CN114455220A - 一种钢制立式油罐 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钢制立式储罐。所述储罐包括储罐罐底、罐壁、罐顶及其附件，其中所述储罐罐壁设计成波纹形状，罐壁底部与底板边缘板焊接连接，罐壁由多层波纹型壁板固定连接而成。本发明的储罐，通过将罐壁板设计为波纹状，通过增大罐壁圆周方向的局部曲率，提升了罐壁轴向弯曲刚度，使罐壁在轴压作用下的屈曲强度明显提高，进而增强储罐在环向拉应力及轴向压应力共同作用下的抗屈曲能力，实现了储罐的本质安全设计。本发明的储罐具有可操作性强、成本低、结构简单和功能显著的特征。
Description
技术领域
本发明属于石油化工设备领域，具体涉及一种钢制立式油罐。
背景技术
承受载荷的结构在内外力的作用下保持平衡状态，但这种平衡状态具有稳定和不稳定两种不同的性质。当结构的平衡状态不稳定时，外界的轻微扰动就会引起结构很大的变形，使之丧失继续承受载荷的能力，造成结构的破坏，则称为结构失去稳定性，简称失稳。失稳时，结构从初始平衡状态转变为另一平衡状态的突变现象称为屈曲。
大型钢制立式储罐以其容量大、占地少、成本低的优点，在石化行业中发挥着发挥着越来越重要的作用。大型油罐主要由罐底、罐壁、罐顶及油罐附件组成。罐底分为环形边缘板和中幅板，罐底与罐壁之间的连接采用“T”形焊缝。象足屈曲是环向拉应力及轴向压应力共同作用使罐壁产生的突然变形，属于大型储罐典型的破坏形式。大型储油罐一旦发生屈曲破坏，很有可能引发油品泄漏、火灾爆炸等事故。
根据储罐抗震设计标准，可通过增加壁板厚度、减小储罐直径来提高储罐屈曲临界载荷。CN 202389826U提出了预防大型石油储罐象足屈曲的结构，结构包括在罐壁第一圈壁板外侧固定安装加强圈，通过设置加强圈减小储罐第一圈壁板的径向变形，从而降低罐壁的环向应力，达到提高储罐的罐壁板抵抗象足变形的能力。
发明内容
针对现有技术中立式储罐存在的不足，本发明的目的是提供一种钢制立式油罐，以提高储罐罐壁在轴压作用下的屈曲强度，进而增强储罐在地震中的抗屈曲能力。
本发明提出了一种钢制立式油罐，包括储罐罐底、罐壁、罐顶及其附件，其特征在于，将储罐罐壁设计成波纹形状，罐壁底部与底板边缘板焊接连接，罐壁由多层波纹型壁板固定连接而成。
进一步地，所述波纹形壁板，是将罐壁板沿储罐圆周方向设置成波纹形状，波纹的个数、波高的最优解应根据储罐具体结构参数进行计算，如，可采用有限元数值模拟分析方法进行确定。所述波纹形壁板在储罐高度方向上由多层波纹形壁板焊接而成，多层波纹形壁板的层数与传统弧形壁板层数相同，单层高度优选为1.9米～2.4米。所述多层波纹形壁板通过焊接而成。所述波纹形壁板的层数一般为3～12层，优选为5～10层。
进一步地，所述罐底包括中幅板和边缘板，中幅板与边缘板水平过渡段对接焊接，且对接焊缝下面设有垫板。
进一步地，所述罐壁底部与边缘板之间的T型接头采用双面连续焊。进一步地，多层波纹型壁板的固定方式采用焊接方式。
进一步地，所述罐顶为外浮顶。
进一步地，所述罐体上的附件包括盘梯、加强圈、抗风圈、人孔、排水系统、进出油接管等。
与现有技术相比，本发明的立式储罐具有以下有益效果：
1、将罐壁板设计为波纹状，通过增大罐壁圆周方向的局部曲率，提升了罐壁轴向弯曲刚度，使罐壁在轴压作用下的屈曲强度明显提高，进而增强储罐在环向拉应力及轴向压应力共同作用下的抗屈曲能力，实现了储罐的本质安全设计。
2、本发明采用的波纹板结构的罐壁板，能够在整体结构上增强储罐结构稳定性，提高储罐任意高度的抗屈曲能力，具有可操作性强、成本低、结构简单、功能显著的特征。
附图说明
图1为本发明一种钢制立式油罐的轴向剖视示意图。其中，1-浮顶，2-罐壁，3-边缘板，4-垫板，5-中幅板。
图2为本发明一种钢制立式油罐壁板的俯视图。
图3为基于有限元计算的本发明一种钢制立式油罐罐壁屈曲示意图。
图4为对比例1中基于有限元计算的一种钢制立式油罐（现有油罐）罐壁屈曲示意图。
图5为实施例中T型接头的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及给出的实施例对本发明做详细的说明。本实施例在本发明技术方案为前提下进行实施，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
实施例1
如图1所示，本实施例的钢制立式油罐，具有浮顶1、罐壁2、罐底，罐底具有边缘板3和中幅板5。罐壁2具有5层罐壁板，第一层罐壁板21、第二层罐壁板22、第三层罐壁板23、第四层罐壁板24、第五层罐壁板25。
罐壁2与边缘板3采用焊接连接，焊接方式为双面连续焊；罐底边缘板3与中幅板5对接焊接且对接焊缝下面设有垫板4。
罐顶是外浮顶。
如图2所示，第一层罐壁板21、第二层罐壁板22、第三层罐壁板23、第四层罐壁板24、第五层罐壁板25具有相同的横截面形状，均用钢板沿长度方向预弯成图示断面形状，并将若干块弯制成波纹状的钢板在长度方向拼接成每层壁板，再将第一层罐壁板21、第二层罐壁板22、第三层罐壁板23、第四层罐壁板24、第五层罐壁板25在高度方向依次焊接成罐壁2。其中，组成罐壁板（例如21）的每块弯制成波纹状的钢板具有正弦曲线的波峰与波谷，钢板长度是波长的整数倍。在焊接过程中，第一层罐壁板21、第二层罐壁板22、第三层罐壁板23、第四层罐壁板24、第五层罐壁板25的波峰与波谷相对应。
本发明在实施时，对于图1所示的罐顶为外浮顶的钢制立式油罐，在油罐的地基上放置罐底，罐底具有所述罐底具有边缘板3和中幅板5，中幅板与边缘板对接焊接且对接焊缝下面设有垫板4。在罐底中幅板5的外圈放置边缘板3，使边缘板3与中幅板5配合，在配合位置下方设置垫板4，焊接边缘板3与中幅板5之间的连接焊缝。然后，按储罐直径大小在边缘板3上放置罐壁2，并采用双面焊焊接罐壁2与边缘板3的连接位置。在罐壁2内部放置罐顶1，罐顶1为外浮顶，并对罐壁2与罐顶1的连接位置进行密封处理。最后，在实施完成的大型油罐罐体上设置安装盘梯、加强圈、抗风圈、人孔、排水系统、进出油接管等附件。
如图3所示，基于有限元方法，对本发明油罐在轴向压缩载荷作用下罐壁的屈曲进行模拟，罐壁屈曲形态为菱形屈曲，临界屈曲载荷为2024kN。
对比例1
如图4所示，基于有限元方法，对具有相同直径和壁厚的传统油罐在轴向压缩载荷作用下罐壁的屈曲进行模拟，罐壁屈曲形态为象足屈曲，临界屈曲载荷为1413kN。
对比图3和图4可知，相对于传统储罐，本发明实施例1的储罐在轴压作用下的屈曲强度明显提高，显著增加了储罐在地震中的抗屈曲能力，实现了储罐的本质安全设计。
本发明除了用于储存原油及成品油外，也可以用于储存其他液体类物料。
Claims (9)
1.一种钢制立式油罐，包括储罐罐底、罐壁、罐顶及附件，其特征在于，将储罐罐壁沿储罐圆周设计成波纹形状，罐壁底部与底板边缘板焊接连接，罐壁由多层波纹型壁板固定连接而成。
2.按照权利要求1所述的钢制立式油罐，其特征在于，所述波纹形壁板是将罐壁板沿储罐圆周方向设置成波纹形状。
3.按照权利要求1所述的钢制立式油罐，其特征在于，所述波纹形壁板在储罐高度方向上由多层波纹形壁板焊接而成。
4.按照权利要求1所述的钢制立式油罐，其特征在于，所述波纹形壁板的层数为3～12层，优选为5～10层。
5.按照权利要求4所述的钢制立式油罐，其特征在于，所述波纹形壁板的单层高度为1.9～2.4米。
6.按照权利要求1所述的钢制立式油罐，其特征在于，所述罐底包括中幅板和边缘板，中幅板与边缘板水平过渡段对接焊接，且对接焊缝下面设有垫板。
7.按照权利要求1所述的钢制立式油罐，其特征在于，所述罐壁底部与边缘板之间采用T型接头，T型接头采用双面连续焊。
8.按照权利要求1所述的钢制立式油罐，其特征在于，所述的罐顶为外浮顶。
9.按照权利要求1所述的钢制立式油罐，其特征在于，所述的附件包括盘梯、加强圈、抗风圈、人孔、排水系统和进出油接管。
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Cited By (1)
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2020
- 2020-10-31 CN CN202011197732.6A patent/CN114455220A/zh active Pending
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