储罐设计漫谈

附录F的计算

微内压的储罐的计算公式在API2011版本中公式形式变化挺大，其实原理是差不多的。其对罐顶-罐壁连接处要求的抗压面积推导如下。

老的版本中Dlr是用（piD*D/4）*8t来代替的，8也就是储罐材料的密度7.85ton/立方取整。有兴趣的可以自己推导。

附录F的计算流程可以根据图附录F-1来进行。

前面已经说过了，储罐的罐顶按照API的假设，其厚度最大为12.7mm。

如果储罐的直径比较大，那么可能其厚度可能超出12.7mm，导致不能使用自支撑结构。

一般来说使用自支撑结构配合加筋板（肋板）的方法减薄罐顶的厚度。API没有推荐的方法来计算自支撑结构，这是可以参考GB50341附录C的拱顶加肋方法来计算。

由于这种加筋结构可以**减薄顶的厚度，所以非常具有实用性。正因为很多时候拱顶及其附件的重量无法用8t来描述，所以API协会在新版中，将8t用Dlr（罐顶及其附件的重量N）来代替，更具有普遍性。

带肋球壳拱顶.rar ( 下载次数: 4,容量134.41 KB,)

2012-3-1 17:47 上传

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56706872   为什么薄膜应力是 PR/2 感觉不对 力X距离/.
薄膜应力时按照回转薄壳无力矩理论求出来的，比如球壳的周向和纬向薄膜应力都为PD/4t=PR/2t.单位宽度就是PR/2了。

恩，学习了，这几天正学习GB50341呢，很多问题没有理解，所以希望以后楼主能多多指教

GB50341标准并无下出口的排水槽，化工设备全书《球罐与大型储罐》一书中有介绍，如果储罐采用下出口的排水槽，请问排水槽的大小尺寸和罐体容积的对应关系，有规定吗？

泉声 发表于 2012-3-2 10:48

                               
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GB50341标准并无下出口的排水槽，化工设备全书《球罐与大型储罐》一书中有介绍，如果储罐采用下出口的排水槽 ...

GB50341是有排水槽的，第10章附件有排水槽结构，尺寸大致和API650差不多。
不过很多时候采用倒锥体的漏斗形的结构，排水槽设置在底部的最中心。
和容积没有多大关系，主要和要排的介质，杂质有关系。

yuun 发表于 2012-3-2 11:20

                               
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GB50341是有排水槽的，第10章附件有排水槽结构，尺寸大致和API650差不多。
不过很多时候采用倒锥体的漏斗 ...

我说的是下出口的排污口GB 50341无介绍，不是用泵从上抽得排污口。

yuun 发表于 2012-3-2 09:28

                               
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56706872   为什么薄膜应力是 PR/2 感觉不对 力X距离/.
薄膜应力时按照回转薄壳无力矩理论求出来的，比如 ...

这么一说我就明白了 学习您这罐呢   单位厚度的

虽然楼主的东西似曾相识，但还是要鼓励一下，很不错。

我认为11版API650写得和以前的版本衔接得不是很好，明显的老美想似这个标准更完美，EN给API的压力很大呀！

misket706 发表于 2012-3-2 19:50

                               
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我认为11版API650写得和以前的版本衔接得不是很好，明显的老美想似这个标准更完美，EN给API的压力很大呀！

以前的版本的目标是更简单，11版是想更通用。
简单和通用是一个矛盾。通用必须要分类，要分析列举各种情况。
公式的形式变化很大，但是主要的基本假设不变。考虑的问题更加全面更加通用。原来的简单实际上是将很多假设融入结论，简化问题。实际上在计算机日益发达的今天，这种简化意义不大，所以API向着更加通用的方向发展，公式也变得比原来稍微复杂点。
原来那种假设所有的材料都用一个许用应力，再按照温度修改的方法改成了直接使用材料的许用应力，使得选材对于厚度的重要性更强一点。
各种规定分类也更加细致，比如弱顶结构的分析，比原来要细致很多。

楼主分析的是有道理的，但工程并不是科学研究，有足够的精度就可以了，实战中必须要以计算为基础，但计算结果不能决定所有的东西。以前的API公式比较容易计算，精度也足够，但力学含义被掩盖了，孰好敦坏真不好说，但老美想将650做好做强的心态在标准中已经充分体现，毕竟是世界第一的科技强国，让我们中国汗颜，我们也搞了很多年的储罐，可是每天应付着工程，基础理论的工作又做了多少，只能跟着别人抄，如果有一天世界需要中国人领着大家跑的时候，我们拿什么带大家跑，从这个层面上讲，楼主做这个工作非常有必要。现在很多做储罐设计的已经不知道公式是怎么来的，这是一个要命的事情。支持一下楼主，再接再厉！

请教：
罐顶厚度限制12毫米，是因为1200帕的外压+罐顶自重约1000帕， 如果超过12毫米，完全可以按罐顶设计载荷超过2200帕的情况修正罐顶计算厚度，从这个角度说，没必要限制12毫米啊？

不知道公式中径向肋在维向的距离是怎么取的，算的时候很纠结

NEWMAN123 发表于 2012-3-7 22:50

                               
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请教：
罐顶厚度限制12毫米，是因为1200帕的外压+罐顶自重约1000帕， 如果超过12毫米，完全可以按罐顶设计 ...

JIS8501限制为12mm，API650限制为1/2“=12.7mm，BS2654未做最大限制，GB50341限制为12mm。12mm应该是个经验值写入某些标准的，如果按照其规范制作，就应当符合规范要求。
实际上没有必要超过12mm来做罐顶。将罐顶限制在一定的范围内，可以减少罐顶的重量，节约钢材。比如用光顶公式计算厚度超过了，说明值不经济，不合理，可以使用带肋的形式或者用带支撑的顶减少其厚度。厚度太大，在现场施工会有很多麻烦，焊接检验各个方面的工作量都比较大，性能也无法完全保证。
API650是推荐如果厚度大于12.7mm，使用非自支撑的锥顶。国内用拱顶加肋比较多，工程经验也丰富，一般能满足要求。

那么自支撑的锥顶和拱顶的厚度是如何确定的呢？

自支撑的锥顶模型与受外压时的锥体模型一致。API650和GB50314都使用了这一模型，具体推导请参考下图：

从推导可以看出，其中的假设是受外压2.2KPa（记住这个值，很多情况下都会使用到这个值），弹性模量为1.999e5MPa, 当实际外载荷超过2.2KPa时，必须要与2.2成比例增加厚度。

由于假设里已经包含了对锥体的角度的限制，所以按照此公式计算，其角度必须要在9.5和37度之间。

自支撑的拱顶采用了均匀外压的球壳模型其推导过程如下：

从推导可以看出，其中的假设是受外压2.2KPa，弹性模量为1.999e5MPa, 当实际外载荷超过2.2KPa时，必须要与2.2成比例增加厚度。

接楼上， 个人认为， 2.2实际隐含了12毫米厚度钢材的自重， 所以我说， 如果超过12毫米， 理论上是可行的， 只是吧计算厚度乘以个系数吧了

储罐拱顶展开论文.rar ( 下载次数: 9,容量920.22 KB,)

2012-3-8 15:03 上传

点击文件名下载附件 储罐拱顶的绘制。

储罐拱顶的绘制很多书，很多论文上都有提及。主要麻烦的地方在于罐顶曲面的展开，随着展开份数的增加，其精度也不断增加。

附件是一些拱顶展开的论文，在《化工设备全书-球罐和大型储罐》中也有介绍，一些图的画法可以参考02R112《拱顶油罐图集》。

通过研究储罐拱顶的特性，现已经对储罐拱顶部分程序化，实现直接出图，能够在储罐绘制时**提高效率。

等楼主讲解大型储罐的管口用途、焊接、结构。（现在不明白紧急排气口是不是只的呼吸阀接口之类的接口）

NEWMAN123 发表于 2012-3-8 14:55

                               
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接楼上， 个人认为， 2.2实际隐含了12毫米厚度钢材的自重， 所以我说， 如果超过12毫米， 理论上是可行的， ...

非常感谢您的探讨，但是还是不能同意您的观点。
按照您的理解，那么如果外载荷不足2.2KPa，厚度应该降低。而不是取2.2.

标准取的这样一个最大载荷也是有别的考虑的
1. 很多时候12厚的板，其板产生的固定载荷是超过12mm的。平板12mm产生的固定载荷若为12，那么拱顶的12mm产生的固定载荷就是大于12，如果再加上附件，如管口，搅拌，顶部平台附件，保温，就会进步的超过12.

2. 更重要的一点，该处还隐含了罐壁最上一节和罐顶板厚度应该相差不多的要求（一般要2倍以内）。实际上罐顶特别是对于罐顶与罐壁的连接处，受力非常复杂，标准的很多公式都是在理想条件下的推导，并没有考虑不连续性等等局部的影响。这些公式或者假设并不完全精确地描述了罐顶的受力情况。比如罐壁的最上面一节，一般而言都是很小，不超过12mm。对于这个地方的连接一般采用相同的柔度，变形协调来降低其局部应力。假如罐顶厚度太厚，而罐壁最上一节厚度太小，对最上面一节筒体会产生很不利的影响，头重脚轻很容易产生破坏。公式只是在一定的限制范围内是安全的。

所以标准允许外载荷超过2.2KPa（活载或者固定载荷（板厚不超过）超过）后，继续使用公式。
而且厚度超过完全没有必要。我建议不要超出标准规范使用公式。