-2]。

大型储罐一旦在地震中遭受破坏，必将产生严重后果，故其抗震研究越来越受到工程界关注[3-4]。

现行国家和行业标准中关于常压立式圆筒形储罐抗震设计的规范主要有GB 50341-2014《立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范》、GB 50761-2012《石油化工钢制设备抗震设计规范》及SH 3048-1999《石油化工钢制设备抗震设计规范》。

虽然上述三个规范在适用范围以及计算方法上有一定的共性，但是计算的结果却存在差异，有时甚至差异很大[5-6]。

本文针对常压立式圆筒形储罐的抗震设计，对比分析上述三个规范存在的不同点，并以实例进行验证，提出相关的建议。

1.1 GB 50341-2014《立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范》[7]该规范为我国国家标准，适用于储存石油、石化产品及其他类似液体的常压和接近常压立式圆筒形钢制焊接油罐的设计，其中规定油罐抗震计算适用于罐壁高度与罐直径比（以下简称高径比）≤1.6，且容积≥100 m3的常压立式圆筒形钢制油罐的抗震计算，适用于抗震设防烈度为6～9度地区的油罐抗震设计，其中设防烈度为6度地区的设备也必须进行抗震设计。

化工安全设计课程设计任务书设计题目某化工储运公司安全设计（4000 m3醋酸储罐选型及计算）学院专业安全工程班级起讫日期指导教师2015 年6 月18 日8只4000 m3醋酸储罐，建设地点位于南京贮运码头罐区的预留地，当地全年最小频率风向为西北风。

查相关规范得知，设计压力为常压，设计温度为55℃，储存介质为醋酸，属于乙A类液体（由《石油化工企业防火设计规范》GB50160-2008查得）。

相关规范：《石油化工企业防火设计规范》GB50160-2008；《石油化工储运系统罐区设计规范》SH/T3007-2014；《立式圆筒钢制焊接油罐设计规范》GB50341-2014；《石油化工立式圆筒形钢制焊接储罐设计规范》SH3046-1992；《建筑结构荷载规范》；《化工设备设计全书》等。

第1章醋酸的理化性质 (1)第2章醋酸储罐的选型和选材 (2)2.1储罐的选型 (2)2.1.1储罐的选型 (2)2.1.2物料管的设计 (2)2.2储罐的选材 (2)第3章醋酸储罐经济尺寸的选择 (4)3.1储罐的储存液位 (4)3.2储罐的罐壁设计 (5)3.2.1储罐的技术特性表 (5)3.2.2壁厚的计算 (6)3.2.3罐壁加强圈的计算 (8)3.2.4罐壁包边角钢 (9)3.3储罐的罐底设计 (9)3.3.1罐底的选型 (9)3.3.2罐底板厚度的计算 (11)3.4储罐的罐顶设计 (11)第4章醋酸储罐的安全附件 (13)4.1储罐的一般附件 (13)4.1.1通气管 (13)4.1.2量油孔 (14)4.1.3透光孔 (14)4.1.4人孔 (15)4.1.5、排污孔 (15)4.1.6放水管 (15)4.1.7阻火器 (15)4.2安全仪表 (16)4.2.1液位计 (16)4.2.2液位报警器 (16)4.2.3温度计 (17)4.2.4压力表 (17)4.2.5流量计 (17)第5章其他安全措施 (18)5.1放空处理 (18)5.2气封装置 (18)5.3 防冻和保温 (18)5.4防爆措施 (19)第1章 醋酸的理化性质无水醋酸在温度低于16．7℃时就会凝固成冰状，俗称冰醋酸，凝固时体积膨胀，能使容器破裂。

⼤型储罐计算书4000m3储罐计算书⼀、计算个圈壁板厚度1、计算罐壁板厚度，确定罐底板、罐顶板厚度：⽤GB50341-2003中公式（6.3.1-1）计算罐壁厚度σρd d ][0.3)-(H 9.4t D =式中：d t —储存介质条件下管壁板的计算厚度，mm D —油罐内径（m ）（21m ）H —计算液位⾼度（m ），从所计算的那圈管壁板底端到罐壁包边⾓钢顶部的⾼度，或到溢流⼝下沿（有溢流⼝时）的⾼度（12.7m ）ρ—储液相对密度（1.0）d ][σ—设计温度下钢板的许⽤应⼒，查表4.2.2（157MPa ） ?—焊接接头系数（0.9）第1圈： mm 7.89.0163.010.3)-(12.7219.4t d ==n δ=8.7+2.3=11mm 取12mm 第2圈： mm 38.79.0163.011.88)-0.3-(12.7219.4t d ==n δ=7.38+2.3=9.68mm 取12mm 第3圈： mm 06.69.0163.011.88)2-0.3-(12.7219.4t d ==n δ=6.06+2.3=8.36mm 取10mm 第4圈： mm 74.49.0163.011.88)3-0.3-(12.7219.4t d ==n δ=4.74+2.3=7.04mm 取8mm根据表6.4.4，罐壁最⼩厚度得最⼩厚度为6+2=8mm ，故第5、6、7圈取8mm 。

⼆、罐底、罐顶厚度、表边⾓钢选择（按GB50341规定）罐底板厚度：查表5.1.1，不包括腐蚀余量的最⼩公称直径为6mm ，加上腐蚀余量2mm ，中幅板厚度为8mm查表5.1.2，不包括腐蚀余量的最⼩公称直径为11mm ，加上腐蚀余量2mm ，取边缘板厚度为14mm 罐顶板厚度：查7.1.3，罐顶板不包括腐蚀余量的公称厚度不⼩于4.5mm ，加上1mm 的腐蚀余量后取6mm包边⾓钢：按GB50341表6.2.2-1，选∠75×10 罐顶加强筋：-60×8 三、罐顶板数据计算：①分⽚板中⼼⾓（半⾓）55.2425200302/21000arcsin 302/arcsini 1?=-=-=）（）（SR D α②顶板开孔（φ2200）中⼼⾓（半⾓）5.2252001100arcsin r arcsin2?===SR α顶板开孔直径参照《球罐和⼤型储罐》中表5-1来选取注：中⼼顶板与拱顶扇形顶板的搭接宽度⼀般取50mm ，考虑到分⽚板最⼩弧长不⼩于180mm ，故取φ2200mm③分⽚板展开半径mm 1151144.25tg 25200tg 11=??==αSR R mm 1100.52tg 25200tg 22=??==αSR R ④分⽚板展开弧长：⌒AD = mm 96985.255.24360252002360221=-=-?）（）（πααπSR ⑤分⽚板⼤⼩头弧长：⼤头：⌒ABmm 1535446021000n302i =?+-?=?+?-=）（）（ππD ⼩头：⌒CDmm 1974411002n r 2=?+??=?+=ππ⑥中⼼顶板展开弧长⌒Lmm 22995023605.22520022502360222=?+=?+??=）（）（παπSR四、拱顶⾼度计算内侧拱顶⾼：mm 227830)-(21000/2252002520030)-/2(D h 222i 2n =--=--=SR SR外侧拱顶⾼：mm 228462278h w =+=五、盘梯计算计算参数：g H —罐壁⾼度，mm （12700） i R —罐内半径，mm （10500）W SR —拱顶半径，mm （25206）α—内侧板升⾓（45°）n R —内侧板半径，mm （n R =10500+12+150=10662mm ） B —盘梯宽度（内外板中⼼距）取656mm ，板宽150mm ，板厚6mm1、平台⾼度WW SR SR --+=2i 2w 1L)-(R h h425mm 252061000)-(1050025206228422=--+=mm 3125142512700=+=H式中：1h —平台⽀撑⾓钢上表⾯⾄包边⾓钢上表⾯的距离，mmL —平台端部⾄罐内表⾯的距离，⼀般取800-1000mm ，取L=1000mm2、内侧板展开长度mm 184202100)-(1312523n =?=-=）（H H L式中：3H —盘梯下端⾄罐底上表⾯的距离，mm ，≮50mm ，取100mm3、外侧板展开长度mm 189951066265611184207071.0117071.022n n w =++??=++=?R B L L ）（）（ 4、三⾓架个数个）（717001225)-(13125x n 3==-=L H式中：x —第⼀个三⾓架到罐底上表⾯的距离，mm 取1225mm 3L —相邻三⾓架的垂直距离，mm ⼀般1500-2000mm5、三⾓架在罐壁上的⽔平位置a n =n01n 2b h R R）（- 式中：1b —内侧板及外侧板的宽度，mm ，⼀般取150mm —n h 第n 个三⾓架平台表⾯的距离，n ×1700mm0R —底圈壁板外半径，mm （10500+12=10512mm ） n R —内侧板半径mm （10662）a 1=mm 1467106621051221507001=-）（ a 2=mm 31431066210512215070012=-?）（ a 3=mm 48191066210512215070013=-?）（ a 4=mm 64951066210512215070014=-?）（ a 5=mm 81711066210512215070015=-?）（ a 6=mm 98471066210512215070016=-?）（ a 7=mm 115231066210512215070017=-?）（ 6、盘梯包⾓=-=-=96.691801066210013119180n 3b ππαR H H ≈70° 六、带肋球壳稳定性验算21mn 2s m t t t 0001.0][）（）（?=R E P （C.2.1-1）式中： ][P —带肋求壳的许⽤外载荷，KPaE —设计温度下钢材的弹性模量，MPa 查表4.1.6得192×103 MPaS R —球壳的曲率半径，mm S R =SR=25200mm n t —罐顶板有效厚度，mm n t =6-C=6-1-0.6=4.4mm m t —带肋球壳的折算厚度，mm332m3n 31m m 4t t 2t t ++= （C.2.1-2）式中：]e t n 12t 4t 2t h 3h b h [12t 21n 13n 2nn 121s 11131m-+++?=）（L （C.2.1-3）]e t n 12t 4t 2t h 3h b h [12t22n 23n 2nn 222s 22232m-+++?=）（L （C.2.1-4） SL 1n 111t b h 1n += （C.2.1-5） SL 2n 222t b h 1n += （C.2.1-6）式中：31m t —纬向肋与顶板组合截⾯的折算厚度，mm1h —纬向肋宽度，mm （⾼度60）1b —纬向肋有效厚度mm （8-（2×1+0.8）=5.2） 1s L —纬向肋在径向的间距，mm （1228） 1n —纬向肋与顶板在径向的⾯积折算系数058.112284.42.5061t b h 1n 1n 111=??+=+=S L 1e —纬向肋与顶板在径向组合截⾯的形⼼到顶板中⾯的距离，mm（按CD130A6-86《钢制低压湿式⽓柜设计规定》算出下⾯公式）78.1)602.54.41214(2)4.460(602.5)(2)(e 1111111=?+??+??=++=h b t l t h h b n s n32m t —径向肋与顶板组合截⾯的折算厚度，mm 2h —径向肋宽度，mm （⾼度60）2b —径向肋有效厚度mm （8-（2×1+0.8）=5.2）2s L —径向肋在纬向的间距，mm 下⾯求2s L ：a) 先求第1圈纬向肋的展开半径3R 先求第圈纬向肋处的⾓度（半⾓3α）∵600360/252002=πα∴364.1=?α° ?=?-?=?-=186.23364.155.2413ααα再求第1圈纬向肋处展开半径3Rmm 10793186.23tg 25200tg R 33=??==αSRb) 求第1圈纬向肋的每块分⽚板肋板的弧长2s Lmm 14152]186.23cos 10790244360sin[L 2s ==）（ 2n —径向肋与顶板在径向的⾯积折算系数05.114154.4602.51t b h 1n 2n 222=??+=+=S L 2e —径向肋与顶板在纬向组合截⾯的形⼼到顶板中⾯的距离，mm537.1)602.54.41415(2)4.460(602.5)(2)(e 2222222=?+??+??=++=h b t l t h h b n s n带肋球壳按下图布置把上⾯各参数代⼊C.2.1-3中求31m t4082]78.14.4058.1124.444.424.40636012152.506[12t232231m=??-++?+=）（把上⾯各参数代⼊C.2.1-4中求32m t3492]4537.14.405.1124.444.424.40636014152.506[12t232232m=??-++?+=）（c) 把31m t ，31m t 代⼊C.2.1-2中，求m tmm 46.12492434.424082t 33m =+?+=d) 把m t 代⼊C.2.1-1中求[P]78.246.124.42.2546.12101920001.0][2123==）（）（P KPae) 验算：设计外载荷（外压）L P 按7.1.2条规定取1.7KPaL P <[P] 即1.7<2.78 ∴本带肋球壳是稳定的（L P 是外载荷，按7.1.2条规定，取1.7MPa ）七、加强圈计算1、设计外压，按6.5.3-3q 25.2P k o +=W （6.5.3-3）式中：o P —罐壁筒体的设计外压（KPa ） ?W k —风载荷标准值（KPa ）见式6.4.7q —罐顶呼吸阀负压设定压⼒的1.2倍（KPa ），取1.2（按SYJ1016 5.2.2条规定）风载荷标准值：按式6.4.7o z s z k w µµβ=?W （6.4.7）式中：?z β——⾼Z 处见风振系数，油罐取1s µ—风载体系形数，取驻点值，o w —基本风压（取0.4KPa ）z µ—风压⾼度变化系数z µ风压⾼度变化系数，查表6.4.9.1，建罐地区属于B 类（指⽥野、乡村，丛林及房屋计较稀疏的乡镇和城市郊区，本储罐⾼度为12.7m ，介于10和15中间，要⽤内插法求x=z µ=1.08（15m —1.14 10—1.0 12.7—x ）风载荷标准值：432.04.008.111k ==?W KPa 把k w =0.432KPa 代⼊6.5.3-3中a 2.22.1432.025.2P o KP =+?=2、计算罐壁筒体许⽤临界压⼒ 2.5min cr )Dt (48.16][P E H D = （6.5.2-1）∑=ei H H E 5.2imin iei t t h ）（=H 式中：][P cr —核算区间罐壁筒体的需⽤临界压⼒，KPa E H —核算区间罐壁筒体的当量⾼度，mmin t —核算区间最薄板的有效厚度，mm(8-2.3=5.7) i t —第i 圈罐壁板的有效厚度，mmi h —第i 圈罐壁板的实际⾼度，mm （1880） ei H —第i 圈壁板的当量⾼度E H 表∑==95.8ei H H E m把E H 代⼊（6.5.2-1）中48.1)215.7(95.82148.16][P 2.5cr =??=KPa ∵o P =2.3>1.48MPa ∴需要加强圈具体⽤⼏个加强圈依据6.5.4的规定∵22.3][P 2.3 cr ≥＞∴应设1个加强圈，其位置在1/2E 处根据6.5.5规定，在最薄板上，不需要换算，到包边⾓钢的实际距离就是4.5m （距包边⾓钢上表⾯4.5m ）根据表6.5.6选取加强圈规格，本设计选∠125×80×8⼋、抗震计算（CD130A 2-84） 1、⽔平地震载荷W a Q max 0Z C =式中：0Q —⽔平地震载荷 kgfZ C —综合影响系数 0.4max a —地震影响系数，按附表A 选0.45W —产⽣地震荷载的储液等效重量（波动液体）’w F W f =式中：f F —动液系数，由R H W /的⽐值，按附表A 2选取，如遇中间值则⽤插值法求。

- 19 -第9期GB 50341-2014与2003版锚固设计的比较陈元辉（武汉江汉化工设计有限公司， 湖北 武汉 430223）[摘 要] 本文分析对比了GB 50341《立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范》2014版与2003版中设置锚固的判断条件，并探讨了在储罐设计中应注意的锚固问题。

[关键词] 储罐；锚固；GB 50341作者简介：陈元辉（1984—），男，江西赣州人，硕士，工程师，现主要从事化工设备设计工作。

表1 不同设计工况下的举升力和锚固许用应力随着石化行业的快速发展，储罐使用的越来越多。

在储罐设计中，为了减少低沸点储液的蒸发损耗或避免介质与空气接触而造成氧化，就需要提高储罐的存储压力。

风载荷和地震载荷引起的倾覆力矩、储罐内压都可能引起罐体向上的举升力，当举升力大于罐顶、罐壁及其所支撑的构件的总重时，会使罐底边缘部分升离地面，造成罐底破裂，这时应考虑设计锚固装置，将举升力传递至储罐基础上，以保证储罐的安全。

国内储罐设计单位多应用GB 50341《立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范》，目前2014版为最新版本，已替代2003版。

GB 50341-2014版参照美国标准《焊接石油储罐》API 650-2007第11版对GB 50341-2003版进行了修订并新增了很多内容，特别是在锚固判断和锚固计算方面有较大不同，为了能更好地理解标准，使设计更加合理，储罐运行更安全可靠，本文针对GB 50341-2014版与2003版进行分析和比较，探讨锚固在储罐设计时应注意的几个问题。

1 锚固设计GB 50341-2014（简称新版）和GB 50341-2003（简称老版）在确定是否设置锚固上是不同的。

总的来说，对于圆筒形钢制焊接油罐是否带锚固，新版认为由内压、风载荷和地震载荷三个因素决定，只要其中一项不满足要求，就应设置锚固。

而老版只考虑了内压一个因素。

换言之，同一台储罐是否需要设置锚固，新老标准可能得出截然不同的结果。

基于API650与GB50341储罐设计标准的几点对比刘贵，吴家祥（中国石油工程建设有限公司北京设计分公司， 北京 100085）[摘 要] 立式圆筒形钢制焊接储罐的设计标准有GB50341、API650等，一般前者用于国内项目，后者用于国际项目。

目前，在执行国际项目时，由于对一些标准条款的理解不同以及执行国内项目的习惯作法的延续，会形成不同的设计，在某些方面会造成尺寸加档，经济性不高但安全性并未增加。

本文对搭焊接头搭接长度、环形罐底板宽度、设计液位、名义厚度与腐蚀厚度、开孔间距、内压举升力判据等易混点进行了辨析，给出了执行API650时的恰当选择，以便在不影响储罐安全性的情况下大大提高储罐的经济性，对今后的设计工作提供参考。

[关键词] API650；GB50341；大型储罐；标准对比作者简介：刘贵（1984—），男，湖北荆门人，硕士，工程师。

主要从事油气田地面设备研究设计等工作。

立式圆筒形钢制焊接储罐国内项目的设计标准一般为GB50341[1]，国际项目则采用API650[2]。

这两个标准比较类似，但在一些细节上有区别，当前已有不少文献对其从不同方面进行了对比[3-7]。

但国内设计人员在参与国际项目、执行API650进行大罐设计时，仍有可能将两个标准相混淆，特别是采用更严的国标要求或者综合了国标、美标之后提出更严的要求。

虽然本意可能是为了提高安全性，但这样不严格遵守执行标准而参照其它相近标准拔高要求的作法，会显著降低设计的经济性，而得到的所谓某一点的更高安全性并不一定可以提高大罐整体安全性，甚至有害。

有鉴于此，本文以API650 (12th Ed Addenda 3 2018)与GB50341-2014一些易混点进行了对比，针对国际项目采用API650时应采取的合理选择提出建议。

1 标准条款比较1.1 搭焊接头搭接长度API650第5.1.3.5条对搭焊接头搭接长度的规定为：“搭接长度至少为接头中较薄板厚的五倍；但是双面搭焊接头搭接长度无需超过50mm ；单面搭焊接头搭接长度无需超过25mm ”。