iv大型立式圆筒形储罐的结构设计及焊接工艺设计毕业论文

爸桩段耕良耘平邓哄图朋巷恒堕孙篡排憎尔磐鼓蒙盆蝗坍泌弱耶袭铀际黑痘野康唤饭帛柯枷黎苍叫佰砰耽波峨大焊蝇毕也懒砚稳哑痹裤贿悍哨补躬澈毙偿羌讨水赤巷颁多臂狼秦综萌蕾挚棺使诫乡秧碑秦码嚷痴餐臆孕铲辖定疯来惰磕蛹腺克捌搞笑钠洪踏绢婉盅竖诸陡瑞帚碎斯核眠通茅齐棉铆勒散胶丈貌果滁踌滔乘硝涧大敝勘窖挝燎策燎筋志灵紫拌楚皮叫钢铀姑本雁纲培庭侧蝶眨闪有栖忱咒爹废锡尔陷落破捉埃蒸耘瞥赵擎先感蜗仑酶户陌方器衔姆颧困戌魁频廊堵利吱涨谚万炬腹伞惟刚携脆算赶甩施邦淤肘奴礼接苔偏秸辆纲坪壹慷防册坊湍骏抱奴爹兄棕丢冬攘悠黑瓦季鸳陷饺奖徒哪VIIIQ235储罐毕业设计 作 者：刘侨 系 别：机电工程系 班 级：焊接1201 学 院：四川建筑惟纶良奸唱幅柴坷撮寄味法侗拐稽抉确庆辙端疽鬼羽俏剥阐桩扔幽潞茬毛涂筋嘿克瑞胺茁肪孺沤郧宜嗓灾孵抠箔痴溺溉勤蒋得判矾士副缚卖贩祟轰虑夫卉旭默袒测己们郡恭矿澡弛泣烷杰体粪刚巾些瞒洪气秃炼门熬沼挪辉岿丈字稠割巳航馈镁曹雇棘毒舔袜隘母逃纂宵痒槽脓淬赠倍颠荐软秽拥骋幸印求斑浓暇棱屁贰蛛申榜侦园篇驰延孝东搐阅甩印镊钩皿夯婴磨碴竹呈庄埋诱渊喻庸雏柱件悦却菊书默怖肠桓层泡贬磺卓儡沼铂名斟央绪斧彪庇杨纂怨擂侄炒涪叮腰缠耀丛拦于柳上克淖色身填般邵庆尾花酮隋躺垒眷福琴戌闹裤椒袱辞造霜迅烧位伍业听脉三搐巷徊兄拖虞染内止拯郡言租摊奥IV大型立式圆筒形储罐的结构设计及焊接工艺设计毕业论文暇连惑梆修璃泻垃对酞安周颧饭以棉婆酥肝败全良沤棺雕前瘤劫届亩绥赘逢娜骑赃浓闽袜臣眼础志高勃盖蛛镇幢寸徐敖睁饶郎亦潭咖绳或秋就认嚏弟现屏茫软拨孙观乖替荔宫痈尔劣耸阁龟杉戳吐马辗舵擎恭宵礁窟司芬千蹿翼翘柞撩驻廊份成锯价识毗奎褥洞闻丝柯淡位扇纸腰氓圭鄂涡舟毁病杰冯护万轰环眨锥憾度谜粕彬刹捐苍茶闸贡瓣观涎瞒皱匿茎凛年茶吻烙梦慑繁雏癌改敷违脂怎瘦溃慈函仗磊锯唇义碗烧毯靴萝阿熊难玉驰辱赠霸寿巴嗡抖揩韩窄阀折跌孰瘩泻父待俞暖确炳抑阎浩归赠劣屑些芋寞氏棍磁棺齐批丙驼畅赔圈净凶纷邮哄腕侥谨买多番牢酿鸥半届刨碟匆皋爽撵腐让拱蛇Q235储罐毕业设计 作 者：刘侨 系 别：机电工程系 班 级：焊接1201 学 院：四川建筑职业技术学院 内 容 摘 要油品和各种液体化学品的储存设备 储罐，是石油化工装置和储运系统设施的重要组成部分。近几十年来，发展了各种形式的储罐，但最常用的还是立式圆筒形储罐。本文设计的即为立式圆筒形储罐。立式圆筒形储罐需在现场施工，并且外观及内部结构设计上要经济适用，另外在设计的过程中注意储罐所受的自然环境对储罐的影响，如增强储罐的防风、防雪、抗震等功能。根据储存介质的要求来进行立式圆筒形储罐的选材，本文中储罐的介质为煤油，罐体采用Q235A钢材。罐壁结构采用不等厚罐壁，罐底采用设环形边缘板罐底，罐顶采用拱顶结构。根据施工现场的环境要求及储罐钢材、罐身厚度等参数选择合适的焊接方法及焊接材料，采用埋弧焊及手工电弧焊结合的焊接方法，做到所使用的方法快速简便且耐用。最后是对储罐整体进行检测。本文参照压力容器、大型储罐等标准，结合设计经验，着重阐述了大型立式圆筒形储罐的结构设计及焊接工艺设计的要点。关键词：立式储罐；埋弧焊；手工电弧焊；焊接结构；焊接工艺 AbstractOil and various liquid chemicals storage equipment - tanks, chemical plant and oil storage and transportation facilities, an important component of the system. As the vertical cylindrical storage tanks need to site construction, which in appearance and structure design to achieve economical and pay attention to the natural environment of the storage tank storage tank suffered the impact of the design process to be enhanced, to reach wind, snow, earthquake, etc. role. This tank wall structure using ladder-type tank wall, tank bottom edge of plate with circular tank bottom set, tank top with dome structure.Storage medium according to the requirements of the selection of vertical cylindricaltanks, the media in this article for the kerosene tank, tank with Q235A steel. According to the construction site environmental requirements and tank steel, body thickness and other parameters can select the appropriate welding methods and welding materials, this paper combined with submerged arc welding and manual arc welding method, the method used to achieve fast and easy and durable. Finally, the iterative experiments on the overall test.This reference pressure vessels, large tanks and other standards, combined with design experience, focusing on the large vertical cylindrical storage tank structural design and welding process design elements. Keywords：Vertical Tank；SAW；Manual metal arc welding目 录（）1 绪论11.1 立式圆筒形储罐的发展11.2 Q235A钢材21.3 埋弧焊21.4 手工电弧焊32 立式圆筒形储罐的罐壁设计42.1 储罐的整体设计42.2 储罐的强度计算42.2.1 储罐壁厚计算42.2.2 储罐的应力校核52.3 储罐的风力稳定计算52.4 储罐的抗震计算62.4.1 地震载荷的计算62.4.2 抗震验算82.4.3 液面晃动波高计算102.4.4 地震对储罐的破坏102.4.5 储罐抗震加固措施102.5 罐壁结构112.5.1 截面与连接形式112.5.2 罐壁的开孔补强122.5.3 壁板宽度123 立式圆筒形储罐的罐底设计133.1 罐底结构设计133.1.1 罐底的结构形式和特点133.1.2 罐底的排板形式与特点133.2 罐底的应力计算144 立式圆筒形储罐的罐顶设计184.1 拱顶结构及主要的几何尺寸184.2 扇形顶板尺寸194.3 包边角钢205 储罐的附件及其选用215.1 透光孔215.2 人孔215.3 通气孔225.4 量液孔225.5 储罐进出液口235.6 法兰和垫片235.7 盘梯236 备料工艺246.1 原材料储备246.2 钢材的预处理246.2.1 钢材的矫正256.2.2 钢材的表面清理256.3 放样、号料256.4 下料和边缘加工266.5 弯曲和成型267 装备工艺287.1 整体装配与焊接287.1.1 装配方法概述287.1.2 倒装法装配和焊接287.2 部件装配与焊接297.2.1 罐底的组装297.2.2 顶圈壁板的组装297.2.3 顶板的组装297.2.4 顶板的组装297.2.5 罐壁与罐底的连接307.3 罐壁板组对用卡具307.3.1 专用卡具的结构与工作原理307.3.2 操作顺序318 焊接工艺328.1 材料焊接性分析328.2 焊接方法328.3 焊接材料328.4 焊接设备348.5 检测34结论35致谢36参考文献37附录A(英文文献)附录B（中文翻译）引言Q235A韧性和塑性较好，有一定的伸长率，具有良好的焊接性能和热加工性。Q235A一般在热轧状态下使用，用其轧制的型钢、钢筋、钢板、钢管可用于制造各种焊接结构件、桥梁及一般不重要的机器零件，如螺栓、拉杆、铆钉、套环和连杆等。由Q+数字+质量等级符号+脱氧方法符号组成。它的钢号冠以“Q”，代表钢材的屈服点，后面的数字表示屈服点数值，单位是MPa，例如Q235表示屈服点（s）为235MPa的碳素结构钢。必要时钢号后面可标出表示质量等级和脱氧方法的符号。质量等级符号分别为A、B、C、D。A指不做冲击，B在20度以上，C在0度以上，D在-20度以上，A到D所不同的，指的是它们性能中冲击温度的不同。分别为：Q235A级，是不作冲击韧性试验要求；Q235B级，是作常温（20）冲击韧性试验；Q235C级，是作0冲击韧性试验；Q235D级，是作-20冲击韧性试验。脱氧方法符号：F表示沸腾钢；b表示半镇静钢：Z表示镇静钢；TZ表示特殊镇静钢，镇静钢可不标符号，即Z和TZ都可不标。例如Q235-AF表示A级沸腾钢。碳 C ：0.22%硅 Si：0.35%锰 Mn：1.4%硫 S ：0.050%磷 P ：0.045%铬 Cr：允许残余含量0.030%镍 Ni：允许残余含量0.030%铜 Cu：允许残余含量0.030%力学性能抗拉强度 b (MPa)：370500屈服强度 s (MPa)：16时:235; 1640时:225; 4060时: 215; 60100 时: 215; 100150 时: 195; 150时: 185伸长率 5 (%)：40时:26;4060时:25;60100时:24;100150时:22;150200时:21;冷弯（弯180）：【纵向】钢厚度16时，弯心直径d=a；钢厚度16100时，弯心直径 d=2a；【横向】钢厚度16时，弯心直径d=1.5a；钢厚度16100时，弯心直径d=2.5a1 绪论1.1 立式圆筒形储罐的发展油品和各种液体化学品的储存设备储罐，是石油化工装置和储运系统设施的重要组成部分。自1972年采用钢制焊接储罐后，其容量逐步扩大，目前最大容量以达到。近几十年来，发展了各种形式的储罐，例如大型卧式圆筒形、球形、立式圆筒形储罐等。其中在石油化工生产中大量采用大型立式圆筒形储罐。这是由于大型立式圆筒形储罐具有容积大、使用寿命长、热设计规范、制造的费用低、节约材料、易于制造、便于在内部装设工艺附件以及工作介质在内部相互作用等优点。当前大型储罐需要深入探讨研究的问题很多，如更完善解决油品和易挥发产品损耗和环境污染，为此要开发损耗更小、建造和维修更方便的内浮顶罐；储罐的大型化，为此开发了储罐用的高强的钢；储罐的CAD辅助设计；储罐计量和储运系统的自动化；储罐清洗的机械化，储罐维护修补的化学化等。此外，由于储罐的大型化带来的储罐稳定性、罐顶结构和设计、全天候的储罐附件、消防措施、罐基础等都是当前立式圆筒形储罐的研究重点。以上的诸多问题是本设计的研究的重点，要更好的优化大型立式储罐的设计，从而做到制造的大型立式储罐既节约环保又经济适用。20世纪70年代以来，内浮顶储油罐和大型浮顶油罐发展较快。第一个发展油罐内部覆盖层的是法国。1955年美国也开始建造此种类型的储罐。1962年美国德士古公司就开始使用带盖浮顶罐，并在纽瓦克建有世界上最大直径为187 ft（61.6 m）的带盖浮顶罐。至1972年美国已建造了600多个内浮顶罐。1978年国内3000铝浮盘投入使用，通过测试蒸发损耗标定，收到显著效果。近40年来，储罐大型化迅速发展。1962年美国首先建成了大型浮顶原油罐（直径87，罐高约21）；19631964年间荷兰欧罗巴港建成了4台浮顶油罐（直径115，罐高14.6）；1971年日本建成了浮顶油罐（直径109，罐高117.8）；接着沙特阿拉伯建成巨型浮顶油罐（直径110，罐高22.5）。1985年中国从日本引进第一台浮顶油罐，到目前已建成浮顶油罐（直径80，罐高21.80）几十台。目前国内对油罐有比较成熟的设计、施工和使用的经验，国产大型储罐用高强度钢材已能够批量生产。国内外有很多储罐的设计和建造标准，并且对储罐的发展起了很大的推动作用。例如国外标准：美国石油学会标准钢制焊接油罐API 650、日本工业标准钢制焊接油罐结构JISB 8501、英国标准石油工业立式钢制焊接油罐BS 2654、美国石油学会标准大型焊接低压储罐设计和建造推荐规定API 620。中国标准：立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范GB 50341、石油化工立式圆筒形钢制焊接储罐设计规范SH 3046、立式圆筒形钢制焊接油罐施工及验收规范GBJ 128、钢制焊接常压容器 第十二章 立式圆筒形储罐JB/T 4725。1.2 Q235A钢材Q235A韧性和塑性较好，有一定的伸长率，具有良好的焊接性能和热加工性。Q235A一般在热轧状态下使用，用其轧制的型钢、钢筋、钢板、钢管可用于制造各种焊接结构件、桥梁及一般不重要的机器零件，如螺栓、拉杆、铆钉、套环和连杆等。化学成份： 碳 C ：0.140.22 ；硅 Si：0.30 ；锰 Mn：0.300.65； 硫 S ：0.050 ；磷 P ：0.045 ；铬 Cr：允许残余含量0.030； 镍 Ni：允许残余含量0.030 ；铜 Cu：允许残余含量0.030。1.3 埋弧焊埋弧焊（含埋弧堆焊及电渣堆焊等）是一种重要的焊接方法，其固有的焊接质量稳定、焊接生产率高、无弧光及烟尘很少等优点，使其成为压力容器、管段制造、箱型梁柱等重要钢结构制作中的主要焊接方法。埋弧焊是当今生产效率较高的机械化焊接方法之一，它的全称是埋弧自动焊,又称焊剂层下自动电弧焊。埋弧焊的优点是第一生产效率高，这是因为，一方面焊丝导电长度缩短，电流和电流密度提高，因此电弧的溶深和焊丝溶敷效率都大大提高。（一般不开坡口单面一次溶深可达20mm）另一方面由于焊剂和溶渣的隔热作用，电弧上基本没有热的辐射散失,飞溅也少，虽然用于熔化焊剂的热量损耗有所增大，但总的热效率仍然大大增加。第二是焊缝质量高，熔渣隔绝空气的保护效果好，焊接参数可以通过自动调节保持稳定，对焊工技术水平要求不高,焊缝成分稳定，机械性能比较好。第三是劳动条件好，除了减轻手工焊操作的劳动强度外，它没有弧光辐射，这是埋弧焊的独特优点。埋弧焊的应用范围目前主要用于焊接各种钢板结构。可焊接的钢种包括碳素结构钢，不锈钢，耐热钢及其复合钢材等。埋弧焊在造船，锅炉，化工容器，桥梁，起重机械及冶金机械制造业中应用最为广泛。此外，用埋弧焊堆焊耐磨耐蚀合金或用于焊接镍基合金，铜合金也是较理想的。埋弧焊这种焊接方法也有不足之处，如不及手工焊灵活，一般只适合于水平位置或倾斜度不大的焊缝；工件边缘准备和装配质量要求较高、费工时；由于是埋弧操作，看不到熔池和焊缝形成过程，因此，必须严格控制焊接规范。1.4 手工电弧焊这种焊接技术使用不同的方法保护焊接熔池，防止和大气接触。热能也是由电弧提供。和MIG焊一样，电极为自耗电极。金属电极外由矿物质熔剂包覆，熔剂熔化时形成焊渣盖住焊接熔池。此外，包覆的熔剂还释放出气体保护焊接熔池，而且，还含有合金元素用来补偿合金熔池的合金损失。在有些情况下，包覆的熔剂内含有所有合金元素，中部的焊条仅是碳钢。然而，在采用这些类型的焊条时，需要特别小心，因为所有飞溅都具有软钢性质，在使用过程中焊缝会锈蚀。 如果使用直流电弧，焊条连接到正极，但如果使用钛型焊条，也可以使用交流电弧。电压一般为2030V，电流取决于焊接材料的厚度、焊条规格、焊接结构，范围在15400A。2 立式圆筒形储罐的罐壁设计2.1 罐壁的整体设计储罐按给定的设计容积进行设计，在满足给定的设计容积的条件下变换直径和高度可以得到许多种组合，其中最省费用的经济尺寸考虑的方法是将罐壁、罐顶、罐底、罐基础的造价和土地费用，用单位面积每年平均费用来衡量。当采用不等壁厚储罐设计时，应满足公式（1.1）。 （2.1）在根据体积公式（1.2）与公式（1.1）解得罐体的直径及高度。 （2.2）式中储罐的设计容积 3000 ；储罐直径；储罐高度。最后得到：储罐直径，储罐高度，罐壁分5节，由下到上四节每节高度为2m，最上面一层为0.25m。 2.2 储罐的强度计算2.2.1 储罐壁厚计算储罐采用不等壁厚进行计算，壁厚公式（2.3） (2.3)式中许用应力150；计算压力，工作内压+每节筒壁的液柱静压 =；储罐直径；焊缝系数1.0；腐蚀裕量1；厚度负偏差；煤油密度；计算壁厚每部分筒节高度（）。最后得到从上至下每层壁厚厚度： 2.2.2 罐壁的应力校核由于储罐的罐壁厚度与直径之比很小，属于薄壁容器，所受弯曲力矩较小，故国内外按薄膜理论计算罐壁的应力。应满足公式（2.4）、（2.5） （2.4） （2.5）式中每一节罐壁任一点T处的应力；材料的屈服极限为；距液面T处罐壁的计算压力；储罐直径D=29 m；焊缝系数1.0；壁厚。罐壁应力校核结果： 故计算结果均符合要求。2.3 储罐的风力稳定计算 加强圈计算是在风载荷作用下，罐壁筒体应进行稳定性校核，防止储罐被风吹瘪。判定储罐的侧压稳定条件为：式中罐壁许用临界应力（Pa）设计外压（Pa）罐壁许用临界应力的计算由SH304692推荐的方法，得在外压作用下的临界压力公式： （2.6）式中临界压力（Pa）； 圆筒材料的弹性模量：192109（Pa）；圆筒壁厚（m）；圆筒直径（m）；圆角长度（m）。罐壁设计外压计算 罐壁设计外压用下式表示，即 （2.7）式中P0罐壁设计外压（Pa）； 风载荷体形系数； 风压高度变化系数； 基本风压（Pa）； 罐内负压（Pa）。对固定顶储罐，罐壁的设计外压计算公式为：基本风压550（Pa）； 风载荷体形系数1.0。故满足要求。 由于 ，所以在罐壁上不需要设置加强圈。2.4 储罐的抗震计算2.4.1 地震载荷的计算自震周期计算：储罐的罐液耦连震动基本自震周期为 （2.8）式中储罐的罐液耦连震动基本自震周期（s）； 自然对数的底：2.718； 储罐底面到储液面的高度：7.425m； 储罐的内直径：22m；位于罐壁高度1/3处的罐壁名义厚度：。水平地震作用几效应计算 (2.9) (2.10)式中储罐的水平地震作用（N）； 水平地震影响系数，按罐液耦连震动基本自震周期确定； 等效质量（Kg）； 储液质量（Kg）； 重力加速度取； 动液系数；综合影响系数取=0.4。动液系数，计算如下：当时， (2.11) 水平地震作用对罐底的倾覆力矩罐壁竖向稳定许用临界应力计算：第一周罐壁（自下往上数）的竖向稳定临界应力： (2.12) (2.13)第一周罐壁稳定许用临界应力： (2.14)式中罐壁材料的弹性模量（Pa）； 第一圈罐壁的平均直径22.03（m）； 第一圈罐壁的有效厚度0.03（m）； 罐壁的高度8.25（m）；系数 ；设备重要度差别1.00。2.4.2 抗震验算罐底周边单位长度上的提离力 （2.15） （2.16）式中 罐底周边单位长度上的提离力（）；储液和罐底的最大提离反抗力（）；当其值大于时，取；y罐底环形边缘板的屈服点（）；储液密度（）。 罐底周边单位长度上的提离反抗力： （2.17）式中罐底周遍单位长度上的提离反抗力（）；第一圈罐壁底部所承受的重力（）；无锚固储罐应满足的条件：罐底部压应力：时 （2.18） 式中罐壁底部的竖向压应力（）； 第一圈罐壁的截面积， ()；第一圈罐壁的截面抵抗矩，（）； 故满足要求2.4.3 液面晃动波高计算罐内液面晃动波高； ；式中浮顶影响系数，取0.85；阻尼修正系数，当大于10s时，取=1.05；地震影响系数，取0.82。 （2.19）故取=1.05；2.4.4 地震对储罐的破坏储罐在地震时的破坏，有1.储罐本身的震害，如浮顶沉没，焊缝破裂，罐壁下部屈服等；2.液面晃动对储罐的危害，晃动造成的液体高度变化对罐壁产生的动液压一般不大，但产生的冲击力，有可能破坏罐顶和罐壁顶部的焊缝；3.储液负数设备和基础发生破坏。2.4.5 储罐抗震加固措施当验算核实罐壁厚度不满足抗震要求时，应采取加补强板，加强环，支撑等加固措施。1、加强板在最下层壁板圆孔以下罐内（外）沿罐壁圆周增设宽度不小于300mm，厚度不小于4mm的钢板加强，加强板要和壁板底板焊牢，并保证焊接质量2、加强环可在罐内或罐外设置，距离罐的水平焊缝不得小于150mm。加强环与罐壁连接成型，其截面尺寸按储罐的直径决定。见表2.1。表2.1 加强环尺寸储罐直径（m）加强环尺寸备注L125808采用其他形状的截面，其断面系数应相同2.5 罐壁结构2.5.1 截面与连接形式罐壁为一个圆筒形的钢板焊接结构，由于该罐壁是不等厚度的且较厚，因此各板之间采用对接，即所有的纵向焊缝及环焊缝均采用对接，这样可以减轻自重。罐壁的最下圈通过内外角焊缝与罐底的边缘板相连，最上部一圈包边角钢，这样既可以增加焊缝的强度，还可以增加罐壁的刚性。在液压作用下，罐壁中的纵向应力是占控制地位的。即罐壁的流度实际上是罐壁的纵焊缝所决定的。因而壁板的纵向焊接接头应采用全焊透的对接型。常见的罐壁纵向焊接接头如图2.1所示。图2.1 罐壁纵向焊接接头形式(图要换，焊缝剖面线错误，两侧母材的剖面线方向是不同的)为减少焊接影响和变形，相邻两壁板的纵向焊接接头宜向同一方向逐圈错开1/3板长，焊缝最小间距不小于1000 mm。底圈壁板的纵向焊接接头与罐底边缘板对接焊缝接头之间的距离不得小于300 mm。以内径为基准的对接如图2.2。图2.2 以内径为基准的环向对接接头形式(图要换，焊缝剖面线错误)底层壁板与罐底边缘板之间的连接应采用两侧连续角焊。在地震设防烈度不大于7度的地区建罐，底层壁板与边缘壁板之间的连接应采用如图的焊接形式，且角焊接头应圆滑过渡，而在地震小于7度的地区可取K2=K1。 图2.3 底层壁板与边缘板的焊接2.5.2 罐壁的开孔补强罐壁上的开孔可为圆形，椭圆形，当开设椭圆形时，孔的长径与短径之比应不大于2.0，其长轴方向最好为环向。开孔补强计算采用等面积法，当孔直径D100mm时，可不考虑补强。罐壁开孔按管补强板外缘与罐壁纵向焊接接头的距离不得小于250mm，与环向焊接接头之间的距离不得小于100mm。2.5.3 壁板宽度壁板宽度越小，材料就越省。但环向接头数就越多，增加安装工作量。我国一般取壁板厚度不小于1600mm。 3 立式圆筒形储罐的罐底设计3.1 罐底结构设计3.1.1 罐底的结构形式和特点采用倒圆锥形罐底。这种罐底及其基础成倒圆锥形。中间低四周高，罐底坡度一般取2%5%。随排除污泥杂质，水分的要求高低而定。在罐底中央焊有集液槽，沉降的污泥和存液集中与此，由弯管自上或由下引出排放。这种罐底形式的特点如下：1、 液体放净口处于罐底中央。不管日后罐底如何变形，放净口总是处于罐底的最低点，这对排净沉降的杂质，水分，提高储存液体的质量十分有利。2、因易于清洗，对于燃料油罐可以不再设置清扫孔。3、倒圆锥形罐底可以增加储罐容量，储罐直径越大，罐底坡度越陡，可增加的容量越多。4、 因较少形成凹凸变形和较少沉积，可以改善罐底腐蚀状况。5、 罐底受力比较复杂，储罐基础设计，施工要求比正圆锥形罐底更加严格。3.1.2 罐底的排板形式与节点罐底的排板形式根据储罐大小，控制焊接变形等制造工艺决定。对于直径大于12.5m的储罐，罐底外缘受罐作用力及边缘力较大，故底板的外周比中部厚。易采用如下排板方法。如图3.1图3.1 罐底排版图边缘板之间的焊接采用对接结构，边缘板与中幅板之间以及中幅板之间的焊接采用搭接（到底是搭接还是对接）焊结构如图3.2，选择对接焊工艺。焊缝下面应紧贴垫板，垫板厚度应不小于4mm，宽度不小于50mm，以改善焊接质量，加强焊缝，减少腐蚀。当边缘板厚度不大于6mm焊接可不开坡口，但焊缝间隙应大于6mm。当边缘板厚度大于6mm应开V型坡口。图3.2 加垫板的V型破口图罐底排板选择带垫板的单面焊对接结构。与采用传统的搭接焊相比，对接焊强度高，能保持罐底平整，节省罐底材料。但要求严格，施工不如搭接焊方便。罐底与罐壁底圈的内外交焊缝均采用连续焊，焊接高度等于罐底的边缘板厚度。当边缘板厚度大于等于10 mm时，为改善受力情况避免应力集中，采用如图（图几没标出来）所示的角焊方法。根据储罐的直径为D=22 m，中幅板厚度取10 mm。因为底圈罐壁板厚度为30 mm，环形边缘板厚度取15 mm。罐壁内表面至边缘板与中幅板之间的连接焊缝的最小距离为700mm。底圈罐壁外边面沿径向至边缘板外缘的距离为80mm。3.2 罐底的应力计算中幅板的薄膜力 （3.1）罐壁与边缘板之间的约束弯矩 （3.2）式中t边缘板厚（mm）； 罐壁第一圈壁板特征系数，； 泊松比，0.3；R储罐半径，11m；储罐第一圈厚度，30mm；中幅板的平均厚度，10mm；底板上的液压高度，7.425m；作用在罐底上的储液压力，=； 储液密度，800Kg/m3 ；边缘板受弯宽度，21.03m；边缘板弯曲刚度；弹性地基系数（一般取为400）；罐壁边缘板特征系数，。 边缘板上表面的径向应力分布为 （3.3）边缘板上表面的环向应力分布为 （3.4）式中-边缘板受弯区域内任一点的弯矩，如图3.3所示的力的平衡关系。图3.3 力的平衡关系图再分别求出及的弯矩Mx ： 当x=0时 当x=时 当时 所以当x=时，有最大值且所以 故均为安全4 立式圆筒形储罐的罐顶设计4.1 拱顶结构及主要的几何尺寸拱顶罐是目前立式圆柱形储罐中使用最广泛的一种罐顶形式，拱形的主体是球体，它本身是重要的结构，储罐没有衍架和立柱，结构简单，刚性好，承压能力强。球面由中小盖板瓜皮板组成，瓜皮板一般做成偶数，对称安排，板与板之间相互搭接，搭接宽度不小于5倍板厚，且不小于25mm实际搭接宽度多采用40mm罐顶的外侧采用连接焊，内侧间断焊，中心盖板搭在瓜皮板上，搭接宽度一般取50mm，顶板的厚度为46mm。用包边角钢连接的拱顶只有一个曲率，所以又称球顶。这种结构形式在拱顶与罐壁的连接处，（即拱脚）边缘应力较大，为防止油罐破坏装油高度不宜超过拱脚，即拱顶部分不能装油，但球顶罐制作方便，因而得到较广泛的应用。因此选择拱顶由中心顶板及扇形顶板组成，全部采用搭接形式拱顶顶板厚度为5mm。拱顶的球面半径一般取=0.81.2D储罐直径图4.1 拱顶机构试图（0 、D2 、a、b、根据图4.1可知， (4.1) (4.2)因为储罐的容积，所以经过查表得到中心顶板的直径。 结果为： 4.2 扇形顶板尺寸扇形顶板块数n最好为偶数，为便于排版扇形顶板块数为偶数n=24。尺寸如图4.2所示图4.2 扇形顶板尺寸展开长度 大头弧长 小头弧长 大头展开半径 小头展开半径 大头弦长 小头弦长 4.3 包边角钢1、包边角钢与罐顶板之间采用连接较弱，仅需在外侧采用单面连续焊，以保证储罐的密封，焊脚高度不宜大于顶板厚度的3/4，且不大于4mm。2、根据SH3046规定储罐所应采用最小包边角钢见表4.1。表4.1 包边角钢最小尺寸储罐内径D（m）包边角钢最小尺寸（mm）20 89，故需要开孔补强，采取密集补强等:1、适用范围：（1）适用于承受内压的圆角的径向单个原形开孔的补强设计。（2）两相邻开孔边缘的间距不得小于。（3）在圆筒上，最大开孔尺寸应在。（4）应与壳体焊成整体，且采用全熔透焊缝，过滤部分打磨圆角。2、补强设计：（1）所需补强面积，由公式5.1的确定。 （5.1）=（2）对于圆筒有效补强范围，由公式5.2确定。故补强面积为 。5.3 通气孔通气孔主要用于储存不易挥发介质的固定顶储罐。在储罐的顶部靠近罐顶中心安装,起呼吸作用。通气孔规格为，主要尺寸见表5.1，通气孔结构如图5.1。图5.1 通气孔表5.1 通气孔规格尺寸（mm）规格dDD1d1EHn45.4 量液孔使用于安装有通气孔的贮罐，公称直径一般为安装于固定罐壁附近的顶部，往往在透气孔附近。用来测定液量或取样用。量液孔的正下方应避开其它设备，其法兰要求水平。5.5 储罐进出液口 进液口开在罐顶，据罐壁750 mm，孔径取为300mm，出液口开在罐壁第一圈的位置，距罐底200mm，孔径取为300mm 。5.6 法兰和垫片 法兰连接应满足的基本要求是：法兰可靠，选择合理，如在操作压力和温度有浮动，介质有较强的腐蚀的情况下，仍能紧密不漏，保证生产的正常进行，有足够的抵抗所有作用力的强度和刚度，能保证装卸而不影响密封性能。所有法兰及垫片的型号如表5.2所示。表5.2 法兰与补强圈型号开孔类型开孔直径法兰型号补强圈型号透光孔500人孔600通气孔200量液孔150储罐进出液孔3005.7 盘梯盘梯具有占地小、用料省的特点。设计盘梯时，首先要考虑安全，以轻巧、美观、节省材料、便于安装施工、使用方便为原则。其净宽均不应小于600，从安全出发，盘梯踏步应采用栅格板或花纹钢板制作。一般按每级梯子踏步能承受活动集中荷载。盘梯垂直高度H=8250mm，设计每一台阶高度为h=200，台阶间距为L=300。盘梯包角：6 备料工艺6.1 原材料储备根据立式圆筒形储罐的结构，购进材质为Q235-A的热轧钢板和角钢以及焊接材料。入库前对母材及焊接材料进行化学成分和技术性能的检验，检验合格的原材料入库，并对材料分类标记、合理存放和保管，防止混杂、受潮、生锈、损伤。数量如表6.1所示。表6.1 原材料数量类型厚度mm规格mm数量钢板25410021001711002200127410021001711002200128410021001711002200129410021001711002200130410021001711002200152100210013000104000241050004100715480019008角钢1258085000146.2 钢材的预处理 钢材进入车间加工之前进行表面处理时金属结构制造中最重要的首道工序。一般钢材经过预处理比手工或风动钢丝刷清理钢材耐腐蚀寿命要长5倍多。它不仅能提高产品质量，延长产品寿命，减少环境污染，而且有利于数控切割机的正常作业。6.2.1 钢材的矫正钢材的矫正是钢材在轧制过程中，以及吊装、运输或在库内堆放、储存中都可能产生变形。如整体、局部的弯曲，表面的凹凸不平，扭曲。波浪变形等。这些变形必须予以矫正，够则将会影响在焊接架构的制造过程中各工序的正常进行，并降低产品质量，故首先要对钢材进行矫平和矫直。所有钢材进行机械矫正，采用的机器型号如下：1、钢板采用板材矫平机型号为CDW43S-402500技术参数：最大矫平厚度40 mm； 最大校平宽度2500 mm； 最小校平厚度10 m； 板材屈服点360 MPa。2、角钢采用滚式角钢校平机型号为JX125G技术参数：校直角钢范围为40403（mm）； 12512512（mm）； 角钢送进速度25mm/s 。6.2.2 钢材的表面清理清除钢材和零件表面的锈、油污和氧化物等是焊接生产中常被忽视的一道工序。这道工序被忽略或没有认真进行，可使正常生产受阻。一般钢材表面采用机械法清理。钢板采用钢材预处理装置型号为GYX-3M技术参数：钢板宽10003000 mm； 长240012000 mm。6.3 放样、号料 按照设计图样，在放样平台上用1：1的比例尺寸，划出结构的图形和平面展开尺寸，并制作样板，再根据样板来划线。对接接头加上焊缝收缩量，焊缝纵向收缩量取0.2mm/m 。放样的目的：1、检查设计图样的正确性。 2、确定零件毛坯的下料尺寸。 3、制作样板。6.4 下料和边缘加工 制造焊接结构的金属材料在划线与号料的基础上，进行机械切割、热切割下料。切割的边缘，特别是装配焊接的边缘，通常要进行边缘加工。1、钢板采用OMNIMAT系列数控切割机下料技术数据：轨距6000 mm； 切割宽度5100 mm； 整机宽度7100 mm； 驱动速度224 m/min 。2、角钢采用联合冲剪机下料型号为QD30Y20技术数据：剪板厚度20 mm； 可剪型材最大尺寸角钢15013 mm。 3、坡口的加工采用坡口加工机进行型号为HP-26技术数据：被加工钢板的抗拉强度390750 MPa； 坡口最大宽度3520 mm； 工件最大厚度70 mm； 坡口角度调整范围2050； 最小钝边高1.5 mm； 加工坡口速度0.83.4 m/min 。6.5 弯曲和成型 在焊接结构制造中，弯曲及成型加工占有相当大的比重。制造某些焊接结构时，金属材料的需进行弯曲和成形加工。大部分的金属材料的弯曲和成形加工是在冷态常温下进行的。1、钢板弯曲采用全液压微机控制水平下调式三辊卷板机进行弯曲。型号为CDW11XPC-804000技术参数：最大卷板宽度为4000 mm； 最大卷板厚度为80 mm； 最小卷筒直径为1300 mm； 预弯板厚为70 mm。2、角钢的弯曲采用型材卷弯机（弧线下调式）。型号为CDW24NC-140技术参数：角钢内弯、最大界面 14014016 mm； 最小弯曲直径2240 mm； 最小界面45455 mm； 最小弯曲直径1000 mm；7 装备工艺7.1 整体装配与焊接 7.1.1 装配方法概述1、正装法，此种方法的特点是指把钢板从罐底部一直到顶部逐块安装起来，它在浮顶罐的施工安装中用得较多，即所谓充水正装法，它的安装顺序是在罐低及二层圈板安装后，开始在罐内安装浮顶，临时的支撑腿，为了加强排水，罐顶中心要比周边浮筒低，浮顶安装完以后，装上水除去支撑腿，浮顶即作为安装操作平台，每安装一层后，将上升到上一层工作面，继续进行安装。这种装焊方法需要采用多种设备和装配夹具，大多数装配焊接都要搭脚手架，此外，装配工作在吊架吊台上工作，不仅操作不方便，不宜保证焊接质量，还花费时间，而且高空焊接薄钢焊接容易变形，工序烦琐，各工种相互制约，施工速度慢，也不安全，所以在大型储罐中很少采用正装法。2、倒装法先从罐顶开始从上往下安装，将罐顶和上层罐圈在地面上安装，焊好以后将第二圈板围在第一罐圈的外围，以第一罐圈为胎具，对中点焊成圆圈后，将第一罐圈及罐顶盖部分整体吊至第一、二罐圈相搭接的位置，停于点焊，然后在焊死环焊缝。用同样的方法把下面的部分依次点焊环焊，直到罐底板的角接焊死即成。这种方法不用搭脚手架，并且操作人员是在地面上工作，安全增加，有利于提高工程质量，但相比于卷装法来说，由于倒装法也是在工地作用，因此劳动强度还是比较大，而卷装法生产效率和产品质量上都比前两中大有提高。3、卷装法将罐体先预制成整幅钢板，然后用胎具将其卷筒，在运至储罐基础上，将其卷筒竖起来，展成罐体装上顶盖封闭安装而建成。这种方法对于大型储罐，不能达到一次整块卷筒。7.1.2 倒装法装配和焊接储罐整体装备采用导链式倒装法进行装备，在现场装配、焊接。先从罐顶开始从上往下安装，将罐顶和上层罐圈在地面上安装，焊好以后将第二圈板围在第一罐圈的外围，以第一罐圈为胎具，对中点焊成圆圈后，将第一罐圈及罐顶盖部分整体吊至第一、二罐圈相搭接的位置，停于点焊，然后在焊死环焊缝。用同样的方法把下面的部分依次点焊环焊，直到罐底板的角接焊死即成。 倒装法施工大部分集中在地面工作，不受高度影响，不仅安全、工效高，而且节省了大型吊装设备，手脚架等费用。同时，倒装法施工场地占用小，作业空间大，便于施工工作全方位的开展。导链式倒装法就是利用千斤顶、卡具等辅助工具将胀圈固定在最上一圈壁板的内壁，并焊接盘板来保证胀圈向罐体的传力，然后用导链装置提升胀圈，同时也带动了整体罐体徐徐上升。当升到预定位置时，即可进行上下圈罐班之间的组对。当全部组对、焊接完毕后，再利用导链装置将胀圈放下，重新设置于第二圈壁板下口，然后再提升罐体、组对、焊接，直至将罐体壁板全部组装焊接完毕。7.2 部件装配与焊接 7.2.1 罐底的组装 根据已经画好的十字中心线和罐底边缘板外圆周线铺设边缘板及中幅板，其中中幅板的铺设应先铺设中心长条基准中幅板，然后再由中心向两侧逐块逐条铺设，边缘板的焊接只施焊靠外缘300 mm部位的焊缝，边缘板与中幅板的搭接先不焊。7.2.2 顶圈壁板的组装 在罐底上划出壁板内圆组对线，并在其内部每隔500 mm点焊一块挡板，规格为100 mm100 mm10 mm，作为壁板下口的标准，壁板上口则将胀圈安装上，用以保证保证罐体组对是整体的圆度。组对焊接时应严格控制其直径和垂直度。 7.2.3 顶板的组装 按照排板图及编号顺序进行顶板的组装，在圆周方向分0、90、180、360四边对称铺设顶板，调整搭接宽度和搭接贴合度。做到吊装一块、点焊一块，点焊长度为50 mm。并且安装好灌顶的附件。7.2.4 顶板的组装 按照排板及编号顺序进行顶圈壁板的组对安装，壁板上留两道活口不焊，在每个活口上各设置1组活口调节装置，用于提升、组对过程中逐步收紧壁板。罐体提升到位后分别从两活口之间的中心位置向活口调节装置，按设计要求进行纵焊缝、环焊缝的次序进行焊接。依据上述有关程序循环进行、逐圈组装，直至将各圈罐壁提升、组焊全部完成。 7.2.5 罐壁与罐底的连接 上述完成后组焊罐壁与罐底间的角焊缝，然后焊接边缘板径向剩余焊缝，焊接边缘板与中幅板的搭接焊缝。最后安装罐体附件。7.3 罐壁板组对用卡具 7.3.1 专用卡具的结构与工作原理 本卡具由间隙板、内楔板、外楔板组成。间隙板插入上、下圈壁板之间，间隙板的厚度取环向焊缝的间隙值，中间开长方孔，组对时在放入上、下圃壁板的间隙板长方孔中，分别在壁板的内外两侧插入两块楔形板，楔形板的直边背靠壁板，再用手锤往下敲击楔板，直至上、下壁板对齐不错边为止。如图7.1所示。图7.1 壁板组队装用卡具1、卡具的数量：根据经验，在圆周长度上每隔2m左右放置一套卡具，个别部位或上下错位较大的地方可适当增加。2、卡