专利名称：固定式液压平衡超大型储罐壁板结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及大型储罐，具体指一种固定式液压平衡超大型储罐壁板结构。
背景技术：
随着石油化工企业生产规模的不断扩大和石油战略储备的增加，石油储备规模迅速发展。长期以来，各个国家都在大量建设大型的储备油库，把增加石油库存作为稳定生产和保证国家安全的重要措施。为了适应大量储存的需要，采用大型储罐已成为必然的趋势。 因为大容量储罐可以节省钢材、减少占地面积、方便操作管理、减少储罐附件及管线长度， 从而节省投资和操作费用。早在20世纪60年代，在西欧、中东、日本等地普遍采用10 X 104m3 的大型浮顶储罐。到目前，国内单罐容量已经发展到15X104m3以上。罐壁钢板采用抗拉强度大于610MPa、屈服强度大于490MPa的高强度材料。随着储罐的大型化，罐壁所用钢板的厚度越来越大，而储罐罐壁钢板厚度的增加受到各方面的限制，储罐的壁厚成了储罐大型化发展的主要制约因素。这是因为，储罐在露天条件下施工，罐体结构庞大，焊后无法进行消除应力的热处理。所以允许的钢板厚度有一定的限制。美国石油学会储罐规范API650中规定储罐壁板的最大厚度为45mm，并同时规定，超过40mm的钢板必须采用正火钢板。我国 GB3041-2003《立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范》中规定16MnR的最大允许厚度为34mm。 储罐罐壁的厚度与罐壁所受液柱侧压力及储罐直径成正比，1台10X104m3的储罐，罐壁材料如采用16MnR(屈服强度345MPa)，其底圈罐壁厚度达40mm，这已超出上述规定中无须进行焊后热处理的厚度。也就是说，用16MnR钢板仅能建造5X 104m3的浮顶储罐。专利号为ZL00209877. 6的中国实用新型专利公开了一种液压平衡式大型浮顶储罐，为解决浮顶储罐大型化中钢板使用厚度的限制问题，该专利中的浮顶储罐由主罐壁和平衡壁即外罐壁、底板、浮动顶盖和储罐附件组成，设有用来控制储罐主罐壁内液位与平衡壁内液位的液位差，以及保持液压平衡的液位差控制器，其主罐壁和平衡壁为双层圆柱形结构，平衡壁的高度为主罐壁高度的40%至60%，主罐壁内的空间为主要储液区，顶部设有浮动顶盖和密封装置，主罐壁和平衡壁之间的环形空间为次要储液区兼平衡液区。这种双层罐壁利用液体压力平衡原理来抵消内罐下部的部份对内罐壁的则压力，使内罐的壁板下部厚度减薄、使壁板厚度达到焊接后不用进行消除应力热处理的厚度范围内，最终达到制作成储罐更大的容积来减少占地面积和建造成本。但是这种液压平衡储罐必须保证内外层壁板的对接缝焊接质量，因此环形空间的大小必须要保证施工人员能够进入施工，内外层壁板之间的距离较大。同时，环形空间内的液位必须随时根据内罐的液位高度进行调节控制，一但失控内罐就有破坏的可能；这就需要在环形空间内设置液体充装管道和相关控制系统；如果环形空间内充装与内罐相同的液体，还存在环形空间上部密封和安全问题； 如果环形空间内充装是一种安全的液体介质，还要为其制作一个储藏罐。不仅结构复杂，而且其建造费用成本和占地面积与目前单壁大型储罐相比较也就没有优势了。故到目前为止还没有人制作出液压平衡超大型储罐。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状提供一种不需改变平衡液位的固定式液压平衡超大型储罐壁板结构。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为该固定式液压平衡超大型储罐壁板结构，包括用于储存物料的内罐和包裹在内罐外的外罐，所述内罐的外侧壁和所述外罐的内侧壁之间间隔一定的距离以构成盛装平衡压力的液体的环形空间；其特征在于所述外罐的内侧壁和所述内罐的外侧壁之间设置有多块用于提高内罐侧壁承压能力的型钢连接件。所述的型钢连接件可以是板状型钢、工字钢、角钢等等，较好的，所述的外罐侧壁包括多层环向焊接的节板，各层节板又有多块壁板依次纵向焊接而成；所述的型钢连接件为T型钢，相邻节板之间的环向焊缝和相邻壁板之间的纵向焊缝分别连接各自对应的T型钢的板状头部，T型钢的尾板上设有供所述液体和空气流经的导流孔；这些T型钢将所述的环形空间分隔为多个小空间。T型钢的选用，有效保证了能够外罐壁板和节板之间的组焊质量，降低了制造难度。所述外罐的高度可以为所述内罐高度的五分之一到三分之二。上述各方案中，所述外罐的内侧板与所述内罐的外侧板之间的距离可以为 10-80cm ；优选 10-15cm。所述外罐的上部设有空气出入口，外罐的下部设有液体出入口。与现有技术相比，本发明在外罐与内罐的环形空间中设置了型钢连接件，使内、外罐壁板连接成一体，增强了内、外罐壁板的刚度，且使压力的传递更均勻；同时，环形空间内的液体可以永远锁固其内，液位高度不用随内罐液位高度调整，达到内外罐壁之间的液位可以永远保持在最高位置，省去了环形空间内液位高度的控制装置、相关的管道设备等系统、内、外罐之间的上部浮顶和密封装置，同时可将内、外罐壁板之间的距离缩短到较小的范围内，解决了内、外壁板间距较大时基础的设计难度，基础可以按单壁储罐进行考虑；解决了内罐上部消防喷淋装置流下的雨水问题，大大降低液压平衡储罐的建造成本，且节约用地，且有利于储罐现场的制作和安装；更重要的是，这种超大型储罐的壁板结构可以实现目前因受到钢材强度、厚度和焊缝性能的限制，无法实现15万立方以上的储罐，可以建造更大容积的储罐，经济效益更好。本发明所提供的储罐结构特别适合储存容量在15万立方以上的超大型储罐。
图1为本发明实施例的纵向剖视图；图2为本发明实施例的横向局部剖视图；图3为本发明实施例中层与层之间T型钢焊接的局部剖视放大图；图4为本发明实施例中同一层上壁板之间焊接结构的局部剖视放大图；图5为本发明实施例中内罐壁板和外罐壁板展开后的平面示意图；图6为本发明实施例中T型钢的平面结构示意图；图7为沿图6中A-A线的剖视图。
具体实施例方式以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。如图1至图5所示，本实施例40万立方米双壁固定式液压平衡浮顶油罐来说明该储罐的结构。首先，需要根据储罐的设计容积计算内罐和外罐以及T型钢的用料。与普通油罐计算方法所不同的是，对固定式液力平衡式油罐的罐壁进行强度计算时要考虑平衡侧压力的影响。内罐壁的强度计算应分为两部分，在液力平衡点以上部分与普通罐壁相同，在液力平衡点以下部分应分别考虑内罐在设计最高液位时和空罐情况下 A、外部液体对内罐壁产生的侧压力，B、设计最高液位时内罐液体对内罐壁的侧压力及外部液体对内罐壁的平衡压力。为了方便起见，在此先采用最简单算法。这一方法是罐壁的应力计算点设定在离本圈板下边缘一英尺以上的位置(按API650第3. 6. 3条“一英尺法”厚度计算)。根据这一方法，在操作条件下油罐罐壁设计厚度δ。可由式(1)计算；在水压试验条件下油罐罐壁设计厚度S。由式( 计算，按GB50341-2003中规定的计算要求，取二者计算结果中的较大值。δ ！ = 0. 0049 (Hy-0. 3) ρ Di/ [ σ ]1Φ) +C^C2 (1)δ 2 = 4. 9(Hy-0. 3)Di/[ σ ] Φ)+^(2)式中δ工-储存油品介质时的计算厚度，mm ；δ 2-充水试验时的计算厚度，mm ；ρ-储液密度，kg/m3 ；Di-油罐内直径，m;Hy 一计算的罐壁板底边距计算液面的垂直距离，m ；[Ojt-设计温度下罐壁钢板的许用应力，MPa [ σ ]—常温下罐壁钢板的许用应力，MPa ；φ -焊接接头系数；C1-钢板厚度负偏差，mm ；C2-腐蚀裕量，mm。因一般这样的超大型储罐为原油储罐其使用温度不高((60°C )，在一般情况下 δ”故在这里只按δ2计算罐壁的结果如下内罐壁板直径为150米、高度为对.2米，
外罐壁板直径为150. 26米、高度为11. 5米。采用国产抗拉强度大于610MPa、屈服强度大于 490MPa的大型储罐高强度大线能量焊接的专用钢板，许用应力取[δ] = 327MPa。上部可采用16MnR和Q235材料。按GB50341-2003中6. 3. 1条规定，底节壁板的对接焊缝系数取 0. 85，其它节壁板的对接焊缝系数取0. 9。计算结果见表1。表1、40万立方米双壁固定式液压平衡浮顶油罐的各节罐壁高度和厚度
权利要求
1.一种固定式液压平衡超大型储罐壁板结构，包括用于储存物料的内罐和包裹在内罐外的外罐，所述内罐的外侧壁和所述外罐的内侧壁之间间隔一定的距离以构成盛装平衡压力的液体的环形空间；其特征在于所述外罐的内侧壁和所述内罐的外侧壁之间设置有多块用于提高内罐侧壁承压能力的型钢连接件。
2.根据权利要求1所述的固定式液压平衡超大型储罐壁板结构，其特征在于所述的外罐侧壁包括多层环向焊接的节板，各层节板又有多块壁板依次纵向焊接而成；所述的型钢连接件为T型钢，相邻节板之间的环向焊缝和相邻壁板之间的纵向焊缝分别连接各自对应的T型钢的板状头部，T型钢的尾板上设有供所述液体和空气流经的导流孔；这些T型钢将所述的环形空间分隔为多个小空间。
3.根据权利要求1或2所述的固定式液压平衡超大型储罐壁板结构，其特征在于所述外罐的高度为所述内罐高度的五分之一到三分之二。
4.根据权利要求1或2所述的固定式液压平衡超大型储罐壁板结构，其特征在于所述所述外罐的内侧板与所述内罐的外侧板之间的距离为10-15cm。
5.根据权利要求3所述的固定式液压平衡超大型储罐壁板结构，其特征在于所述所述外罐的内侧板与所述内罐的外侧板之间的距离为10-15cm。
6.根据权利要求4所述的固定式液压平衡超大型储罐壁板结构，其特征在于所述外罐的上部设有空气出入口，外罐的下部设有液体出入口。
7.根据权利要求5所述的固定式液压平衡超大型储罐壁板结构，其特征在于所述外罐的上部设有空气出入口，外罐的下部设有液体出入口。
全文摘要
本发明涉及到一种固定式液压平衡超大型储罐壁板结构，包括用于储存物料的内罐和包裹在内罐外的外罐，所述内罐的外侧壁和所述外罐的内侧壁之间间隔一定的距离以构成盛装平衡压力的液体的环形空间；其特征在于所述外罐的内侧壁和所述内罐的外侧壁之间设置有多块用于提高内罐侧壁承压能力的型钢连接件。与现有技术相比较，本发明真正实现了超大型储罐的制造，并且制造成本低，焊接质量有保证。
文档编号B65D90/02GK102229377SQ201110094079
公开日2011年11月2日 申请日期2011年4月12日 优先权日2011年4月12日
发明者贺贵仁, 郑文仁 申请人:中国石化集团宁波工程有限公司, 中国石化集团宁波技术研究院, 中国石油化工股份有限公司