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儲罐自支撐的錐頂和拱頂的厚度是如何确定?

作者:不鏽鋼儲罐 時間:2018-03-22 09:25
自支撐的錐頂模型與受外壓時的錐體模型一緻。其中的假設是受外壓2.2KPa(記住這個值,很多情況下都會使用到這個值),彈性模量為1.999e5MPa, 當實際外載荷超過2.2KPa時,必須要與2.2成比例增加 信息摘要:

自支撐的錐頂和拱頂的厚度是如何确定?

自支撐的錐頂模型與受外壓時的錐體模型一緻。API650和GB50314都使用了這一模型,具體推導請參考下圖:

儲罐自支撐的錐頂和拱頂的厚度是如何确定?

  從推導可以看出,其中的假設是受外壓2.2KPa(記住這個值,很多情況下都會使用到這個值),彈性模量為1.999e5MPa, 當實際外載荷超過2.2KPa時,必須要與2.2成比例增加厚度。

  由于假設裡已經包含了對錐體的角度的限制,所以按照此公式計算,其角度必須要在9.5和37度之間。

自支撐的拱頂采用了均勻外壓的球殼模型其推導過程如下:

儲罐自支撐的錐頂和拱頂的厚度是如何确定?

  從推導可以看出,其中的假設是受外壓2.2KPa,彈性模量為1.999e5MPa, 當實際外載荷超過2.2KPa時,必須要與2.2成比例增加厚度。

不鏽鋼儲罐拱頂的繪制:

  不鏽鋼儲罐拱頂的繪制很多書,很多論文上都有提及。主要麻煩的地方在于罐頂曲面的展開,随着展開份數的增加,其精度也不斷增加。

  附件是一些拱頂展開的論文,在《化工設備全書-球罐和大型儲罐》中也有介紹,一些圖的畫法可以參考02R112《拱頂油罐圖集》。

  通過研究儲罐拱頂的特性,現已經對儲罐拱頂部分程序化,實現直接出圖,能夠在儲罐繪制時大大提高效率。, [

弱頂結構:

  儲罐超壓時有兩個地方最易遭到破壞,一個是罐頂與罐壁連接部分,一個是罐底與最下一節罐壁連接的角縫,後者破壞會導緻儲液留到其它地方造成危害。而從罐頂掀開,使壓力得到洩放,能夠确保其部位的安全。故弱頂結構,即先從罐頂而不是罐底或者罐壁破壞。

先來看看API650-2012關于弱頂的要求吧:

a.  對于大于等于15m的儲罐需要符合以下規定:

1.       錐頂斜度不超過2:12(9.5°)

2.       罐頂支撐件不能與罐頂闆連接

3.       罐頂與包邊角鋼的連續角焊縫不超過5mm(3/16in)。

4.       結構形式按照圖F-2中的a-e

5.       罐頂罐壁接頭橫截面積不超過A。

b.  對于帶錨固的儲罐,直徑在9~15m之間,需要符合以下規定:

1.       儲罐高度9m及以上

2.       儲罐需要符合a的2-5條款要求

3.       規定斜度為3/4: 12

4.       附件包括接管人孔,需要設計成能承受至少離底闆100mm的彎矩。

c.       對于直徑小于15m的帶錨固儲罐,需要符合以下規定:

1.       儲罐需要符合a的1-5條款要求

2.       進行彈性分析,确定空罐時筒體和底闆角焊縫強度至少為1.5倍的頂部角焊縫強度, 充液時筒體和底闆角焊縫強度至少為2.5倍的頂部角焊縫強度。

3.       附件包括接管人孔,需要設計成能承受至少離底闆100mm的彎矩。

4.       底闆對接焊。

d. 任何直徑的錨固儲罐, 需要符合a1-5的要求,且錨固螺栓和平衡力需要按照3倍失效壓力計算。

  要完全符合弱頂結構非常不容易,首先斜度上的要求,拱頂儲罐頂的半徑在0.8D-1.2D,起始的角度大大超過9.5度,把所有的拱頂儲罐排除在弱頂的範圍内。

  另外大直徑的儲罐,由于内/外壓所需要的截面積A比較大,而弱頂需要的截面積A比較小,經常是矛盾的。

  直徑小的儲罐,弱頂所需要的截面積太小,經常采用最小的角鋼還是超過。

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