CN103303607A - 一种具有弱连接单元的储罐 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种具有弱连接单元的储罐，该储罐包括：罐底板、罐壁板、罐顶板和弱连接单元，其中，罐底板、罐壁板、罐顶板构成封闭的罐体结构；弱连接单元设置在最大允许液位之上的罐壁板上；弱连接单元包括第一角钢和第二角钢，第一角钢的一条边与第二角钢的一条边通过容许压力小于设定值的第一焊缝焊接，构成T字形结构，第一角钢位于第二角钢的上方，第一角钢的另一条边与罐壁板通过第二焊缝和第三焊缝焊接，第二角钢的另一条边与罐壁板通过第四焊缝焊接，第三焊缝与第四焊缝之间的罐壁板上开有开口，开口的宽度小于第一角钢、第二角钢的任一条边的宽度。

Description

一种具有弱连接单元的储罐
技术领域
本发明涉及易燃易爆液体储存领域，具体而言，涉及一种具有弱连接单元的储罐。
背景技术
易燃易爆液体如石油等一般采用储罐储存。储罐弱顶结构用于当储罐遭到意外超压的情况时，保证液位以上部分首先破坏泄压，以防止罐内易燃易爆液体外泄，造成次生灾害。
目前指导弱连接结构设计的国内外规范主要有GB50341-2003，SH3046-1992，API650及BS EN14015:2004。
其中GB50341-2003，SH3046-1992，API650对弱顶结构的规定的理论基础相同，都是以锥顶罐为理论模型，把内压作用下罐顶抗压环在罐底提离前发生屈服破坏作为实现弱顶结构的准则，在规范中以限定罐体直径、罐顶与罐壁的连接结构形式、罐顶的坡度、顶板与包边角钢的焊脚尺寸及罐顶与罐壁连接处的有效面积的方式指导弱顶结构设计。此类规范中均未明确指明拱顶储罐可设计为弱顶结构。
BS EN14015:2004给出了不同结构形式罐顶破坏压力计算公式和罐底破坏压力计算公式，要求罐底破坏压力是罐顶破坏压力的2到3倍。另外该规范还对罐体直径、罐壁板厚度、罐顶板厚度、罐底板厚度、罐顶与罐壁连接位置的材料强度，第一带和最后一带壁板的无加强长度进行了规定。
现有的可作设计依据的规范均将弱连接结构位置设定在罐顶板与罐壁板连接位置。
目前国内的固定顶储罐多采用拱顶形式，为满足强度设计要求，规范要求拱顶球面的曲率半径宜为0.8～1.2倍的罐直径，在此前提条件下将罐壁与罐顶连接位置设计成弱连接结构比较困难，具体来说，至少存在以下问题：
（1）对抗压环截面要求矛盾。抗压环的设计需要同时满足设计压力和弱连接设计的要求，承受的设计压力要求抗压环截面积不能低于某一数值，而弱连接设计要求抗压环截面积不得高于某一数值，两种要求相互矛盾，因此并非所有储罐都可设计成弱连接接结构储罐。
（2）不利于现有储罐的改造。此类弱连接结构对整个罐顶形式或结构尺寸有限定条件，因此如果将现有的不满足规范要求的储罐改造为符合规范要求的弱顶结构，需要更换整个罐顶，成本较高。
发明内容
本发明提供一种具有弱连接单元的储罐，用以克服现有技术中存在的一个或多个问题。
为达到上述目的，本发明提供了一种具有弱连接单元的储罐，包括：罐底板、罐壁板、罐顶板和弱连接单元，其中：
所述罐底板、所述罐壁板、所述罐顶板构成封闭的罐体结构；
所述弱连接单元设置在最大允许液位之上的所述罐壁板上；
所述弱连接单元包括第一角钢和第二角钢，所述第一角钢的一条边与所述第二角钢的一条边通过容许压力小于设定值的第一焊缝焊接，构成T字形结构，所述第一角钢位于所述第二角钢的上方，所述第一角钢的另一条边与所述罐壁板通过所述第二焊缝和第三焊缝焊接，所述第二角钢的另一条边与所述罐壁板通过第四焊缝焊接，所述第三焊缝与所述第四焊缝之间的所述罐壁板上开有开口，所述开口的宽度小于所述第一角钢、所述第二角钢的任一条边的宽度；
所述开口位于所述第二焊缝的下方，所述第二角钢与形成所述开口下侧边缘的所述罐壁板通过第五焊缝焊接。
可选的，所述罐顶板为拱形罐顶板或锥形罐顶板。
可选的，所述第一焊缝、所述第二焊缝、所述第三焊缝、所述第四焊缝和所述第五焊缝均为连续焊缝。
此外，本发明还提供了一种具有弱连接单元的储罐，包括：罐底板、罐壁板、罐顶板和弱连接单元，其中：
所述罐底板、所述罐壁板、所述罐顶板构成封闭的罐体结构；
所述弱连接单元设置在最大允许液位之上的所述罐壁板上；
所述弱连接单元包括第一角钢和第二角钢，所述第一角钢的一条边与所述第二角钢的一条边通过容许压力小于设定值的第一焊缝焊接，构成T字形结构，所述第一角钢位于所述第二角钢的上方，所述第一角钢的另一条边与所述罐壁板通过第三焊缝焊接，所述第二角钢的另一条边与所述罐壁板通过第二焊缝和第四焊缝焊接，所述第三焊缝与所述第四焊缝之间的所述罐壁板上开有开口，所述开口的宽度小于所述第一角钢、所述第二角钢的任一条边的宽度；
所述开口位于所述第二焊缝的上方，所述第一角钢与形成所述开口上侧边缘的所述罐壁板通过第六焊缝焊接。
可选的，所述罐顶板为拱形罐顶板或锥形罐顶板。
可选的，所述第一焊缝、所述第二焊缝、所述第三焊缝、所述第四焊缝和所述第六焊缝均为连续焊缝。
在上述实施例中，将弱连接单元与储罐抗压环分开，这样，弱连接单元与抗压环无关，在设计抗压环时，不再需要考虑抗压环满足弱连接设计的要求，克服了现有技术中对抗压环截面要求矛盾的问题，简化了储罐弱连接结构的设计，使得设计步骤更加清晰，易于实现具有弱连接结构的储罐；同时通过将弱连接单元设置在储罐的罐壁板上，与现有技术中将罐壁与罐顶连接位置设计成弱连接结构相比，降低了对罐顶的设计要求，扩大了储罐罐顶的设计范围，所有固定顶储罐均可按本发明的技术方案设计成具有弱连接结构的储罐；此外，对于现有的储罐，可以通过在其罐壁上设置弱连接单元，即可将现有储罐改造成具有弱连接结结构的储罐，大大降低现有储罐弱连接结构改造的成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一个实施例的具有弱连接单元的储罐结构示意图；
图2为图1实施例中弱连接单元被破坏时的结构变形示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明一个实施例的具有弱连接单元的储罐结构示意图；如图所示，该储罐包括：罐底板1、罐壁板、罐顶板5和弱连接单元，其中：
罐底板1、罐壁板、罐顶板5构成封闭的罐体结构，罐顶板5为拱形罐顶板或锥形罐顶板，图中标号为4的部件为罐顶板5与罐壁板连接处的包边角钢，其中，储罐结构是按现行规范进行设计，确定储罐的主体材料尺寸，包括罐顶板、罐底板（包括边缘板和中幅板）、各带壁板、加强圈及其它附件的材料尺寸，使储罐的设计压力满足储罐各载荷工况的要求；
弱连接单元设置在最大允许液位之上的罐壁板上，在储存易燃易爆的液体时，液体的液位不能超过最大允许液位线；
弱连接单元包括第一角钢6和第二角钢7，第一角钢6的一条边与第二角钢7的一条边通过容许压力（这里的压力是指储罐内压）小于设定值的第一焊缝8，构成T字形结构，第一角钢6位于第二角钢7的上方，第一角钢6的另一条边与罐壁板通过第二焊缝9和第三焊缝10焊接，第二角钢7的另一条边与罐壁板通过第四焊缝11焊接，第三焊缝10与第四焊缝11之间的罐壁板上开有开口，开口位于第二焊缝9的下方，开口的宽度小于第一角钢6、第二角钢7的任一条边的宽度。开口将罐壁板分为不连续的两部分，如图1所示，图中标号2、3即为罐壁板上下不连续的两部分，第二角钢7与形成开口下侧边缘的罐壁板2通过第五焊缝12焊接。
在另一个实施例中，开口位于第二焊缝的上方，此时，第一角钢的一条边与第二角钢的一条边通过容许压力小于设定值的第一焊缝焊接，构成T字形结构，第一角钢位于第二角钢的上方，第一角钢的另一条边与罐壁板通过第三焊缝焊接，第二角钢的另一条边与罐壁板通过第二焊缝和第四焊缝焊接。第一角钢与形成开口上侧边缘的罐壁板通过第六焊缝焊接。
其中，上述第一焊缝、第二焊缝、第三焊缝、第四焊缝、第五焊缝（或第六焊缝）均为连续焊缝。
上述实施例中弱连接单元的容许内压大于储罐的设计压力，而小于罐底板与罐壁板连接区B的破坏压力以及小于罐顶板与罐壁板连接区A的破坏压力。弱连接单元的容许内压由第一焊缝8决定，在设计第一焊缝8承受储罐内压能力时，可以根据罐底板与罐壁板连接区B的破坏压力、罐顶板与罐壁板连接区A的破坏压力以及储罐的设计压力，确定第一焊缝8的破坏压力范围，进而采用有限元分析的方法，确定第一焊缝8的宽度、余高、熔深等参数。
当储罐内的压力大于弱连接单元的容许压力时，弱连接单元首先被破坏撕裂，将第一角钢6和第二角钢7分离，即第一角钢6与第二角钢7之间的第一焊缝8承受较大的压力，将首先撕裂分离，储罐内的压力通过罐壁板上的开口泄压，达到对罐底板与罐壁板连接区B保护的目的。图2为图1实施例中弱连接单元被破坏时的结构变形示意图。
在上述实施例中，将弱连接单元与储罐抗压环分开，这样，弱连接单元与抗压环无关，在设计抗压环时，不再需要考虑抗压环满足弱连接设计的要求，克服了现有技术中对抗压环截面要求矛盾的问题，简化了储罐弱连接结构的设计，使得设计步骤更加清晰，易于实现具有弱连接结构的储罐；同时通过将弱连接单元设置在储罐的罐壁板上，与现有技术中将罐壁与罐顶连接位置设计成弱连接结构相比，降低了对罐顶的设计要求，扩大了储罐罐顶的设计范围，所有固定顶储罐均可按本发明的技术方案设计成具有弱连接结构的储罐；此外，对于现有的储罐，可以通过在其罐壁上设置弱连接单元，即可将现有储罐改造成具有弱连接结结构的储罐，大大降低现有储罐弱连接结构改造的成本。
本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种具有弱连接单元的储罐，其特征在于，包括：罐底板、罐壁板、罐顶板和弱连接单元，其中：
所述罐底板、所述罐壁板、所述罐顶板构成封闭的罐体结构；
所述弱连接单元设置在最大允许液位之上的所述罐壁板上；
所述弱连接单元包括第一角钢和第二角钢，所述第一角钢的一条边与所述第二角钢的一条边通过容许压力小于设定值的第一焊缝焊接，构成T字形结构，所述第一角钢位于所述第二角钢的上方，所述第一角钢的另一条边与所述罐壁板通过所述第二焊缝和第三焊缝焊接，所述第二角钢的另一条边与所述罐壁板通过第四焊缝焊接，所述第三焊缝与所述第四焊缝之间的所述罐壁板上开有开口，所述开口的宽度小于所述第一角钢、所述第二角钢的任一条边的宽度；
所述开口位于所述第二焊缝的下方，所述第二角钢与形成所述开口下侧边缘的所述罐壁板通过第五焊缝焊接。
2.根据权利要求1所述的储罐，其特征在于，所述罐顶板为拱形罐顶板或锥形罐顶板。
3.根据权利要求1所述的储罐，其特征在于，所述第一焊缝、所述第二焊缝、所述第三焊缝、所述第四焊缝和所述第五焊缝均为连续焊缝。
4.一种具有弱连接单元的储罐，其特征在于，包括：罐底板、罐壁板、罐顶板和弱连接单元，其中：
所述罐底板、所述罐壁板、所述罐顶板构成封闭的罐体结构；
所述弱连接单元设置在最大允许液位之上的所述罐壁板上；
所述弱连接单元包括第一角钢和第二角钢，所述第一角钢的一条边与所述第二角钢的一条边通过容许压力小于设定值的第一焊缝焊接，构成T字形结构，所述第一角钢位于所述第二角钢的上方，所述第一角钢的另一条边与所述罐壁板通过第三焊缝焊接，所述第二角钢的另一条边与所述罐壁板通过第二焊缝和第四焊缝焊接，所述第三焊缝与所述第四焊缝之间的所述罐壁板上开有开口，所述开口的宽度小于所述第一角钢、所述第二角钢的任一条边的宽度；
所述开口位于所述第二焊缝的上方，所述第一角钢与形成所述开口上侧边缘的所述罐壁板通过第六焊缝焊接。
5.根据权利要求4所述的储罐，其特征在于，所述罐顶板为拱形罐顶板或锥形罐顶板。
6.根据权利要求4所述的储罐，其特征在于，所述第一焊缝、所述第二焊缝、所述第三焊缝、所述第四焊缝和所述第六焊缝均为连续焊缝。
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