3000m2拱顶罐的设计(5)

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（1）、用橡胶沥青密封条密封； （2）、用圆钢焊于边缘板周边； （3）、用角钢焊于边缘板周边； （4）、用扁钢焊于边缘板周边。

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第5章 罐顶设计

5.1固定顶结构设计

球面拱顶式固定顶是一种使用很广的固定顶形式。常用容积范围为100~50000m3.。与锥顶盖相比拱顶结构简单，刚性好，能承受较高的剩余压力，钢材耗量少，但气体空间较一般的锥顶大。但是在制造和设计上也比锥顶盖麻烦一些。

球面拱顶是球的一部分，它由中心顶板、扇形顶板组成。当罐径较大、顶板较薄时，顶板内侧还含有加强肋或采用球面网架。将球面拱顶与罐壁之间采用边缘组焊结构（如包边角钢）而成的拱顶是最常用的储罐拱顶[3]。

本设计采用常用的储罐拱顶（球面拱顶是球的一部分），由于罐径较大，拱顶内部含有加强肋。

球面的曲率半径Rn?0.8?1.2D，

中心孔直径根据文献1取值，中心顶板与拱顶扇形顶板的搭接宽度取50mm。 当储罐的公称容积为3100m3时，顶板有效厚度取6mm，加上腐蚀裕量后顶板厚度为7mm。

5.2拱顶瓜皮板设计

拱顶瓜皮板做成n块，对称安排，瓜皮板之间采用互相搭接，搭接宽度为40mm。

D12Rn Dsin??22Rn sin?0?瓜皮板外边缘曲率半径为，

R1?Rntan?0

瓜皮板内边缘曲率半径为，

r?Rntan?

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图5-1 拱顶的几何尺寸

图5-2 瓜皮板示意图

按顶板的块数确定顶板尺寸：

拱顶曲率半径： Rn?1.2D?1.2?19510?23412mm 罐顶起始角： ??arcsin0.5DR?arcsin0.5?1951023412?24.47? 式中：D——油罐直径；

R——罐顶曲率半径。 ?48?拱顶顶板长：

l?360?2?R?24.360?2?3.14?23412?9993.78mm 19

5-1）5-2）5-3） （ （

（

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每块顶板所对圆心角：

??l?360360?9993.78??58.72??D3.14?19510 （5-4）

n?360?6块58.72?

顶板块数：

大大头弧长头弧长： 式中：D1——除去包角钢才的罐体内径。

AB??D1n?40 （5-5）

mm D1?D?30?19510?30?19480

?D3.14?19480AB?1?40??40?10234.5mmn6 所以

小头弧长：

CD??D2n?40

2?3.14?750?40?825.0mm6

式中：D2——中心版直径； 所以小头弧长 板组成。

CD??D2n?40?所以罐顶由6块，每块长为19480mm，大头弧长10234.5mm，小头弧长825.0mm的

5.3固定顶载荷的计算

罐顶的外荷载由球壳的自重、罐内在操作条件下可能产生的真空度、雪载、活载荷组成。当对外载荷估计不足时会使球壳受压失稳，也会使包边角钢被拉坏，估计过高时又会造成材料上的浪费，因而正确估计是很重要的。

5.3.1作用于球壳上的外载荷

.44Pa 外?q1?q2?q3?q4?1946 P式中：q4——作用于球壳上的外载荷，490Pa; q1——球壳单位面积上的自重；

3q??g??7.85?10?9.8?0.008?615.44Pa 1钢

q2——雪载，441Pa；

q3——活载荷，400Pa；

5.3.2作用于球壳上的内载荷

.4?1784.56Pa 内?1.2?2000?615 P式中：qI——作用于球壳上的内载荷，Pa； q4——罐内最大正压力，Pa；

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K——超载系数，可取K?1.2。

根据GB150规定，拱顶罐设计压力取顶端设计外压与设计内压的最大值，所以设计压力P?1946.44Pa。

5.5.油罐罐顶校核

包边角钢与罐顶之间采用的连接较弱，仅需在外侧采用单面连续焊，以保证储罐的密闭。焊脚高度不宜大于罐顶板厚度的3/4，且不大于4mm，所以本设计包边角钢焊脚高度为3mm。这样做的目的在于，万一储罐内部超压，尽可能从此处掀起顶盖而迅速泄压，减小罐体及罐顶破坏，避免造成更大的损失。因此，采用弱顶结构在泄压方面具有重要的意义。

判定储罐的侧压稳定条件为：

式中： 当

PcrP0Pcr?P0 （5-6）

——罐壁许用临界压力，Pa；

——罐体设计外压，Pa。

时，就可以认为罐壁具备了足够的抗风能力，否则必须设置加强圈以提高储

Pcr?P0罐的抗外压能力。

应用SH3046-92《石油化工立式圆筒形钢制焊接储罐设计规范》推荐的加强圈的设计方法。该方法是根据薄壁短圆筒在外压作用下的临界压力得到的， 罐壁的许用临界压力：

[Pcr]?

E——弹性模量，Pa； t——球壳厚度，cm；

2Et2R231?V2 （5-6)

??式中：?Pcr?——罐顶的许用外压，Pa；

R——球壳的曲率半径，cm； V——波桑系数，取0.3。 所以可计算得：

R3?1?V?1946.44?3??1?0.3?

试验值比上述理论小2~2.5倍，而工程上拱顶为钢板拼焊，几何形状误差大，取许用

2222[Pcr]?2Et2?2?192?109?0.82?23761.10Pa1压力?P?为Pcr的12（安全导数n=12），则加肋球壳许用外压力（外载荷）为：

1212

设计压力P?1946.44Pa，所以该球壳安全。

?P???Pcr??23761.10?1980.0Pa

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